1 октября 2009

Национальная лаборатория Айдахо получила грант на исследование выгорания младших актинидов

Национальная лаборатория Айдахо получила от министерства энергетики США грант на сумму 2 млн долларов, предназначенный для исследования нейтронно-физических свойств младших актинидов.

Работы по гранту продолжат программу, начатую несколько лет назад под руководством французского атомщика Массимо Сальватореса, который в настоящее время является советником в американской лаборатории.

Образцы из чистых актинидов - нептуния, америция и кюрия - будут облучаться в исследовательском реакторе ATR на протяжении 20-40 суток. После выгрузки из реактора они будут доставляться в лабораторию ATLAS в Иллинойсе, где с помощью метода ускорительной масс-спектроскопии будет проводиться анализ их изотопного состава.

Максимально точное знание изотопного состава выгоревших образцов позволит внести коррективы в данные о сечениях основных ядерных реакций для младших актинидов, а это, в свою очередь, окажется полезным для проведения исследований в области замыкания топливного цикла.

Отрывок из статьи В.М.Пиксайкин, Г.М.Пшакин, В.А.Рощенко "Обзор методов и приборов для определения незаявленных ядерных материалов". // Science and Global Security, 2006, vol. 14, pp. 49-72.

Ускорительная масс-спектроскопия (УМС) - это методика анализа с применением ионного ускорителя и его системы переноса пучка в качестве сверхчувствительного масс-спектрометра для измерения концентрации актинидов и соотношения их изотопов.

Представляющий интерес элемент химически выделяется из начального образца и загружается в качестве мишени в распылительный ионный источник ускорителя-тандема. При анализах с помощью УМС используются достаточно крупные образцы весом 1-10 мг.

После магнитного анализа при малых энергиях отрицательные ионы представляющего интерес радиоактивного изотопа ускоряются до максимального напряжения и преобразуются в положительные ионы, которые продолжают ускорение до заземленного электрода. В процессе перезарядки разрушаются все молекулярные соединения, которые могли бы оказаться инжектированными в ускоритель - это эффективно убирает возможные молекулярные помехи. После последующих магнитного и электростатического анализов ионы отождествляются в ионном детекторе.

Чтобы получить информацию о значении концентрации, вместе с исследуемым образцом ускоряется подходящий стабильный изотоп (серебро или железо), так что можно определить соотношение между стабильным и редким изотопами и по нему найти абсолютную массу редкого изотопа в образце. Когда имеют дело с долгоживущими актинидами, вместо естественных стабильных изотопов можно применять изотопные долгоживущие "метки" и по соотношению отсчёта ионов исследуемого изотопа и ионов метки определить абсолютное количество исследуемого изотопа.

УМС нечувствительна почти ко всем источникам фона, которые ограничивают обычную масс-спектроскопию. Влияние загрязнения оценивается при обработке известной примеси параллельно с неизвестным образцом.