Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) в основном состоит из соединений урана, но в нем еще присутствуют плутоний и продукты деления. Чтобы отделить отходы от тех компонентов, которые пригодны для повторного использования, ученые разработали новый метод. Они сделали акцент на индии - ранее этот металл был незаслуженно обделен вниманием исследователей.
После растворения отработавшего ядерного топлива в солевом расплаве его приводят в контакт с жидким сплавом на основе галлия и индия, в результате происходит перераспределение компонентов: уран концентрируется в металле, а ненужные продукты деления остаются в соли.
Причем галлий - достаточно дорогой металл, его замена на индий значительно удешевляет технологию. В ходе экспериментов ученые создали три вида сплава, в которых содержалось 21,8%, 40 и 70% индия. Тестовые результаты показали, что эффективность разделения урана и отходов не снижается с ростом концентрации индия. На следующем технологическом этапе из сплава с содержанием урана производится топливо для атомных станций.
- Исследование интересно предприятиям, которые занимаются переработкой ОЯТ, например ПО "Маяк" из Озерска. Применительно к Белоярской атомной станции наша методика тоже применима. Ее реактор - на быстрых нейтронах. Их отработавшее топливо более активное, чем на станциях с водо-водяным реактором, - пояснил ведущий инженер кафедры редких металлов и наноматериалов УрФУ Александр Дедюхин.
По словам ученого, на БАЭС используемое топливо можно условно назвать маловыдержанным, а новый метод ориентирован на работу с более активными компонентами ядерных отходов. Отработавшее ядерное топливо выгружают из атомного реактора, затем происходит его выдержка, чтобы распались короткоживущие изотопы и активность ОЯТ понизилась. Как правило, предприятия задействуют водную технологию. Но при таком методе есть риск, что вода может подвергнуться радиолизу, то есть распаду под действием радиации, что, естественно, снижает эффективность процессов. Соль радиолизу не подвергается, поэтому можно не терять время на солевую выдержку и фактически сразу запустить топливо в повторную переработку.
Экологичность - второе преимущество метода. При использовании солевого расплава для окончательного захоронения остается меньшее количество отходов, чем при использовании водной технологии, а значит, производители сэкономят на транспортировке, хранении и захоронении опасных элементов.