Protactinium có thể làm giảm bao nhiêu hiệu quả của chu trình nhiên liệu Thorium?

Một trong những điểm đối lập với chu trình nhiên liệu Thorium là Protactinium, được tạo ra trong chu trình này làm giảm hiệu quả của lò phản ứng và do đó cần phải được loại bỏ , ít nhất là từ các lò phản ứng muối florua hoặc nóng chảy. Tuy nhiên, theo như tôi có thể nói, Protactinium đã không bị loại bỏ trong quá trình hoạt động của lò phản ứng Thorium nhiên liệu rắn đầu tiên, là lõi thứ ba được sử dụng tại Shippingport; hoặc ít nhất tôi không thể tìm thấy đề cập đến việc Protactinium bị loại bỏ (trong quá trình vận hành) trong báo cáo nhiên liệu chính thức .

Vì vậy, câu hỏi:

• Về mặt định lượng, làm thế nào xấu hiệu quả của lò phản ứng có thể bị suy giảm do Protactinium không bị loại bỏ?
• Mức độ xuống cấp này phụ thuộc vào loại và các thông số khác (hình học, v.v.) của lò phản ứng?

Đây là một câu hỏi khá phức tạp vì có nhiều biến số và nhiều thiết kế được đề xuất cho chu trình nhiên liệu thorium cũng được xem xét; nhưng có vẻ mối quan tâm hàng đầu của bạn là việc có để Pa-233 trong dung dịch hay không sẽ ảnh hưởng xấu đến chu trình hạt nhân thorium đến mức có ý nghĩa hơn khi loại bỏ đồng vị này để được giới thiệu lại sau khi beta phân rã thành U- rất cần thiết của chúng ta 233 nhiên liệu.

Để trả lời ngắn gọn câu hỏi này, trước tiên chúng ta hãy giả sử một lò phản ứng nhiệt (như trong các neutron được điều tiết tốt và có năng lượng lý tưởng cho sự phân hạch của U-233). Tiếp theo, hãy đưa ra giả định về thành phần với 98% Th-232, 1% Pa-233 và 1% U-233.

Các mặt cắt ngang của mỗi đồng vị này (độ lớn của chúng đối với neutron nhiệt) xấp xỉ: Th-232, 7,37 chuồng để hấp thụ; Pa-233, 40 chuồng để hấp thụ; U-233, 529 chuồng để phân hạch. Nếu bạn không biết 'chuồng' là gì, về cơ bản, không có gì khác hơn là mô tả kích thước 2D của hạt nhân mục tiêu cho đến khi có tương tác với neutron tới. 1 barn = 10 ^-24 cm ² và được đặt tên như vậy bởi vì trên quy mô nguyên tử, như người ta thường nói, "... lớn như một chuồng."

Thông tin này có thể được sử dụng để rút ra khoảng cách trung bình mà neutron sẽ truyền đi trước khi nó có 'va chạm / tương tác' với một trong những nguyên tử này (còn được gọi là đường tự do trung bình vận chuyển). Chức năng như sau:

Ở đâu:

• là đường tự do trung bình vận chuyển;$l$
• là đồng vị mặt cắt ngang;$\sigma$
• là mật độ số của đồng vị;$N$
• làsố proton và neutron trong đồng vị.$A$

Vì chúng rất giống nhau về số lượng proton và neutron, chúng ta có thể loại bỏ thuật ngữ. Ngoài ra, chức năng này chủ yếu được sử dụng để tán xạ và tính toán tổn thất năng lượng của neutron thông qua độ sâu vật liệu nhất định nhưng nó hoạt động tốt như việc hấp thụ để lại cho chúng ta:$\frac{2}{3A}$

Công thức này cho khoảng cách trung bình (ish) mà neutron sẽ đi qua vật liệu trước khi có tương tác với một nguyên tử (sự hấp thụ, phân hạch, tán xạ, v.v.).

Với một số tiếng lách tách nhanh (bỏ qua mật độ số chính xác và đi theo% của các chế phẩm), chúng ta có thể dễ dàng thấy khoảng cách trung bình mà neutron di chuyển là trên một mức độ ngắn hơn so với U-233 và Th-232 so với Pa Đồng vị -233 nên ảnh hưởng của nó đến 'hiệu quả' của lò phản ứng này là không đáng kể.

Để trả lời câu hỏi của bạn:

• Sự hình thành Pa-233 có ảnh hưởng đến hiệu quả của lò phản ứng không? Vâng.
• Có phải rất quan trọng để loại bỏ Pa-233 để có chu trình nhiên liệu thorium khả thi? Không.
• Liệu hình học của hiệu ứng lò phản ứng có hiệu quả? Vâng, nhưng đó là một câu hỏi hoàn toàn khác. ;)

Hi vọng điêu nay co ich!

Việc tách protactinium là một lợi ích tốt đẹp của lò phản ứng thoride lỏng, được thực hiện bởi thực tế là nhiên liệu (và protactinium) ở dạng lỏng. Nó dễ dàng để bơm xung quanh và làm công cụ hóa học với.

Lò phản ứng Shippingport là lò phản ứng nhiên liệu rắn (thorium oxide) với nước làm chất làm mát và điều tiết. Vì vậy, protactinium đã bị mắc kẹt trong các yếu tố nhiên liệu.

Các chu trình nhiên liệu khác (ví dụ U-235) cũng tạo ra các chất độc lò phản ứng. Chúng thực sự làm cho các yếu tố nhiên liệu rắn vô dụng trước khi tất cả nhiên liệu đã được tiêu thụ. Có thể làm tan chảy nhiên liệu xuống và thu hồi vật liệu phân hạch hữu ích. Quá trình này đã không được hưởng mức độ thông qua mà nó có thể do chính trị, quan liêu v.v ... Thông thường, nhiên liệu đã qua sử dụng chỉ đơn giản là được xử lý mà không cần xử lý lại.

Câu trả lời (tin hay không) là không. Tại sao? Bởi vì Protactinium hiện đang được thảo luận như là một "phụ gia" cho các lò phản ứng hạt nhân để cải thiện sự đốt cháy nhiên liệu. Chi phí loại bỏ Protactinium hoàn toàn không cần thiết.

Cả hai đều có thể phân hạch. Vì vậy, câu trả lời ngắn gọn là không.