השפעת אלפא חלקיקים על האינטגרליות המבנית של המכילים גרעיניים

הקדמה: התפקיד הקריטי של אינטגרליות סטרקטיבית בכורים גרעיניים

הפעולה הבטוחה וההפצה של תחנות כוח גרעיניות, יחד עם אחסון ארוך טווח של פסולת רדיואקטיבית, נשענת על השלמות המבנית של המכולות המחזיקות בחומרים רדיואקטיביים.כלי זה חייבים לעמוד לא רק בלחצים מכניים, עומסים תרמיים, וסביבות קורוזיות, אלא גם ההפגזה הבלתי פוסקת של קרינה הנפלטת על ידי תוכנם.

הבנת פליטת אלפא חלקיקים בחומרים גרעיניים

(ב) ,[דרוש מקור]] ,[דרוש מקור]] [ב]], [ה[[1924]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

שיעור פליטת אלפא במיכל תלוי בהרכב האתוטופי של הפסולת, הפעילות הכוללת, וגיל הדלק.לדוגמה, השקעת דלק גרעיני מכורים מסחריים מכילה תערובת של אלפא פולטים עם מחצית חיים החל משנים עד אלפי שנים. כמו גיל הדלק, התרומה היחסית של איזוטופים ארוכים כגון פלוטוניום עולה, שמירה על אלפא במשך אלפי שנים עד שנים של אינטליגנציה לטווח ארוך.

מכניזם של נזקי מבניים מ-Alpha Particles

נזקי החלפת והגנת הפחתת

כאשר חלקיק אלפא נוסע דרך חומר גבישי, הוא אינטראקציה בעיקר באמצעות התנגשות קואלומבית עם גרעיני גרעין ואלקטרונים.הכוח האלקטרוני עוצר מאט את החלקיק אך אינו פועל מעט נזק מבני; הוא ההתנגשות הגרעינית (בסופו של המסלול, שבו האנרגיה של החלקיק נמוכה) שיוצרת את הנזק החמור ביותר.

Helium Buildup ו-Bolation

בנוסף לנזקי עקירה ישירים, חלקיקי אלפא עצמם הם אטום הליום, אשר, פעם עצר, הופך להיות נחיתות מוטבעת. helium הוא למעשה insoluble ברוב המתכות והקרמיקה.It נוטה להסתנן לבועות קטנות, במיוחד בגבולות דגנים, precipitates, ופגמים אחרים.

אמפתיה ואובדן של קשיחות

אחד התוצאות הנוגעות ביותר של נזק שנגרם לאפאפא-דופן:0 [הההפצה] של חץ: 1 [הצטברות של פגמים ובועות הליום מגבילות את תנועת הפירוק, העלאת כוח התשואות, אך באופן דרסטי צמצום יכולת החומרי לפענוח חלקיקים מפלסטיקים לפני שבר.

בחירה וביצועים תחת אלפא איראדיציה

פלדה ללא סטיות

פלדות אל-חלד Austenitic (למשל, 304L, 316L) משמשים נרחב עבור מכשירת אחסון דלק בשל התנגדות קורוזיה שלהם וכדאיות. מחקרים מעמיקים ב-FLT:0Pacific National Laboratory FLT או צפון-מערבית FLT:1 הראו כי דלקת ממושכת של אלפא בשיעורי מנה משמעותית, אובדן של דלקת ריאות גבוהה במיוחד, עם בועה מתקדמת (אך) עשוי להיות מזרז גבוה יותר, עם סגסוגת גבוהה יותר, עם רמת אחסון (דלקת גבוהה) עם סגסוגת גבוהה יותר) עם רמת אחסון (דלקת גבוהה יותר) עם סגסוגת גבוהה יותר) עם רמת דלק גבוהה יותר גבוהה יותר גבוהה יותר, עם סגסוגת עם סגסוגת עם סגסוגת גבוהה יותר).

פלדה פחמן ושפל נמוך

פלדות פחמן משמשים עבור קפיצות תחבורה וכמה חבילות אחסון.Alpha irradiation בחומרים אלה נוטה ליצור צפיפות גבוהה של FLT:0;0) קרטבריד precipitatesFLT:1 ופיזור לולאות, אשר מגביר את העוצמה אך להפחית את הבועות המשולבות של דליפות קטודות יכול לגרום סדקים בין-לגנטיים.

