日本理化學(xué)研究所近日公布，該所研究小組利用重離子加速器，提取出放射性廢棄物的主要成分銫-137和鍶-90的不穩(wěn)定核射束，在世界上首次得到了核散裂反應(yīng)的數(shù)據(jù)。
處理核電站等產(chǎn)生的放射性廢棄物是世界性難題。為了解決放射性廢棄物問題，需把長壽的放射性核素有效轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定核素或短壽核素，開發(fā)出減弱放射能的方法，而取得核反應(yīng)數(shù)據(jù)是開發(fā)這一新方法的基礎(chǔ)。
長壽放射性核素大致分為鈾燃料中子俘獲過程中生成的小型錒系，以及鈾核裂變中生成的裂變產(chǎn)物兩種類型。小型錒系是利用快中子增殖反應(yīng)堆和加速器驅(qū)動型原子反應(yīng)堆得到的，經(jīng)過長期研究，它能蓄積大量基礎(chǔ)性系統(tǒng)性反應(yīng)數(shù)據(jù)。而核裂變生成物的核轉(zhuǎn)換相關(guān)數(shù)據(jù)極少，有效的放射能弱化技術(shù)開發(fā)遲緩。
研究小組發(fā)現(xiàn)銫-137(半衰期30.1年)和鍶-90(半衰期28.8年)的熱中子捕獲反應(yīng)很難進行核轉(zhuǎn)換。他們利用重離子加速器以銫-137和鍶-90射束照射質(zhì)子和氚核標靶的逆反應(yīng)法取得了相關(guān)數(shù)據(jù)。
實驗結(jié)果顯示，銫-137和鍶-90射束照射質(zhì)子和氚核引起散裂反應(yīng)的概率與熱中子捕獲反應(yīng)相比，銫-137約為4倍，鍶-90約為100倍。氚核與質(zhì)子相比，發(fā)生散裂反應(yīng)的概率約為2倍，亦有使射束核素變輕的能力。這意味著在散裂反應(yīng)法中不僅質(zhì)子，使用氘核束也有效。研究小組進一步發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)后的原子核為穩(wěn)定核或半衰期為一年以下的短壽命核的概率，銫-137為89%，鍶-90為96%。
該研究成果有望大幅降低高放射性核廢棄物的危害，使之變成有用資源。該研究成果將于3月1日刊發(fā)在《物理學(xué)快報B》雜志上。
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