Младшие актиниды |
Здравствуйте, гость ( Вход | Регистрация )
Младшие актиниды |
9.11.2016, 9:18
Сообщение
#1
|
|
Ветеран форума Группа: Patrons Сообщений: 1 233 Регистрация: 24.8.2016 Пользователь №: 34 367 |
Если я правильно понимаю, самый паскудный из всех миноров -америций. Можно ли его сжигать в БН и что получится на выходе?
|
|
|
9.11.2016, 10:17
Сообщение
#2
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 028 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Если я правильно понимаю, самый паскудный из всех миноров -америций. Можно ли его сжигать в БН и что получится на выходе? Кюрий самый противный, но его мало. Америций - да, можно. Часть 241Am поделится, часть перейдёт в 242Am, который перейдёт в 242Cm, а тот в 238Pu. http://patentimages.storage.googleapis.com...0524-C00002.png или здесь, если не сработает http://www.google.com/patents/US6896716 P.S. Ссылку первую подвернувшуюся взял. Подробный чарт у меня не под рукой. |
|
|
9.11.2016, 10:31
Сообщение
#3
|
|
Завсегдатай Группа: Haunters Сообщений: 562 Регистрация: 4.7.2014 Из: Moscow Пользователь №: 34 011 |
|
|
|
9.11.2016, 10:54
Сообщение
#4
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 028 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
А, чтобы добывать 242*Am изомер, что нужно организовать? Сделать мишень из америция-241 и долго и занудно облучать нейтронами Generalissimus1966, конкретная работа, к которой я имел некоторое отношение, и которая дошла до стадии финансовых расчётов (но не была, к сожалению, доведена до железа, хотя все причастные были не против), предполагала именно такой путь. Но на выходе ожидался, естественно, не чистый 242mAm, а америций, обогащённый по этому изотопу. Существенно обогащённый. Да, речь шла о масштабах, превышающих лабораторные. |
|
|
9.11.2016, 13:03
Сообщение
#5
|
|
Завсегдатай Группа: Haunters Сообщений: 562 Регистрация: 4.7.2014 Из: Moscow Пользователь №: 34 011 |
Сделать мишень из америция-241 и долго и занудно облучать нейтронами Так а какими выгоднее, тепловыми или быстрыми? Или там вообще резонансные захваты, когда образуется возбуждённый изомер? 13% - это для какого спектра посчитано, для теплового? конкретная работа, к которой я имел некоторое отношение, и которая дошла до стадии финансовых расчётов (но не была, к сожалению, доведена до железа Очень жаль. P.S. если это удобнее, меня можно звать "Андрей", я не секречусь Сообщение отредактировал generalissimus1966 - 9.11.2016, 13:04 |
|
|
9.11.2016, 13:17
Сообщение
#6
|
|
Ветеран форума Группа: Patrons Сообщений: 1 233 Регистрация: 24.8.2016 Пользователь №: 34 367 |
Спасибо за ответ.
А можно ли в БН трансмутировать во что нибудь полезное и кюрий? |
|
|
9.11.2016, 13:41
Сообщение
#7
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 028 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
P.S. если это удобнее, меня можно звать "Андрей", я не секречусь Хорошо. Как модератор, я всегда предпочитаю, чтобы человек сам подтвердил на форуме, что его можно звать не только по нику. Так а какими выгоднее, тепловыми или быстрыми? Или там вообще резонансные захваты, когда образуется возбуждённый изомер? 13% - это для какого спектра посчитано, для теплового? Не такой простой вопрос, на самом деле. Когда говорят о том, что быстрые реакторы больше подходят для трансмутации младших актинидов, то имеют в виду, в первую очередь, что в быстрых реакторах они преимущественно делятся. Поделившееся ядро МА переходит в разряд осколков, обычного РАО. Заодно мы вовлекаем МА в процесс производства энергии. В тепловых реакторах МА предпочтительно захватывают нейтроны, образуя другой актинид. Например, 237Np и 241Am кончают жизнь в тепловом реакторе в основном как 238Pu. Но если мы хотим сделать из 241Am америций, обогащённый по 242mAm, то нас будет интересовать захват, в первую очередь. |
|
|
9.11.2016, 13:57
Сообщение
#8
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 028 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Продолжим.
