專利名稱：轉化非裂變超鈾元素的方法
技術領域：
本發明涉及一種轉化非裂變超鈾元素的方法。本發明一般涉及用于高放射性廢料的分解系統和方法，更具體而言，本發明涉 及一種將核反應堆的乏燃料轉變成適合在廢料庫長期儲存的形式的方法。本發明特別但 并不是唯一地用于將乏燃料中存在的钚239和其它超鈾元素轉化成更穩定的、更低放射 毒性的物質。
背景技術：
廢棄的核燃料是高放射毒性的物質并對人類具有，包括核增生，輻射照射和環 境污染等重大威脅。迄今，大約裝有25000噸放射性乏燃料的90000個乏燃料組件儲存在 美國。而且，每年都在產生附加的乏燃料組件，估計到2015年將會有約70000噸乏燃料 廢物。依照美國現有核反應堆產生廢料的速度，每20-30年需要新的廢料庫容量等于在 Yucca山上的將要開放的地質廢料庫(GeologicalRepository)的額定容量。目前，約95% 的這種放射毒性物質臨時存儲在發電地點(即，在核電廠)的水池中，而少量存儲在干儲 存器(屏蔽罐)中。從如例如輕水反應堆的商用核電廠取出的典型的乏燃料組件，包含四種主要的 組分鈾(約95%)，包括钚239的裂變超鈾元素(0.9%)，包括镅，钚，鋦和镎的特定 同位素的非裂變超鈾元素(0.1%)，和裂變產物(余量)。在相對較短的時間后，鈾和裂 變產物的一部分一般比天然的鈾礦不具有更大的輻射毒性。因此，這些廢棄的燃料組分 不需要轉化或特殊的處置。在經過在廢料庫的處理后，其余的裂變產物能夠被用作商用 反應堆中的可燃毒物。然而，裂變和非裂變超鈾元素需要與環境特殊的隔離，或轉化為非裂變短壽命 形式。在分解至少95%的這些超鈾元素后，在改進型容器(即，比簡單的鋼容器更好的 容器)內的處理代表了一種比僅以燃料棒的形式儲存廢料好得多的方案。在一種轉化方 案中，超鈾元素在反應堆中轉化，繼之是濃縮剩余超鈾元素的分離步驟，隨后，進一步 轉化。但遺憾的是，這個循環必須重復10-20次，才能達到所希望的分解水平，95%， 因而十分費時和昂貴。在另一個轉化方案中，使用快中子轉化非裂變超鈾元素。例如，使用利用質子 轟擊散裂靶而產生的快中子。盡管這些快能譜系統產生大量的中子，但是很多中子被浪 費掉了，特別是在次臨界系統中。另外，這些快中子能夠對燃料和結構造成嚴重的損壞，限制轉化裝置的使用壽命。鑒于以上情況，本發明的一個目的是提供適合于轉化裂變和非裂變超鈾元素， 以實現相對較高的分解水平，而不需要多次重復處理步驟。本發明的另一個目的是提供 一種用熱中子有效地轉化裂變和非裂變超鈾元素系統和方法。本發明的再一個目的是提 供一種有效地轉化裂變和非裂變超鈾元素的系統和方法，它使用在裂變超鈾元素的裂變 中釋放的中子來轉化非裂變的超鈾元素。
發明內容
根據本發明，提供一種轉化非裂變超鈾元素的方法，所述方法包括下述步驟 引發臨界自持裂變反應，產生第一批快中子；慢化所述第一批快中子，產生第一批熱中 子；用所述第一批熱中子轉化第一部分非裂變超鈾元素；用質子束打擊散裂靶，產生第 二批快中子；慢化所述第二批快中子，產生第二批熱中子；和用所述第二批熱中子轉化 第二部分非裂變超鈾元素。根據本發明，一種轉化來自例如輕水反應堆的核反應堆的乏燃料(即，放射性 廢物)的系統和方法，其包括將廢料分離成若干組分的步驟。對于本發明，能夠使用現 有的UREX工藝將乏燃料分離成包括鈾組分，裂變產物組分，驅動燃料組分和轉化燃料 組分。