CZ20014161A3 - Energy obtained from fission of used nuclear waste - Google Patents

Energy obtained from fission of used nuclear waste Download PDF

Info

Publication number
CZ20014161A3
CZ20014161A3 CZ20014161A CZ20014161A CZ20014161A3 CZ 20014161 A3 CZ20014161 A3 CZ 20014161A3 CZ 20014161 A CZ20014161 A CZ 20014161A CZ 20014161 A CZ20014161 A CZ 20014161A CZ 20014161 A3 CZ20014161 A3 CZ 20014161A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
radioactive isotopes
heat
reactor
isotopes
fission
Prior art date
Application number
CZ20014161A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Paul M. Brown
Original Assignee
Paul M. Brown
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Paul M. Brown filed Critical Paul M. Brown
Publication of CZ20014161A3 publication Critical patent/CZ20014161A3/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21GCONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/04Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators
    • G21G1/12Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators by electromagnetic irradiation, e.g. with gamma or X-rays
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28Treating solids
    • G21F9/30Processing

Abstract

A linear accelerator, preferably of the monochromatic type, accelerates electrons to an energy of about 10 MeV which are directed onto a high Z target such as tungsten to generate gamma rays which are directed onto the fuel material such as U<238> which results in the ( gamma <i>f</i>) reaction, thus releasing about 200 MeV. A reactor built according to this principle requiring an accelerator driven by 1 MW will develop about 20 MW of power. The reaction is not self-sustaining and stops when the beam is turned off. This accelerator driven reactor may be used to "burn-up" spent fuel from fission reactors, if simply operated at 10 MeV. The photo-fission results in typical spent fuel waste products such as Cs<137> and Sr<90> which undergo photodisintegration by the ( gamma ,n) reaction resulting in short lived or stable products.

Description

Energie ze štěpení spotřebovaného nukleárního odpaduEnergy from fission of spent nuclear waste

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká zacházení se spotřebovanými nukleárními odpady. Zejména se jedná o výrobu elektrické energie zteplá ze štěpných reakcí, probíhajících ve spotřebovaném nukleárním odpadu, a také se jedná o efektivní ukládání takového odpadu.The invention relates to the treatment of spent nuclear waste. In particular, it involves the generation of electrical energy from fission reactions occurring in spent nuclear waste, and also the efficient storage of such waste.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současnosti známé, příkladně 1000 MW tlakovodní nukleární reaktory, pracují-li na 75% maximálního výkonu, produkují asi 21 tun vyhořelého paliva, při měrné spotřebě 43 GWe/t. 21 tun vyhořelého paliva, obsažené ve 42 palivových článcích tlakovodního reaktoru, s celkovým objemem 11 m3, vyprodukuje energii 6,6 TWh. K vyprodukování téže energie by bylo třeba spálit asi 2 miliony tun uhlí, při výrobě elektrické energie v klasické tepelné elektrárně, kde přitom vznikne 120 tis. tun popela, 5,4 mil. tun kysličníku uhelnatého a 50 tis. tun kysličníku siřičitého.The currently known, for example 1000 MW pressurized-water nuclear reactors, when operating at 75% of maximum power, produce about 21 tonnes of spent fuel at a specific consumption of 43 GWe / t. 21 tonnes of spent fuel contained in 42 fuel elements of the pressurized water reactor, with a total volume of 11 m3, will produce energy of 6.6 TWh. To produce the same energy it would be necessary to burn about 2 million tons of coal, in the production of electricity in a conventional thermal power plant, which will produce 120 thousand. tons of ash, 5.4 million tons of carbon monoxide and 50 ths. tons of sulfur dioxide.

Vyhořelé jaderné palivo, vyjímané z běžných reaktorů, obsahuje z cca 96% hmotnostních uran 238. V případě reaktorů s lehkou vodou, což jsou nejběžněji používané reaktory, zahrnující také tlakovodní reaktory, obsahuje vyhořelé palivo přibližně 0,90% uranu 235, přičemž přírodní uran obsahuje jen asi 0,70% tohoto isotopu. Plutonium pak představuje hmotnostně ve vyhořelém palivu asi 1%. Plutonium je štěpným materiálem, což znamená, že je použitelné jako palivo pro jaderné reaktory. Lehké aktinidy tvoří hmotnostně ve vyhořelém palivu asi 0,1%. Obsahují asi 50% Np, 47% Am a 3% Cm, přičemž tyto prvky jsou vysoce radioaktivní. Štěpné produkty, jako jód, technecium, neodym, zirkon, molybden, cer, cesium, ruthenium, paladium, apod., tvoří ve vyhořelém palivu hmotnostně asi 2,9%.Spent nuclear fuel extracted from conventional reactors contains about 96% uranium by weight 238. For light water reactors, the most commonly used reactors, including pressurized water reactors, the spent fuel contains about 0.90% uranium 235, with natural uranium it contains only about 0.70% of this isotope. Plutonium represents about 1% by weight of spent fuel. Plutonium is a fissionable material, which means that it is useful as a fuel for nuclear reactors. Light actinides make up about 0.1% by weight of spent fuel. They contain about 50% Np, 47% Am and 3% Cm, these elements being highly radioactive. Fission products such as iodine, technetium, neodymium, zirconium, molybdenum, cerium, cesium, ruthenium, palladium, etc., make up about 2.9% by weight of the spent fuel.

Dva štěpné produkty základního významu, s ohledem na jejich tepelné působení v úložištích a v protikladu vůči kritériím omezování zdravotních rizik, jsou stroncium 90 a cesium 137. Tyto radionuklidy hrají rozhodující roli především v uvolňování tepla z vyhořelého paliva. Cesium 137 je také hlavním zdrojem • ·The two fission products of essential importance, with regard to their thermal action in the repositories and in contrast to the health risk reduction criteria, are strontium 90 and cesium 137. These radionuclides play a decisive role in the release of heat from spent fuel in particular. Cesium 137 is also the main source •

• · · · · · ···» pronikavého záření, emitovaného vyhořeným palivem. Hlavními štěpnými produkty, působícími zdravotní rizika, jsou technecium 99 a jód 129. Jejich nebezpečí spočívá v dlouhém poločasu rozpadu, v jejich relativně vysokém podílu v produktech štěpného procesu, a v jejich rozpustnosti z pohledu geologických podmínek jejich ukládání, s následkem možné relativně vysoké rychlosti pronikání do spodních vod.Penetrating radiation emitted by spent fuel. The main fission products causing health risks are technetium 99 and iodine 129. Their danger lies in the long half-life, their relatively high proportion in fission products, and their solubility in terms of geological storage conditions, resulting in a possible relatively high velocity penetration into groundwater.

Dlouhodobá toxicita vyhořelého paliva je dominantním znakem u aktinidů, jako je Np 237, U 234, U 236 a Pu 239, Pu 240 a Pu 242. Jedním ze žádoucích alternativních přístupů k řešení problému zneškodňování vysoce nebezpečných odpadů je transmutace nuklidů s dlouhým poločasem rozpadu na nuklidy stabilní, nebo na nuklidy s krátkým poločasem rozpadu, a to stimulovanými nukleárními reakcemi.Long-term spent fuel toxicity is a dominant feature of actinides such as Np 237, U 234, U 236 and Pu 239, Pu 240 and Pu 242. One of the desirable alternative approaches to addressing the problem of highly hazardous waste disposal is the transmutation of long-lived nuclides to stable or short-lived nuclides stimulated by nuclear reactions.

Existuje okolo 300 různých druhů radioaktivních prvků, které vznikají při činnosti jaderného reaktoru, a to především jako výsledek neutronového pohlcování a neutrony iniciovaného štěpení. Nárazový impuls u různých radionuklidů je různý, následkem rozdílů jednak v jejich vlastním chemickém chování, jednak v intenzitě jejich radioaktivního vyzařování. Hlavní nebezpečí u radionuklidů spočívá v rizicích při jejich ukládání do geologických úložišť. Nejrozšířenější mechanismus uvolňování z úložiště a následné expozice zahrnuje kontakt spodních vod s odpadem, s následným pomalým rozpouštěním, transportem radionuklidů do okolních oblastí, rozšiřování v biosféře, a případné přenášení z potravin a z vody. Ze stovek isotopů, obsažených ve vyhořelém palivu a v odpadech z tohoto paliva odvozených, mají jen některé podstatný význam. Podstatnými izotopy ve vyhořelém palivu, resp. v nukleárním odpadu, z lehkovodních reaktorů jsou Cs 137, Sr 90, I 129 a Te 99, a to v souvislosti s jejich produkovaným teplem, rozpustností ve spodních vodách a se zdravotními riziky.There are around 300 different types of radioactive elements that arise during the operation of a nuclear reactor, mainly as a result of neutron absorption and neutron initiated fission. Impact of different radionuclides varies due to differences in their own chemical behavior and intensity of their radioactive radiation. The main danger of radionuclides lies in the risks of their deposition in geological repositories. The most widespread release mechanism and subsequent exposure involves groundwater contact with waste, followed by slow dissolution, transport of radionuclides to surrounding areas, dissemination in the biosphere, and possible carry-over from food and water. Of the hundreds of isotopes contained in spent fuel and waste derived from this fuel, only a few are of significant importance. Substantial isotopes in spent fuel, resp. in nuclear waste, light-water reactors are Cs 137, Sr 90, I 129 and Te 99 in relation to their heat produced, groundwater solubility and health risks.

