Группа Радиохимии

Группа Радиохимии
1. Алексеев Е.Г. – снс
2. Гусельников В.С. – вед. инж.
3. Конева Т.В. – инж.
ISTC Project 2391
Разработка методов инкапсулирования долгоживущих
ядерных отходов в углеродные матрицы для их хранения и
трансмутации
Петербургский Институт
Ядерной Физики
Цель:
Радиевый Институт
Институт Высокомолекулярных
Соединений
Разработка методов инкапсулирования долгоживущих радионуклидов 99Tc,
129I и 241Am в углеродные матрицы, а также получение образцов таких матриц
и исследование их свойств.
Задачи Синтез углеродных матриц с инкапсулированными радионуклидами
технеция, иода и америция карбонизацией их органических производных.
:
Изучение устойчивости углеродных матриц и удержания в них
инкапсулированных радионуклидов при термическом и химическом
воздействиях.
Изучение удержания в углеродных матрицах продуктов трансмутации
инкапсулированных радионуклидов, образующихся при облучении
тепловыми нейтронами.
ОТХОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ ОЯТ
Фракционирование
99Tc, 129I,
малые актиноиды
Создание матричных
материалов
Трансмутация
99Tc(n,γ)100Tc
129I(n,γ)130I
An(n,f)п.д.
Фабрикация
мишеней
Не трансмутируемые
радионуклиды
Соединения
IV
12
13
C
V
15
N
углерод
азот
Углеродные
материалы,
карбиды
ZrN
TiN
YN
и др.
Временное контролируемое
хранение, захоронение
VI
Фиксация в
изолирующие матрицы
16
17
18
кислород
O
ZrO2
MgO
MgO·Al2O
3
и др.
Временное контролируемое
хранение, захоронение
Инкапсулирование радионуклидов в углеродные
материалы. Способ # 1.
Карбонизация
~1000 oC
вакуум
Дифталоцианин
урана
Углерод/UNx-композит
Вакуум
~2300 oC
Углерод/UCx-композит
Инкапсулирование радионуклидов в углеродные
материалы. Способ # 2.
Полимериция
Смола/РС композит
Смола/РС/УВ композит
Карбонизация
инертный газ
Углерод/РС Полимер/РС композит
композит
~ 200-300 C
~ 900 - 1000 C
Полимериция
Карбонизация
инертный газ
~ 200-300 C
~ 900 - 1000 C
Углерод/РС/УВ композит
Где: УВ-высокопрочные углеродные волокна,
РС-радионуклидное соединение.
БЛОК-СХЕМА РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА
Получение соединений и
композиций Tc, I, U, Am
Углеродные матрицы с
инкапсулированными
радионуклидами Tc, I, U, Am
Изучение
свойств
Изучение удержания
продуктов трансмутации
Карбонизация
Поиск оптимальных
условий
Химическая и
термическая
устойчивости
Выщелачиваемость
радионуклидов Tc, I, Am
Продукты (n,γ)-реакции:
99mTc, 130I, 242Am
Продукты (n,f)-реакции:
газообразные и высокоподвижные твердые
БЛОК-СХЕМА РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТА
Получение соединений и
композиций Tc, I, U, Am
Углеродные матрицы с
инкапсулированными
радионуклидами Tc, I, U, Am
Изучение
свойств
Изучение удержания
продуктов трансмутации
Карбонизация
Поиск оптимальных
условий
Химическая и
термическая
устойчивости
Выщелачиваемость
радионуклидов Tc, I, Am
Продукты (n,γ)-реакции:
99mTc, 130I, 242Am
Продукты (n,f)-реакции:
газообразные и высокоподвижные твердые
Производство радионуклидов на циклотронах
Циклотрон
Энергия
протонов,
МэВ
Ядерные
реакции
Уровень I
≤ 10
(p,n), (p,α)
11C, 13N, 15O, 18F
Уровень II
≤ 20
(p,n), (p,α)
11C, 13N, 15O, 18F, 67Ga, 103Pd,
Основные производимые
радионуклиды
109Cd, 111In, 123I, 124I, 186Re
Уровень III
Уровень IV
≤ 45
≤ 200
(p,pn),
(p,2n), (p,3n)
и др.
(p,4n), (p,5n)
и др.
22Na, 38K, 57Co, 67Ga, 68Ge,
73Se, 75-77Br, 81Rb(81Kr), 111In,
123I, 201Tl, 225Ac
22Na, 28Mg, 52Fe 67Cu,
72Se(72As), 81Rb(81Kr),
82Sr(82Rb), 103Pd, 109Cd,
117mSn, 123I, 149Tb, 201Tl
Зарубежные циклотроны 4-го уровня –
производители радионуклидов
Организация
Страна
TRIUMF
Канада
Nihon MediPhysics
Япония
The iThemba
Laboratory
Юж.Африка
PSI
Швейцария
Московская
мезонная
фабрика
25-70 МэВ
100 мкА при
25 МэВ
5O мкА при
70 МэВ
28-200 МэВ
85 мкА при
66 MeV
10-70 МэВ
70 мкА
160 МэВ
100 мкА
Характеристики
циклотрона
70 – 520
МэВ
150 мкА
Производство радионуклидов
~I20
час/неделя
105
час/неделя
Основные
радионуклиды
82Sr
18F, 81Rb, 123I,
18F, 67Ga,
11C, 15O, 18F,
68Ge, 82Sr,
201Tl
81Rb, 82Sr,
52Fe, 67Cu,
103Pd
111In, 123I,
76Br, 123I
33
час/неделя
201Tl
150
час/неделя
Номенклатура радионуклидов для производства
на 80 МэВ циклотроне
Потребители
Федеральные
Региональные
Местный
Основной
пучок
67Cu, 82Sr, 103Pd
18F
(из natNe),
67Cu, 81Rb, 82Sr,
103Pd,
123I (из natI)
18F
Параллельный
пучок
123I
(из 124Xe),
186Re, 201Tl,
225Ac
123I
11C, 13N, 15O,
(из 124Xe),
186Re, 201Tl,
225Ac
(из natNe),
67Cu, 81Rb, 82Sr,
103Pd,
123I (из natI)
18F
(из 18O),
123I (из 124Xe),
186Re, 201Tl,
225Ac
1. Оценка производительности
2. Мишенные вещества (расход,
производители)
3. Сертификация (показатели, приборное
обеспечение)
4. и др.
Что дальше:
1. Мишенные станции
2. Мишенные устройства
3. и др.