在分離后，驅動燃料組分和轉化燃料組分被置于具有熱中子能譜的反應堆中，以 轉化為較不具危險的物質。另一方面，鈾組分相對地沒有放射性，可以不經轉化處理。 另外，裂變產物可以在商用熱中子反應堆中轉化成短壽命、無毒的形式。包括例如钚239的裂變物質的驅動燃料，用于在第一反應堆中引發臨界自持熱 中子裂變反應。包括例如镅，钚，鋦，镎的特定同位素的非裂變物質的轉化燃料被驅動 燃料裂變時釋放的中子轉化。轉化燃料也提供穩定的反應性反饋，并起到確保反應堆被 動安全(passively safe)的重要作用。系統設計成促進驅動燃料的裂變并降低驅動燃料的 過量中子俘獲。更具體而言，該系統設計成，使得將驅動燃料受到具有較高中子俘獲的 截面和較低裂變截面的能帶內的熱中子照射的程度最小。在一個實施例中，驅動燃料形 成為具有相對較大直徑(例如，約300微米)的球形顆粒，以通過所謂的自屏蔽效應將中 子俘獲減到最小。將轉化燃料形成為其直徑約為150微米的相對較小的、大致呈球形的顆粒(或稀 釋的250微米的顆粒)，以使得少量的轉化燃料對超熱中子(即，熱中子能譜高能端處的 熱中子)的照射達到最大。這些中子與在所謂的諧振超熱區域內的轉化燃料原子相互作 用，在俘獲裂變過程中將它們分解。另外，將這些顆粒放置在用于慢化裂變反應所產生 中子的石墨塊中。在第一反應堆中采用相對較高的石墨質量與驅動燃料質量的比例，以 將中子慢化到在驅動燃料中促進俘獲裂變的期望能量水平。驅動燃料和轉化燃料留在第一反應堆中約三年，每年清除反應過的驅動燃料和 轉化燃料的三分之一并用新燃料將其替換。在從第一反應堆清除時，反應過的驅動燃料 包括大約三分之一的超鈾元素和三分之二的裂變產物。然后，使用烘烤工藝加熱和蒸發 揮發性元素將反應過的驅動燃料中的超鈾元素與裂變產物相分離。所產生的裂變產物能 夠被送到廢料庫，而留下的超鈾元素能夠與從UREX分離來的轉化燃料混合，并被重新 引入到第一反應堆，以便進一步轉化。
然后，將在三年的滯留后從第一反應堆取出的轉化燃料轉移到一個第二反應 堆，以進一步轉化。第二反應堆包括能夠密封的圓筒形的殼體，它具有一個能夠使質子 束穿過而進入殼體的窗口。散裂靶沿質子束的路徑設置在殼體內。從而在質子束進入殼 體打擊散裂靶時釋放快中子。含有轉化燃料的石墨塊位于殼體內距散裂靶一定距離處。在第二反應堆中采用 相對較低的石墨質量與轉化燃料質量的比例，以使得超熱中子能夠到達轉化燃料。但 是，使用了足夠的石墨以實現轉化所期望的慢化，伴隨的效果是限制了快中子對反應堆 結構和設備的損壞。在第二反應堆中的大約四年的滯留時間后，從第二反應堆取出反應 過的轉化燃料，并將其直接送到廢料庫。采用用于在廢料庫中長期存放反應過的轉化燃 料的防滲陶瓷材料包覆反應過的轉化燃料的球形顆粒。
下面結合附圖的說明，會更好地理解本發明結構和操作方面的新特征以及本發 明本身，其中附圖中的相似標記表示相似的部件圖1是處理輕水反應堆乏燃料的功能框圖；圖2是通過包覆驅動顆粒中心的剖視圖；圖3是通過包覆轉化顆粒中心的剖視圖；圖4是制造燃料元件的工藝圖；圖5是沿圖4中線5-5觀察的燃料元件的剖視圖；圖6是進行臨界自持裂變反應的模塊式氦冷堆(MHR)；圖7是沿圖6中線7-7觀察的剖視圖；圖8是曲線圖，示出作為中子能量的函數的，來自超鈾廢料的100個原子的95% 分解的凈中子產額；圖9是進行次臨界加速器驅動的轉化反應的模塊式氦冷堆(MHR)；和圖10是沿圖9中線10-10觀察的剖視圖。