Při zacházení s vyhořelým palivem by se měla zajistit ochrana biosféry, a to za ekonomicky přijatelných podmínek, bez nežádoucích následných účinků a dopadů, přičemž veřejnost musí mít důvěru v účinnost prováděných opatření. S ohledem na to, že vyhořelé palivo osahuje radionulidy s velmi dlouhým poločasem rozpadu, je nutno zajistit určitou ochranu po dobu alespoň 100.000 let. Postupovat je možno dvěma způsoby.Spent fuel management should ensure the protection of the biosphere under economically acceptable conditions, without undesirable side effects and impacts, and the public must have confidence in the effectiveness of the measures being implemented. Given that spent fuel contains radionulides with a very long half-life, some protection must be provided for at least 100,000 years. There are two ways to proceed.

Podle jedné strategie je možno čekat, než proběhne přirozený rozpad radioaktivních prvků, a to za jejich fyzikální izolace od biosféry, vytvořením účinných • · · ·According to one strategy, it is possible to wait for the natural disintegration of radioactive elements, under their physical isolation from the biosphere, by creating effective • • · ·

• · 9 9 9 9 ► · * • · · · • · · • · bariér ve vhodné hloubce v zemi. Tato strategie se označuje jako hloubkové geologické ukládání.• Barriers at the appropriate depth in the ground. This strategy is referred to as deep geological storage.

Podle druhé strategie je možno použít nukleárních reakcí, které transmutují odpady s velmi dlouhým poločasem rozpadu na produkty méně radioaktivní, s kratším poločasem rozpadu. Tato strategie se označuje jako transmutace.According to a second strategy, nuclear reactions can be used which transmute wastes with a very long half-life to less radioactive products with a shorter half-life. This strategy is referred to as transmutation.

Problém s ukládáním nukleárního odpadu pod zemí spočívá v tom, že není k dispozici materiál, který by plně odolával radioaktivnímu odpadu, který trvale produkuje teplo, uvolňuje plyny jako vodík a hélium a také další nestabilní produkty.The problem with the disposal of nuclear waste underground is that there is no material available that fully resists radioactive waste that continuously produces heat, releases gases such as hydrogen and helium, as well as other unstable products.

Nukleární, transuranové odpady, produkované v obranném průmyslu, jsou nyní ukládány na 23 úložištích po celých Spojených státech, zatímco smíšené radioaktivní a nebezpečné odpady se ukládají na 40 místech po celém tomto území. V USA je nyní asi 114 jaderných reaktorů a po celém světě je potom v provozu asi 400 komerčních jaderných elektráren, kde kapacitu okolo 120 GWe představují elektrárny v západní Evropě a 45 GWe pak elektrárny v bývalém SSSR a ve východní Evropě. Jen v USA se již nashromáždilo 34 tis. tun nukleárního odpadu. Současná produkce vysoce aktivního nukleárního opadu, tedy primárně vyhořelého paliva, se počítá na 3 tis. tun ročně. Průměrná komerční jaderná elektrárna ukládá ročně 60 palivových článků do dočasných úložišť, resp. meziskladů, a předpokládá se pokračování v tomto režimu do r.2000, kde se odpad má přenést do dlouhodobých úložišť, označovaných zkratkou DOE. V uvedených statistikách není zahrnut radioaktivní odpad nižšího stupně nebezpečnosti, jako jsou rukavice, filtry, nářadí, obleky, apod., které pocházejí z jaderných elektráren, z výzkumných center, nebo z nemocnic, kde se používají radioaktivní materiály. Zde vzniká 1,6 bilionu kubických stop takového odpadu ročně.Nuclear, transuranic wastes produced in the defense industry are now disposed of in 23 repositories throughout the United States, while mixed radioactive and hazardous wastes are disposed of at 40 sites throughout this territory. There are now around 114 nuclear reactors in the US and around 400 commercial nuclear power plants are in operation worldwide, with around 120 GWe being power plants in Western Europe and 45 GWe in power plants in the former USSR and Eastern Europe. In the USA alone, 34 thousand have already accumulated. tonnes of nuclear waste. The current production of highly active nuclear waste, ie primarily spent fuel, is estimated at 3,000. tonnes per year. The average commercial nuclear power plant annually stores 60 fuel cells in temporary repositories, respectively. storage, and it is envisaged to continue this scheme until 2000, where the waste is to be transferred to long-term repositories, designated DOE. The statistics do not include lower-level radioactive waste, such as gloves, filters, tools, suits, etc., originating from nuclear power stations, research centers, or hospitals where radioactive materials are used. This generates 1.6 trillion cubic feet of such waste per year.

V současnosti jsou plánované náklady Programu péče o životní prostředí v USA asi 7,5 bilionu USD ročně. Přitom náklady v této oblasti na projekty v papírové formě tvoří z uvedených celkových nákladů asi 20%. Podle Zprávy o péči o životní prostředí jsou likvidační náklady u programu nukleárních zbraní 230 bilionů USD na období 75 let, včetně 50 bilionů USD na program Hanford.At present, the planned costs of the US Environmental Program are about $ 7.5 trillion per year. In this area, the costs of paper-based projects account for about 20% of the total costs. According to the Environmental Management Report, the liquidation costs for the Nuclear Weapons Program are $ 230 trillion for 75 years, including $ 50 trillion for the Hanford Program.

V současnosti je většina komerčních jaderných reaktorů provedena jako lehkovodní reaktory s velkou kapacitou, s výkonem okolo 400 MW. Reaktory s vařící vodou, které jsou známy jako jeden z druhů lehkovodních reaktorů, mají tlakovou nádobu a reaktorové jádro, uložené v této tlakové nádobě. Reaktorové jádro obsahuje pak větší počet palivových článků. U reaktorového jádra jsou upravenyAt present, most commercial nuclear reactors are designed as large capacity light water reactors with an output of around 400 MW. Boiling water reactors, known as one of the kinds of light water reactors, have a pressure vessel and a reactor core housed in this pressure vessel. The reactor core then comprises a plurality of fuel cells. They are provided at the reactor core

• · · ·• · · ·

• · · ν' • · · · · • · · · • · · · · » · · · • · · · · · · řídící tyče, pro regulaci výkonu reaktoru pomocí zasouvání těchto tyčí do jádra. Reaktory s vařící vodou mají vytvořen oběhový systém pro cirkulaci chladicího média reaktorovým jádrem, kde systém slouží i pro jemné seřizování výkonu jaderného reaktoru. Pára, vytvářená v tlakové nádobě jaderného reaktoru, se zavádí do parní turbíny, tuto pohání a následně kondenzuje v kondenzátoru. Kondenzát se pak zavádí zpět jako chladicí médium do tlakové nádoby.Control rods to control reactor power by inserting these rods into the core. Boiling water reactors have a circulating system for circulating the coolant through the reactor core, where the system also serves to fine-tune the performance of the nuclear reactor. The steam generated in the pressure vessel of the nuclear reactor is introduced into the steam turbine, propelled and subsequently condensed in a condenser. The condensate is then returned as a coolant to the pressure vessel.

Jiným typickým případem lehkovodního reaktoru je tlakovodní reaktor, který sestává z tlakové nádoby, obsahující reaktorové jádro s větším počtem palivových článků, parní generátor a primární chladící systém, tvořící uzavřenou smyčku, zahrnující tlakovou nádobu a parní generátor. Ohřáté chladicí médium po svém ohřátí v reaktorovém jádře se zavádí potrubím primárního chladicího systému do parního generátoru, kde dojde k výměně, resp. k předání tepla do napájecí vody, zaváděné do parního generátoru. Chladicí médium, jehož teplota se snížila následkem tepelné výměny, se vrací z parního generátoru do tlakové nádoby, a to potrubím primárního chladicího systému. Na druhé straně, následkem tepelné výměny, se napájecí voda vypařuje a stává se párou. Pára se pak vede do turbíny, tuto pohání, a následně kondenzuje v kondenzátoru. Kondenzát se pak vrací jako napájecí voda do parního generátoru.Another typical case of a light water reactor is a pressurized water reactor consisting of a pressurized vessel comprising a multi-cell reactor core, a steam generator and a closed loop primary cooling system comprising a pressurized vessel and a steam generator. The heated coolant, after being heated in the reactor core, is fed through the primary coolant line to the steam generator for replacement or replacement. to transfer heat to the feed water introduced into the steam generator. The coolant, whose temperature has been reduced as a result of heat exchange, is returned from the steam generator to the pressure vessel via the primary cooling system piping. On the other hand, due to heat exchange, the feed water evaporates and becomes steam. The steam is then fed to the turbine, driving it, and then condensing in the condenser. The condensate is then returned as feed water to the steam generator.

Štěpení jader těžkých prvků jako následek absorpce elektromagnetického záření, tedy tzv. fotoštěpení, bylo poprvé predikováno Bohrem a Wheelerem, v jejich slavném spise z roku 1939. Haxby, Shoupp, Stephens a Wells byli v r.1941 prvními, kdo dosáhli štěpení pomocí paprsků gama. Z přehledu literárních pramenů vyplývá, že studium fotonukleárních reakcí u jader aktinidů bylo v průběhu posledních 40 let předmětem zkoumání v několika laboratořích, přičemž se používaly různé typy zdrojů gama záření. Hlavním cílem těchto studií bylo získání nukleární informace o excitačních energiích, v oblasti gigantické dipólové rezonance, a též v oblasti nízké energie, v blízkosti fotoštěpení a fotoneutronových prahů. U gigantické dipólové rezonance, označované též GDR, bylo objeveno, že podstatně zvětšuje účinný průřez, který je k dispozici pro nárazy příslušných fotonů na cílové jádro.The cleavage of heavy element cores due to the absorption of electromagnetic radiation, the so-called photo-cleavage, was first predicted by Bohr and Wheeler in their famous 1939 paper. In 1941, Haxby, Shoupp, Stephens and Wells were the first to achieve gamma-ray cleavage. . A review of literature sources suggests that the study of photonuclear reactions in actinide nuclei has been investigated in several laboratories over the past 40 years using different types of gamma radiation sources. The main aim of these studies was to obtain nuclear information on excitatory energies, in the field of gigantic dipole resonance, and also in the field of low energy, near photo cleavage and photoneutron thresholds. Gigantic dipole resonance, also referred to as GDR, has been found to substantially increase the cross section available for the photon strikes to the target nucleus.