חומרים מתקדמים ו- Encapsulation

Concrete משמש נרחב במערכות אחסון קסק יבש כמו מעטפת מבנית או מגן קרינה.חלקיקי אלפא עצמם לא יכולים לחדור יותר מכמה עשרות מיקרון לתוך בטון, ולכן נזק ישיר מוגבל לשכבה פני השטח.עם זאת, בטון מכיל מים ב pores שלה; אנרגיית חלקיקים אלפא מופקדת במים יכולה לייצר רדיקלים לתקוף את ממטריקס מלט או חיזוק פלדה, פוטנציאל מוביל ל-FLT:0 קרינה המושרה לאפקטים אלה של חומרים מזינים מתקדמים יותר ויותר מאנרגיה של פחמן, 000.

קופר וקופר Alloys

בכמה עיצובים (למשל, הרעיון ה- KBS-3 השוודי לסילוק דלק בזבזני), מכשירי נחושת משמשים להתנגדות יוצאת הדופן שלהם לשחיתות האקוסטית בסביבות ה-Fic.Alpha Irradiation ב-Nirkisleus יוצר אשכולs vacancy ו-Sault tetrahedra אבל מעט מאוד כבד של ניהול דלק כי helium יכול לנפיחות במהירות בטמפרטורות החדר, בטמפרטורות גיאולוגיות גבוהות יותר (Ficials) עלולות עמוק יותר (S)

גורמים המשפיעים על נזקי מספר

שיעור ו- Total Dose

(הההצטברות הנזק היא פרופורציה ישירה לחלקיק אלפא פלוקס.שיעורי מינון גבוהים נוטים לייצר ריכוזים גבוהים יותר של פגם יציבים, אשר יכול להאט את ההחזרה הפגם ולקדם את הדחיסה.עם זאת, שיעור המינון הנמוך מאוד עשוי לאפשר זמני-זמן-זמן-זמן-זמן-זמן-זמן- 3-חלק מהמינוי- חלק מהמינוי- 1F) הכולל מצטבר על פני חיי העיצוב של תא- לעתים קרובות (לעיתים מאות שנים) קובע את רמת האחסון של מערכת החיסון.

טמפרטורה

(ב) טמפרטורה משפיעה עמוקות על ניידות פגומה ועליוליתם דיפוזיה (בטמפרטורות נמוכות (below 0.2 TreaveLT:0) 1 עבור החומר), פגמים הם ללא ניידות מצטברים במהירות. בטמפרטורות ביניים (0.2-0.4 Treave בתחילה:2mFLT 3), חסימת אחסון פגומה יכולה להפחית את הנזק הנקי, אבל בועות heliums עלולות לכווץ חום וגרם חום חום חום נמוך יותר מ- 0.

פורה חומרית ומיקרו-מבנה

אי-ציות כגון בורון, חנקן או סיליקון יכולות לפעול כאתרי מלכודות עבור הליום, שינוי התנהגות טיהור בועות. חומרים טמונים היטב בדרך כלל מתפזרים הליום יותר אחיד, צמצום הסיכון של התגלמות בין-גרפית. טרום-existing פגמים כמו מבנים מעובדים קר או חלקיקים דו-פטרה-שלביים משמשים גם כטבעת עבור פגמים נקודתיים וגם הוא שיפור של תפקוד הדם ה-אופטימי, באמצעות עיבוד מיקרוסקופי פעיל.

אסטרטגיות מייגציה ופרקטיקה הטובה ביותר

עיצוב Alloy מתקדם

מדענים מפתחים (FLT:0) פיזור חד-חמצני מחזק (ODS) ⁇ FLT:1, המכיל חלקיקים חד-חמצני בגודל ננומטר שפועלים כטבעות עבור פגמים נקודה ו הליום. ⁇ אלה מפגינים התנגדות גבוהה לנפיחות והתגלמות תחת ה-Apha irradiation באופן דומה, ⁇ גבוהה (HE) נחקרים עבור נזק מצוין, אך עדיין לא היו קיימים חומרים גרעיניים בשלב זהה.