具體實施例方式見圖1，該圖示出處理乏燃料12，如來自輕水反應堆的乏燃料組件的方法11， 以通過與熱中子轉化反應而實現在乏燃料中高水平地后分解超鈾元素。如圖所示，能夠 用現有的UREX工藝14將乏燃料分離成若干組分，其包括鈾組分16，裂變產物組分18， 驅動燃料組分20和轉化燃料組分22。更詳細的說，鈾組分16構成乏燃料的約95%，是 相對而言沒有放射性的，并可以不經轉化處理。如圖1所示，構成乏燃料12的約4%的裂變產物組分18包括有毒裂變產物24， 例如能夠在輻射下產生釕28的锝+(構成乏燃料12的約0.1% )，它然后能夠被封裝(方 框30)，并送到廢料庫32。如果希望，能夠通過將锝+用作商用反應堆中的可燃毒物來 實現輻射步驟。如進一步所示，包括碘34 (構成乏燃料12的3.9% )的其它裂變產物能 夠被封裝并送到廢料庫32。繼續參考圖1，它示出在UREX處理14后，構成乏燃料12的約0.9%并包括諸 如钚239和镎237的裂變同位素的驅動燃料組分20被制造成具有覆層的驅動顆粒(方框36)，然后用于在第一反應堆38中引發臨界自持熱中子裂變反應。一般地，驅動燃料組 分20約為95%的钚和5%的镎。相似地，構成乏燃料12的約0.1 %和包括來自驅動燃料 的諸如镅、鋦以及钚和镎的特定同位素的非裂變材料的轉化燃料組分被制造成具有覆層 的轉化顆粒(方框40)并引入到第一反應堆，以便利用驅動燃料組分20裂變時所產生中 子進行轉化。通常，該轉化燃料組分22是大約42%的钚，39%的镅和16%鋦和3%的 镎。轉化燃料組分22也提供穩定的反應性反饋以控制核反應堆。下面參見圖2，此圖示出包覆驅動顆粒42。如圖所示，驅動顆粒42具有由驅動 燃料組分20制成的直徑為dl的包覆驅動燃料核44。進一步示出，驅動燃料核44由具有 緩沖層46的覆層包覆，該緩沖層能夠是多孔的碳層。在功能上，緩沖層46減緩裂變反 沖并容納該核膨脹。另外，孔提供裂變氣體的空隙容積。覆層也包括內熱解碳層48， 碳化硅(SiC)層50和外熱解碳層52。內熱解碳層48在輻射當中提供對碳化硅層50的 支撐，防止制造時Cl向驅動燃料核44的附著，為SiC提供保護以避開裂變產物和CO， 并保持氣體裂變產物。在長期貯存時，碳化硅層50構成主負荷承載部件，并保持氣體和 金屬裂變產物。外熱解碳層52提供對碳化硅層50的結構支撐，提供用于壓實的結合表 面，并提供在具有缺陷的碳化硅層50的顆粒中的裂變產物阻擋障礙。如圖3所示，此圖示出包覆轉化顆粒54。如圖所示，包覆轉化顆粒54具有由轉 化燃料組分22產生的直徑為d2的轉化燃料核56。如圖所示，轉化燃料核56由具有緩沖 層58、內熱解碳層60、碳化硅層62和外熱解碳層64的覆層包覆。這些層在成分和功能 上與上述的包覆驅動顆粒42的相應層(緩沖層46、內熱解碳層46、內熱解碳層48、碳化 硅層50和外熱解碳層52)類似。圖4示出制造包覆驅動顆粒42和包覆轉化顆粒54的制造工藝。詳細而言，為了 制造包覆驅動顆粒42，首先通過加入H2O和NH3來中和游離的硝酸而制備作為培養基的 濃縮的硝酸钚。加入尿素，并將該溶液冷卻到10°C，在這個溫度加入1，6亞乙基-4-胺 (HMTA)，形成具有約240-260克钚/升濃度的培養基66。通過在液滴塔68上的針孔 脈沖培養基產生液滴，通過在80°C的浴中加熱該液滴，從HMTA分解釋放NH3,引起膠 凝，使得液滴膠凝(產生膠凝球70)。