В младших актинидах являются актиниды элементами используемого ядерного топлива , кроме урана и плутония , которые называют основные актиниды . Минорные актиниды включают нептуний (элемент 93), америций (элемент 95), кюрий (элемент 96), берклий (элемент 97), калифорний (элемент 98), эйнштейний (элемент 99) и фермий (элемент 100). [2] Наиболее важными изотопами этих элементов в отработавшем ядерном топливе являются нептуний-237 ,америций-241 , америций-243 , кюрий -242–248 и калифорний –249–252.
Плутоний и второстепенные актиниды будут отвечать за основную часть радиотоксичности и тепловыделения использованного ядерного топлива в среднесрочной перспективе (от 300 до 20 000 лет в будущем ). [3]
Плутоний из энергетического реактора, как правило, содержит большее количество плутония-241, чем плутоний, образующийся при операциях с меньшим выгоранием, предназначенных для создания плутония оружейного качества . Поскольку плутоний реакторного качества содержит очень много плутония- 241 , присутствие америция-241 делает плутоний менее подходящим для создания ядерного оружия . Врастание америция в плутоний - один из методов определения происхождения неизвестного образца плутония и времени, прошедшего с момента последнего химического отделения америция от америция.
Америций обычно используется в промышленности как альфа-частица и как источник гамма-излучения с низкой энергией фотонов . Например, он используется во многих детекторах дыма. Америций может быть образован нейтронным захватом 239 Pu и 240 Pu, образуя 241 Pu, который затем бета распадается до 241 Am. [4] В общем, когда энергия нейтронов увеличивается, отношение сечения деления к сечению захвата нейтронов изменяется в пользу деления . Следовательно, если MOX используется в тепловом реакторе, таком как реактор с кипящей водой (BWR) или реактор с водой под давлением (PWR), то в отработанном топливе можно ожидать больше америция, чем в реакторе на быстрых нейтронах . [5]
Некоторые из второстепенных актинидов были обнаружены в осадках после испытаний бомб. Подробнее см. Актиниды в окружающей среде .
Изотоп | Доля | D LWR | D быстро | D сверхтепловой |
---|---|---|---|---|
237Np | 0,0539 | 1,12 | -0,59 | -0,46 |
238Пу | 0,0364 | 0,17 | -1,36 | -0,13 |
239Пу | 0,451 | -0,67 | -1,46 | -1,07 |
240Пу | 0,206 | 0,44 | -0,96 | 0,14 |
241Пу | 0,121 | -0,56 | -1,24 | -0,86 |
242Пу | 0,0813 | 1,76 | -0,44 | 1,12 |
241Являюсь | 0,0242 | 1,12 | -0,62 | -0,54 |
242 кв.м.Являюсь | 0,000088 | 0,15 | -1,36 | -1,53 |
243Являюсь | 0,0179 | 0,82 | -0,60 | 0,21 |
243См | 0,00011 | -1,90 | -2,13 | -1,63 |
244См | 0,00765 | -0,15 | -1,39 | -0,48 |
245См | 0,000638 | -1,48 | -2,51 | -1,37 |
Взвешенная сумма | -0,03 | -1,16 | -0,51 |
Рекомендации
- ^ Сасахара, Акихиро; Мацумура, Тецуо; Николау, Гиоргос; Папайоанну, Дмитрий (апрель 2004 г.). «Оценка источников нейтронов и гамма-излучения для отработавшего топлива с высоким уровнем выгорания UO2 и МОКС-топлива в LWR» . Журнал ядерной науки и технологий . 41 (4): 448–456. DOI : 10,3327 / jnst.41.448 .
- ^ Мойер, Брюс А. (2009). Ионный обмен и экстракция растворителем: серия достижений, том 19 . CRC Press. п. 120. ISBN 9781420059700.
- ^ Стейси, Уэстон М. (2007). Физика ядерных реакторов . Джон Вили и сыновья. п. 240. ISBN 9783527406791.
- ^ Радж, Гурдип (2008). Advanced Inorganic Chemistry Vol-1, 31-е изд . Кришна Пракашан СМИ. п. 356. ISBN. 9788187224037.
- ^ Berthou, V .; и другие. (2003). «Трансмутационные характеристики в спектрах тепловых и быстрых нейтронов: приложение к америцию» (PDF) . Журнал ядерных материалов . 320 (1–2): 156–162. Bibcode : 2003JNuM..320..156B . DOI : 10.1016 / S0022-3115 (03) 00183-1 . Архивировано из оригинального (PDF) 26 января 2016 года . Проверено 31 марта 2013 .
- ^ Этьен Родитель (2003). «Ядерные топливные циклы для развертывания в середине века» (PDF) . Массачусетский технологический институт. п. 104. Архивировано из оригинального (PDF) 25 февраля 2009 года.