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《加速器驱动反应堆的靶实验及核废料嬗变与焚化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第17卷 第4期原子核物理评论Vol117,No142000年12月NuclearPhysicsReviewDec.,2000文章编号:1007-4627(2000)04202512043a加速器驱动反应堆的靶实验及核废料嬗变与焚化戴光曦(中国科学院近代物理研究所,甘肃兰州730000)摘 要:对加速器辅助驱动次临界核反应堆的最近研究进展,特别是靶实验结果,进行了评述.通过对靶实验首次全产物截面的测定,达到了剥离反应与裂变反应二者产物的完全识别.关键词:散裂反应;嬗变;焚化;中子俘获中图分类号:TL249文献标识码:A1 引言素,每年全世界产生高放射性核废料上万吨,现在己经总计达到160k
2、t,表1列出了这些需要嬗变与焚目前,各国对加速器辅助驱动次临界反应堆进化的核素和它们的放射性质.行了各种研究.从原理上讲,这种混合堆是可行[1,2]的,但是需要一些数据,特别是作为补充中子源的靶系统,以及在高能质子束轰击下的散裂反应与裂变反应的测量结果.在GSI的实验中,采用大型[3]碎片分离与核素鉴别装置(FRS)测量了1GeVöu208238197Pb,U+p和800MeVöuAu+p等反应系[4]统.除了能源应用外,对当前来自核反应堆、其它核工艺和过时核武器系统有大量核废料需要处理.用这种加速器驱动反应堆,把要处理的核废料作嬗变辐照或是焚化裂变,则是一劳永逸的根治方法.99129嬗变
3、是中子俘获再B衰变,将裂片废料(如Tc,I图1加速器驱动次临界反应堆的原理图135和Cs)变成短寿命或稳定核素.焚化裂变是中子混合堆的能量增益用G表示,中子倍增因子为俘获裂变,它是消灭超铀同位素的唯有方法.在驱k,则定量给出的G是堆产出的功率和质子束需要动堆中进行焚化还可得到附加的次级中子和核能等的功率之比值,后者考虑发电机与加速器的效率,副产品.如现代技术,可估计出均为0.4.这样就有半经验公2 驱动堆用作下世纪新能源及核废料式:G≈0.3kö(1-k). 嬗变的焚化炉从而给出了对得失相抵的情况,当G≈1,次临界的图1显示了加速器驱动次临界反应堆装置的示值k=0.77.通常要求G≈5,则
4、k=0.94.对于近意图.从图可见,用天然钍和铀作核燃料并配以高临界状况k=0.98,则增益G=15.能强流质子加速器就可给出电功率.同时,这种混混合堆的安全性是无容置疑的.由于系统工作合堆还提供一条道路来把长寿命裂变产物核嬗变成在次临界状态,这里靶中子起到通常的延时中子的短寿命或稳定的核,并通过裂变反应焚化超铀同位a收稿日期:2000203206作者简介:戴光曦(1936-),男(满族),北京人,研究员,从事实验核物理研究1·252·原子核物理评论第17卷 3表1 超钚与裂变核废料特性半衰期剂量因子活 度辐射比能核素(a)(SvõBq-1)(Bqõkg-1)(Svõkg-1)99Tc2.
5、111×1057.8×10-106.3×10114.9×102129I0.157×1081.1×10-76.5×1090.7×103135Cs0.230×1072.0×10-94.2×10100.8×102237Np0.214×1071.1×10-72.6×10100.3×104233U0.159×1062.5×10-73.6×10110.9×105238Pu0.877×1022.3×10-76.3×10141.4×108239Pu0.241×1052.5×10-72.3×10120.6×106240Pu0.656×1042.5×10-78.3×10122.1×106241Pu0.143×
6、1024.7×10-93.8×10151.8×107242Pu0.373×1062.4×10-71.5×10110.4×105241Am0.433×1032.0×10-71.3×10140.3×108243Am0.737×1042.0×10-77.4×10121.5×106243Cm0.291×1022.0×10-71.9×10150.4×109244Cm0.181×1021.6×10-73.0×10150.5×109245Cm0.850×1043.0×10-76.3×10121.9×1063裂变产物核主要进行B衰变,而超钚核主要进行A衰变,在衰变率相同时前者比后者放射能小很多.作用,从而
7、使混合堆运转.一旦质子束断掉,靶中虽然混合堆中靶中子源是用高能质子轰打重靶子束立刻关闭,堆中核反应立即停止.铅或钨,但是为了进行散裂与裂变反应产物碎片的 图1中建议的束流强度为50mA,但目前最高同时测定,可采用重炮弹轰打轻靶的逆运行学反208238仅达到1.5mA,同时还要求束流保持长时期的稳应,例如1GeVöuPb,U+p和800MeVöu定.消除这个差距还有一段艰难的路程,但是前景197Au+p等反应系统进行测量
