放射性废物的处理方法技术

本发明专利技术提供从核裂变产物中仅选择性地消除长寿命放射性核素的核裂变产物的处理方法。在放射性废物的处理方法中，其特征在于，包括：不伴随同位素分离地从放射性废物中提取含有核裂变产物中的放射性核素且原子序数相同的同位素元素的群的工序、和向所述同位素元素的群照射通过加速器生成的高能量粒子以使所述放射性核素中的长寿命放射性核素核嬗变成半衰期短的短寿命放射性核素或能作为资源进行再利用的稳定核素的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】放射性废物的处理方法
本专利技术涉及含有核裂变产物的高水平放射性废物的处理技术。
技术介绍
拥有核电站的电力公司保管有大量的使用过的核燃料，确立它们的安全且有效的处理方法成为紧急的课题。因此，正在研究从使用过的核燃料提取核裂变性的U-235、Pu并将其在非核裂变性的U-238中混合3～5％左右而使新的燃料再生的核燃料循环。每年从100万千瓦级的核电站产生约20吨的使用过的核燃料。在3％浓缩铀燃料(U-235：3％，U-238：97％)的使用过的核燃料中含有1％的U-235、95％的U-238、1％的Pu、3％的其他产物。此外，该产物被分类为次锕系元素(MA)、铂族、短寿命核裂变产物(SLFP)、长寿命核裂变产物(LLFP)。此外，这些产物吸收中子的性质高，是随着其增加而妨碍核裂变的连锁反应的进行的主要原因。因此，在伴随使用过的核燃料的再处理不可避免地产生的高活性废液(HALW；HighlyActiveLiquidWaste)及成为能够处置该高活性废液的形态的玻璃固化体中大量含有这些产物。在将该高活性废液(HALW)直接制成玻璃固化体进行处置时，需要对大量的发热的高水平放射性废物进行数万年管理，造成负担增加。实际上，已经拥有该玻璃固化体，需要长时间的管理。因此，为了减轻与高活性废液(HALW)的处置、及已经拥有的玻璃固化体的管理相伴随的负担，正在研究将所含的核素分离成与半衰期、化学性质相对应的组，对每组选择与各自的性质相对应的处置法。由此，能缩短高水平放射性废物的保管期间，进而节约保管空间。而且，对于从高活性废液(HALW)及玻璃固化体中分离的组中含有长寿命核裂变产物(LLFP)的组，正在研究应用核嬗变技术将其核嬗变成短寿命放射性核素或稳定核素的技术。具体而言，公开了对长寿命核裂变产物(LLFP)应用照射伽马射线而放射中子的光核反应(γ，n)、照射中子而放射伽马射线的中子俘获反应(n，γ)从而核嬗变成半衰期更短的同位素的技术(例如，专利文献1、2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-119178号公报专利文献2：日本特表2002-519678号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，在上述的光核反应(γ，n)、中子俘获反应(n，γ)中，由于反应截面积的核素依赖性大，所以能够实现高效的核嬗变的长寿命放射性核素是受限的。因此，考虑对长寿命放射性核素直接照射能量高的射线束，或间接地照射由该射线束生成的二次射线束而使其核嬗变。可是，上述的组分离以元素分离为基本，并不伴有同位素分离。因此，即便将长寿命核裂变产物(LLFP)分离而进行分组，也存在不仅混合有长寿命放射性核素还混合有短寿命放射性核素及稳定核素的同位素的情况。因此，对于含有长寿命核裂变产物(LLFP)的组，如果未加考虑地照射高能量射线束以实施核嬗变处理，则不仅长寿命放射性核素嬗变成短寿命放射性核素或稳定核素，还担心反过来短寿命放射性核素或稳定核素核嬗变成长寿命放射性核素。因此，也考虑通过同位素分离仅提取长寿命放射性核素而进行核嬗变处理，但由于现状是同位素分离处理的生产率低，所以不现实。另外，这样的同位素分离处理限于可在实用水平应用的元素，所以对于长寿命核裂变产物(LLFP)的无害化或应用于作为有用元素再利用的用途是有限的。本专利技术正是考虑了这样的情况而完成的专利技术，其目的在于提供一种不需要同位素分离而从核裂变产物中仅选择性消除长寿命放射性核素的核裂变产物的处理方法。用于解决问题的方案在放射性废物的处理方法中，其特征在于，包括：不伴随同位素分离地从放射性废物中提取含有核裂变产物中的放射性核素且原子序数相同的同位素元素的群的工序、和向上述同位素元素的群照射通过加速器生成的高能量粒子而使上述放射性核素中的长寿命放射性核素核嬗变成半衰期短的短寿命放射性核素或可作为资源再利用的稳定核素的工序。专利技术效果通过本专利技术，提供不需要同位素分离而从核裂变产物中仅选择性消除长寿命放射性核素的核裂变产物的处理方法。进而，提供能将长寿命放射性核素作为资源进行再利用的放射性废物的处理方法。附图说明图1是对本专利技术涉及的放射性废物的处理方法的实施方式进行说明的工序表。图2的(A)是相对于中子的照射能量的硒同位素(Se)的中子发射反应截面积的曲线图，(B)是对基于(n，2n)反应的硒同位素(Se)的转化进行说明的核素图。