6.6.2. Выжигание актинидов в ядерных реакторах.

Опасность высокоактивных отходов, остающихся после химической переработки облученного топлива, обусловлена в основном продуктами деления ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs и актиноидами (рис. 6.8). После 600 лет большую опасность представляют актиниды. Потребуется около 10 лет, пока активность уменьшается еще в 100 раз.

Продукты деления ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs можно превращать в короткоживущие или стабильные дочерние нуклиды путем облучения заряженными частицами или нейтронами. Облучение на ускорителях не экономично. Облучение смеси продуктов деления и актиноидов в реакторе тепловыми нейтронами не целесообразно. Дело в том, что при облучении актинидов тепловыми нейтронами (рис. I. 7.I6). Поэтому такое облучение приводило бы к образованию почти такого же количества продуктов деления, какое уничтожалось.

Облучение в реакторе на быстрых нейтронах наоборот целесообразно, хотя для быстрых нейтронов .Это не видно по (рис. 7.17), но следует из отношения определяющего высоту плато в районе 2-5 МэВ. Здесь _c сечение образования составного ядра, Г_f и Г_n делительная и нейтронная ширины (неупругое рассеяние). С возрастающей энергией уменьшается Г_n. После Е_п  6 МэВ открывается новый канал деления. Часть актов неупругого рассеяния нейтрона, сечение которого пропорционально Г_n, оставляет ядро достаточно возбужденным для деления. Можно сказать, что скачок при Е_п  6МэВ обусловлен добавкой деления после неупругого рассеяния к делению после захвата нейтрона.

Таким образом непрерывное облучение актиноидов нейтронами в конечном итоге приведет к их уничтожению через деление. В легководном реакторе электрической мощностью 1000 МВт образуется около 5 кг америция и курия в год, а в быстром реакторе значительно меньше. Если твелы из этих элементов поместить в быстрый реактор, то америций и курий будут больше уничтожатся, чем образовываться. По расчетам через 5-10 лет облучения в реакторе небыстрых нейтронах в продукты деления преобразуется 90 % этих изотопов.

С помощью находящегося в стадии разработки и конструировании Европейского быстрого реактора, предусматривается уничтожение таким образом высокоактивных отходов от легководных реакторов. Если в активной зоне Европейского быстрого реактора помещают примеси таких отходов размером 5, 7 или 10 %, тогда можно уничтожить актиноиды от 2, 3,6 или 5,8 легководяных реакторов с электрической мощностью 1000 МВт.

Концепция ядерного превращения требует, чтобы актиниды были относительно чистыми и не содержали лантаноидов, так как некоторые из них (Sm, Eu, Gd) имеют очень большие сечения захвата нейтронов, что привело бы к поглощению нейтронов из процесса деления. В выше указанной 1 т продуктов деления, содержащейся в выгружаемого в год из легководного реактора электрической мощностью 1000 Мгт облученного топлива, содержатся 300 кг лантаноидов. Выделение таких элементов как америция и курия от лантаноидов представляет трудную задачу, так как все эти элементы имеют весьма сходные химические свойства. Методы разделения основаны на их несколько различной способности образовывать комплексные соединения.