放热嬗变方法技术

一种用于至少部分地去活放射性材料的放热嬗变方法，该方法包括以下步骤：在封闭容器外面的反应器(1)的腔室(7)内布置包含至少一种过渡金属的尘状化合物；在所述腔室(7)内布置放射性材料，该放射性材料处于所述封闭容器中并且在其中保持被封装；在高于环境压力的压力下，提供与尘状化合物和放射性材料接触的氢气；在腔室(7)内产生电场，该电场被施加于尘状化合物和放射性材料；通过加热使尘状化合物增强活力，从而产生所述至少一种过渡金属向另一种过渡金属的嬗变以及向放射性材料的质子发射，所述放射性材料至少部分地被去活；从反应器(1)去除热能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过嬗变、更精确地通过放射性同位素的嬗变的能量产生的领域。为了满足安全能量的需求，碳燃烧必须被另一来源代替。源自50年代军事研究的使用铀裂变作为能源具有在暴露于安全隐患的同时产生大量的放射性废料的缺点。本专利技术还涉及减少放射性和/或毒性的废料处理的领域。
技术介绍
过去，一些研究与以晶体结构接收的氘有关。氘较昂贵且反应难以预测。通过在被电磁辐射照射的胶体混合物中使用Li、Ni、Cu、Pd和Ti作为核燃料，进行了其它的尝试。但是，需要减速剂。SergioFocardi教授在90年代晚期在Ni-H生热方面公开了几份文件。进行在具有氢气的铜管中基于Ni62的尝试。能量产生低于期望。进行了基于过渡金属向另一材料的质子发射的尝试。但是，反应器较复杂。需要适于工作需求的安全可靠的方法。
技术实现思路
一种用于至少部分地去活放射性材料的放热嬗变方法，包括以下步骤：－在封闭容器外面的反应器的腔室内布置包含至少一种过渡金属的尘状化合物；－在所述腔室内布置放射性材料，该放射性材料处于所述封闭容器中并且在其中保持被封装；－在高于环境压力的压力下，提供与尘状化合物和放射性材料接触的氢气；－在腔室内产生电场，该电场被施加于尘状化合物和放射性材料；－通过超声波使尘状化合物增强活力，从而产生所述至少一种过渡金属向另一种过渡金属的嬗变以及向放射性材料的质子发射，所述放射性材料至少部分地被去活；－从反应器去除热能。获得连同热量生成的放射性减少。在随后的步骤中，可从反应器去除尘状化合物。去除的尘状化合物可被处理为非放射性材料。去除的尘状化合物可在处理中被重新使用或者分为若干份，例如，分为物种，以获得与处理开始时相同的成分。在处理期间已获得的物种的一部分可被去除，在处理期间已被消耗的物种可被补全(completed)。现在，放射性材料被指定为“被处理的材料”。可从反应器去除被处理的材料。去除的放射性材料可被处理为非放射性材料，或者通过化学处理分成非放射性部分和放射性部分。所述放射性部分，如果有的话，可在以上的方法中被重新提交。在大多数的情况下，建议具有足够强的处理以获得非放射性被处理的材料。参照诸如IAEA标准的标准，该材料可被归类为非放射性。在实施例中，方法包括在腔室内产生电场，该电场被施加于尘状化合物和放射性材料。在实施例中，提供一种用于至少部分地去活放射性材料的放热嬗变方法，该方法包括以下步骤：在反应器的腔室内布置包含至少一种过渡金属的尘状化合物；在所述腔室内布置放射性材料，该放射性材料接近尘状化合物或者与其混合；在高于环境压力的压力下，提供与尘状化合物和放射性材料接触的氢气；在腔室内产生电场，该电场被施加于尘状化合物和放射性材料；通过超声波使尘状化合物增强活力，从而产生所述至少一种过渡金属向另一种过渡金属的嬗变以及向放射性材料的质子发射，所述放射性材料至少部分地被去活；从反应器去除热能。在实施例中，方法包括加热尘状化合物和放射性材料。在实施例中，放射性材料是核废料。方法允许有效的放射性减少。在实施例中，核废料是裂变产物。方法适于长寿命的裂变产物。所述长寿命裂变产物在以前回收起来最昂贵。