Прикинем на пальцах. Данные из БНВБ-78 по микросечениям 241Am: группа 1 (6,5-10,5 МэВ) - захват 0,022 бн - деление 2,41 бн группа 4 (1,4-2,5 МэВ) - захват 0,1 бн - деление 1,97 бн группа 26 (тепловая точка) - захват 576,4 бн - деление 3,2699 бн То есть, два крайних интервала по энергии и один, в который попадает средняя энергия спектра деления (идеальный быстрый реактор). Тепловая точка - соответственно, идеальный тепловой реактор. Так как расчёты оценочные, то примем (отбросим единицы, оставим только порядки): - плотность потока нейтронов в тепловом реакторе 10^13 н/см2/c - плотность потока нейтронов в быстром реакторе 10^15 н/см2/c А теперь получим скорости реакций захвата для всех трёх групп (плотность потока * микросечение захвата): - группа 1 - 2,2e13 захватов в секунду; - группа 4 - 1e14 захватов в секунду; - группа 26 - 5,76e15 захватов в секунду. То есть, активнее всего образование 242Am (обоих изомеров) происходит в идеальном тепловом реакторе, в котором все нейтроны собрались в тепловой точке. По-хорошему, надо считать далее. Надо учесть, что: - деление 241Am играет нам на руку в плане обогащения облучённого образца по 242mAm, потому что поделившийся америций перестаёт быть америцием и может быть отделён от итогового продукта средствами радиохимии; - 242mAm будет также неплохо выгорать, а не только накапливаться. То есть, надо добавить ещё данные по сечениям 242mAm, по-хорошему записать два дифура, решить (громко сказано, решение известно, сумма экспонент) и далее посмотреть, как это изменит предварительный вывод про преимущество теплового реактора. |
|
|
9.11.2016, 14:06
Сообщение
#9
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 028 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
А можно ли в БН трансмутировать во что нибудь полезное и кюрий? Можно кюрий трансмутировать, а конкретно, использовать его как топливо в быстрых реакторах, но нерационально по технологическим причинам. Поэтому пока общая идея такая: - нептуний - возвращать в топливный цикл; - америций - показать (экспериментально), что возвращение реально; - кюрий - закопать. |
|
|
9.11.2016, 14:13
Сообщение
#10
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 028 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Кстати, про актиниды, пока сам не перенёс
Любопытная, но абсолютно теоретическая концепция (я тоже такие варианты когда-то считал) - безурановые реакторы. Это может быть даже один реактор на большую страну. В него сгружают все МА со всех блоков и разбавляют их плутонием. Урана нет! Прелесть такого реактора в том, что он в принципе не производит новых трансурановых элементов! Он загружен бывшим ураном (плутоний+МА), который постепенно перерабатывается в реакторе в осколки деления и даёт, естественно, энергию. Всю загрузку он переработать не сможет, не хватит реактивности, но после его кампании новых трансурановых элементов не образуется (в виду отсутствия урана), а часть старых будет сожжена. Физика такой реактор не запрещает, но в технологическом плане мы ещё очень долго не будем способны делать такие загрузки. |
|
|
9.11.2016, 16:21
Сообщение
#11
|
|
Ветеран форума Группа: Patrons Сообщений: 1 233 Регистрация: 24.8.2016 Пользователь №: 34 367 |
Кстати, про актиниды, пока сам не перенёс Любопытная, но абсолютно теоретическая концепция (я тоже такие варианты когда-то считал) - безурановые реакторы. Это может быть даже один реактор на большую страну. В него сгружают все МА со всех блоков и разбавляют их плутонием. Урана нет! Прелесть такого реактора в том, что он в принципе не производит новых трансурановых элементов! Он загружен бывшим ураном (плутоний+МА), который постепенно перерабатывается в реакторе в осколки деления и даёт, естественно, энергию. Всю загрузку он переработать не сможет, не хватит реактивности, но после его кампании новых трансурановых элементов не образуется (в виду отсутствия урана), а часть старых будет сожжена. Физика такой реактор не запрещает, но в технологическом плане мы ещё очень долго не будем способны делать такие загрузки. Интересная тема, оказывается! Из всего, что есть минорных элементов на сегодня. что можно выделить - это плутоний, нептуний и америций (я так понимаю, перспективным пирохимическим методом). А так как концентрация кюрия сильно мала, то выделить среди других осколков в отдельный твэл его пока невозможно. Я правильно понял? |
