28 сентября 2021

Британские и словенские ученые открыли способ производства ценной добавки для биотоплива с использованием ионизирующего излучения от атомных реакторов и облученного ядерного топлива

Atomic-Energy.ru
Nature Communications Chemistry Схема ядерно-биорегенерационного процесса для бассейна выдержки ОЯТ; эквивалентный сценарий также вероятен для сухих хранилищ Nature Communications Chemistry

Исходящая от облученного ядерного топлива (ОЯТ) радиация может быть использована для создания ценной топливной добавки, необходимой для производства “возобновляемого” биодизеля, показали ученые из Словении и Великобритании. Новое исследование подчеркивает, что существуют "неизученные возобновляемые процессы, которые могут быть реализованы с помощью ионизирующего излучения – особенно учитывая бассейны ОЯТ как источник каталитической энергии", – говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications Chemistry. Она была написана учеными из словенского Института Йожефа Стефана и британских Ланкастерского и Астонского университетов.

В статье "Производство присадок к возобновляемому топливу из отходов органического происхождения с использованием атомной энергии" объясняется, что в процессе производства биодизеля в качестве побочного продукта образуется глицерин, но с ростом использования биодизеля во всем мире низкие сорта глицерина в настоящее время утилизируются по себестоимости.

Поместив образцы глицерина в исследовательский реактор Института Йожефа Стефана, ученые показали, что облучение нейтронами и гамма-лучами может катализировать глицерин для создания очень ценной топливной добавки, известной как “солькеталь” (“solketal”), которая используется для производства биодизеля, а также других видов жидкого топлива.

После подтверждения радиокаталитического эффекта в статье рассматриваются два потенциальных способа, с помощью которых АЭС могли бы производить солькеталь наряду со своей обычной деятельностью по генерации электроэнергии.

Один из способов заключается в размещении трубок с глицерином в пространстве между корпусом легководного реактора и его бетонной биологической защитой. Предполагается, что в этом случае будет производиться некоторое количество солькеталя, но это может привести к потенциальным осложнениям в работе электростанции, в том числе нейтронное излучение может вызвать некоторую радиоактивность материалов в системе.

Nature Communications Chemistry Исследовательский реактор TRIGA MkII мощностью 250 кВт и облучательный канал (TriC) Nature Communications Chemistry

Более перспективным методом, по мнению британских и словенских ученых, будет пропустить трубки с глицерином через бассейны выдержки ОЯТ, которые расположены на территориях АЭС или в общих временных мокрых хранилищах. Этот метод позволяет получить большую площадь поверхности глицерина для облучения, при этом условия ограничивают облучение материалов исключительно гамма-лучами, что позволяет избежать осложнений, связанных с нейтронной активацией. Химическая обработка продукции может быть организована в других зданиях, чтобы минимизировать перебои в работе АЭС.

В статье говорится, что метод использования бассейнов-хранилищ ОЯТ имеет потенциал для масштабирования до производства около 57 тонн солькеталя в год для одного стандартного бассейна. Дальнейшее расширение до 180 бассейнов в Европейском Союзе выявило максимальную производственную мощность около 10 000 тонн солькеталя в год, говорится в документе. Рыночная цена солькеталя составляет около 3000 долларов США за тонну.

"Это открытие показало совершенно новые возможности использования ионизирующего облучения на АЭС и мокрых хранилищах ОЯТ для преобразования отработанных химических веществ и является одним из важных шагов на пути к устойчивому развитию", - отметили в Институте Йожефа Стефана.

JSI Исследовательский реактор TRIGA MkII в Институте Йожефа Стефана JSI