Table of Contents
ארכיון תגיות: The Challenge of Long-Term Nuclear Waste Storage
בידוד בטוח של פסולת רדיואקטיבית מן הביוספררה נשאר אחד האתגרים המהנדסים התובעניים ביותר של העידן הגרעיני. בזבז בזבוז ברמה גבוהה (HLW) ממיצוי דלק גרעיני והפעלה מחדש של פעולות מכיל תערובת של מכשירי רדיו ארוכי ימים שיש לכלול עבור עשרות אלפי עד מאות אלפי שנים כדי לענות על חומרי גלם כימיים.
חקירה זו בוחנת את הפיזיקה הבסיסית של דעיכה אלפא, את המנגנונים הספציפיים שבאמצעותם היא פוגעת בחומרי מכולה, את המשתנים השולטים בקצב ובהיקף הנזק הזה, ואת אסטרטגיות ההנדסה שפותחו כדי להפחית את השפעותיה.הדיון שואב מחקר שפורסם מועדת השיקום הגרעיני של ארה"ב, הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית, ואת כתבי עת המדעיים המצופים.
תוצאות של Alpha Decay
מכניזם ואנרגיה משחררים
אלפא דעיכה היא טרנספורמציה גרעינית ספונטנית שבה גרעין הורה לא יציב פולט חלקיקים המורכב משני פרוטונים ושני נויטרונים – למעשה AFLT:0403FLT:1He גרעין: גרעין הנפלט מאבד שני פרוטונים ושני נויטרונים, ובכך להפחית את מספר האטומי שלה על ידי שניים ומספר המסה שלה על ידי ארבעה.
(ב) ויקרא י"ד:239:2
האנרגיה הקינטית של חלקיקי אלפא הנפלטת היא בדרך כלל בטווח של 4-9 מ"א, ערך תלוי בהבדל המוני של ההורה-בת.אנרגיה זו היא פקודות גדולות יותר מאשר אנרגיות מחייבות של אטומים בחומרים מוצקים (בדרך כלל כמה עד עשרות EV), כך שכל חלקיק אלפא יכול לנתק אלפי אטומים לאורך המסלול שלו.
מקור: Nuclear Waste
(ב) ,(א) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
מכניזם של Alpha-Decay נזק בחומרים המכילים
סודיות והתנגשות קרחונים
כאשר חלקיקי אלפא או גרעין פסולת כבדה עוברים דרך מוצק, זה מאבד אנרגיה בעיקר באמצעות אינטראקציות אלקטרוניות לאריסטיות (ל-אפאפאש מהיר) והתנגשות גרעין אלסטיות (לאט אלפאים ו-Revenoils) מעבירים מספיק מומנטום כדי להפיל אטומים מאתרי הנקה שלהם - יצירת שביל של חללים לא-מסוגים (Frenזוגותkel).
Helium Accumulation ו-Boltual Formation
כל אירוע של דעיכה אלפא מייצר אטום הליום אחד כי ברגע שחלקיק אלפא מאבד את האנרגיה הקינטית שלו, מגיע לנוח כמו אטום גז אצילי-אצילי-גזי, כי הליום הוא למעשה בלתי-פתור ברוב המוצקים, הוא מטבולס ובסופו של דבר מעדמל את החלקים האטומיים של בועות חד-ממדיות.
| Damage type | Energy transferred to lattice | Approximate number of displaced atoms |
|---|---|---|
| Alpha particle (5 MeV) | ~20 keV (electronic) + ~2 keV (nuclear) | 100–300 |
| Recoil nucleus (∼100 keV) | ∼95 keV (nuclear) | 1,000–2,000 |
| Helium atom | Stopped interstitially | 0 |
Amorphization in Glass and Ceramic Containers
(רבים הציעו מיכלי פסולת להשתמש במערכת רב-בארייר שבה צורת הפסולת עצמה היא מצטברת (משקפיים) או גבישי (שלי) ממטריקס (פרו-פאון ארוך) עלולה לגרום לחומרים אלה למצב של חרפיות (בכוס גבישית) למגרשים של 1019 ליטרים, בסופו של דבר, הצטברות של חומר הבזבוז של חומר ה-Avaval גורמת לשינויים (swell or קומפקטי), עלייה בירידה של ירידה של 10 קמצמי חום להפחתה של חום, במנה, במנה, במנה אחת מגובה של 10192, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 של קרמיקה, 000 של חומר חום, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 של חומר חום, 000 של חומר חום, 000 מגובה נרחב יותר, 000 של חומר חום, 000 של חומר חום, 000 מגובה, 000 של חומר חום, 000 מגובה, 000 של חומר חום, 000 של חומר חום, 000 של חומר חום, 000 של חומר חום, 000 ארוך יותר, 000 מגובה, 000 של חומר חום, 000 ארוך יותר מגובה, 000 מגובה נרחב יותר מגובה, 000
אישור קורוזיה
קרינת אלפא גם מייצרת חמצון וצמצום מינים בכל מי קרקע אשר עשויים לבוא במגע עם מיכל.רדיוזה של מים מייצרת רדיקלים הידרוקסיל, מימן peroxide, ואלקטרונים מחוסנים שיכולים להאיץ את קורוזיה מקומית של מיכלים מתכתיים (למשל, נחושת, פחמן, או נירוסטה) אפילו ריכוזים קטנים של מימן לכל תחמוצת (מו"ל) יכולים להגביר את הסביבה האלקטרו-דלקתית של חומר נפץ אפשרי כדי לגרור את חומר החמצן או לגרור את חומר נפץ.
