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.