|
|
9.11.2016, 16:26
Сообщение
#12
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 028 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
это плутоний, нептуний и америций Плутоний не входит в понятие "младших актинидов". Это плутоний. Младшими, или минорными актинидами у нас принято называть всё тяжёлое, что образуется из урана, кроме плутония. Традиционно это нептуний, америций и кюрий. Прочее в реакторе образуется в мизерных количествах. |
|
|
9.11.2016, 16:43
Сообщение
#13
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 028 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Я правильно понял? Нет, не так. Кюрий уж больно горячий по сравнению с остальными. Периоды полураспада посмотрите у них. Например, 243Cm - 29 лет, и это в основном альфа-распад. То есть, активные, горячие изотопы. Не слишком хочется связываться. Можно, кстати, и не закапывать кюрий, а просто положить на склад, допустим, лет на 100. |
|
|
9.11.2016, 17:54
Сообщение
#14
|
|
Завсегдатай Группа: Haunters Сообщений: 562 Регистрация: 4.7.2014 Из: Moscow Пользователь №: 34 011 |
Спасибо!
То есть, активнее всего образование 242Am (обоих изомеров) происходит в идеальном тепловом реакторе, в котором все нейтроны собрались в тепловой точке. Это я понял, но исходно я спрашивал чуть-чуть про другое. Зависит ли процент образующегося изомера от энергии нейтрона, или 13% всегда, ну, допустим, скорость наработки не так важна, как доля возбуждённого изомера. Можно, конечно, дать полежать, чтобы основное состояние распалось, потом почистить. Но хочется, чтобы и извлечённый сразу содержал побольше изомера. Надо учесть, что: - деление 241Am играет нам на руку в плане обогащения облучённого образца по 242mAm, потому что поделившийся америций перестаёт быть америцием и может быть отделён от итогового продукта средствами радиохимии; - 242mAm будет также неплохо выгорать, а не только накапливаться. То есть, надо добавить ещё данные по сечениям 242mAm, по-хорошему записать два дифура, решить (громко сказано, решение известно, сумма экспонент) и далее посмотреть, как это изменит предварительный вывод про преимущество теплового реактора. Ну, эти соображения вряд ли победят вывод о преимуществе теплового реактора по образованию обоих 242 вместе, но доля изомера может ли быть больше (в разы, хотя бы, в два раза) в быстром реакторе? Или, если не в быстром, то, может, эпитепловом? |
|
|
9.11.2016, 18:50
Сообщение
#15
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 3 147 Регистрация: 16.3.2011 Из: Россия, Краснодар Пользователь №: 32 291 |
А можно ли в БН трансмутировать во что нибудь полезное и кюрий? В БНе кюрий можно вполне эффективно трансмутировать в калифорний-252, который является ценным и дорогостоящим материалом для портативных нейтронных источников. Однако проблема есть, что у нас кюрий промышленно не выделяют из жидких ВАО при гидрометаллургической переработке ОЯТ. Отечественный кюрий так идет во фракции лантаноидных осколков деления на захоронение (закачка в пласты или витрификация). -------------------- "чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
|
|
|
9.11.2016, 18:59
Сообщение
#16
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 3 147 Регистрация: 16.3.2011 Из: Россия, Краснодар Пользователь №: 32 291 |
