Учёные нашли способ управления солеобразованием: прорыв в технологии утилизации ядерных отходов

Ученые из Университета штата Вашингтон предложили инновационный подход к идентификации солей в установках по плавке ядерных отходов, что потенциально может существенно повысить эффективность технологий очистки, в том числе на объекте Хэнфорд — одном из крупнейших и сложнейших в мире по утилизации ядерных отходов.

Согласно данным, опубликованным в журнале Measurement, исследователи использовали два детектора для обнаружения тонких слоев сульфатных, хлоридных и фторидных солей в ходе процесса витрификации — превращения радиоактивных отходов в стекло.

«Мы смогли продемонстрировать метод, который позволяет зафиксировать момент появления солей. Это открывает возможность эффективно управлять плавильными установками и вносить корректировки в состав поступающих материалов», — отметил Джон Басси, студент университета и один из ключевых участников исследования.

Процесс витрификации состоит в загрузке радиоактивных отходов в крупные плавильные установки с последующим нагреванием до высоких температур. Образовавшееся стекло разливается в цилиндры и затвердевает для долгосрочного безопасного хранения. На объекте Хэнфорд Министерство энергетики США строит завод по витрификации, где в 177 резервуарах хранится 55 миллионов галлонов химических и радиоактивных отходов.

Особенность объекта Хэнфорд состоит в том, что он использовался для производства плутония для первой атомной бомбы, и поэтому его отходы содержат почти все элементы Периодической таблицы. Наличие солей в процессе переработки может привести к коррозии дорогостоящего оборудования и стать источником потенциального загрязнения в случае контакта с водой при хранении.

В своем исследовании ученые применили систему, разработанную в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и Массачусетском технологическом институте, с использованием оптических и электрических компонентов для анализа излучения в инфракрасном и микроволновом диапазонах.

«Основное преимущество метода заключается в отсутствии необходимости в дополнительных источниках света или системах — анализ производится исключительно за счет тепла, излучаемого расплавом, что позволяет анализировать яркость однопиксельных изображений и выявлять происходящие изменения», — объяснил Иан Уэллс, соавтор исследования и аспирант Школы механики и материаловедения WSU.

Система способна различать разные типы солей и функционировать дистанционно, что исключает необходимость погружать датчики в радиоактивное расплавленное стекло.

«Разработка приближает внедрение технологии мониторинга в производственные процессы на предприятиях по витрификации», — подчеркнул Басси.

По мнению ученых, данная технология может быть применена в реакторах на расплавах солей и различных производственных процессах, включая производство стекла, эпоксидных смол и углеродного волокна. В будущем планируется переход от лабораторных испытаний к полномасштабным тестам плавления.

Источник: iXBT