קידודים ו Liners

החל שכבת חומר דקה, מוחלף, עמידת מאוד לנזק אלפא (כגון tungsten או קרמיקה מסוימת) יכול להגן על תת-קרקעית מבנית. לחלופין, הוספת FLT:0) , 000 הקרבה של ⁇ 1 בתוך התותח אשר סופג את רוב חלקיקי אלפא לפני שהם מגיעים לקיר העומס יכול להאריך את חיי המכולות.

עיצוב Redundancy ו- Double-Walled Containers

מערכות אחסון מודרניות רבות מעסיקות עיצוב כפול או רב-תחומי.המחסום הפנימי הוא המכילה העיקרית; המחסום החיצוני מספק מכילה משנית ואינו נחשף ישירות לקרינת אלפא אינטנסיבית.אדריכלות זו מפחיתה את הסיכון לכשל בו זמנית של כל המחסומים.ניתן לקבוע מרווחי בדיקה רגילים לעקוב אחר מצב הקיר הפנימי באמצעות טכניקות כגון LT:0rasonic TestingFLT1 ו-Scodyd.

המונחים: environmental Conditions

מכיוון שנזק שנגרם לאפאפא יכול להחמיר על ידי קורוזיה, שמירה על אינרציה או צמצום האווירה בתוך מיכל במהלך אחסון לטווח ארוך הוא מועיל.דלק ספאנט הוא לעתים קרובות יבש ומאוחסן ב helium backfill, אשר גם עוזר לפנות כל לחות שאריות. כמה עיצובים עבור עמוק גיאוגרפית כוללים ציפוי נחושת ו antonite buffer כי מגבילים את הגישה למים הדוקים, מצמצם את שתי השפעות רדיוריאקציה ואפקטים.

תוכניות פיקוח ומחקר

ועדת הפיקוח הגרעינית של ארה"ב (NRC) וגופים בינלאומיים כמו הסוכנות לאנרגיה אטומית (IAEA) הקימה מסגרות רגולטוריות הדורשות הדגמה תקופתית של יושרה של מיכל.Extensive long-term Program תוכניות מחקר לטווח ארוך נמצאות במעבדות לאומיות ואוניברסיטאות, תוך התמקדות בבדיקות מואצות, מודלים ממוחשבים של נזק, ואופי של חומרים ארכיוניים החל ממתקנים מוקדמים לתקני רישוי.

גבולות המחקר והכיוונים העתידיים

נזק חלקיקים נשאר שדה פעיל של חקירה.חוקרים משתמשים בכלים מתקדמים כגון:0atom בדיקה tomographyFLT 1 ו-FLT:2transmission אלקטרונים microscopycioFLT 3 כדי לכמת בגודל בועה הליום משולב, צפיפות, וחלוקה מרחבית לאחר השתלת אלפא בקנה מידה גדול - החל חישובים של חומרים ניסיוניים לחיזוי תופעות לוואי של 5: 5 שנים לאחר אבחון פלדה (D)

כיוון מבטיח אחר הוא השימוש בחומרים של קרינת FLT:0 (healing Materials) 1 או ⁇ שיכולים לתקן באופן דינמי נזקי קרינה באמצעות טיפול תרמי או מכני, בעוד שעדיין ⁇ , מושגים אלה יכולים לחולל מהפכה באחסון פסולת.בנוסף, את הסילוק הישיר של צורות הפסולת של אלפא-מנקה (למשל, צורות פסולת קרמיקה) המשלבות אלה הואאיזוטופים לתוך גביש יציב עשוי להפחית את המטריקס אלפא.

לבסוף, דחיפה העולמית עבור כורים מודולריים קטנים (SMRs) 1FreaLT ומחזורי דלק מתקדמים תיצור זרמי פסולת שונים עם תכונות פליטת אלפא ייחודיים.השלמות המבנית של מיכלים עבור פסולת זו יהיה צורך להיות מוערך משלב העיצוב, שילוב לקחים נלמדים מן הנוכחי מים אור שמש בילה ניהול דלק.

מסקנה

פליטת חלקיקים אלפא היא איום עדין אך מתמשך על השלמות המבנית של מכולות גרעיניות.על ידי הסרת אטומים ושתלת הליום, חלקיקים אלה בהדרגה מגלמים, swell, ו- נחלשים חומרים מכילים.חומרת הנזק תלויה בשיח מורכב של מנה, טמפרטורה, הרכב חומרי, ומשך החשיפה.