Исследователи из Университета штата Вашингтон представили революционную технику для определения солей в плавильных установках ядерных отходов. Это достижение обещает значительно улучшить технологии очистки, особенно на площадке Хэнфорд, одной из крупнейших и самых сложных установок по переработке ядерных отходов в мире.
Опубликованное в журнале Measurement, исследование подробно описывает, как ученые использовали два детектора для обнаружения тонких слоев сульфатных, хлоридных и фторидных солей во время процесса витрификации, который преобразует ядерные отходы в стекло.
Джон Басси, студент, один из ведущих авторов исследования, заявил: "Мы продемонстрировали технику, позволяющую видеть момент образования солей. Это позволяет контролировать плавильные установки и корректировать состав загружаемых материалов". Витрификация включает загрузку ядерных отходов в крупные плавильные установки и их нагрев до высоких температур, после чего полученное стекло заливается в цилиндры для длительного безопасного хранения.
Площадка Хэнфорд представляет собой уникальные сложности, так как она использовалась для производства плутония для первой ядерной бомбы, и отходы содержат практически все элементы периодической таблицы. Образование солей в процессе переработки может привести к коррозии дорогостоящего оборудования и потенциальному загрязнению при контакте с водой во время хранения.
Используя систему, разработанную в Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и Массачусетском технологическом институте, исследователи применили оптические и электрические компоненты для анализа излучения между инфракрасным и микроволновым диапазонами. Иан Уэллс, соавтор исследования и аспирант Школы механики и материаловедения WSU, пояснил: "Уникальность метода заключается в том, что не требуется дополнительное освещение или системы; исключительно на основе тепла, исходящего от расплава, мы можем анализировать яркость однопиксельных изображений и определять происходящие процессы".
Система способна различать типы солей и работать дистанционно, что исключает необходимость погружения датчиков в радиоактивное расплавленное стекло. Басси отметил: "Эта разработка существенно приближает технологию мониторинга к практическому применению на заводе по витрификации". Исследователи предполагают, что данная технология может найти применение в реакторах на расплавах солей и различных производственных процессах, включая изготовление стекла, эпоксидных смол и углеродного волокна. В дальнейшем планируется перейти от лабораторных испытаний к крупномасштабным тестам плавления.