在实施例中，核废料是医疗/工业核废料。医疗放射源用于成像。工业放射源用于非破坏性检查。大量的医疗/工业核废料被产生并且应被回收。在实施例中，核废料是矿业废料。矿业废料较丰富并且具有各种成分。因此，已知的处理较昂贵并且/或者不实际。在一些情况下，进行简单的填埋。在其它情况下，进行与盲区(deadground)的混合。这些不是处理，并且使得常常不远离地表且易于浸出的土壤具有放射性。由于矿业废料一般具有各种成分，因此不容易确定适当的已知的处理。本方法很好地适于矿业废料，原因是可对各种矿业废料成分使用相同的化合物成分。如果必要的话，矿业废料在去活之前被填埋，以从中去除生物产物。在实施例中，方法包括在初始温度下加热腔室。可用电阻进行加热。初始温度可以处于100～140℃的范围内。在实施例中，方法包括从腔室去除空气的步骤。去除空气可在引入氢气之前发生。可用真空泵进行去除空气。否则，去除空气可在引入氢气的过程中或者通过引入氢气发生。在其它条件下，进行空气冲除(airflush)。去除空气明显增加该过程的效率。在实施例中，尘状化合物包含Ni和Fe，Ni原子嬗变为Cu，特别是嬗变为Cu的非放射性同位素。在实施例中，尘状化合物包含按质量50％～95％的Ni和5％～50％的Fe。已对其进行实验测试。在实施例中，尘状化合物包含按质量70％～90％的Ni和10％～30％的Fe。在实施例中，尘状化合物包含按质量1％～10％的Cu。已发现，Cu增强放射性减少。由于当Ni嬗变为Cu时Cu量增加，因此，同一化合物可被使用几次，直到Cu百分比变得太高。在实施例中，尘状化合物包含按质量2％～7％的Cu。优选地，初始尘状化合物包含2～3％的Cu，并且最终的尘状化合物包含6～7％的Cu。尘状化合物当在处理中被最后一次使用时为“最后”。然后，在方法中去除它。Cu可被分离以减少Cu含量并且获得重新生成的工业尘状化合物。在实施例中，尘状化合物的Cu有至少99％的粒子的平均尺寸为在10～100μm之间、优选在10～50μm之间。Cu的选择的颗粒尺寸缩短处理的持续期并且减少要提供的能量。在实施例中，尘状化合物的Cu有至少99.9％的粒子的平均尺寸为在10～100μm之间，优选在10～50μm之间。在实施例中，尘状化合物的Ni有至少99％的粒子的平均尺寸不大于10μm。在实施例中，尘状化合物的Ni有至少99.9％的粒子的平均尺寸不大于10μm。在实施例中，尘状化合物的Fe有至少99％的粒子的平均尺寸不大于10μm。在实施例中，尘状化合物的Fe有至少99.9％的粒子的平均尺寸不大于10μm。在实施例中，尘状化合物的Ni有至少99％的粒子的平均尺寸不大于5μm。在实施例中，尘状化合物的Ni有至少99.9％的粒子的平均尺寸不大于5μm。在实施例中，尘状化合物的Fe有至少99％的粒子的平均尺寸不大于5μm。在实施例中，尘状化合物的Fe有至少99.9％的粒子的平均尺寸不大于5μm。在实施例中，尘状化合物包含按质量25％～40％、优选30％～40％的石墨。石墨有99％的粒子的平均尺寸不大于10μm。在实施例中，尘状化合物包含按质量10％～15％的Fe、80％～85％的Ni和2％～5％的Cu。在实施例中，尘状化合物包含按质量5％～10％的Fe、57％～65％的Ni、1％～3％的Cu和25％～30％的石墨。在实施例中，尘状化合物包含按质量10％～15％的Fe、75％～80％的Ni、1％～3％的Cu和8％～15％的Cr。优选地，尘状化合物被均质化。在实施例中，封闭容器实质上由钢制成，该钢优选包含按质量至少1％的Cr，更优选由不锈钢制成。在实施例中，所述腔室内的压力大于5×105Pa，所述腔室包含至少99％的H2。在实施例中，所述腔室内的压力为在5×105Pa～20×105Pa之间，优选为在10×105Pa～15×105Pa之间。