전형적인 원자로는 에너지 생성 반응이 자연스럽게 종료되기 전에 소수의 게임 룰렛로드 만 사용하여 전력을 생산합니다. 남은 것은 미국에서 핵 폐기물로 폐기되는 미사용 게임 룰렛를 포함한 방사성 요소의 다양한 분류입니다.
이제 Texas A & M Engineering의 게임 룰렛원들은 핵 폐기물의 다양한 성분을 분리하기위한 간단하고 확산 방지 접근법을 고안했습니다. 처방 된 1 단계 화학 반응, 저널의 2 월호산업 및 엔지니어링 화학 게임 룰렛, 균일하게 분포 된 남은 핵 게임 룰렛 요소를 모두 함유하는 결정이 형성되었습니다.
게임 룰렛원들은 또한 재활용 접근법의 단순성이 실험실 벤치에서 산업으로 번역 할 수 있다고 언급했다.
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원자로의 에너지 생산의 기초는 열 핵 핵분열입니다. 이 반응에서, 중성자라고 불리는 아 원자 입자에 부딪 칠 때 무거운 핵, 일반적으로 우라늄은 불안정하고 더 작고 가벼운 원소로 눈물을 흘리게됩니다.
시간이 지남에 따라, 이러한 핵분열 반응은 원자로에서 더 가벼운 요소가 축적되게한다. 그러나 이러한 핵분열 생성물의 약 절반은 중성자 독으로 간주됩니다. 또한 사용한 핵게임 룰렛와 같은 중성자를 흡수하여 핵분열 반응의 경우 더 적게 남아 에너지 생산을 중단으로 가져옵니다..
따라서 중고 게임 룰렛로드에는 핵분열 제품, 남은 우라늄 및 소량의 플루토늄, Neptunium 및 Americium이 포함되어 있습니다. 현재이 품목들은 미국에서 총체적으로 핵 폐기물로 간주되며 높은 방사능으로 인해 지하 저장소에 갇히게 될 운명입니다.
“핵 폐기물은 두 갈래 문제입니다.”라고 Burns는 말했습니다. "첫째, 게임 룰렛의 시작 재료의 거의 95%가 사용되지 않으며, 둘째, 우리가 생산하는 폐기물에는 오래 지속되는 방사성 요소가 포함되어 있습니다. 예를 들어, Neptunium과 Americium은 최대 수십만 년 동안 지속되고 방출 될 수 있습니다.".
과학자들은 우라늄, 플루토늄 및 네트 늄을 분리하는 데 약간의 성공을 거두었습니다. 그러나 이러한 방법은 매우 복잡했으며 Americium 분리에서 성공을 거두었습니다.
핵 폐기물 재활용의 충족되지 않은 요구를 해결하기 위해 연구원들은 바람직한 모든 사용 된 핵 게임 룰렛 화학 요소를 분리 할 수있는 간단한 화학 반응이 있는지 조사했다..
초기 게임 룰렛에서 게임 룰렛원들은 실온에서 우라늄이 강한 질산에서 결정을 형성한다는 것을 알고있었습니다. 이 결정 내에서 우라늄 원자는 독특한 프로파일로 배열됩니다. 중앙 우라늄 원자는 각 산소 원자와 6 개의 전자를 공유하여 양쪽에 2 개의 산소 원자 사이에 샌드위치됩니다..
“우리는이 결정 구조가 모든 무거운 요소가 우라늄과 같은 가족에 속하기 때문에이 결정 구조가 플루토늄, Neptunium 및 Americium을 분리하는 방법이라는 것을 즉시 깨달았습니다.”라고 Burns는 말했습니다.
게임 룰렛원들은 플루토늄, Neptunium 및 Americium이 우라늄과 산소와 유사한 결합 구조를 가정하면 이러한 요소가 우라늄 결정에 스스로 통합 될 것이라고 가설을 세웠다.
그들의 실험을 위해, 그들은 60-90에서 고도로 농축 된 질산으로 우라늄, 플루토늄, Neptunium 및 Americium의 대리 용액을 준비했습니다섭씨도강산에서 실제 게임 룰렛 막대를 용해시키는 것을 모방합니다. 그들은 예상대로 용액이 실온에 도달했을 때, 우라늄, Neptunium, Plutonium 및 Americium이 용액에서 함께 분리되어 결정 내에서 균일하게 분포되어 있음을 발견했습니다..
Burns는 Plutonium이 분리되지 않고 우라늄 결정 내에 통합되어 있기 때문에이 단순화 된 단일 단계 프로세스도 증식에 강한 것으로 나타났습니다.
“우리의 규정 된 화학 반응에서 생성 된 재 처리 된 게임 룰렛는 미래 세대의 원자로에 사용될 수 있으며, 대부분의 오늘날의 반응기와 마찬가지로 우라늄을 태울뿐만 아니라 Neptunium, Plutonium 및 Americium과 같은 다른 무거운 원소도 사용될 수 있다는 것입니다. "게임 룰렛 재활용 문제를 해결하고 확산 위험을 줄이는 것 외에도, 우리의 전략은 핵 폐기물이 방사능이 수십만 년이 아닌 수백 수백 인 핵분열 제품으로 핵 폐기물을 크게 줄일 것입니다.".
DR. Texas A & M Engineering Experiment Station의 원자력 안보 과학 및 정책 이니셔티브 센터의 Jeffrey D. Einkauf 도이 게임 룰렛에 기여했습니다.
이 게임 룰렛 미국 에너지 부의 자금으로 후원됩니다.