Bowman, s užitím kvazi-monochromatického fotonového paprsku, získaného z anihilace při letu monochromatických positronů, byl prvním, kdo pozoroval charakteristický rozptyl gigantické dipólové rezonance při štěpení jádra na dva komponenty, kde se jedná o jev, pozorovaný podobně pro jiná trvale deformovaná jádra. Bylo ovšem zjištěno, že fotonově indukovaný poměr Γη/ff byl silně energeticky • · • · závislý, což byl výsledek stojící zcela v protikladu s daty, zjištěnými za podmínek neutronově indukovaného štěpení, štěpení indukovaného bržděním paprsků a štěpení indukovaného nabitými částicemi.Using a quasi-monochromatic photon beam obtained from annihilation during monochromatic positron flight, Bowman was the first to observe the characteristic dispersion of gigantic dipole resonance in two core components, a phenomenon observed similarly to other permanently deformed nuclei. However, it was found that the photon-induced Γη / ff ratio was strongly energy-dependent, a result completely contrary to the data found under conditions of neutron-induced fission, flux induced fission and charged particle induced fission.

Systematika gigantické dipólové rezonance, charakterizující absorbci elektromagnetického záření jádry v energetickém rozsahu od cca 5 do 30 MeV, byla předmětem zájmu již od objevu gigantické rezonance samotné. V průběhu let byly měřeny ve více laboratořích fotoneutronové účinné průřezy pro mnoho jader. Všechny naměřené hodnoty jsou uváděny v tabulkách nukleárních dat. Pro většinu studovaných případů je vzájemná shoda výsledků pozoruhodně dobrá.Systematics of gigantic dipole resonance, characterizing the absorption of electromagnetic radiation by nuclei in the energy range of about 5 to 30 MeV, has been of interest since the discovery of gigantic resonance itself. Over the years, photoneutron cross sections for many cores have been measured in several laboratories. All measured values are reported in the nuclear data tables. For most of the cases studied, the correlation of results is remarkably good.

Klasický popis procesu absorpce dipólových fotonů uvádí, že pro sférická jádra celkový účinný průřez fotonové absorpce je charakterizován Lorenzovou rovnicí ve tvaru σ(Εγ) = σ, / [1 +(Εγ 2 - Em2)2 Z Εγ2Γ2] (Eq. 1) kde Om je špičkový průřez, Em je rezonanční energie a Γ je plná šíře u polovičního maxima. Pro deformovaná, sferoidní jádra, ukazuje jejich společný obraz na rozdělení gigantické rezonance na dva komponenty, odpovídající oscilacím ve směru rovnoběžném a ve směru kolmém k ose symetrie jádra.The classical description of the dipole photon absorption process states that for spherical nuclei the overall cross section of photon absorption is characterized by the Lorenz equation in the form σ (Ε γ ) = σ, / [1 + (Ε γ 2 - Em 2 ) 2 Z Εγ 2 Γ 2 ] (Eq. 1) where Om is the peak cross-section, E m is the resonant energy and Γ is full width at half maximum. For deformed, spheroid nuclei, their common image shows the division of gigantic resonance into two components, corresponding to oscillations in a direction parallel and perpendicular to the axis of symmetry of the nucleus.

Pro střední a těžká jádra brání Coulombova bariéra emisi nabitých částic, s energií na úrovni gigantické rezonance, a účinný průřez fotonového roptylu je dobrou aproximací ve vztahu k celkovému účinnému fotonovému absorpčnímu průřezu.For medium and heavy nuclei, the Coulomb barrier prevents the emission of charged particles, with energy at the level of gigantic resonance, and the cross-section of photon roptyl is a good approximation to the overall effective photon absorption cross-section.

Vnitřní čtyřpólový moment Qo pro deformované jádro lze vypočítat z výrazu ve tvaruThe internal four-pole moment Q o for the deformed core can be calculated from the expression in the form

Qo = 2/5 ZR2s = 2/5 ZR2 (η-1) η2/3 (Eq.2) kde poloměr jádra R = RoA1/3 , Z a A jsou atomové číslo a atomová hmotnost, ε je excentricita jádra a parametr η je poměr velké osy a malé osy, pro protáhlé jádro, daný výrazemQo = 2/5 ZR 2 s = 2/5 ZR 2 (η-1) η 2/3 (Eq.2) where the radius of the core R = RoA 1/3 , Z and A are atomic number and atomic mass, ε is the eccentricity of the core and the parameter η is the ratio of the large axis to the small axis, for the elongated core, given by the expression

Em (2) / Em (1) = 0,911 η + 0,089 (Eq.3) kde Em (1) a Em (2) jsou spodní a horní rezonanční energie dvoukomponentníE m (2) / E m (1) = 0.911 η + 0.089 (Eq.3) where E m (1) and E m (2) are lower and upper resonant energies of two components

Lorenzovy křivky, příslušné k obří rezonanci.Lorenz curves relevant to giant resonance.

Energie dipólové resonance je tak nízká, že v oblasti gigantické rezonance dochází většinou spíše k jednoduchým procesům typu (γ,η), (γ,ρ), (γ,2ρ) a typu fotoštěpných reakcí. Poměr mezi jednotlivými procesy odpovídá běžným statistickým • · · ·The energy of the dipole resonance is so low that in the area of gigantic resonance, simple processes of the type (γ, η), (γ, ρ), (γ, 2ρ) and the type of photocleavage reactions occur. The process-to-process ratio corresponds to common statistical • · · ·

«· · « poměrům při de-excitaci složených jader, takže v praxi většinou převažuje neutronová emise. Předmětem zvláštního zájmu je charakteristika gigantické dipólové resonance pro jádra aktinidů. Pro taková jádra, s vysokým číslem Z a s vysokou hodnotou Coulombovy bariéry, je celkový účinný průřez fotonové absorpce roven součtu fotoneutronových a fotoštěpných průřezů. Celkový fotoneutronový průřez je součtem následujících průřezů reakce σ(γ,ηίοι) = σ (γ,η) + 2σ (γ,2η) + υσ (γ,ζ) (Eq.4) kde υ je neutronová multiplicita příslušného štěpného případu. Celkový průřez neutronové produkce je potom σγΝ = σγη + υσγζ (Eq.5)«· ·« Conditions for de-excitation of composite nuclei, so in practice the neutron emission predominates in practice. Of particular interest is the characteristic of gigantic dipole resonance for actinide nuclei. For such nuclei, with a high Z number and a high Coulomb barrier value, the total cross-section of photon absorption is equal to the sum of the photoneutron and photo-fission cross-sections. The total photoneutron cross-section is the sum of the following cross-sections of the reaction σ (γ, η ίο ι) = σ (γ, η) + 2σ (γ, 2η) + υσ (γ, ζ) (Eq.4) where υ is neutron multiplicity . The total cross-section of neutron production is then σ γΝ = σ γη + υσ γζ (Eq.5)

Rozložení mezi neutronovou emisí a štěpením lze vyjádřit vztahem rn/rf(E) = σ(γ,η) / σ(γ,ί)(Ε) (Eq.6)The distribution between neutron emission and fission can be expressed as r n / r f (E) = σ (γ, η) / σ (γ, ί) (Ε) (Eq.6)

Hodnota rn/Tf klesá exponenciálně se štěpitelností jádra. Teoretický výraz pro rn/Tf, vysvětlující chování jádra pro neutronovou emisi a štěpné rozdělení, je odvozen od vztahů popisujících stálou teplotu jádra pro hustoty určité úrovně a je vyjádřen vztahem rn/rf = 2 TA273 /10 exp {(Ef'- Bn')/T (Eq.7) kde (Ef' - Bn') jsou efektivní prahy pro příslušné fotonukleární procesy a T je nukleární teplota.The value of r n / Tf decreases exponentially with the fission of the nucleus. The theoretical expression for r n / Tf, explaining the behavior of the nucleus for neutron emission and fission distribution, is derived from the relations describing the constant temperature of the nucleus for densities of a certain level and is expressed as r n / r f = 2 TA 273/10 exp {(E f '- Bn') / T (Eq.7) where (E f '- Bn') are the effective thresholds for the respective photonuclear processes and T is the nuclear temperature.

Skutečnost, že při štěpení takových izotopů jako je Th232, U233, U235, U238 a Pu239 se emituje více než jeden neutron, vede u určité hmotnosti štěpného materiálu k možnosti vzniku řetězové reakce. Na poměru mezi produkcí neutronů v průběhu štěpení a ztrátami neutronů v průběhu různých procesů, jako je mimoštěpný záchyt neutronů, primární (η,γ) reakce v systému, a únik neutronů povrchem systému, záleží, zda řetězová reakce zůstává stabilní, nebo zda tato reakce sílí, nebo zda je v útlumu.The fact that more than one neutron is emitted when fissile isotopes such as Th 232 , U 233 , U 235 , U 238 and Pu 239 leads to the possibility of a chain reaction at a certain mass of fissile material. The ratio between neutron production during fission and neutron loss during various processes, such as extracellular neutron capture, primary (η, γ) system reactions, and neutron leakage through the system surface, depends on whether the chain reaction remains stable or whether this reaction is getting stronger or whether it's in decline.

