Om hoogradioactief afval te verminderen en kernreactoren zuiniger te maken, werken onderzoekers van het Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) aan manieren om realtime spectroscopische monitoring te gebruiken om de recycling van verbruikte splijtstof te verbeteren.
Een van de grote verkoopargumenten van kernenergie is de kleine hoeveelheid brandstof die nodig is om een reactor van stroom te voorzien. Eén enkele splijtstofpellet die slechts 0.35 gram weegt, levert de equivalente energie op van een ton steenkool, maar het verrassende is dat wanneer deze pellet ‘uitgeput’ is, er nog steeds 10 procent splijtbaar materiaal in zit. nog steeds onverbrand.
In de Verenigde Staten is de standaardoptie voor verbruikte splijtstof het ondergronds opslaan, maar in tegenstelling tot het populaire beeld zijn deze opslagfaciliteiten niet ontworpen om deze brandstof voor altijd te verwijderen, maar om deze vast te houden totdat deze weer nodig is. Dit komt omdat er nog steeds veel uranium en plutonium in verbruikte splijtstof zit, samen met een grote verscheidenheid aan extreem waardevolle radioactieve isotopen waar veel vraag naar is in medische en technische kringen.
Amerikaanse Nuclear Regulatory Commission
Dit is het echte probleem met verbruikte splijtstof, die bestaat uit een complex mengsel van elementen uit de helft van het periodiek systeem. Het scheiden hiervan is erg moeilijk en wordt vergeleken met het proberen de saladedressing te ontmengen om de originele ingrediënten terug te krijgen. Hoewel de verwerking van brandstof een belangrijke industrie is, is deze traag en duur, en bestaat het gevaar dat er puur plutonium wordt geproduceerd, wat problemen met de proliferatie van kernwapens met zich meebrengt.
Om het recyclingproces te verbeteren, overweegt PNNL Raman-spectroscopie te gebruiken om verbruikte brandstof in realtime te monitoren terwijl deze in een oplossing langs een sensor stroomt. Raman-systemen zijn chemische analysetechnieken die de interactie van licht met de chemische bindingen in een molecuul gebruiken om informatie te verkrijgen over de chemische structuur, fase en polymorfie, kristallijne structuur en moleculaire interacties.
Andrea Starr/Pacific Northwest National Laboratory
Met behulp van deze gegevens kan het mogelijk zijn verbruikte splijtstof in industriële hoeveelheden te monitoren terwijl deze wordt omgezet in vloeibare vorm en vervolgens naar een centrifuge wordt gestuurd, die de verschillende elementen op massa scheidt. De real-time monitoring maakt een strengere controle mogelijk van de verhouding tussen uranium en plutonium, en verwijdert de ongewenste elementen en isotopen om nieuwe gerecyclede brandstof te produceren die in geavanceerde reactoren kan worden verbrand.
“Real-time monitoring was cruciaal voor het bepalen van de exacte verhoudingen van chemische elementen”, zegt Amanda Lines, een scheikundige bij PNNL. “We concentreerden ons echt op de uranium-plutoniumpercentages en wisten precies wat deze op een bepaald moment waren. Uiteindelijk geeft het onderzoekers en operators meer mogelijkheden door vrijwel onmiddellijke informatie te verstrekken om chemische processen te helpen controleren en begrijpen.”
“Deze technologie is kostenefficiënt en biedt ongelooflijke mogelijkheden om recyclingbenaderingen te ontwikkelen en te bevorderen”, voegde ze eraan toe.
Het onderzoek is gepubliceerd in ACS-sensoren.
Bron: PNNL
Coinsmart. Beste Bitcoin-beurs in Europa
Bron: https://newatlas.com/science/spectroscopic-sensors-speed-up-recycling-spent-nuclear-fuel/
