16 января 2012

Инновационный ядерный реактор может быть использован для трансмутации радиоактивных отходов

Atomic-Energy.ru

В Бельгии сконструирована уникальная реакторная установка, представляющая собой соединение подкритической сборки с ускорителем частиц. Эта работа является важным шагом в реализации программы по поиску новых вариантов обращения с радиоактивными отходами.

Эта установка, известная под названием Guinevere, представляет собой демонстрационную модель для отработки более мощной модели, которая получила название Myrrha (сокращение от фразы Multipurpose Hybrid Research Reactor for High-tech Applications – «многоцелевой гибридный высокотехнологичный реактор»). Этот реактор был разработан сотрудниками Французского национального центра ядерных исследований под руководством Бельгийского ядерного исследовательского центра (SCK-CEN) в городе Мол, находящемся в 50 км к востоку от Антверпена. В целом в этом проекте, курируемом Еврокомиссией, принимают участие 12 лабораторий из различных стран Европы.

Согласно современной терминологии, «критическим состоянием» ядерной установки считается такое состояние, в котором цепная реакция деления является самоподдерживающейся, т.е. каждый акт деления ядра урана вызывает не менее одного последующего деления. Под сверхкритическим состоянием понимается ситуация, когда реакция разрастается, в то время как подкритическим называется состояние, когда ядерная реакция затухает и в конечном итоге прекращается.

Реактор Guinevere был бы подкритическим, если бы не было ускорительной системы, которая посылает постоянный пучок ускоренных протонов на мишень, где в результате ядерной реакции испускаются нейтроны, вызывающие деление ядер. По словам представителей SCK-CEN, «этот тип реактора максимально безопасен, поскольку  он полностью зависит от ускорителя: если ускоритель выключен, то ядерная реакция немедленно останавливается».

Помимо этого, реактором Guinevere можно управлять посредством нейтронного источника в корпусе реактора, а также посредством изменения геометрии реакторной сборки и операций со свинцовым теплоносителем. Эти возможности были продемонстрированы в феврале 2011 года.

Guinevere – это исследовательский вариант, имеющий очень ограниченную мощность, который пока используется для того, чтобы наработать опыт эксплуатации реакторов подобного типа. Эти знания будут положены в основу более мощного реактора этого проекта, Myhrra, который может начать работу в 2023 году.

Реактор Myrrha будет способен производить радиоизотопы и легированный кремний, но наибольший интерес для исследователей могут представлять его использование для трансмутации. Речь идет о том, что тот или иной радиоактивный изотоп с большим временем жизни может поглотить нейтрон и таким образом превратиться в другой изотоп, который распадается значительно быстрее, переходя в нерадиоактивное состояние. Если достичь индустриальных масштабов, трансмутация значительно упростит решение проблемы радиоактивных отходов.

Суммарная стоимость реактора Myrrha оценивается в 960 млн евро (1.2 млрд долларов). 40% затрат финансируется бельгийским правительством. SCK-CEN формирует международный консорциум для привлечения дополнительного финансирования и уже подписало Меморандум о взаимопонимании с Академией наук Китая на предмет участия в данном проекте.