Energie se uvolňuje s intenzitou 200 MeV na štěpení jednoho atomu, nebo s intenzitou okolo 23.106 kWh na štěpení jednoho kilogramu uranu U235. Štěpné fragmenty nesou 82% energie ve formě kinetické energie. Okamžité neutrony nesou další 2,5% energie, okamžité gama záření nese 3,5% energie, beta rozklad nese 4%, zpožděné gama záření 3%, a neutrina pak nesou zbývajících 5% energie. Neutrina a jejich energie jsou ztraceny, neboť pravděpodobnost srážky s neutriny je velmi malá. K určitému štěpení dochází při nárazech rychlých neutronů na atom uranu U238. TakEnergy is released with an intensity of 200 MeV per fission of one atom, or with an intensity of about 23.10 6 kWh per fission of one kilogram of uranium U 235 . Fission fragments carry 82% of the energy in the form of kinetic energy. Instant neutrons carry an additional 2.5% energy, instant gamma radiation carries 3.5% energy, beta decomposition carries 4%, delayed gamma radiation 3%, and neutrino carries the remaining 5% energy. Neutrinos and their energies are lost because the probability of collision with neutrinos is very low. Some fission occurs when fast neutrons hit U 238 . So

• * tedy, je-li již palivo spotřebováno, je vyprodukováno plutonium, a velké procento energie se nyní produkuje ze štěpení atomů plutonia Pu239. Okolo 80% z rozsahu neutronové absorpce v uranu U238 má za následek štěpení, zbývajících 20% jsou (η,γ) reakce. Průměrná kinetická energie, uvolněná při fotoštěpení Th232 je asi 0,8 z energie, uvolněné ze štěpení uranu U238 pomalými neutrony, nebo lze říci, že je rovna asi 160 MeV.Thus, when fuel is already consumed, plutonium is produced, and a large percentage of the energy is now produced from the cleavage of Pu 239 plutonium atoms. About 80% of the neutron absorption range in U 238 results in fission, the remaining 20% are (η, γ) reactions. The average kinetic energy released by Th 232 photo cleavage is about 0.8 of the energy released from slow-neutron fission of uranium U 238 , or can be said to be about 160 MeV.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

V návaznosti na popsaný současný stav techniky se naznačené problémy řeší předkládaným vynálezem, kde předmětem je vytvoření jaderného reaktoru, plněného ochuzeným nebo neštěpným radioaktivním materiálem, jako je vyhořelé palivo z konvenčních jaderných reaktorů.Following the described state of the art, the problems outlined above are solved by the present invention, the object of which is to provide a nuclear reactor filled with depleted or non-fissionable radioactive material, such as spent fuel from conventional nuclear reactors.

Dalším předmětem vynálezu je vytvořit jaderný reaktor se zvýšenou bezpečností, a to použitím paliva v podkritickém množství.Another object of the invention is to provide a nuclear reactor with increased safety by using fuel in a subcritical amount.

Ještě dalším předmětem je vytvořit jaderný reaktor s malými rozměry a malou kapacitou.Yet another object is to provide a nuclear reactor with small dimensions and small capacity.

Podle předkládaného vynálezu, vytvořeného pro dosažení uvedených záměrů, se jedná o systém , ve kterém se urychlují elektrony na energii alespoň 6 MeV, a to pomocí urychlovače, a kde urychlené elektrony nebo gama fotony, vzniklé účinkem urychlených elektronů při nárazech na terč, jsou zaváděny do paliva v jaderném reaktoru, kde tak způsobují štěpení paliva v procesu jaderné reakce, známé jako fotoštěpení. Fotoštěpení paliva produkuje teplo a neutrony jako v běžném jaderném reaktoru, i když štěpná reakce neprobíhá samovolně, a to následkem skutečnosti, že se používá podkritické množství paliva a/nebo se používají neštěpné prvky jako palivo. Takto se štěpný proces přerušuje okamžitě s přerušením ozařování elektronovým paprskem. Teplo a neutrony, produkované při tomto procesu, jsou použitelné jako v konvenčním jaderném reaktoru, tedy pro výrobu elektrické energie.According to the present invention, designed to achieve the foregoing, is a system in which electrons are accelerated to energy of at least 6 MeV by means of an accelerator, and wherein accelerated electrons or gamma photons resulting from the accelerated electron impact on the target are introduced into the fuel in a nuclear reactor, where they cause fuel fission in the nuclear reaction process, known as photo-fission. Photo fission of fuel produces heat and neutrons as in a conventional nuclear reactor, although the fission reaction does not proceed spontaneously due to the fact that a subcritical amount of fuel is used and / or non-fissile elements are used as fuel. Thus, the cleavage process is interrupted immediately with interruption of electron beam irradiation. The heat and neutrons produced in this process are usable as in a conventional nuclear reactor, i.e. for generating electricity.

Předkládaným vynálezem je způsob a zařízení pro výrobu jaderné energie z těžkých prvků, ale nikoli ze štěpných prvků. Reakce není iniciována samo o sobě známou spontánně probíhající řetězovou reakcí, u uranu U235, ale je iniciována pomocí urychlovače. Palivem pro tento typ reaktoru, s reakcí iniciovanou urychlovačem, může být vyhořelé palivo ze štěpných reaktorů. Mechanismus, kterým • 9The present invention is a method and apparatus for producing nuclear power from heavy elements but not fission elements. The reaction is not initiated by a known spontaneous chain reaction, U 235 , but is initiated by an accelerator. The fuel for this type of reactor, with the accelerator-initiated reaction, may be spent fuel from fission reactors. The mechanism by which • 9

9 · « ·9 · «·

««»· se uvolňuje jaderná energie z neštěpného materiálu, je známa jako fotoštěpení, kde fotony nebo gama záření se tohoto materiálu zavádějí na úrovni, převyšující prahovou energii fotoštěpení, s následkem štěpení terčového jádra. Například u uranu U235 prahová energie fotoštěpení je asi 6 MeV a následkem je štěpení jádra tohoto atomu, s uvolněním energie okolo 200 MeV.Nuclear energy is released from non-fissile material, known as photo-fission, where photons or gamma radiation are introduced at a level above the photo-fission threshold energy, resulting in fission of the target core. For example, in uranium U 235, the threshold energy of photo cleavage is about 6 MeV and results in nuclear fission of this atom, with an energy release of about 200 MeV.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález je blíže objasněn na příkladném provedení, též s pomocí přiložených výkresů, kde na obr.1 je schematicky znázorněno celé zařízení, pomocí blokového schématu, na obr.2 je schematicky znázorněno příkladné provedení elektronového urychlovače, na obr.3 je graf částečného a celkového fotonukleárního účinného průřezu pro uran U238, se znázorněním reakcí (γ,η), (γ,2η) a (γ,ί), a účinného průřezu (y.total), obr.4 je pak grafem fotonukleárních účinných průřezů pro Th232, U238 a Np237, obr.5 je grafem fotonukleárního účinného průřezu pro Pu239 a obr.6 je grafem gama spektroskopické analýzy výsledných produktů ze štěpení uranu U238 na úrovni 30 MeV.The invention is illustrated in more detail by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a schematic representation of the entire device, by means of a block diagram; FIG. 2 is a schematic diagram of an exemplary electron accelerator; fotonukleárního cross section for uranium 238 U, showing reactions (γ, η), (γ, 2η) and (γ, ί) and cross section (y.total), then the graph of Figure 4 is photonuclear cross sections for TH 232 , U 238 and Np 237, Figure 5 is a graph fotonukleárního cross section for Pu 239, and Figure 6 is a graph of the gamma spectroscopic analysis of the resulting products of the fission of uranium 238 U at a level of 30 MeV.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Jak je patrné na obr.1, v příkladném provedení vynálezu je použit lineární urychlovač 1, přednostně monochromatického typu, který urychluje elektrony na energii v rozmezí 5 až 30 MeV, přednosně na hodnotu 10 MeV, které pak bombardují konvertor o vysokém atomovém čísle Z, jako je příkladně tungsten, přičemž se generuje gama záření, které se směruje na palivový materiál, jako je uran U238, nacházející se v reaktoru 2, kde pak dochází k reakci typu (γ,ί), známé též jako fotoštěpení, načež se takto uvolňuje energie okolo 200 MeV. Chladicí médium se čerpá reaktorem 2 pomocí primárního chladicího čerpadla 3, čímž se vynáší teplo z reaktoru do tepelného výměníku 4 , kde se teplo převádí do sekundárního chladicího systému, kde cirkulace se děje pomocí sekundárního chladicího čerpadla 5. Teplo vynášené sekundárním chladicím systémem se pak využívá v turbině 6,As can be seen in FIG. 1, an exemplary embodiment of the invention utilizes a linear accelerator 1, preferably of the monochromatic type, which accelerates electrons to energy in the range of 5 to 30 MeV, preferably to 10 MeV, which then bombs the high atomic Z converter. such as tungsten, generating gamma radiation which is directed to a fuel material such as uranium U 238 present in reactor 2, where a (γ, ί) type reaction, also known as photo cleavage, then occurs, releases energy around 200 MeV. The coolant is pumped through the reactor 2 by means of the primary cooling pump 3, thereby transferring heat from the reactor to the heat exchanger 4, where the heat is transferred to the secondary cooling system where circulation is effected by the secondary cooling pump 5. in turbine 6,

načež chladicí médium prochází kondenzátorem 8 a recirkuluje zpět. Turbina 6 pohání generátor 7, který vyrábí elektrickou energii.whereupon the refrigerant passes through the condenser 8 and recirculates. The turbine 6 drives a generator 7 which generates electricity.

