EDN: KAFERB
Авторы
Когтев Н.М.
Организация
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия
Когтев Н.М. – аспирант. Контакты: 115409, Россия, Москва, Каширское шоссе, д. 31. Тел.: (995) 904-18-79; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Аннотация
Проблема накопления долгоживущих радионуклидов представляет собой один из ключевых вызовов для современной ядерной энергетики. Значительная часть этих элементов приходится на минорные актиниды, включая изотопы нептуния, америция и кюрия. После распада короткоживущих продуктов деления, именно минорные актиниды становятся доминирующим источником радиоактивного излучения в отработавшем ядерном топливе. Эта продолжительная радиоактивность представляет собой серьезную угрозу в долгосрочной перспективе, что обуславливает необходимость разработки эффективных и устойчивых методов ее утилизации. Длительные периоды полураспада этих элементов усложняют процессы их хранения и захоронения, что требует поиска альтернативных подходов. В настоящей работе представлен обзор подходов к трансмутации – метода, представляющего собой процесс трансформации долгоживущих изотопов в более короткоживущие или стабильные нуклиды посредством ядерных реакций, в частности, путем нейтронного облучения в специальных реакторах. Это позволяет существенно снизить общую радиоактивность отходов и минимизировать период их потенциальной опасности, что в дальнейшем может значительно сократить объемы долгосрочно хранящихся актинидов. Проведен анализ современных подходов к реализации трансмутации, разрабатываемых в отечественных и зарубежных научных центрах с 2000 года по настоящее время. В качестве наиболее перспективных технологий рассматриваются реакторы на быстрых нейтронах, а также концепции замкнутого ядерного топливного цикла.
Ключевые слова
минорные актиниды, реактор, трансмутация, ядерная энергетика, отработавшее ядерное топливо, топливный цикл
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Ганев И.Х., Лопаткин А.В., Орлов В.В. Гомогенная трансмутация Am, Cm, Np в активной зоне реактора типа БРЕСТ. Атомная энергия, 2000, т. 89, № 5, c. 355–361.
- Ганев И.Х., Лопаткин А.В., Орлов В.В. Гетерогенная трансмутация Am, Cm, Np в активной зоне реактора типа БРЕСТ. Атомная энергия, 2000, т. 89, № 5, c. 362–365.
- Бергельсон Б.Р., Герасимов А.С., Киселев Г.В., Тихомиров Г.В. Сценарии трансмутации долгоживущих радионуклидов. Атомная энергия, 2002, т. 93, № 4, c. 271–278.
- Бергельсон Б.Р., Герасимов А.С., Тихомиров Г.В. Трансмутация долгоживущих актинидов в энергетических реакторах. Атомная энергия, 2003, т. 95, № 4, c. 295–301.
- Кварацхели А.Ю., Конев В.Н., Кочуров Б.П. Трансмутация америция в тяжеловодном реакторе. Атомная энергия, 2003, т. 95, № 1, c. 16–24.
- Бергельсон Б.Р., Белоног В.В., Герасимов А.С., Тихомиров Г.В. Утилизация Np, Am, Cm в энергетическом ядерном реакторе. Атомная энергия, 2009, т. 107, № 2, с. 82—86.
- Пономарев Л.И., Белоногов М.Н., Волков И.А., Симоненко В.А., Шереметьева У.Ф. Трансмутация Np, Am, Cm в разных типах реакторов. Атомная энергия, 2019, т. 126, № 3, с. 132–137.
- Ларионов И.А., Лопаткин А.В., Лукасевич И.Б., Мороко В.И., Попов В.Е. Гомогенная трансмутация 237Np, 241Am, 243Am в быстром реакторе со свинцовым теплоносителем. Атомная энергия, 2020, т. 129, № 6, с. 316–320.
- Исанов К.А., Сусакин В.А., Елисеев В.А., Гулевич А.В. Исследование влияния изотопного качества плутония МОКС-топлива на накопление и эффективность выжигания минорных актинидов в реакторе типа БН. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. 2024, вып. 4, с. 137–151.
- Исанов К.А., Сусакин В.А., Закиров Н.А., Елисеев В.А., Гулевич А.В. Сравнительный анализ эффективности гомогенного выжигания минорных актинидов в реакторе типа БН с МОКС- и СНУП-топливом. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. 2025, вып. 1, с. 75–89.
- Грачев А.Ф., Жеребцов А.А., Забудько Л.М., Хомяков Ю.С., Шадрин А.Ю., Глушенков А.Е., Скупов М.В. Вовлечение минорных актинидов в замкнутый топливный цикл проекта «Прорыв». Вопросы атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы, 2024, вып. 4, c. 146–150.
- Жемков И.Ю., Набойщиков Ю.В., Полежаев А.А., Хасанова А.Э. Расчетные исследования эффективности выжигания младших актинидов в реакторе БОР-60. Научный годовой отчет АО «ГНЦ НИИАР» (отчет об основных исследовательских работах, выполненных в 2019 г.). Под общей редакцией В.В. Калыгина. Димитровград: ГНЦ НИИАР, 2020. C. 27–30.
- Gabriellia F., Rineiskia A., Vezzonia B., Mascheka W. et al. ASTRID-like Fast Reactor Cores for Burning Plutonium and Minor Actinides. Energy Procedia, 2015, no. 71, pp. 130–139. DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.11.863.
- Camarcat N., Garzenne C., Le Mer J., Leroyer H. et al. Industrial research for transmutation scenarios. Comptes Rendus Mecanique. 2011, no. 339, pp. 209—218. DOI: https://doi.org/10.1016/j.crme.2011.01.006.
- Shelley A., Hasan Ovi. Use of americium as a burnable absorber for VVER-1200 reactor. Nuclear Engineering and Technology, 2021, no. 53, pp. 2454–2463. DOI: https://doi.org/10.1016/j.net.2021.02.024.
УДК 621.039.33
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2025, № 3, c. 35–44
