Аргус на минорах Опции

[eninav]

Возникла такая (может быть бредовая) идея.
При выделении минорных актиноидов есть проблема с отделением америция от кюрия - они слишком похожи химически. Процесс сложный, требует дорогих реактивов. Делать же таблетки из смеси америция с кюрием не хочется - кюрий слишком активный, плюс нейтроны от спонтанного деления, от которого сложно защититься. Придется процесс изготовления тотально автоматизировать и роботизировать, что бы человек даже близко не подходил.
В то же время есть реактор Аргус, растворный. Устройство предельно простое - бак на 22 л с раствором соли урана с обогащением 90%.
Почему бы не попробовать для выжигания миноров сделать что-то подобное?
Плюсы:
1. Не надо разделять америций от кюрия, достаточно отделить их от лантаноидов (что тоже не так-то просто, но все же легче).
2. Не надо делать таблетки-твэлы-ТВС, раствор америция и кюрия (плюс возможно нептуний) сразу льем в реактор. С раствором работать проще, если он достаточно разбавлен (толстый слой воды отлично задерживает излучение, и в том числе нейтроны). Потом достаточно будет раствор немного выпарить, что бы достичь критичности.
3. Естественная безопасность - при вскипании реактор сам себя глушит.
4. Опционально есть возможность на ходу чистить раствор от нейтронных ядов и шлаков какими-нибудь ионно-обменными смолами. Самый сильный нейтронный яд Xe-135 просто будет сам улетучиваться из раствора и не повлияет на реакцию в АЗ.
5. Если в растворе будет только Am, Cm и возможно Np, то реактор будет чистым выжигателем миноров, без образования новых (нет урана и плутония).

Правда, у Аргуса смешная мощность - 20 кВт, с такой мощностью миноры быстрее распадутся сами от старости, чем трансмутируют. Но можно мощность и увеличить, если добавить охлаждение (у Аргуса другие задачи, там не было цели повышать мощность, охлаждения там можно сказать нет), да и объем можно сделать больше. В общем, несколько масштабировать.
Также, минусом является низкая температура (у Аргуса 80 гр) — для отопления еще сойдет, но электричество получать - КПД будет ниже плинтуса. Но можно сделать корпус попрочнее, повысить давление и температуру, и получать перегретый пар во втором контуре. Впрочем, горячая вода тоже неплохо, получится такая АТЭЦ, работающая полностью на отходах.

[AtomInfo.Ru]

И ещё во всех рассуждениях "хранить/дожигать" не надо забывать о потерях при переработке.
При дожигании переработок будет много, потери будут условно после каждой кампании. И куда эти потери пойдут?

Об уровне потерь. Если вспомнилась история с французами, то продолжу её. "Кожема" на запрос комиссариатских вывалила (своими ушами это слышал), что даже по нептунию они теряют 50% в каждой переработке.
На прямой вопрос "Вы не офигели часом?" ответ был такой: "Конечно, реально у нас лучше, но мы должны получить деньги на разработку технологии, и поэтому не спешим заявлять реальные цифры".

Да, конечно, 50% не будет даже по кюрию. Но всё равно, давайте представим, например, что при каждой переработке будет теряться (оставаться в некоем материале) по 10% кюрия. Что с ним делать, как поступать с этими потерями?

В общем, вопрос потерь при переработке - он достаточно серьёзный. Нужно знать для анализа реальное состояние технологии (которой в промышленном масштабе ещё нет), составить баланс материалов внутри всего цикла и т.д. и т.п.

[Татарин]

И ещё во всех рассуждениях "хранить/дожигать" не надо забывать о потерях при переработке.
При дожигании переработок будет много, потери будут условно после каждой кампании. И куда эти потери пойдут?

Вот это, действительно, как постановка проблемы мне совершенно непонятно.
Куда эти потери вообще могут пойти в идеологии БРЕСТа, например? в кучу с другими актинидами? Тогда в чём проблема?
В осколки-отходы на захоронение? Тогда встаёт БОЛЬШОЙ вопрос о качестве отделения актинидов вообще, и кюрий там не самая пакость по срокам жизни и радиотоксичности, там и плутониев будет навалом. И этот БОЛЬШОЙ вопрос тогда нужно решать безотносительно кюрия, и даже безотносительно МА: нельзя позволить значимой части актинидов (любых!) уходить на захоронение, они все гадкие и долгоживущие, массовые плутонии включая.

То есть, при нормальных раскладах мы, всё же, должны говорить о "потерях" при разделении между собой.
А вот тут уже ужасы и страхи совсем другие.

Тут, КМК, нужно смотреть, а что мы делаем с МА и как мы храним МА вообще, а не конкретно кюрий. Может так статься, что это он в чистом виде - тепловыделяющий и активный до уровня "ужас-ужас", а если без разделения в смеси с остальными - так и ничего себе, жить можно. Того же америция сильно больше, его хранить умеют, будет замешеный в нём кюрий увеличивать тепловыделение в полтора раза? Ну да и не пофиг ли? Это ж не десятичные порядки.

То же самое и при формировании "дожигающих" ТВЭЛ: допустим даже, что у нас в состав америция затесалось несколько процентов кюрия. Так и что?
На "светимость" и опасность такого ТВЭЛа для персонала почти никакого влияния тут нет, что так, что этак - редкая гадость. Такое ли уж прям сильное влияние на НФХ зоны окажут эти дополнительные проценты кюрия? Ну, знать этот процент нам нужно - это да. Но если мы это знаем, то нужно ли добиваться идеальной чистоты очистки одного от другого? Да и очистки вообще?

