在放射性廢物的管理過程中,放射性核素分析是至關重要的一環(huán)。該分析過程通常包括預處理、分離和測量三個主要步驟。其中,核素分離是將特定核素與反應試劑相結合,從熔融的放射性廢物樣品中分離出各個核素的過程。
傳統(tǒng)的核素分離方法主要有兩種:一種是手動方法,利用重力將試劑添加到分離容器中;另一種是自動方法,使用泵和復雜的管道系統(tǒng)來控制試劑的注入。然而,手動方法難以精確控制試劑的速度,而自動方法則存在閥門和管道易殘留放射性樣品的問題,需要頻繁清潔,影響了分離效率。
針對這些問題,KAERI開發(fā)的新型核素分離裝置采用了自動化方法,但引入了不接觸放射性樣品的液體處理機器人來插入試劑。這種設計不僅避免了樣品殘留和堵塞的問題,還顯著減少了管道的數量,使得與放射性樣品接觸的組件可以輕松更換,從而完全消除了交叉污染的風險。
此外,該裝置還首次采用了非接觸式傳感器。當試劑完全注入后,傳感器能夠實時監(jiān)測分離容器內吸附劑對核素的吸附或分離過程是否完成。這一創(chuàng)新設計使得分離過程更加精確,與現(xiàn)有的按一定時間運行泵的方法相比,大大提高了分離效率。
據KAERI介紹,新設備能夠高效地從單個樣品中依次分離出锝-99、鍶-90、鐵-55、鈮-94、鎳-59和鎳-63等核素。通過與KAERI放射性廢物化學分析中心的合作評估,結果顯示,锝、鍶、鈮和鎳的分離速度比現(xiàn)有方法快三倍,同時實現(xiàn)了83%至97%的高核素回收率。特別是,通過精確控制試劑的數量和速度,鐵的反應時間可以延長約33%,從而獲得更加準確的結果。
對于這一創(chuàng)新成果,KAERI先進核循環(huán)技術開發(fā)部負責人柳在洙表示:“該技術未來的商業(yè)化將為核設施運行或退役期間產生的放射性廢物的快速、有效分析帶來技術突破。”