Technische Universiteit Delft

Radiotoxiciteit
29 maart 2003 | 13.00 uur | Aula TU Delft
mw. E.A.C. Neeft | doctorandus in de geochemie.

Promotor | Prof.dr. A. van Veen (RU Groningen/IRI)

Mechanical behaviour and diffusion of gas during neutron irradiation of actinides in ceramic inert matrices
De radiotoxiciteit van nucleair afval wordt in belangrijke mate bepaald door actiniden met een zeer lange levensduur. Versplijten van deze actiniden in inerte matrices (materialen zonder uranium) kan de tijd dat nucleair afval meer radiotoxisch is dan het uitgangsmateriaal, uraniumerts, reduceren. Een pionerende studie is verricht met de inerte matrices: MgO, MgAl2O4, Y3Al5O12, Y2O3 en CeO2-x. In deze inerte matrices zijn oxides van actiniden aanwezig als inclusies met een diameter van ongeveer 200 mm. UO2 is gebruikt als actinidefase om het implanteren van splijtingsproducten in inerte matrix brandstof te simuleren. Na neutronenbestraling waren in de inerte matrices, die geen vaste oplossing vormen met UO2, breuken aanwezig tussen de actinideinclusies. Deze breuken zijn veroorzaakt door het zwellen van de actinideinclusies en onvoldoende kruip van de inerte matrix. De diffusielengte van splijtingsgas (Xe en Kr) wordt significant verkort door het vormen van deze breuken waardoor het vrijkomen van splijtingsgas kon oplopen tot 50%. Deze breuken kunnen worden voorkomen door inerte matrix brandstof te fabriceren dat poreuze actinideinclusies bevat en waarin de inerte matrix vervuilt is met actiniden.
Een aantal actiniden uit het nucleair afval kunnen tijdens
neutronenbestraling veel meer helium produceren dan splijtingsgas. Parameters en diffusiemechanismen om diffusie van helium in MgAl2O4 te simuleren werden verkregen door thermische evolutie van He
concentratieprofielen, atomaire berekeningen en numerieke analyse met een orginele definitie van de diffusiecoëfficiënt voor inert gas in materialen met defecten voor zowel enkelkristallijne als polykristallijne media. Hieruit blijkt o.a. dat defecten en He geproduceerd tijdens de bestralingen acceptabele schade veroorzaken in MgAl2O4. Maar uit de pionerende studie met UO2 als actinidefase blijkt dat de vaste stof zwelling door
splijtingsproducten in MgAl2O4 ongeveer 10 keer groter is dan deze vaste stof zwelling in 238UO2, dat als matrix in de huidige kernbrandstoffen wordt gebruikt. Het verminderen van actiniden uit het nucleair afval d.m.v. neutronenbestraling in inerte matrices, op commerciële basis, vergt nog meer onderzoek.

Voor verder lezen:

* Transmutation of actinides in four reactor types by J.M. Li, 1995
* ACTINIDES 85; conference, Aix en Provence, Sept. 1985 proceedings by Commissariat à l'Énergie Atomique, 1986

* Handbook on the physics and chemistry of the actinides. Vol. 6 by A.J. Freeman and C. Keller, 1991

* THE ACTINIDES; electronic structure and related properties. Vol. 2 by A.J. Freeman and J.B. Darby (Jr.), 1974

* Actinides reviews, 1967

Maarten van der Sanden
Wetenschapsvoorlichter TU Delft
directie Marketing & Communicatie
tel.: 015 278 5454
fax: 015 278 1855
GSM: 06 20408176