图3的(A)是相对于中子的照射能量的钯同位素(Pd)的中子发射反应截面积的曲线图，(B)是对基于(n，2n)反应的钯同位素(Pd)的转化进行说明的核素图。图4的(A)是相对于中子的照射能量的锆同位素(Zr)的中子发射反应截面积的曲线图，(B)是对基于(n，2n)反应的锆同位素(Zr)的转化进行说明的核素图。图5的(A)是相对于中子的照射能量的氪同位素(Kr)的中子发射反应截面积的曲线图，(B)是对基于(n，2n)反应的氪同位素(Kr)的转化进行说明的核素图。图6的(A)是相对于中子的照射能量的钐同位素(Sm)的中子发射反应截面积的曲线图，(B)是对基于(n，2n)反应的钐同位素(Sm)的转化进行说明的核素图。图7的(A)是相对于中子的照射能量的铯同位素(Cs)的中子发射反应截面积的曲线图，(B)是对基于(n，2n)反应的铯同位素(Cs)的转化进行说明的核素图。图8是对铯同位素(Cs)的处理工序进行说明的流程图。图9的(A)是相对于中子的照射能量的锶同位素(Sr)的中子发射反应截面积的曲线图，(B)是对基于(n，2n)反应的锶同位素(Sr)的转化进行说明的核素图。图10的(A)是相对于中子的照射能量的锡同位素(Sn)的中子发射反应截面积的曲线图，(B)是对基于(n，2n)反应的锡同位素(Sn)的转化进行说明的核素图。图11是μ介子原子核俘获反应的说明图。图12是对基于μ介子原子核俘获反应的硒同位素(Se)的转化进行说明的核素图。图13是对基于μ介子原子核俘获反应的钯同位素(Pd)的转化进行说明的核素图。图14是对基于μ介子原子核俘获反应的锶同位素(Sr)的转化进行说明的核素图。图15是对基于μ介子原子核俘获反应的锆同位素(Zr)的转化进行说明的核素图。图16是对基于μ介子原子核俘获反应的铯同位素(Cs)的转化进行说明的核素图。图17是对基于μ介子原子核俘获反应的锡同位素(Sn)的转化进行说明的核素图。图18是对基于μ介子原子核俘获反应的钐同位素(Sm)的转化进行说明的核素图。具体实施方式以下，根据附图对本专利技术的实施方式进行说明。如图1所示，实施方式涉及的放射性废物的处理方法包括：从放射性废物中分离提取含有核裂变产物中的放射性核素且原子序数相同的同位素元素的群的工序(S11)、和向上述同位素元素的群照射通过加速器生成的高能量粒子而将上述放射性核素中的长寿命放射性核素核嬗变成半衰期短的短寿命放射性核素或稳定核素的工序(S13)。进而，在分离提取的工序(S11)之后且核嬗变的工序(S13)之前，还包括根据浓缩效果的奇偶性而将上述同位素元素的群浓缩成中子数为奇数的同位素群及中子数为偶数的同位素群中的任一方的工序(S12)。在本实施方式中成为应用对象的放射性废物设想为含有核裂变产物(FP：FissionProducts)。该核裂变产物(FP)是指铀U-235、钚Pu-2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放射性废物的处理方法，其特征在于，包括下述工序：不伴随同位素分离地从放射性废物中提取含有核裂变产物中的放射性核素且原子序数相同的同位素元素的群的工序、和向所述同位素元素的群照射通过加速器生成的高能量粒子以使所述放射性核素中的长寿命放射性核素核嬗变成半衰期短的短寿命放射性核素或能作为资源进行再利用的稳定核素的工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.20 JP 2015-0571791.一种放射性废物的处理方法，其特征在于，包括下述工序：不伴随同位素分离地从放射性废物中提取含有核裂变产物中的放射性核素且原子序数相同的同位素元素的群的工序、和向所述同位素元素的群照射通过加速器生成的高能量粒子以使所述放射性核素中的长寿命放射性核素核嬗变成半衰期短的短寿命放射性核素或能作为资源进行再利用的稳定核素的工序。2.如权利要求1所述的放射性废物的处理方法，其特征在于，所述高能量粒子是中子n，基于所述同位素元素的中子分离能的奇偶性，按照所述长寿命放射性核素选择性地进行所述核嬗变的方式设定所述中子的照射能量。3.如权利要求2所述的放射性废物的处理方法，其特征在于，所述同位素元素的群是硒Se，所述中子n的照射能量的值设定在Se-79的(n，2n)反应截面积比Se-80的(n，2n)反应截面积大10倍以上的范围内。4.如权利要求2所述的放射性废物的处理方法，其特征在于，所述同位素元素的群是钯Pd，所述中子n的照射能量的值设定在Pd-107的(n，2n)反应截面积比Pd-108的(n，2n)反应截面积大10倍以上的范围内。5.如权利要求2所述的放射性废物的处理方法，其特征在于，所述同位素元素的群是锆Zr，所述中子n的照射能量的值设定在Zr-93的(n，2n)反应截面积比Zr-94的(n，2n)反应截面积大10倍以上的范围内。6.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田玲子，大津秀晓，松崎祯市郎，樱井博仪，下浦享，水口浩司，大井川宏之，小泽正基，仁井田浩二，
申请(专利权)人：国立研究开发法人理化学研究所，
类型：发明
国别省市：日本,JP