Конгресс, французы какие-то, голова пухнет... Взять всё и поделить!

...
Собссно, в ЖСР вообще всё в куче "варится", так и что? Да ничего, считается вполне жизнеспособной концепцией. Почему мы в БН и БРЕСТе должны аккуратно рассовывать все МА по полочкам согласно атомному номеру и массе изотопа?

...посетитель входит к доктору, аккуратно снимает шапку, вешает на вешалку, центрует, чтобы она висела симметрично, снимает пальто, вешает на вешалку, центрует, поправляет костюм, встаёт ровно напротив стола доктора с одинаковыми расстояниями слева и справа.
- Доктор, у меня левое яичко на 3мм выше правого!
- Ну... это совершенно в пределах нормы, природа допускает такие отклонения фенотипа, у всех по разному, это ни на что не влияет...
- Непорядочек-с!

Сообщение отредактировал Татарин - 11.1.2024, 11:55

[eninav]

Выжигание миноров штука вообще неоднозначная. Вроде бы, цель правильная, уменьшить количество долгоживущих отходов. Но тут как в одном похабном анекдоте есть нюанс. Мы уменьшаем опасность в далеком будущем (причем чисто гипотетическую, "вдруг человечество настолько отупеет что забудет где можно копать где нельзя, и раскопает случайно ядерный могильник" - ведь всем понятно, что из геологического захоронения радиоактивные отходы сами никуда не денутся и за сотни тысяч лет - шахта глубиной сотни метров в скальном грунте, отходы залиты стеклом, упакованы в сталь и залиты десятками метров бетона), но взамен получаем загрязнение и дозозатраты прямо здесь и прямо сейчас, причем почти гарантировано. Получение энергии этот риск вряд ли оправдает, не стоит прибавка нескольких процентов выработки такого геморроя (особенно если осваивать ЗЯТЦ, с увеличением топливной базы в десятки раз). Особенно если вспомнить, что среди осколков есть и долгоживущие, тот же технеций ~200 тыс лет, значит геологические захоронения требуется рассчитывать хотя бы на три полураспада - а за это время не то что миноры, а и плутоний распадется (кроме может быть 242).

Взять например Am241. T1/2 432 лет. Делится он даже в быстром спектре очень плохо, даже в сверхбыстром спектре со свинцом и металлическим топливом сгорает меньше половины. Остальное перейдет в Pu238 (через короткоживущий Cm242). 238 имеет T1/2 в пять раз короче исходного Am. Т.е. на ближайшую сотню лет активность Pu238 будет выше исходного Am. Можно конечно Pu238 сжечь (в быстром спектре горит неплохо, а что не сгорит превратится в кошерный Pu239), но из-за огромной активности работать с ним сложно.

Am243 еще хуже. Горит он тоже плохо, а при поглощении нейтрона дает тот самый кюрий-244, от работы с которым атомщики открещиваются обеими руками - огромная активность (T1/2 = 18 лет). В то же время это не Cm242, от которого за 10 лет останутся только следы, распада 244 придется ждать века. А при распаде он даст Pu-240, с почти таким же T1/2 как у исходного Am243 (6500 лет и 7300), а как топливо он не ахти. Стоит ли игра свеч?


Ну а с кюрием никто возится не хочет т.к. 1) все равно его мало, т.е. энергии из него много не получишь 2) сравнительно короткоживущий, все равно сравнительно быстро распадется (кроме тяжелых начиная с 245, но их совсем мало - во всех ОЯТ мира вряд ли наберется хоть тонна). 3) в то же время из-за высокой удельной активности, вклад в радиоактивность он дает хороший, а по нейтронам вообще решающий. Ну и зачем?

На "светимость" и опасность такого ТВЭЛа для персонала почти никакого влияния тут нет, что так, что этак - редкая гадость.

У кюрия очень высокая активность спонтанного деления. Порядка на 4 больше, чем у четных плутониев. На альфа-распад в принципе плевать, пока ТВЭЛ герметичен, а нейтроны оболочку пролетают легко, а коэффициент качества у быстрых нейтронов такой же как у альфа-частиц.


Вообще, гомогенное сжигание в ЖСР выглядит интересно. Хотя бы не надо возиться с фабрикацией таблеток, нет проблем с ограничением по выгоранию. Только вот непонятно, что с ресурсом делать.

[Татарин]

У кюрия очень высокая активность спонтанного деления. Порядка на 4 больше, чем у четных плутониев.

Понятно.

Тогда, конечно. Да, тогда ЖСР для кюриев смотрится логично. Но самые крупнотоннажные МА всё равно нужно уметь сжигать в "линейных" реакторах, иначе мощность дожигателей будет зашкаливать. ЖСР же оставить как раз для всяких кюриев, особо противных америциев, может, долгоживущих осколков (типа технеция йода), и вот всего такого.

Что касается ADS... не понимаю влечения к этой концепции...
"Это ж реактор наоборот" - не делить ядра, чтобы получать энергию, а тратить электричество, чтобы делить ядра. И дико дорогой и сложный сильноточный ускоритель в довесок.