ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ
ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы


Расширенное продолжение серии: Ядерные константы c 1971 года

ПУТИ СНИЖЕНИЯ ЗАТРАТ НА УТИЛИЗАЦИЮ СВИНЦОВОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ БЫСТРОГО РЕАКТОРА ЗА СЧЕТ ЕГО ОБОГАЩЕНИЯ СВИНЦОМ-206

Аннотация

В настоящее время при проектировании быстрых реакторов (БР) следующего поколения рекомендуется закладывать в них такие решения, которые снижают затраты на удаление радиоактивных отходов (РАО) после снятия БР с эксплуатации. Стоимость захоронения РАО в виде отработавших теплоносителя и конструкционных материалов составляет $20/кг. При этом для БР типа БН–600 затраты на захоронение натриевого теплоносителя (800 т) и материалов корпуса (3800 т) обойдутся в $90 млн. Если же рассматривать БР той же мощности со свинцовым теплоносителем, то, учитывая, что свинцовый теплоноситель в 11,7 раз тяжелее натриевого, затраты на его захоронение потребуют $200 млн. Проведенные оценки указывают на невозможность освобождения свинцового теплоносителя от радиационного контроля (РК) после 30–ти лет его эксплуатации в БР. Это связано с наработкой в свинце долгоживущих радиоизотопов висмута, Bi–207, Bi–208, Bi–210m, и альфа–активного изотопа полония, Po–210. Po–210 и долгоживущие радиоизотопы висмута можно почти полностью исключить из свинцового теплоносителя, если последний обогатить изотопом свинца, Pb–206. В нейтронном спектре БР основными реакциями, ответственными за трансмутацию, являются (n,γ), (n,2n) и (n,3n). В Pb–206 реакции (n,γ) приводят к образованию стабильных изотопов, Pb–207 и Pb–208. Реакции (n,2n) и (n,3n) образуют другой стабильный изотоп свинца, Pb–204, и радиоизотоп свинца, Pb–205, который является бета–излучателем с энергией частиц менее 5 кэВ и поэтому освобождается от РК. В РНЦ «КИ» на лабораторном каскаде центрифуг при использовании тетраметилсвинца Pb(CH3)4 в качестве рабочего вещества были получены граммовые количества изотопа свинца 206Pb высокого обогащения. В сообщении дана оценка стоимости извлечения данного изотопа на каскаде центрифуг и возможности получения свинца–206 с обогащением до 95% в больших количествах, используя мощности крупных производителей.

Ключевые слова
БР, РАО, свинцовый теплогоситель, Pb-204, долгоживущие радиоизотопы, Bi–207, Bi–208, Bi–210m, альфа–активный изотоп полония, Po–210

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

УДК 621.039.526

Вопросы атомной науки и техники. Cер. Ядерные константы, 2001, вып. 2