見圖4，在膠凝后，使用沖洗塔72a、72b在稀釋的NH4OH中沖洗膠凝的球70， 使得結構穩定，并除去殘余的反應產物和有機物。從沖洗塔72b出來，使用旋轉的干燥 器在200°C飽和的空氣中干燥所述球。接著，使用750°C的干燥空氣焙燒爐76中焙燒該 球。從焙燒爐76出來，在燒結爐78中在1500-1600°C的純H2中燒結所述球。搖床80 和篩82用于淘汰不合格的球，在一個實施例中，非球度(non-sphericity) (S卩，最大和最 小直徑的比)控制在小于1.05。合格的球構成驅動核44，然后使用流化床覆層器84、 86、88來包覆核44。參考圖2和4，可見，能夠用使用烴氣體的流化床覆層器84沉積內熱解碳層 48。相似地，能夠使用甲基三氯硅烷的流化床覆層器86來沉積碳化硅層50，能夠用使用 烴氣體的流化床覆層器88來沉積外熱解碳層52。也可以僅使用一個覆層器在連續過程中 包覆各覆層。使用搖床90，篩92和淘析塔94分離具有合格尺寸、密度和形狀的包覆顆 粒42。合格的包覆驅動顆粒42然后用于制備圓柱形的驅動燃料壓塊96。詳細而言，包 覆驅動顆粒42置于帶有熱塑或熱固基體材料的壓塊壓床98中，該壓床將該結合物壓成圓柱體。然后將圓柱體置于滲碳爐100中，隨后到熱處理爐102中，從而生產出驅動燃料 壓塊96。也可以在滲碳爐100和熱處理爐102之間用干燥的氯化氫(鹽酸)氣體處理壓 塊，從壓塊中去掉超鈾元素和其他的雜質。繼續參考圖4可見，然后能夠將驅動燃料壓塊96置于石墨塊104中以制備燃料 元件106。同時參考圖4和圖5可見，在六邊形石墨塊104中加工圓柱形孔108，以容納 圓柱形的燃料壓塊96。如圖5所最清楚地示出的是，示例的燃料元件106具有一百四十四 個孔，這些孔容納在整個燃料元件106上均勻分布的驅動燃料壓塊96。另外，例示的燃 料元件106包括七十二個孔，這些孔容納有在整個燃料元件106上均勻分布的轉化燃料壓 塊110;還包括使例如氦的冷卻劑通過燃料元件106的一百零八條冷卻劑通道112。應當 理解，在燃料元件106上也可以采用其它類似的孔構造。本領域技術人員應當理解，轉 化燃料壓塊110能夠以與上述制備驅動燃料壓塊96的制造工藝過程相似的方式制備。然后，將容納有驅動燃料壓塊96和轉化燃料壓塊110的多個燃料元件106置于 如圖1所示的第一反應堆38中以進行轉化。如在此使用的術語“轉化”及其衍生詞是 指改變一個原子的原子核，以使得所產生的原子核具有與反應物原子核不同的質量數或 者原子序數，其包括但不限于裂變，俘獲和衰變過程。例如，經過一個或多個俘獲和/ 或衰變過程的第一轉化，通常能夠用熱中子將在轉化燃料組分中的非裂變同位素分解成 隨后裂變的裂變同位素。下面參考見圖6，此圖示出例示的第一反應堆。對于方法11，能夠使用模塊式 氦冷堆(MHR)作為第一反應堆。在MHR中，氦循環通過反應堆的壓力殼，以調解溫 度并從壓力殼中吸取熱量。然后，利用吸取的熱來例如發電。氦作為冷卻劑使用的優點 是，因為氦對中子是可穿透的。另外，氦是化學惰性的，從而使得冷卻劑-燃料的核和 化學相互作用減低到最低程度。而且，氦保持在一種提供了容易計算和預計的可靠冷卻 的氣體狀態下。下面參考圖7，由圖中可見，燃料元件106以包圍中心反射層114的大致環形分 布分布在第一反應堆38中。