Интересная тема, оказывается! Из всего, что есть минорных элементов на сегодня. что можно выделить - это плутоний, нептуний и америций (я так понимаю, перспективным пирохимическим методом). И плутоний, и нептуний, и америций можно выделять при переработке ОЯТ водными методами репроцессинга. Однако стадия окисления и выделения нептуния это дополнительные затраты, также как экстракционное выделение америция из высокоактивных раффинатов это тоже дорогостоящая процедура. Если в нептунии-237 ценность заключается, что его можно эффективно использовать для производства плутония-238 для РИТЭГов и некоторых спецустройствах, то ценность америция в виде смеси из трех изотопов из ОЯТ пока неявная. Америций-241, используемый для нейтронных истоцников и датчиков дыма, выделяется или при переочистке оружейного плутония или при прозводстве МОХ-топлива из энергетического плутония, поскольку является продуктом распада плутония-241. -------------------- "чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
|
|
|
9.11.2016, 19:06
Сообщение
#17
|
|
Постоянный участник Группа: Patrons Сообщений: 3 147 Регистрация: 16.3.2011 Из: Россия, Краснодар Пользователь №: 32 291 |
А так как концентрация кюрия сильно мала, то выделить среди других осколков в отдельный твэл его пока невозможно. Я правильно понял? У кюрия химия водная очень сильно напоминает химию лантаноидов (кюрий химический аналог гадолиния), и в процессе переработке ОЯТ методами основанными на растворении ОЯТ в азотной кислоте и последующих процессах окисления и экстракции (разные версии PUREX) кюрий выделить отдельно сложно. Требуется использование других более дорогостоящих реагентов для комплексообразования и экстракции кюрия из лантаноидной фракции. А учитывая, что кюрий из ОЯТ очень горяч, то такие специально конструируемые в лабораториях реагенты сильно радиолитически деградируют. В итоге, выделять кюрий растворными методами репроцессинга ОЯТ дорого, трудно и непонятно зачем. Пирохимия в расплавах солей приципиально позволяет эффективно и приемлемо по затратам выделять кюрий из ОЯТ. Пирорепроцессинг ОЯТ методом перегонки летучих фторидов кюрий выделять не позволяет. Сообщение отредактировал VBVB - 9.11.2016, 19:07 -------------------- "чтобы задать правильный вопрос, надо знать большую часть ответа" - Роберт Шекли
|
|
|
9.11.2016, 20:41
Сообщение
#18
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 028 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Зависит ли процент образующегося изомера от энергии нейтрона Ответ - да, зависит. График отсюда. Самый оптимистичный график (фиолетовый, JENDL) - это японские данные. Американцы (ENDF) - синие. Зелёные европейцы (JEFF) дают самую низкую оценку. Из графика видно, что - разные товарищи учёные совершенно по-разному оценивают эту вероятность, - сходятся они, в основном, в области тепловых энергий (ко всеобщему счастью, какие-то японцы взяли и померили там экспериментально, а потом опубликовали статью, т.е. данные общедоступные), - резкий рост начинается где-то в мэвных областях. На тему того, какие данные более точные. К американскому файлу ENDF версии VII есть претензии по точности данных для расчётов быстрых реакторов. С другой стороны, на этом графике американцы лежат посередине между европейцами и японцами. Так что сложно утверждать что-то однозначное. |
|
|
9.11.2016, 20:45
Сообщение
#19
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 028 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Так что авэлы, про которые говорил недавно Е.О., нужны ещё и для того, чтобы навести, наконец, порядок в константах америциев. Как видно из предыдущего графика, поработать есть над чем.
|
|
|
9.11.2016, 23:14
Сообщение
#20
|
|
Модератор Группа: Clubmen Сообщений: 25 028 Регистрация: 16.1.2007 Из: Обнинск Пользователь №: 4 |
Вот, кстати, видно из графика. Если взять за ориентир данные американцев и японцев, то, подав на мишень с америцием-241, например, спектр деления (среднее 2 МэВ), мы резко увеличим выход 242mAm в реакции захвата - до 50%.
Но сечение захвата там всего порядка 0,1 барна. Так что выигрыш в выходе мало что даёт. |
|
|
Текстовая версия | Сейчас: 24.9.2024, 11:59 |