Корейский научно-исследовательский институт атомной энергии KAERI сообщает, что разработал новую концепцию для первого в мире устройства для разделения нуклидов, в котором используются роботы и датчики.
Для безопасного обращения с радиоактивными отходами необходимо провести радиоизотопный анализ, чтобы определить, какие радионуклиды в них присутствуют. Этот анализ обычно делится на три процесса: предварительная обработка, разделение и измерение.
Разделение нуклидов — это процесс добавления реагента, который реагирует с определенным нуклидом, к образцу расплавленных радиоактивных отходов для разделения каждого нуклида. В настоящее время существует ручной метод добавления реагента в разделительный контейнер под действием силы тяжести и автоматический метод с использованием насоса.
Южнокорейский KAERI отмечает, что ручной метод не может контролировать скорость реагента, а автоматический метод имеет недостаток, заключающийся в наличии сложных компонентов, таких как насосы, клапаны и многочисленные трубки, подключенные к клапанам, и в том, что клапаны должны управляться в соответствии с заранее определенным временем. В частности, автоматический метод требует очистки каждый раз, чтобы гарантировать, что в клапанах, которые управляют впрыском реагента, и трубках, по которым движется реагент, не осталось радиоактивных образцов.
KAERI заявляет, что разработанное им разделительное устройство использует автоматический метод, но робот для обработки жидкостей, который не контактирует с радиоактивными образцами, вставляет реагенты. Образцы, разделенные реакцией реагента, разделяются и собираются для следующего процесса измерения. Благодаря роботу нет необходимости в клапане, который может привести к остаточным образцам или закупориванию, а количество используемых трубок также было резко сокращено. Это позволяет легко заменять компоненты, которые контактируют с радиоактивными образцами, тем самым полностью исключая возможность перекрестного загрязнения из-за остаточных образцов.
Кроме того, впервые в сосуде для разделения нуклидов был применен бесконтактный датчик. Датчик определяет, когда все реагенты были введены, и уведомляет в режиме реального времени о том, что процесс адсорбции или разделения нуклида в адсорбент внутри сосуда для разделения завершен. Это обеспечивает более точное разделение, чем существующий метод работы насоса в течение установленного периода времени.
В частности, KAERI утверждает, что новое устройство может эффективно последовательно разделять технеций-99, стронций-90, железо-55, ниобий-94, а также никель-59 и никель-63 из одного образца. Благодаря оценке эффективности, проведенной совместно с Центром химического анализа радиоактивных отходов KAERI, было обнаружено, что технеций, стронций, ниобий и никель были разделены в три раза быстрее, чем существующим методом, при этом достигая высокой степени извлечения нуклидов 83-97%. В отличие от существующего метода, железо могло реагировать примерно на 33% дольше за счет точного контроля количества и скорости реагента, что привело к лучшим и более точным результатам.
«Будущая коммерциализация технологии обеспечит технологический прорыв, который позволит проводить более быстрый и эффективный анализ радиоактивных отходов, образующихся в процессе эксплуатации или вывода из эксплуатации ядерных установок», — сказал Рю Чжэ Су, руководитель отдела разработки передовых технологий ядерного цикла KAERI.