更具體而言，所示的燃料元件106分布在三個大致圓形的環 116、118、120中，環116、118、120中的每一個容納有三十六列燃料元件106，每列具 有一疊十個燃料元件106。在反應堆38中包括足量的裂變材料以引發自持臨界裂變反應。對于方法11，在 第一反應堆38中的材料被構造成促進驅動燃料組分20的裂變(圖1)并減少驅動燃料組 分20的中子俘獲。更具體而言，第一反應堆38被構造成使驅動燃料組分20對在下述能 帶內的熱中子的照射程度最小，在所述能帶中，驅動燃料20中的钚239具有相對較高的 中子俘獲截面和相對較低的裂變截面。如圖8所最清楚地示出的是，這個能帶從約0.2eV 延伸到約l.OeV。在方法11的一個實施例中，在反應堆38中的材料被構造成使驅動燃料組分20 對約O.leV-約0.2eV的能帶內的中子照射達到最大。為實現這點，驅動燃料組分20形 成為具有相對較大驅動燃料核直徑Ci1的球形顆粒(見圖2)，其中，Ci1在約270-約320微 米之間，以減少中子俘獲。有關能帶內(即，在約0.2eV到l.OeV之間的)的中子被限 制到相對較大的驅動燃料核44的表面，留下能夠用于O.leV到0.2eV范圍內能量的中子 裂變的相對較大驅動燃料核44的余下部分。
繼續參見圖7，由圖可見，燃料元件106 (它包括圖5所示石墨塊104)以環形分 布形式置于中心反射層114和外反射層122之間。石墨慢化來自裂變反應的快中子。在 功能上，石墨降低了快中子對燃料，反應堆結構和設備的損壞。在第一反應堆38采用較 高的石墨質量與燃料質量的比(即高于100 1)，以在有關能帶(0.2eV到l.OeV之間) 內的中子達到驅動燃料組分20前減小其速度。另外，在驅動燃料組分20中的、包括但 不限于Np237，Am241，Pu239的非裂變超鈾元素，和轉化燃料組分22 (見圖1)能夠用于確 保在第一反應堆38中的負反應性的反饋，并起到可燃毒物/增殖材料的作用，以便允許 長燃耗——替代Er167或其它類似的寄生毒物。下面同時參考圖1和圖7，驅動燃料組分20和轉化燃料組分22保持在第一反應 堆38中約三年。每年，向環118加入36列10塊高的新的(未反應過的)燃料元件106， 并將位于環118中一年的部分反應過的燃料元件106移動到環120。而且，將在環120中 放置一年的部分反應過的燃料元件106移動到環116，并將位于環116中一年的反應過的 燃料元件106被從第一反應堆38中取出。在從環118向120移動和從環120向環116移 動時，燃料元件沿軸向挪動。更具體而言，每個列0-1-2-3-4-5-6-7-8-9中的燃料元件 106向新的列4-3-2-1-0-9-8-7-6-5軸向挪動。同時參見圖1和圖7，由圖中可見，然后，用烘烤工藝加熱和蒸發揮發元素，來 自從第一反應堆38的環116取出的反應過的燃料元件106的反應過的驅動燃料124被利用 烘焙處理加熱和蒸發揮發性元素而分離成超鈾元素128和裂變產物130 (方框126)。計算 出，反應過的驅動燃料124 —般由約三分之一的超鈾元素128和三分之二的裂變產物130 構成。然后，如進一步所示，裂變產物130能夠被封裝(方框30)，并送到廢料庫32。 超鈾元素128能夠與轉化燃料組分22混合(方框40)，以制成包覆轉化顆粒54 (見圖3)， 然后將其放入到第一反應堆38內三年。繼續參考圖1，在存放三年后從第一反應堆38取出的反應過的轉化燃料132放 到第二反應堆134進一步轉化。