Reaktor, vytvořený podle tohoto vynálezu, s použitím urychlovače 1_ o výkonu 1 MW, bude mít výkon 20 MW. Fotoštěpná reakce, probíhající v reaktoru 2, neprobíhá samovolně, ale zastaví se, je-li ozařování urychlovačem 1 odpojeno. Tento vynález je použitelný pro „spalování“ již vyhořelého paliva z konvenčních lehkovodních štěpných reaktorů, pouze s tím, že se na toto palivo působí energií od 10 do 20 MeV. Při postupu podle vynálezu se dochází ktomu, že se pracuje s typickými odpadními produkty povahy spotřebovaného paliva, jako je Cs137 a Sr90, které procházejí fotodesintegrací, pomocí (γ,η) reakce v reaktoru 2, kde pak již vznikají produkty s krátkým poločasem rozpadu, nebo produkty stabilní. Chemická separace spotřebovaného paliva pak také není nutná. Je pochopitelné, že pro zintenzivnění „spalovacího“ procesu při iniciaci práce reaktoru 2 lze použít i více než jeden urychlovač 1, čímž se také zvýší výkon zařízení. V ideálním případě by se použily čtyři velké urychlovače s příkonem asi 4,8 MW, kterými by se iniciovala činnost reaktoru s výkonem okolo 100 MW. Skutečnost, že reakce neprobíhá samovolně, je bezpečnostním faktorem, umožňujícím při vzniku jakýchkoli problémů okamžité odstavení reaktoru.A reactor constructed in accordance with the present invention using a 1 MW accelerator 7 will have a power of 20 MW. The photo-fission reaction taking place in reactor 2 does not proceed spontaneously, but stops when irradiation with accelerator 1 is switched off. The present invention is applicable to the "incineration" of already spent fuel from conventional light-water fission reactors, only if the fuel is treated with an energy of 10 to 20 MeV. The process of the invention involves treating typical waste products of the nature of the consumed fuel, such as Cs 137 and Sr 90 , that undergo photodesintegration, by (γ, η) reaction in reactor 2, whereby products with short half-life are already formed or stable products. Chemical separation of spent fuel is also not necessary. It will be understood that more than one accelerator 1 may be used to intensify the &quot; combustion &quot; process when initiating the work of reactor 2, thereby also increasing the performance of the plant. Ideally, four large accelerators with a power input of about 4.8 MW would be used to initiate the operation of the reactor with a power output of about 100 MW. The fact that the reaction does not proceed spontaneously is a safety factor allowing immediate reactor shutdown in the event of any problems.

Primární jaderné reakce, které jsou důležité pro činnost reaktoru 2 jsou obsaženy v tabulce 1.The primary nuclear reactions that are important for reactor 2 operation are shown in Table 1.

Tabulka I - reakce v reaktoru poháněném urychlovačemTable I - Reactions in an Accelerator-Driven Reactor

Fotoštěpné reakce (γ,ί): U238, Th232, Pa231, Np237, Np238, Pa232, Pu239, Pu241, Th227, U231, U233, U235.Photo cleavage reactions (γ, ί): U 238 , Th 232 , Pa 231 , Np 237 , Np 238 , Pa 232 , Pu 239 , Pu 241 , Th 227 , U 231 , U 233 , U 235 .

Štěpné reakce (jedna z více možných reakcí)Fission reactions (one of several possible reactions)

92U235 + 0n1 -> 38Sr94 + 54Xe140 + 2 on1 38Sr94 -> 39Y94 + β (stabilní) 54Xe140^ 55Cs140+p -> 56Β314θ + β -> 37La140 + β -> 58Ce14t) + β (stabilní) (γ,η) - obohacování:92U 235 + 0n 1- > 38Sr 94 + 54Xe 140 + 2 on 1 38 Sr 94- > 39 Y 94 + β (stable) 54 Xe 140 ^ 55Cs 140 + p -> 56Β3 14θ + β -> 37La 140 + β - > 58Ce 14t) + β (stable) (γ, η) - enrichment:

g2U2364-y —> 92U235 + οΠ1 92υ23θ + γ -> 92υ236 + 20η1+γ -> 92U235 4- 0η1 95Αιτι241 + γ -> 95Απί24° + 0η1 + ^e0 -> 94Pu240 93Νρ237 + γ -> 93Νρ235 4- 20η1 + .-,θθ -> 92U235 92U238 4- γ —> 92U237 4- 0η1 4- γ —> 92υ23θ 4- οΠ1 4- γ —> 92U235 4- οΠ1 94Pu238 4- γ -> 94Pu236 4- 20η14- γ -> 94Pu236 4- 0η14- .-,θθ -> 93Νρ235 + .ιβ° -4> 92U235 92U238 4-γ -» 92υ238 4- 0η1 -> 93Νρ237 + β4-γ -> 93Np2354- 20n1 + -1e° -> 92U235 g4Pu239 4-y -» 94Pu237 4-20η14-γ -> 94Pu235 + 20n14-gn0 93Np235 4-.d92U235 94Pu239 4-y -> 92U235+ag 2 U 236 4-y -> 92U 235 + οΠ 1 92 κ 23θ + γ -> 92υ 236 + 20η 1 + γ -> 92U 235 4- 0η 1 95 Αιτι 241 + γ -> 95Απί 24 ° + 0η 1 + ^ e 0 -> 94Pu 240 93 237ρ 237 + γ -> 93Νρ 235 4- 20η 1 + .-, θθ -> 92U 235 92 U 238 4- γ -> 92U 237 4- 0η 1 4- γ -> 92υ 23θ 4- οΠ 1 4- γ-> 92U 235 4- οΠ 1 94 Pu 238 4- γ-> 94Pu 236 4- 20η 1 4- γ-> 94Pu 236 4- 0η 1 4- .-, θθ -> 93Νρ 235 + .ιβ ° -4> 92U 235 92U 238 4-γ - 92 92υ 238 4- 0η 1 -> 93Νρ 237 + β4-γ -> 93Np 235 4- 20n 1 + -1e ° -> 92 U 235 g4Pu 239 4 -y- »94Pu 237 4-20η 1 4-γ-> 94Pu 235 + 20n 1 4-gn 0 93Np 235 4-. d n ° 92 U 235 94 Pu 239 4-y -> 92 U 235 + a

Neutronové obohacováníNeutron enrichment

92U234 + 0n1 -> 92U235 4-y 92U238 4- on1 -> g2U2394- y —» g3Np239 4- β —» g4Pu239 4- β 94Th232 4- 0n1 -> 90Th2334-y 91Ρ8233 4-β -> 92υ233 + β (γ,η) - neutralizace 1Η34-γ -» -ιΗ2 4-0n1 (stabilní) 6C144-y -> 6C134-0n1 (stabilní) 39Y90 4- y -> 39Y89 4· 0n1 (stabilní)9 2 U 234 + 0n 1- > 92U 235 4-y 92 U 238 4- on 1 -> g2U 239 4- y - »g3Np 239 4- β -» g 4 Pu 239 4- β 94 Th 232 4- 0n 1 -> 90Th 233 4-y 91-8 233 4-β -> 92υ 233 + β (γ, η) - neutralization 1 Η 3 4-γ - »-ιΗ 2 4- 0 n 1 (stable) 6 C 14 4- y -> 6C 13 4-0n 1 (stable) 39 Y 90 4- y -> 39Y 89 4 · 0n 1 (stable)

28Ni63 4- y -> 2eNi62 4- 0n1 (stabilní) 36Kr35 4-y -> 36Kr34 4- 0n1 (stabilní)28Ni 63 4- y -> 2eNi 62 4- 0 n 1 (stable) 36 Kr 35 4-y -> 36Kr 34 4- 0n 1 (stable)

27Co60 4- y 27C059 4- 0n1 (stabilní) siTI204 4- y -> 8-iTI203 4- 0n1 (stabilní) 38Sr90 4- y -> 38Sr88 4- 2 0n1 (stabilní) 83Bi210 4- y -> 83BÍ209 4- 0n1 (stabilní)27Co 60 4- y 27CO 59 4- 0n 1 (stable) siTI 204 4- y -> 8-iTI 203 4- 0n 1 (stable) 38 Sr 90 4- y -> 38Sr 88 4- 2 0n 1 (stable) 83 Bi 210 4- y -> 83BI 209 4- 0 n 1 (stable)

56Ba133 4- y 56Ba132 4- 0n1 (stabilní) 82Pb210 4- y -> 82Pb208 4- 2 0n1 (stabilní) 38Sr90 4- y -> 38Sr89 4- 0n1 -> 3gY89 4- β (stabilní)56Ba 133 4- y 56Ba 132 4- 0n 1 (stable) 82 Pb 210 4- y -> 82Pb 208 4- 2 0n 1 (stable) 38 Sr 90 4- y -> 38Sr 89 4- 0n 1 -> 3g Y 89 4- β (stable)

• · ·• · ·

53<129 - γ -> 53>128 * ΟΠ1 -> 54Χθ128 - β (stabilní) 55Cs137 4- γ —> 55Cs138 4- 0n1 -+ seBa136 4- β (stabilní) 26Fe60 4- γ -> 26Fe59 4- 0n1 -+ 27Co39 4- β (stabilní) 82Pb210 4- γ -> 82Pb209 4- 0n1 -> 83Bi209 4- β (stabilní)53 < 129 - γ ->53> 128 * ΟΠ 1 -> 54Χθ 128 - β (stable) 55Cs 137 4- γ -> 55Cs 138 4- 0n 1 - + seBa 136 4- β (stable) 26Fe 60 4- γ -> 26Fe 59 4- 0n 1 - + 27Co 39 4- β (stable) 82Pb 210 4- γ -> 82Pb 209 4- 0n 1 -> 83Bi 209 4- β (stable)

Neutronová neutralizaceNeutron neutralization

43TC99 4- 0n1 -^· 43Tc100 4- γ -> 44Ru100 4- β (stabilní) 53I129 on1 -> 53l130 -Ξ-γ -» 54Xe130 + β (stabilní) s/W -> 53I128 γ -> 54Χθ128 * β (stabilní) iiNa224-on1 -+ 11 Na23 4-γ (stabilní)43TC 99 4- 0n 1 - ^ · 43Tc 100 4- γ-> 44Ru 100 4- β (stable) 53I 129 on 1 -> 53l 130 -Ξ-γ - »54Xe 130 + β (stable) s / W -> 53I 128 γ -> 54Χθ 128 * β (stable) iiNa 22 4- o n 1 - + 11 Na 23 4-γ (stable)

Energetické prahy fotoštěpení a neutronového štěpení příslušných izotopů jsou uvedeny v tabulce II.The energy thresholds for photocleavage and neutron fission of the respective isotopes are given in Table II.

