Forscher der Washington State University haben eine bahnbrechende Technik zur Identifizierung von Salzen in Schmelzanlagen für radioaktive Abfälle vorgestellt. Diese Neuerung verspricht, die Reinigungstechnologien zu verbessern, insbesondere am Hanford-Standort, einer der größten und komplexesten Anlagen zur Verarbeitung von radioaktiven Abfällen weltweit.
In der Fachzeitschrift Measurement veröffentlicht, beschreibt die Studie, wie Wissenschaftler zwei Detektoren einsetzten, um dünne Schichten von Sulfat-, Chlorid- und Fluoridsalzen während des Vitrifikationsprozesses zu identifizieren, der radioaktive Abfälle in Glas umwandelt.
John Bassi, ein Student und Hauptautor der Studie, erklärte: "Wir haben eine Technik demonstriert, die es uns ermöglicht, den Moment der Salzbildung zu sehen. Dadurch kann der Schmelzprozess überwacht und die Zusammensetzung der eingespeisten Materialien angepasst werden." Die Vitrifikation beinhaltet das Laden von radioaktiven Abfällen in große Schmelzöfen und deren Erhitzen auf hohe Temperaturen, wonach das resultierende Glas in Zylinder gegossen wird, um es langfristig sicher zu lagern.
Der Hanford-Standort stellt besondere Herausforderungen dar, da er zur Produktion von Plutonium für die erste Atombombe genutzt wurde und die Abfälle nahezu alle Elemente des Periodensystems enthalten. Die Salzbildung während der Verarbeitung kann zu Korrosion teurer Geräte führen und potenziell zu Kontaminationen führen, wenn sie während der Lagerung mit Wasser in Kontakt kommt.
Mit einem am Pacific Northwest National Laboratory und am Massachusetts Institute of Technology entwickelten System setzten die Forscher optische und elektrische Komponenten ein, um die Strahlung zwischen dem Infrarot- und Mikrowellenbereich zu analysieren. Ian Wells, Mitautor der Studie und Doktorand an der School of Mechanical and Materials Engineering der WSU, erläuterte: "Die Einzigartigkeit dieser Methode besteht darin, dass keine zusätzliche Beleuchtung oder Systeme erforderlich sind; wir können die Helligkeit von Einzelpixelbildern allein basierend auf der Wärme analysieren, die von der Schmelze ausgeht."
Das System kann Salze unterscheiden und aus der Ferne betrieben werden, wodurch die Notwendigkeit entfällt, Sensoren in radioaktives geschmolzenes Glas einzutauchen. Bassi bemerkte: "Diese Entwicklung bringt die Überwachungstechnologie erheblich näher an die praktische Anwendung in der Vitrifikationsanlage." Die Forscher erwarten, dass diese Technologie in Schmelzsalzreaktoren und verschiedenen Fertigungsprozessen, einschließlich der Glasproduktion, Epoxidharzen und Kohlenstofffasern, Anwendung finden könnte. Zukünftige Pläne umfassen den Übergang von Labortests zu großangelegten Schmelzversuchen.