計算指出，約5/8的反應過的的轉化燃料132是超鈾元 素，而余下部分則是裂變產物。如圖9所示，第二反應堆134包括可密封的、圓筒形殼體136，它具有使質子束 從其中穿過而進入殼體136的窗口 138。在一個實施例中，殼體136設有較大的長度直 徑比，以便使熱量可以被充分移除。設置有例如粒子加速器的質子源142以產生質子束 140。能夠使用IOMW質子源142，它能夠發射具有約800MeV能量的質子束140和約 IOmA的電流。質子束140的典型形狀具有圓錐形，在垂直于質子運動的窗口 138上直徑 約為50厘米。殼體136優選地是可密封的，具有氣密性，主要由耐熱合金鋼制造。散 裂靶144位于殼體136內，用于與質子束140相互作用。散裂靶144能夠由例如鎢的現 有技術已知的任何材料制造，它響應質子束140和散裂靶144之間的撞擊而發射快中子。與第一反應堆38(見圖6)類似，第二反應堆134(圖9)可以是模塊式氦冷堆， 其中氦循環通過反應堆壓力殼，以調節溫度并從壓力殼中帶走熱量。然后，所吸取的熱 量能夠用于例如發電。除了上述的優點外，因為在預期的能量上的質子能夠基本無能量 損失地在氦氣中輸運幾公里，所以氦特別適合用于第二反應堆134。同時參見圖9和圖10，可見的是，包含有反應過的轉化燃料132 (見圖1)的六 角形的燃料元件146位于包圍散裂靶144的環形布置中。在第二反應堆134中使用的燃料元件146與在第一反應堆38中使用的上述燃料元件106相似。更具體而言，燃料元件 146由六角形的石墨塊構成，其具有容納有反應過的轉化燃料132的機加工孔和允許氦冷 卻劑循環通過該塊的通道。下面參見圖10，可見的是，燃料元件146以圍繞散裂靶144的大致圓環形分布形 式分布在第二反應堆134中。中心反射層148插在散裂靶144和燃料元件146之間，外 反射層150包圍燃料元件146。如進一步地示出的是，在三個環形環152、154、156中布 置有燃料元件146，環形環152、154、156中的每一個容納有三十六列燃料元件，每列具 有十個一疊的燃料元件146。第二反應堆134中的裂變材料的含量受到限制，以確保反應保持在次臨界。對 于方法11，在第二反應堆134中的材料被構造成促進利用約l.OeV-約IOeV的能帶(見 圖8)中的中子轉化的轉化燃料組分22(見圖1)的轉化。在該能帶(約l.OeV-約IOeV) 內的熱中子在此被稱為超熱中子。為了實現這點，轉化燃料組分22形成為若干大致球形的顆粒，該顆粒具有在約 130微米-約170微米之間的相對較小的轉化燃料核直徑d2 (圖2)，以使得轉化燃料組分 22的表面積達到最大，從而增加了利用超熱中子的轉化。另外，也能夠使用稀釋的250 微米的轉化燃料核56 (每核中轉化燃料組分22的量與未稀釋的150微米核中的相同)，以 實現與150微米核的相同效果，同時有利于顆粒的制造。在第一反應堆38和第二反應堆 134中使用相同的包覆轉化顆粒54(見圖3)。繼續參見圖10，可見的是，燃料元件146(包括石墨塊)被置于在中心反射層 134和外反射層150之間插入的大致環形的布置中。在第二反應堆134中的石墨慢化來 自散裂靶144的快中子。石墨的一個附帶益處是，它防止了快中子損壞反應堆結構和設 備。能夠在第二反應堆134中采用較低的石墨質量與燃料質量的比，從而增加了利用超 熱中子對轉化燃料組分22的轉化。