Tabulka II Table II - Prahová energie pro štěpení vybraných - Threshold energy for cleavage of selected nuklidy nuclides práh fotoštěpení (MeV) photo cleavage threshold (MeV) práh neutron threshold neutron Am241 Am 241 6,0 6.0 Am242 Am 242 - - 6,4 6.4 Th232 Th 232 5,8 5.8 1,3 1.3 Np237 Np 237 5,6 5.6 0,4 0.4 Np238 Np 238 - - 6,0 6.0 u233 u 233 5,7 5.7 0,025 0,025 u234 u 234 6,0 6.0 0,4 0.4 u235 u 235 5,3 5.3 0,025 0,025 u238 u 238 - - 0,8 0.8 u237 u 237 - - 6,3 6.3 u238 u 238 5,8 5.8 1,2 1,2 Pu239 Pu 239 5,8 5.8 0,025 0,025

• ·• ·

Zařízení podle vynálezu vyžaduje vysokovýkonný nízkoenergetický elektronový urychlovač 1, pro energii 10 MeV, nebo zářič typu Linac pro vytváření gama záření, resp. gama paprsků, pro iniciaci reaktoru 2, jehož výhodné provedení je patrné na obr.2. Současná úroveň techniky nabízí použití elektronového urychlovače typu TWRR , traveling wave resonant ring - resonanční prstenec s postupující vlnou, napájený dvěma klystrony 11 typu CW, continuous wave - s kontinuální vlnou, s příkonem 1,2 MW, pracující přednostně s frekvencí 1249 MHz, kde se může produkovat elektronový paprsek s energií 10 MeV a s proudem 100 mA.The device according to the invention requires a high-performance low-energy electron accelerator 1 for 10 MeV energy or a Linac emitter for generating gamma radiation, respectively. 2 for the initiation of reactor 2, the preferred embodiment of which is shown in FIG. The current state of the art offers the use of an electron accelerator type TWRR, traveling wave resonant ring powered by two CW 11 Clystrons 11, a continuous wave with a power input of 1.2 MW, operating preferably at a frequency of 1249 MHz, where an electron beam of 10 MeV and a current of 100 mA can be produced.

Typ TWRR byl vybrán pro dosažení prahového proudu pro paprskový průlom a pro dosažení vysoké účinnosti urychlovače, která se dosahuje v důsledku nízké hodnoty útlumové konstanty a vysokého faktoru multiplikace pole, což jsou přednosti právě typu TWRR. Výhody při užití právě typu TWRR, ve srovnání se stabilním vedením vlny v urychlovači, jsou následující. Jednoduchost struktury dutiny v urychlovači, větší rozměr otvoru, jednodušší výroba a jednoduchá mechanická separace od vedení recirkulační vlny, přičemž všechny tyto faktory zjednodušují ovládání za podmínek silného radiačního pole.The TWRR type was chosen to achieve a beam current threshold and to achieve a high accelerator efficiency, which is achieved due to the low attenuation constant value and the high field multiplication factor, which are the advantages of the TWRR type. The advantages of using the TWRR type compared to the stable wave guidance in the accelerator are as follows. The simplicity of the cavity structure in the accelerator, the larger aperture size, the ease of manufacture, and the simple mechanical separation from the recirculation wave guide, all of which simplify operation under strong radiation field conditions.

Klystrony 11 jsou přednostně napájeny stejnosměrným zdrojem o napětí 90 kV, s vyzářeným výkonem 1,2 MW. Tento výkon se zavádí do urychlovače typu TWRR přes diferenciální spojky 12. Injektor potom sestává z elektronového děla pro stejnosměrné napětí 200 kV, dvou magnetických čoček, mechanického děliče záření 14, předřadného shlukovače 15 a ze shlukovače 16. Pro elektronové dělo s konstrukcí obsahující systém s mechanickým děličem 14 záření a se shlukovačem 16 se požaduje špičkový proud s hodnotou 400 mA, s energií paprsku 200 keV .The klystrons 11 are preferably powered by a 90 kV DC power source with a radiated power of 1.2 MW. This power is fed to the TWRR accelerator via differential couplers 12. The injector then consists of a 200 kV DC electron gun, two magnetic lenses, a mechanical radiation splitter 14, a pre-cluster 15 and a 16-sum electron gun. a mechanical beam splitter 14 and a cluster 16 require a peak current of 400 mA, with a beam energy of 200 keV.

Urychlovač 1 sestává ze sedmi urychlovacích vedení 18. Každá tato jednotka v příslušné sekci urychlovače tvoří urychlovač typu TWRR. Každé z urychlovacích vedení 18, s délkou 1,2 m, obsahuje 13 dutin s modulem 2π/3 a dvě spojovací dutiny. Všechna urychlovací vedení 18 jsou typu se strukturou s konstantním gradientem, za podmínek zavádění paprsku s hodnotou proudu 100 mA.The accelerator 1 consists of seven acceleration lines 18. Each of these units in the respective section of the accelerator forms an accelerator of the TWRR type. Each of the accelerator lines 18, 1.2 m long, contains 13 cavities with a 2π / 3 module and two connection cavities. All acceleration lines 18 are of the constant gradient structure type, under beam-insertion conditions with a current value of 100 mA.

První klystron napájí shlukovač a tři urychlovací vedení, zatímco druhý klystron napájí zbývající čtyři urychlovací vedení. Energie záření, dodávaná do shlukovače a do každého urychlovacího vedení, je 200, resp. 250 kW .The first klystron powers the cluster and the three acceleration lines, while the second klystron powers the remaining four acceleration lines. The radiation energy supplied to the cluster and to each acceleration line is 200, respectively. 250 kW.

Samotný uran U238 je použitelný jako gama konvertor, a stejně tak i jako terč pro fotoštěpení, tj. pro eliminaci separátního elektronu u gama konvertoru, jako je • · · ·U 238 itself is usable as a gamma converter as well as a photo-cleavage target, i.e., to eliminate a separate electron at a gamma converter such as • · · ·

tungsten, a užití samotného uranu U238 jako terčového materiálu, tvořícího zdroj rentgenového záření. Výhodou je zde vytěžení tepla, běžně skrytého v konvertoru, které tvoří řádově 70% energie paprsku.tungsten, and the use of uranium U 238 itself as a target material forming a source of X-rays. The advantage here is the extraction of heat commonly hidden in the converter, which makes up about 70% of the beam energy.

Je zde důležité poznamenat, že ačkoliv reaktor pracuje za subkritických podmínek, poháněn, resp. iniciován gama paprsky, produkované neutrony stále indukují jak rychlé, tak i pomalé neutronové štěpení, podobně jako v běžném jaderném reaktoru. Tyto neutronové reakce mají za následek přídavný enegetický výtěžek, a zvyšují tak poměr příkonu k výkonu z hodnoty 1/20 až k hodnotě dané konkrétní konstrukcí.It is important to note here that although the reactor operates under subcritical conditions, it is driven or driven by the reactor. initiated by gamma rays, the produced neutrons still induce both fast and slow neutron fission, as in a conventional nuclear reactor. These neutron reactions result in an additional enegetic yield, thus increasing the power to power ratio from 1/20 to that of a particular design.

Na obr.3 je pak patrný fotonukleární účinný průřez u uranu U238, v souvislosti s příslušnými reakcemi (γ,2η), (y,f), a (y.total). Zde je také patrné, že na preferované úrovni 10 MeV dvěma fotonukleárními reakcemi jsou reakce typu (y,n) a (y,f).Fig. 3 shows the photonuclear cross-section of uranium U 238 in connection with the respective reactions (γ, 2η), (y, f), and (y.total). Here it is also seen that at the preferred level of 10 MeV, the two photonuclear reactions are (y, n) and (y, f) type reactions.

Na obr.4 jsou patrné celkové fotonukleární účinné průřezy pro Np237, U238 a Th232, zatímco na obr.5 je celkový fotonukleární účinný průřez pro Pu239. Při porovnání účinných průřezů na obr.4 a obr.5 je patrné, účinné průřezy jsou téměř identické, se vzájemnými rozdíly na úrovni asi jen 10%. To je velmi důležité, neboť fotonový zdroj nemůže rozlišit mezi použitými palivovými zdroji. Tedy výkon bude stejný, nezávisle na tom, který prvek z rozsahu U238, Th232, Np237 a Pu239, nebo i jiný štěpný materiál, bude použit jako palivový zdroj.Figure 4 shows the total photonuclear cross sections for Np 237 , U 238 and Th 232 , while Figure 5 shows the total photonuclear cross sections for Pu 239 . When comparing the cross-sections in Figs. 4 and 5, it is evident that the cross-sections are almost identical, with differences of only about 10%. This is very important as the photon source cannot distinguish between the fuel sources used. Thus, the power will be the same regardless of which element of the range U 238 , Th 232 , Np 237 and Pu 239 , or other fissile material, will be used as a fuel source.

Na obr.6 je dále patrná gama spektroskopická analýza produktů, vznikajících při zde popisovaném fotoštěpení uranu U238. Jedinými produkty s dlouhým poločasem rozpadu jsou Na22, Kr85 a Cs135, které po vystavení trvalému toku fotonů jsou desintegrovány.FIG. 6 also shows gamma spectroscopic analysis of the products resulting from the uranium photo 238 cleavage described herein. The only products with a long half-life are Na 22 , Kr 85 and Cs 135 , which are disintegrated upon exposure to sustained photon flux.

