تیم توسعه راه های جدید برای بازیافت زباله های هسته ای

جدید ساده و تکثير-مقاوم در برابر روش ارائه می دهد یک راه برای کاهش زباله های هسته ای, محققان می گویند.

نمونه راکتور هسته ای استفاده می کند تنها بخش کوچکی از آن به میله های سوخت برای تولید برق قبل از تولید انرژی به طور طبیعی واکنش خاتمه می یابد. مهندسین در ما دور از باقی مانده از جمله مجموعه ای از عناصر رادیواکتیو مانند سوخت استفاده نشده به عنوان زباله های هسته ای.

اگر چه برخی از عناصر بازیافتی از زباله می تواند نسبت به تأمین جدیدتر نسل از راکتورهای هسته ای, استخراج مانده سوخت در راه است که ممکن است مانع از سوء استفاده باقی می ماند یک چالش مداوم.

رویکرد جدید ارائه می دهد یک راه جدا کردن قطعات مختلف از زباله های هسته ای. یک مرحله واکنش شیمیایی که به نظر می رسد در مجله Industrial & Engineering Chemistry Researchنتایج در شکل گیری کریستال حاوی تمام مانده هسته ای عناصر سوخت توزیع یکنواخت.

محققان همچنین توجه داشته باشید که سادگی بازیافت رویکرد باعث می شود ترجمه از آزمایشگاه نیمکت به صنعت امکان پذیر است.

“ما بازیافت استراتژی می تواند به راحتی یکپارچه شیمیایی ورق جریان برای صنعتی در مقیاس پیاده سازی می گوید:” جاناتان سوختگی تحقیقات دانشمند در Texas A&M Engineering ایستگاه آزمایش هسته ای مهندسی و علم مرکز.

“به عبارت دیگر واکنش می تواند تکرار شود چندین بار برای به حداکثر رساندن سوخت بهبود عملکرد و کاهش بیشتر رادیواکتیو زباله های هسته ای.”

آزمایشهای مربوط به گرما از شکافت باعث می شود تا اساس تولید انرژی در راکتورهای هسته ای. در این واکنش یک هسته سنگین معمولا اورانیوم در هنگام برخورد با ذرات زیر اتمی به نام نوترون ناپایدار می شود و اشک از هم جدا کوچکتر و سبک تر ، اما اورانیوم می تواند جذب نوترون و به تدریج سنگین تر به عناصر فرم مانند neptunium, پلوتونیوم و آمریکیوم قبل از اینکه یک بار دیگر تقسیم و آزاد کردن انرژی است.

در طول زمان این شکافت واکنش های منجر به تجمع عناصر سبکتر در راکتور هسته ای است. اما تقریبا نیمی از این محصولات شکافت تلقی نوترون سموم—آنها همچنین جذب نوترون درست مثل استفاده از سوخت هسته ای, ترک کمتری برای شکافت واکنش در نهایت آوردن تولید انرژی را متوقف کند.

بنابراین با استفاده از میله های سوخت حاوی شکافت محصولات باقی مانده اورانیوم و مقادیر کمی از پلوتونیوم neptunium و آمریکیوم. در حال حاضر این موارد در مجموع در نظر گرفته شده زباله های هسته ای در ایالات متحده دریافت نشستن دور در مخازن زیرزمینی خود را به دلیل بالا رادیواکتیویته.

“زباله های هسته ای دو جانبه مشکل” می سوزد و می گوید. “برای اولین بار تقریبا 95% از مواد شروع سوخت در سمت چپ استفاده نشده و دوم زباله تولید ما شامل طولانی عمر عناصر رادیواکتیو. Neptunium و آمریکیوم برای مثال می تواند باقی بماند و پرتو افکندن تا صدها هزار سال است.”

دانشمندان تا به حال برخی از موفقیت با جدا کردن اورانیوم پلوتونیوم و neptunium. این مجموعه روش محدود بود موفقیت در جدا کردن آمریکیوم.

بعلاوه, the United States Department of Energy نیاز به بازیافت استراتژی به گسترش مقاوم به این معنی که پلوتونیوم است که می تواند مورد استفاده در سلاح باید هرگز از هم جدا شدن از دیگر هسته ای عناصر سوخت در طول فرایند بازیافت.

برای رسیدگی به نیازهای برآورده نشده از زباله های هسته ای بازیافت محققان بررسی اگر وجود دارد یک روش ساده واکنش شیمیایی است که می تواند جدا از همه مطلوب استفاده از سوخت هسته ای و شیمیایی عناصر با هم است.

از مطالعات قبلی محققان می دانستند که در دمای اتاق اورانیوم شکل کریستال های قوی اسید نیتریک. در این کریستال اتم های اورانیوم چیده شده در مشخصات منحصر به فرد—مرکزی اتم اورانیوم است که ساندویچ بین دو اتم اکسیژن در هر دو طرف و به اشتراک گذاری شش الکترون های هر اتم اکسیژن.

“ما بلافاصله متوجه شدم که این ساختار کریستال می تواند یک راه برای جدا کردن پلوتونیوم neptunium و آمریکیوم از آنجا که تمام این عناصر سنگین متعلق به همان خانواده به عنوان اورانیوم” می سوزد و می گوید.

محققان فرض است که اگر پلوتونیوم neptunium و آمریکیوم فرض مشابه پیوند با ساختار اکسیژن به عنوان اورانیوم و سپس این عناصر خواهد ادغام خود را به اورانیوم کریستال.

خود را برای آزمایش آنها آماده قائم مقام راه حل از اورانیوم پلوتونیوم neptunium و آمریکیوم بسیار در اسید نیتریک غلیظ در 60-90 درجه سانتیگراد به تقلید حل واقعی میله های سوخت در اسید قوی.

آنها دریافتند که راه حل رسیده در دمای اتاق به عنوان پیش بینی کرد که اورانیوم neptunium, پلوتونیوم و آمریکیوم جدا از راه حل با هم یکنواخت توزیع خود در کریستال.

این ساده تک مرحله نیز گسترش مقاوم پس از پلوتونیوم شامل درون اورانیوم کریستال.

“ایده این است که فرآوری سوخت های تولید شده از ما تجویز واکنش شیمیایی می تواند در نسل های آینده از راکتورهای که نه تنها سوزاندن اورانیوم مانند بسیاری از حال و روز راکتورهای اما همچنین دیگر عناصر سنگین مانند neptunium, پلوتونیوم و آمریکیوم,” می سوزد و می گوید.

“علاوه بر پرداختن به سوخت بازیافت مشکل و کاهش خطر گسترش استراتژی ما را به شدت کاهش زباله های هسته ای فقط به محصولات شکافت که رادیواکتیویته است صدها نفر به جای صدها نفر از هزاران سال است.”

اضافی محققان از Texas A&M کمک کند. ایالات متحده آمریکا وزارت انرژی ارائه بودجه.

منبع: Texas A&M University

tinyurlis.gdclck.ruulvis.netshrtco.de

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>