繼續參見圖10，來自第一反應堆38的反應過的轉化燃料132在第二反應堆134 中保持約四年。每一又三分之一年，向第二反應堆134加入三十六列燃料元件146，每列 具有一個或多個來自第一反應堆38的含有反應過的轉化燃料132的十個一疊的燃料元件 146。在方法11的一個實施例中，第二反應堆134的大小設計成容納來自四個第一反應堆 38的反應過的轉化燃料132，而第一反應堆38的大小設計成容納來自五個大型輕水反應 堆的全部乏燃料(即，每個第一反應堆38的大小設計成大致可容納來自1.25個大型LWR 的所有乏燃料)。三百六十個燃料元件146最初被裝入到第二反應堆134的環156中。 在環154中存放約一又三分之一年的燃料元件146被如上所述地再次軸向挪動到環154。 在環154中存放約一又三分之一年的燃料元件146被通過再次軸向挪動而移動到環152， 在環152中存放約一又三分之一年的燃料元件146被從第二反應堆134取出。計算出， 從第二反應堆134取出的燃料元件146含有約八分之一的超鈾元素材料和八分之七的裂變 產物。這個材料然后直接送到廢料庫32。轉化燃料的球形顆粒由在廢料庫32中封閉反 應過的轉化燃料的不滲透陶瓷材料覆蓋。計算表明，上述方法11能夠分解在LWR乏燃 料中存在的所有的例如钚239的裂變超鈾元素材料和95%或更多的其余的超鈾元素。雖然詳細說明了能夠達到本發明目的并提供上述優點的分解放射性廢物的特別方法 和系統，但是它們僅是說明本發明的實施例，本發明不是限制在上述的結構或設計細節。
權利要求
1.一種轉化非裂變超鈾元素的方法，所述方法包括下述步驟 引發臨界自持裂變反應，產生第一批快中子；慢化所述第一批快中子，產生第一批熱中子； 用所述第一批熱中子轉化第一部分非裂變超鈾元素； 用質子束打擊散裂靶，產生第二批快中子； 慢化所述第二批快中子，產生第二批熱中子；和 用所述第二批熱中子轉化第二部分非裂變超鈾元素。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，用所述第二批熱中子轉化第二部分非裂 變超鈾元素的步驟是在用所述第一批熱中子轉化第一部分非裂變超鈾元素的步驟后進行 的。
3.如權利要求1的方法，其特征在于，利用從乏核燃料分離出的裂變同位素來實現引 發臨界自持裂變反應的步驟。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括下述步驟在轉化第一部分非裂變超鈾元素的步驟之前，用一種陶瓷覆層包覆該非裂變超鈾元 素；和在轉化第二部分非裂變超鈾元素的步驟之后，在永久廢料庫中放置所述包覆非裂變 超鈾元素。
全文摘要
本發明涉及一種轉化非裂變超鈾元素的方法，包括下述步驟引發臨界自持裂變反應，產生第一批快中子；慢化所述第一批快中子，產生第一批熱中子；用所述第一批熱中子轉化第一部分非裂變超鈾元素；用質子束打擊散裂靶，產生第二批快中子；慢化所述第二批快中子，產生第二批熱中子；和用所述第二批熱中子轉化第二部分非裂變超鈾元素。
文檔編號H05H3/06GK102013278SQ20101025692
公開日2011年4月13日 申請日期2003年10月21日 優先權日2002年10月25日
發明者卡梅洛·羅德里格斯, 唐納多·麥凱克倫, 弗朗切斯科·文內里, 艾倫·M·巴克斯特, 邁克·菲卡尼 申請人:通用原子公司