Výpočty ukazují, že efektivní incinerace typu (y,n) u štěpných odpadních produktů vyžaduje tok gama záření o hodnotě 1018 y/cm2s, aby se dosáhlo 180 násobného urychlení času rozpadu.Calculations show that effective incineration type (y, n) for fission waste products requires a gamma radiation flux of 10 18 y / cm 2 s to achieve a 180 fold acceleration of disintegration time.

Počet jader (y,n), reagujících během ozařování může být určen následující diferenciální rovnicí:The number of nuclei (y, n) reacting during irradiation can be determined by the following differential equation:

d, V-i/dt = -(λ + σιφ)Νί + Σ%(λ]ί + σΒφ)Ν, (Eq.8) i =1,2.....Na, kde N, = počet i-tých jader, λ = konstanta rozpadu i-tého jádra, σ, - celkový fotonukleární účinný průřez i-tého jádra, • ·d, Vi / dt = - (λ + σιφ) Νί + Σ% (λ] ί + σ Β φ) Ν, (Eq.8) i = 1,2 ..... Na, where N, = number i -th nuclei, λ = i-th nucleus decay constant, σ, - total photonuclear cross section of i-th nucleus, • ·

λ], = konstanta rozpadu j-tého jádra, které se transmutuje na i-té jádro, φ = tok záření γ paprskůλ], = decay constant of the j-th nucleus that is transmuted to the i-th nucleus, φ = radiation flux γ rays

Na = počet jader, uvažovaných v modelu.N a = number of cores considered in the model.

Při použití maticového vyjádření má rovnice (Eq.8) tento tvar:Using matrix expression, the equation (Eq.8) has the following form:

DN/dt = A· N (Eq.9) kdeDN / dt = Y · N (Eq.9) where

-(λί + σιφ) (i=j)- (λί + σιφ)

A = *! λρ + σ^φ (i Φ j).A = *! λρ + σ ^ φ (i Φ j).

Matici jader N v čase t = At lze získat pomocí Taylorova rozšíření:The matrix of nuclei N at time t = At can be obtained by Taylor extension:

N(t + At) = N(t) + Zr=1(At)r/r! dN(n) (t)/dt (Eq.10) kde dN(n) (t)/dt se r-tá derivace N(t).N (t + A t) = N (t) + Z r = 1 (A t) r / r! dN (n) (t) / dt (Eq.10) where dN (n) (t) / dt is the rth derivative of N (t).

Kombinací rovnic (Eq.9) a (Eq.10) lze získat N (t + At), a to následujícím způsobem:By combining equations (Eq.9) and (Eq.10), N (t + At) can be obtained as follows:

N(t + At) = N(t) + Zr=i(At)7r! ArN(t). (Eq.11)N (t + A t) = N (t) + Z r = i (A t) 7r! A r N (t). (Eq.11)

Matice A obsahuje dva druhy dat , a sice konstanty rozpadu a fotonukleární účinné průřezy.Matrix A contains two kinds of data, namely decay constants and photonuclear cross sections.

Také rychlé neutrony při působení na nikl mají za následek vznik Comptonova rozptýleného gama záření, a to reakcí typu Ni58 (η,γ) Ni59, kde vzniká gama záření s energii 5 až 9 MeV. V předkládaném příkladě se pak jedná o to, že obsahuje-li reaktor konverzní materiál jako je nikl, je to jako kdyby byla při každém bombardování, resp. ozařování niklu použita „opakovači stanice“. Příkladně pokud reaktor obsahuje vrstvy niklu a uranu U238, dochází k následujícímu ději:Also, fast neutrons in the treatment of nickel result in the formation of Compton scattered gamma radiation by the reaction of the Ni 58 (η, γ) Ni 59 type , where gamma radiation is generated with energy of 5 to 9 MeV. In the present example, if the reactor contains a conversion material such as nickel, it is as if it were at each bombardment, respectively. nickel irradiation used "repeater station". For example, if the reactor contains layers of nickel and uranium U 238 , the following occurs:

1. Urychlovač produkuje gama paprsky o 10 MeV, působící na uranový terč, načež dochází k procesu fotoštěpení se vznikem rychlých neutronů,1. The accelerator produces 10 MeV gamma rays acting on the uranium target, followed by a photo-fission process with the formation of fast neutrons,

2. Tlumení gama paprsků při průchodu první uranovou vrstvou redukuje energii těchto gama paprsků na hodnotu ležící pod prahem pro iniciaci (γ,η) reakce,2. Damping of gamma rays when passing through the first uranium layer reduces the energy of these gamma rays to a value below the threshold for initiation (γ, η) of the reaction,

3. Absorpce rychlých neutronů v první niklové vrstvě má za následek vznik gama záření o energii 5 až 9 MeV, které pak působí fotoštěpení v další vrstvě uranu.3. Absorption of fast neutrons in the first nickel layer results in gamma rays of 5 to 9 MeV energy, which then cause photo-cleavage in the next layer of uranium.

Při požití této koncepce vrstev nejsou ohledně velikosti jádra reaktoru žádná omezení, neboť paprsek z urychlovače je s průchodem každou niklovou vrstvou kontinuálně zesilován.Using this layer concept, there are no limitations on the reactor core size since the accelerator beam is continuously amplified with passage through each nickel layer.

Navíc, případně jako alternativa k niklu s výše popsanou funkcí „opakovači stanice“, je možno požít i jiné prvky, sloučeniny či směsi, jako například síru, dysprosium, yttrium, vápník, titan, berylium, hořčík, olovo, hliník a měď.In addition, optionally as an alternative to nickel with the "repetition" function described above, other elements, compounds or mixtures, such as sulfur, dysprosium, yttrium, calcium, titanium, beryllium, magnesium, lead, aluminum and copper may be used.

Přestože předkládaný vynález byl výše popsán na příkladném konkrétním provedení, s použitím určitých materiálů, přípravků a sestav, je třeba brát v úvahu, že tím se neomezuje rozsah nárokované ochrany na vztah k pouze těmto provedením, ale že předmět ochrany se vztahuje na veškeré ekvivalenty, v rámci rozsahu ochrany, dané připojenými patentovými nároky.Although the present invention has been described above in an exemplary particular embodiment, using certain materials, formulations and kits, it is to be understood that this does not limit the scope of the claimed protection to only those embodiments, but that the subject matter covers all equivalents, within the scope of protection provided by the appended claims.