גורמים השולטים במספר ההשפעות של אלפא-די
מכיל ציוד חומרי ומיקרו-מבנה
- (FLT:0)Metals:FLT:1 Copper הוא עמיד יחסית לקרינה המושרה על ידי קרינה בגלל האנרגיה הגבוהה שלה ערימה של ערימה גבוהה שלה ויכולת לספוג פגמים נקודה.עם זאת, היווצרות בועות helium בגבולות דגנים עדיין מחליש נחושת במינונים גבוהים. פלדה נמוכה פחמן בשימוש במושגים של סילוק (למשל, U.S Yucca Mountain) קורטס מדגימה בדרגה גבוהה עם קצב אלפאוריד, אך ניתן להאיץ את קצבת.
- (FLT:0Glassssib: 1FLT) משקפיים עם תוכן גבוה יותר silica נוטים להיות יותר עמיד קרינה מאשר אלה עם ריכוזים אלקאלי גבוה אלקלליין (Alkaline-earth) התפקיד של רשתות לשעבר (B, Si, אל) בשליטה על חולשת הוא תחום פעיל של מחקר.
- (ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]
טמפרטורה ו-Thermal Annealing
הטמפרטורה המושרה יכולה לחלחל לפגמים רבים הנגרמים קרינה, לשחזר את התכונות המקוריות של החומר.בשרידים גיאולוגיים עמוקים הטמפרטורה של חבילת הפסולת יהיה בתחילה גבוה (50–100 מעלות צלזיוס מעל ambient) בשל חום דעך. בתנאים אלה, vacancies ו- interstitials יכול להחזיר יותר בקלות, ובועות קטנות עשוי להיות cosen לתוך פחות חום תרמילציה גבוהה יותר, עם ירידה מהירה יותר של חום פנימי, עם ירידה מדויקת של חום עמוק יותר, עם ירידה חלקית של קרמיקה (אך) נמוך יותר, עם ירידה מדויקת של בועות ריקבון נמוך יותר, עם ירידה חלקית של קרמיקה (קצבה) נמוך יותר, עם ירידה מדויקת של בועות ריק יותר, עם ירידה של קרמיקה) נמוך יותר, עם ירידה גבוהה יותר, עם ירידה של חום עמוק יותר, עם ירידה נמוכה יותר, עם ירידה של בועות ריקבון נמוך יותר, עם ירידה של קרמיקה, עם ירידה של חום עמוק יותר, עם ירידה חלקית של בועות ריקבון נמוך יותר, עם ירידה גבוהה יותר, עם ירידה מדויקת של בועות ריקבון נמוך יותר, עם ירידה של בועות ריקבון נמוך יותר, עם ירידה של בועות ריקבון נמוך יותר, עם ירידה של בועות ריקבון העליון של בועות ריקבון נמוך יותר
קרינה דוזה שיעור ו- Total Dose
שיעור הנזק (ההמתונות לשנייה לגרם) חשוב כי שיעור מינון גבוה מאוד יכול לייצר קדמיות התנגשות חופפות שגורמים לשתקת ריכוזי פגם ועלייה מהירה של שיעור מינון נמוך נותן יותר זמן להתאוששות דינמי.עבור משקפיים פסולת גרעינית, המינון הכולל של אלפא דעיכה מעל 10,000 שנים הוא בדרך כלל 5-10 × 10FLT: 18FLT3, 000 מכווץ גבוה יותר לרקמות של שומן, אך לא ניתן להפחתה גבוהה יותר, אך לא פחות ממין, אלא גם אם כימות שומן גבוה יותר, אך לא ניתן להפחתה משמעותית, אך לא פחות משומן.
אסטרטגיות הנדסיות ל- Mitigate Alpha-Decay
קרינה - אלויילרים ומחסומי Composite
קו אחד של מחקר הוא התפתחות של ⁇ גבוהה-entropy (HEAs) המכיל אלמנטים מרכזיים רבים יחסי סדק קרוב-equimolar.הקומפוזיציה המורכבת מחלחלת לתנועת פגמים נקודה ודכאה את צמיחת הבועות הליום. לדוגמה, סגסוגת CoCrFemnNiniNiHA מראה פחות נפיחות תחת דחיסה כבדה או 316L פלדה הוא גישה מינומית אחרת, ובכך לחץ פנימי (Ric) לתוך מולטי-Ricicicicicicicicial לחץ פנימי.
« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «
(הופנה מהדף הקומפוזיציה הכימית של הזכוכית או הקרמיקה כדי להגביל את הסוללה של הליום או לקדם את ההתפרצות המהירה של השבר הוא שדה פעיל, הוספת כמויות קטנות של מתכות אציליות (למשל, Pd) לזכוכית יכול לנקב בועות הליום נרחבות בדלקת רמוסורגמית דקת שאותה לא משנה את ה-DFlowic Reductions עם c-F3=R) 4+Fr4D) מוחלף ב-DUfluircreliph.
מערכת גדר ההפרדה
במקום להסתמך רק על חומר המכולות, עיצוב ה-Repository יכול לחטוף את חבילת הפסולת מנזקים:
- הגדלת עובי שכבת ההסגרה (למשל, over size Steel Overpack).
- באמצעות bentonite refill כי מטרות עצמי שברים להגביל את הגישה למים קרקעיים.
- שימוש במערכות שלודה מקריות או הגנה קטוודית כדי למנוע קורוזיה משופרת מבחינה רדיוית.
- תכנון מיכל עם יכולות האוורור הפנימיות (שחרור גז מבוקר באמצעות מסנן חד-צדדי).
מודלים חיזויים של ביצועים לטווח ארוך
בדיקות אמפיריות לא יכולות לשכפל את היקף הזמן של אספקת הפסולת של מיליון השנים, כך שמודלים של שתי תחבורה קרינה (למשל, באמצעות סימולציות SRIM/TRIM) עם מכניקת נזק מתמשך וקנטינות של קורוזיה כימית הם חיוניים.ה-FLT:0NRC הדרכה של הערכת ביצועים (FLT:1) דורש שכל מנגנוני ההשפלה משמעותיים יהיו מיוצגים, כולל אלפא-אווירה, כולל מודלים של חום, כולל קרינת אלפא, כולל קרינת אלפא, כולל קרינת אלפא, כולל, ומודלים, כולל קרינת אלפא, כולל קרינת חיסון מתפתחת.
מחקרים ומחקרים
הופעה של זכוכית Borosilicate Glass Performance
(ה) ניסויים בירי הקרנה כבדה (למשל, 1 MeV Krcioph:0)2+FLT:1 ions) סימולציה הנזק של מיליוני שנים של אלפא דעך בתוך כמה ימים, ניסויים כאלה מראים כי זכוכית rosilicate במינון של 5 × 10FLT:218FLT3s לדעיכה במשך 5 שנים, לעומת עלייה משמעותית של שפעת של 5 שנים.
צורות פסולת Ceramic עבור פלוטוניום Disposition
(ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
Metallic Containers: Copper and Steel
במושג ה- KBS-3 השוודי, מברשות נחושת עם עובי של 5 ס"מ נועדו לעמוד ב-100,000 שנים של קורוזיה. בעוד ש-Epha-lysis יכול להאיץ את קורוזיה מעט, שיעור המינון הנמוך (FLT:012FLT: 12FLT) מספק פגזי ריקבון נייטרליים לשנה על פני השטח הארוך) ואת הנחושת הגבוהה מעל לעצימה גדולה משאירה מרווח בטיחות גדול (FLT: 0, 22 ניסויים אלה, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, כלומר, לעומת זאת, לעומת זאת, כל מקרי סרטן צלולי אלפא) עם כל אחד משנית, כולל כל אחד משנית, כולל, כולל כל אחד משנית זיכרון חיצוני, כולל, כולל, כולל כל אחד משנית, כולל, כולל, כולל, כל אחד משנית זיכרון כהה) עם כל אחד משנית זיכרון כהה (Ride) עם כל אחד משנית) עם כל אחד משנית, כולל, כולל, כולל, כולל, כולל, כל אחד משנית אחורית זיכרון RAM פנימי, כולל, עם כל אחד משנית גבוהה, כולל, כולל, בכל ימות 22.
מסקנה
Alpha דעיכה משפיעה על תוחלת של מיכלי פסולת גרעינית.החלקיקים האנרגטיים והיליוס המיוצרים במהלך דעיכה יוצרים עקירות אטומיות, תמורפיזציה, והקורוזיה-הנגינג של מינים רדיואקטיביים שיכולים להפיג הן מטבוליות פסולת והן מחסומי מתכת.חומרת ההשפעות הללו תלויה במידה רבה בבחירת החומר, בטמפרטורה, ובמנה האלפאבה שנועדה על תקופת האחסון.
המחקר הנוכחי - מסגסוגת גבוהה מתקדמת ועד לרכיבים עצמיים של זכוכית-ceramic מורכב - מראה כי ההשפעות של דעיכה אלפא ניתן להפחית באמצעות הנדסה זהירה. מערכות רב-הבינוניות, מודלים חיזויים, ומחקרים טבעיים-analog כל מתאחדים על המסקנה כי תיקון מתוכנן כראוי יכול להכיל פסולת ברמה גבוהה עבור תקופת הרגולציה הנדרשת.
לקריאה נוספת, עיין ב-[[1924]] וב[[1924]], ב[[1924]] וב[[1924]]]] וב[[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]