تغيير ماهيت پسماندهاي هسته اي با استفاده از يك سيستم شتابدهنده ADS با بستر متخلخل

[ صديقه سينا ] - بخش مهندسي هسته اي، دانشكده مهندسي، دانشگاه شيراز
[ سيمين مهدي زاده ] - بخش مهندسي هسته اي، دانشكده مهندسي، دانشگاه شيراز

خلاصه مقاله:

مديريت پسمانداري اكتيو، امري مهم وپيچيده در صنعت هسته اي است، چرا كه يكي از عمده ترين نگراني هاي بشر در استفاده از چرخه سوخت هسته اي، جمع آوري، كنترل، نظارت، نگهداري ، آزمايش، انتقال و دفع پسماندهاي راديواكتيو و مضر مي باشد. قسمت اعظم اين پسمان ها را فراورده هاي شكافت هسته اي تشكيل مي دهند. يعني عناصر كوتاه عمري با عدد اتمي متوسط كه در اثر شكسته شدن اورانيوم توليد ميشوند. اما پسمان هاي ديگري چون پلوتونيوم و نپتونيوم نيز وجود دارند كه پاره شكافت نيستند بلكه بر اثر فرايند جذب نوترون توسط اتم هاي اورانيوم به وجود مي آيند . كه به آن ها عناصر فرا اورانيوم يا TRU مي گوئيم. از جمله عناصر فرا اورانيوم مي توان به پلوتونيوم و نپتونيوم اشاره كرد. تفاوت بين اين دو دسته پسمان ها باعث مي شود كه بتوان آن ها را از لحاظ شيميايي از هم جدا كرده و را ه هاي متفاوتي براي نگهداري هر دسته در پيش گرفت. در اين ميان يكي از راهكارهاي مناسب جهت رهائي از الاينده هاي بلند عمر اعم از برخي پاره هاعي شكافت و عناصر فرا اورانيوم ، اعمال روش هايي براي تغيير ماهيت دادن اين گونه مواد و تبدل آن ها به ايزوتوپ هاي پايدار با ايزوتوپ هاي با عمر كمتر است. چندين روش براي اين امر تحت بررسي است كه عمده ترين آن ها استفاده از راكتور هاي سريع زاينده و همچنين استفاده از سيستم شتابدهنده Accelerator Driven System است. در اين تحقيق به بررسي مورد دوم، يعني تغيير ماهيت پسمان هاي هسته اي توسط سيستم ADS با بستر متخلخل خواهيم پرداخت. در اين سيستم، پروتون هاي توليد شده در شتاب دهنده ، پس از برخورد با هدف، توليد نوترون مي كنند كه اين نوترون هاي توليدي در يك تركيب زير بحراني، جهت تغيير ماهيت پسمان هاي هسته اي و تبديل آن ها به عناصر كم ضررتر استفاد ه مي شوند. به اين ترتيب كه پلوتونيوم ، يا ساير عناصر فرااورانيوم و يا پاره اي شكافت بلند عمر در كره هاي سوخت قرارمي گيرند و در مقابل نوترون هاي توليدي در هدف قرار مي گيرند و تحت واگنش هاي مختلفي از جمله شكافت ، تبديل به عناصر كوتاه عمر تر و كم ضررتري مي شوند، كه مستقيما در اعماق زمين دفن ميشوند. به اين ترتيب علاوه بر كم شدن خطرات ناشي از پسمان هاي بلند عمر، بازده چرخه ي سوخت هسته اي نيز افزايش مي يابد.