Claims (7)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Tepelnýzdroj, v y z n a č e n ý t í m , že obsahuje jaderný reaktor (2), pracující v podkritickém režimu, a obsahující radioaktivní izotopy, a dále obsahuje urychlovač (1) elektronů, s urychlením na energii 5 až 30 MeV, kde urychlovač (1) je nasměrován tak, že elektrony ozařují radioaktivní izotopy v jaderném reaktoru (2).1. A heat source, characterized in that it comprises a nuclear reactor (2) operating in a subcritical mode and containing radioactive isotopes, and further comprising an electron accelerator (1), with an acceleration to an energy of 5 to 30 MeV, (1) is directed so that electrons irradiate radioactive isotopes in a nuclear reactor (2). 2. Tepelný zdroj, podle nároku 1, vyznačený tím, že radioaktvními izotopy je spotřebované jaderné palivo.Heat source according to claim 1, characterized in that the radioactive isotopes are spent nuclear fuel. 3. Tepelný zdroj, podle nároku 1, vyznačený tím, že radioaktivní izotopy jsou vybrány ze skupiny, obsahující Np237, Np238, Pa231, Pa232, Pu238, Pu239, Pu241, Th227, Th232, U231, U233, U235 a U238.Heat source according to claim 1, characterized in that the radioactive isotopes are selected from the group consisting of Np 237 , Np 238 , Pa 231 , Pa 232 , Pu 238 , Pu 239 , Pu 241 , Th 227 , Th 232 , U 231 , U 233 , U 235 and U 238 . 4. Tepelný zdroj, podle nároku 1, vyznačený tím, že ozařování radioaktivních izotopů má za následek, že dochází k emisi nukleonů z těchto izotopů, čímž se produkují izotopy s nižší atomovou hmotností.The heat source of claim 1, wherein the radiation of radioactive isotopes results in the emission of nucleons from these isotopes, thereby producing isotopes of lower atomic mass. 5. Tepelný zdroj, podle nároku 1, vyznačený tím, že ozařování radioaktivních izotopů má za následek emisi fragmentů, vnikajících při fotoštěpení.5. The heat source of claim 1, wherein the irradiation of radioactive isotopes results in the emission of fragments occurring during photo cleavage. 6. Tepelný zdroj, podle nároku 1, vyznačený tím, že jaderný reaktor (2) obsahuje konvertorový materiál pro konverzi rychlých neutronů, vzniklých při ozařování izotopů v reaktoru, a to konverzi na gama záření, reakcí typu (γ,η).Heat source according to claim 1, characterized in that the nuclear reactor (2) comprises a converter material for the conversion of fast neutrons produced by the isotope irradiation in the reactor, by conversion to gamma radiation, by reaction of the (γ, η) type. * · 4 « ·· ·· ·· · ♦ e ·* · 4 «·· ·· ·· · 7. Tepelný zdroj, podle nároku 6, vyznačený tím, že konvertorový materiál je vybrán ze skupiny, obsahující nikl, síru, dysprosium, yttrium, vápník, titan, berylium, hořčík, olovo, železo, hliník a měď.7. The heat source of claim 6 wherein the converter material is selected from the group consisting of nickel, sulfur, dysprosium, yttrium, calcium, titanium, beryllium, magnesium, lead, iron, aluminum, and copper. 19. Způsob výroby tepla, vyznačený tím, že radioaktivní izotopy se vloží do jaderného reaktoru (2), reaktor (2) se provozuje v podkritickém režimu, tak, že elektrony se urychlují na energii mezi 5 a 30 MeV, v jaderném reaktoru (2) se urychlenými elektrony ozařují radioaktivní izotopy, přičemž teplo se produkuje v radioaktivních izotopech, načež se teplo odvádí tepelnou výměnou.A method of producing heat, characterized in that the radioactive isotopes are charged into the nuclear reactor (2), the reactor (2) is operated in a subcritical mode, such that the electrons are accelerated to energy between 5 and 30 MeV, in the nuclear reactor (2). ) with accelerated electrons irradiate the radioactive isotopes, the heat being produced in the radioactive isotopes, whereupon the heat is removed by heat exchange. 20. Způsob výroby tepla, podle nároku 19, vyznačený tím, že radioaktivní izotopy jsou představovány spotřebovaným jaderným palivem.20. The method of producing heat of claim 19 wherein the radioactive isotopes are spent nuclear fuel. 21. Způsob výroby tepla, podle nároku 19, vyznačený tím, že radioaktivní izotopy jsou vybrány ze skupiny, obsahující Np237, Np238, Pa231, Pa232, Pu238, Pu239, Pu241, Th227, Th232, U231, U233, U235 a U238.The method of producing heat according to claim 19, wherein the radioactive isotopes are selected from the group consisting of Np 237 , Np 238 , Pa 231 , Pa 232 , Pu 238 , Pu 239 , Pu 241 , Th 227 , Th 232 , U. 231 , U 233 , U 235 and U 238 . 22. Způsob výroby tepla, podle nároku 19, vyznačený tím, že ozařování radioaktivních izotopů urychlenými elektrony má za následek, že dochází k emisi nukleonů z těchto izotopů, čímž se produkují izotopy s nižší atomovou hmotností.22. The method of producing heat as set forth in claim 19 wherein irradiating radioactive isotopes with accelerated electrons results in emission of nucleons from said isotopes, thereby producing isotopes of lower atomic mass. 23. Způsob výroby tepla, podle nároku 19, vyznačený tím, že ozařování radioaktivních izotopů má za následek u těchto izotopů emisi fragmentů, vnikajících při fotoštěpení.The method of producing heat according to claim 19, characterized in that irradiation of the radioactive isotopes results in the emission of fragments occurring in the photo cleavage of these isotopes. 24. Způsob výroby tepla, podle nároku 19, vyznačený tím, že ozařování radioizotopů elektrony způsobuje, že se z těchto izotopů emitují rychlé neutrony, přičemž do jaderného reaktoru (2) je uložen konvertorový materiál, který konvertuje rychlé neutrony, vzniklé při ozařování izotopů v reaktoru, a to konverzí na gama záření, reakcí typu (γ,η).24. The method of producing heat as set forth in claim 19, wherein the radiation of radioisotopes with electrons causes rapid neutrons to be emitted from said isotopes, wherein a converter material is converted into the nuclear reactor (2) to convert the rapid neutrons generated during isotope irradiation. reactor, by conversion to gamma radiation, reaction type (γ, η). 25. Způsob výroby tepla, podle nároku 24, vyznačený tím, že konvertorový materiál je vybrán ze skupiny, obsahující nikl, síru, dysprosium, yttrium, vápník, titan, berylium, hořčík, olovo, železo, hliník a měď.25. The heat production method of claim 24 wherein the converter material is selected from the group consisting of nickel, sulfur, dysprosium, yttrium, calcium, titanium, beryllium, magnesium, lead, iron, aluminum, and copper.
CZ20014161A 1999-05-21 2000-05-19 Energy obtained from fission of used nuclear waste CZ20014161A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US31670099A 1999-05-21 1999-05-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ20014161A3 true CZ20014161A3 (en) 2002-06-12

Family

ID=23230263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20014161A CZ20014161A3 (en) 1999-05-21 2000-05-19 Energy obtained from fission of used nuclear waste

Country Status (18)

Country Link
EP (1) EP1234309A2 (en)
JP (1) JP2003525424A (en)
KR (1) KR20020043456A (en)
CN (1) CN1421037A (en)
AU (1) AU5149600A (en)
BG (1) BG106217A (en)
BR (1) BR0011595A (en)
CA (1) CA2371484A1 (en)
CZ (1) CZ20014161A3 (en)
EA (1) EA200101225A1 (en)
FI (1) FI20012249A (en)
HU (1) HUP0301807A2 (en)
IL (1) IL146657A0 (en)
MX (1) MXPA01011907A (en)
NO (1) NO20015656L (en)
PL (1) PL364809A1 (en)
SK (1) SK16862001A3 (en)
WO (1) WO2000072329A2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101469374B (en) * 2007-12-29 2011-03-02 中国核动力研究设计院 Method and equipment for extracting medical strontium-89 from homogenous water solution nuclear reactor gas loop
US8320513B2 (en) 2009-04-16 2012-11-27 The Invention Science Fund I, Llc Nuclear fission reactor, flow control assembly, methods therefor and a flow control assembly system
KR101690350B1 (en) * 2009-04-16 2016-12-27 테라파워, 엘엘씨 A nuclear fission reactor flow control assembly
US9613726B2 (en) 2009-05-28 2017-04-04 Northrop Grumman Systems Corporation Systems and methods for reducing the storage time of spent nuclear fuel
ITGE20120004A1 (en) * 2012-01-16 2013-07-17 Clean Nuclear Power Llc NUCLEAR REACTOR WORKING WITH A NUCLEAR FUEL CONTAINING ATOMES OF ELEMENTS HAVING LOW ATOMIC NUMBER AND LOW NUMBER OF MASS
WO2015077554A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-28 Stuart Martin A Dielectric wall accelerator and applications and methods of use
US10504630B2 (en) 2014-01-22 2019-12-10 Robert F. Bodi Method and system for generating electricity using waste nuclear fuel
CN113238270A (en) * 2021-06-25 2021-08-10 清华大学 Detection method, device, system, equipment and medium for uranium ore
US20230411034A1 (en) * 2022-06-15 2023-12-21 Westinghouse Electric Company Llc Use of sub-critical neutron multiplication driven by electronic neutron generators to produce radioisotopes

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4713581A (en) * 1983-08-09 1987-12-15 Haimson Research Corporation Method and apparatus for accelerating a particle beam
JPH0638119B2 (en) * 1989-03-02 1994-05-18 動力炉・核燃料開発事業団 Radioactive waste extinction processing device and extinction processing method
RU2003191C1 (en) * 1993-01-18 1993-11-15 Игорь Петрович Еремеев Method of transmutation of isotopes
CN1316088A (en) * 1998-06-26 2001-10-03 P·M·布朗 Remediation of radioactive waste by stimulated radioactive decay

Also Published As

Publication number Publication date
IL146657A0 (en) 2002-07-25
CA2371484A1 (en) 2000-11-30
JP2003525424A (en) 2003-08-26
WO2000072329A2 (en) 2000-11-30
FI20012249A (en) 2002-01-21
HUP0301807A2 (en) 2003-09-29
EP1234309A2 (en) 2002-08-28
AU5149600A (en) 2000-12-12
MXPA01011907A (en) 2009-08-31
BR0011595A (en) 2003-07-01
PL364809A1 (en) 2004-12-13
NO20015656L (en) 2002-01-15
BG106217A (en) 2002-07-31
NO20015656D0 (en) 2001-11-20
SK16862001A3 (en) 2002-07-02
WO2000072329A3 (en) 2002-06-13
KR20020043456A (en) 2002-06-10
CN1421037A (en) 2003-05-28
EA200101225A1 (en) 2003-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH09506171A (en) Energy amplifier driven by a particle beam accelerator for the production of clean nuclear energy
CZ20014161A3 (en) Energy obtained from fission of used nuclear waste
JP4585718B2 (en) High energy generator
Hossain et al. Understanding Accelerator Driven System (ADS) based green nuclear energy: A review
Lomonaco et al. An intrinsically safe facility for forefront research and training on nuclear technologies—Burnup and transmutation
Torrens et al. Nuclear science and technology
US20030058980A1 (en) Method and apparatus for the transmutation of nuclear waste with tandem production of tritium
JP2004191190A (en) High-temperature generating method and system by nuclear transformation processing
McIntyre et al. Accelerator-driven subcritical fission in molten salt core: Closing the nuclear fuel cycle for green nuclear energy
Yasin et al. From conventional nuclear power reactors to accelerator-driven systems
Ripani Energy from nuclear fission
Kumar et al. Neutron spallation source and the Dubna Cascade Code
Brolly et al. Concept of a small-scale electron accelerator driven system for nuclear waste transmutation: part 2. Investigation of burnup
Babenko et al. Nuclear power industry: Tendencies in the world and Ukraine
Moiseenko et al. AMERICIUM AND CURIUM BURNUP IN A FUSION REACTOR
Mertens The production and molecular occurrence of radiotoxic Po-210 in nuclear fusion and fission reactors
Yim Basic Nuclear Science and Engineering
Janssens-Maenhout Nuclear Material Subject to Safeguards
D'Auria et al. Introduction to nuclear physics
Ripani Energy from nuclear fission
Carrapiço Measurement of the $^{233} $ U neutron capture cross section at the n_TOF facility at CERN
Smail Double differential cross section of the secondary particles (n, p, α) after spallation for 90Th232, 5B10 elements
Ripani Energy from nuclear fission
Demtröder Applications of Nuclear-and High Energy Physics
Tanabe Sources of Energetic Quanta (EQ)(Radiation Sources)