在实施例中，氢气在加热之前被提供，并且在随后的步骤中保持处于腔室中。在从反应器去除尘状化合物之前去除氢气。在实施例中，初始温度为在80～200℃之间、优选在100～15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于至少部分地去活放射性材料的放热嬗变方法，该方法包括以下步骤：－在封闭容器外面的反应器(1)的腔室(7)内布置包含至少一种过渡金属的尘状化合物；－在所述腔室(7)内布置放射性材料，该放射性材料处于所述封闭容器中并且在其中保持被封装；－在高于环境压力的压力下，提供与尘状化合物和放射性材料接触的氢气；－在腔室(7)内产生电场，该电场被施加于尘状化合物和放射性材料；－通过加热使尘状化合物增强活力，从而产生所述至少一种过渡金属向另一种过渡金属的嬗变以及向放射性材料的质子发射，所述放射性材料至少部分地被去活；－从反应器(1)去除热能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.20 CA 28601281.一种用于至少部分地去活放射性材料的放热嬗变方法，该方法包括以下步骤：－在封闭容器外面的反应器(1)的腔室(7)内布置包含至少一种过渡金属的尘状化合物；－在所述腔室(7)内布置放射性材料，该放射性材料处于所述封闭容器中并且在其中保持被封装；－在高于环境压力的压力下，提供与尘状化合物和放射性材料接触的氢气；－在腔室(7)内产生电场，该电场被施加于尘状化合物和放射性材料；－通过加热使尘状化合物增强活力，从而产生所述至少一种过渡金属向另一种过渡金属的嬗变以及向放射性材料的质子发射，所述放射性材料至少部分地被去活；－从反应器(1)去除热能。2.根据权利要求1所述的方法，包括在腔室(7)内产生电场，该电场被施加于尘状化合物和放射性材料。3.一种用于至少部分地去活放射性材料的放热嬗变方法，该方法包括以下步骤：－在反应器(1)的腔室(7)内布置包含至少一种过渡金属的尘状化合物；－在所述腔室(7)内布置放射性材料，该放射性材料接近尘状化合物或者与尘状化合物混合；－在高于环境压力的压力下，提供与尘状化合物和放射性材料接触的氢气；－在腔室(7)内产生电场，该电场被施加于尘状化合物和放射性材料；－通过超声波使尘状化合物增强活力，从而产生所述至少一种过渡金属向另一种过渡金属的嬗变以及向放射性材料的质子发射，所述放射性材料至少部分地被去活；－从反应器(1)去除热能。4.根据权利要求3所述的方法，包括加热尘状化合物和放射性材料。5.根据权利要求1或3所述的方法，其中，放射性材料是核废料。6.根据权利要求5所述的方法，其中，核废料是矿业废料、裂变产物或医疗核废料。7.根据权利要求1或3所述的方法，包括从腔室(7)去除空气的步骤。8.根据权利要求1或3所述的方法，包括在初始温度下加热腔室(7)的步骤。9.根据权利要求1或3所述的方法，其中，尘状化合物包含Ni和Fe，优选包含按重量50％～95％的Ni和5％～50％的Fe，更优选包含按重量70％～90％的Ni和10％～30％的Fe，Ni原子被嬗变为Cu。10.根据权利要求1或3所述的方法，其中，尘状化合物包含按质量1％～10％、优选2％～7％的Cu。11.根据权利要求10所述的方法，其中，尘状化合物的Cu有至少99％、优选99.9％的粒子的平均尺寸为在10～100μm之间、优选在10～50μm之间。12.根据权利要求1或3所述的方法，其中，尘状化合物的Ni有至少99％、优选99.9％...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·德贝利斯，
申请(专利权)人：AD梅约拉有限责任公司，加帕梅德有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US