Protactinium은 토륨 연료 사이클의 효율을 얼마나 떨어 뜨릴 수 있습니까?

토륨 연료 사이클에 대한 반점 중 하나는이 사이클에서 생성되는 프로 탁 티늄 이 반응기 효율을 저하 시키므로 적어도 액체 불화물 또는 용융 염 반응기로부터 제거되어야한다는 것이다 . 그러나 내가 알 수있는 한, 프로 타크 티늄은 선적항에서 사용 된 세 번째 핵심 인 첫 번째 고체 연료 토륨 원자로의 작동 중에 제거되지 않았다. 또는 적어도 공식 연료 보고서 에서 프로텍 티늄이 제거되는 (작동 중) 언급이 없습니다 .

따라서 질문 :

• 정량적으로 Protactinium을 제거하지 않으면 원자로 효율이 얼마나 나빠질 수 있습니까?
• 이 분해는 반응기의 유형 및 기타 매개 변수 (형상 등)에 어느 정도 의존합니까?

토륨 연료 사이클에 대한 여러 변수 및 제안 된 설계가 많기 때문에 이것은 다소 복잡한 문제입니다. 그러나 Pa-233을 용액에 남겨두면 토륨 핵주기에 악영향을 미치게 될지 여부에 대한 주요 관심사는 보인다. 233 연료.

이 질문에 간단히 대답하기 위해 먼저 열 원자로를 가정합시다 (중성자에서와 같이 잘 조절되고 U-233 분열에 이상적인 에너지를 가짐). 다음으로 98 % Th-232, 1 % Pa-233 및 1 % U-233의 조성에 대해 가정 해 봅시다.

이들 동위 원소 각각의 단면적 (열 중성자에 얼마나 큰지)은 대략 다음과 같습니다. Th-232, 7.37 barns; Pa-233, 흡수를위한 40 barn; U-233, 핵분열에 대한 529 헛간. '헛간'이 무엇인지 모르는 경우 기본적으로 들어오는 중성자와 상호 작용하는 한 대상 핵의 2D 크기를 설명합니다. 1 barn = 10 ^-24 cm ² 이고 원자의 규모로 인해 이전의 말처럼 "... 헛간만큼 큽니다."

이 정보는 이들 원자 중 하나와의 충돌 / 상호 작용 (운송 평균 자유 경로라고도 함)을 갖기 전에 중성자가 이동할 평균 거리를 도출하는 데 사용할 수 있습니다. 기능은 다음과 같습니다.

어디에:

• $l$
• $\sigma$
• $N$
• $A$

$\frac{2}{3A}$

이 공식은 원자와 상호 작용하기 전에 중성자가 물질을 통과하는 평균 (ish) 거리를 나타냅니다 (흡수, 핵분열, 산란 등).

빠른 수의 크 런칭 (정확한 수 밀도 건너 뛰기 및 컴포지션의 %로 이동)을 사용하면 중성자가 이동하는 평균 거리가 U-233 및 Th-232의 경우 Pa보다 약 10 배 짧다는 것을 쉽게 알 수 있습니다. -233 동위 원소 때문에이 원자로의 '효율'에 미치는 영향은 무시할 만하다.

질문에 대답하려면 :

• Pa-233 형성은 반응기 효율에 영향을 줍니까? 예.
• 실행 가능한 토륨 연료 사이클을 갖기 위해 Pa-233을 제거하는 것이 중요합니까? 아니.
• 원자로의 구조는 효율성에 영향을 미칩니 까? 예, 그러나 그것은 다른 질문입니다. ;)

이것이 도움이되기를 바랍니다!

프로 탁 티늄 분리는 연료 (및 프로 타티 늄)가 액체 형태라는 사실에 의해 가능해진 액체 불화 토륨 반응기의 큰 이점이다. 주위를 펌핑하고 화학 물질로 쉽게 할 수 있습니다.

선적 포트 반응기는 냉각제 및 중재자로서 물을 갖는 고체 연료 (산화 토륨) 반응기였다. 따라서 프로 탁 티늄은 연료 요소에 갇혀 있었을 것입니다.

다른 연료 사이클 (예 : U-235)도 원자로 독을 생성합니다. 이것들은 실제로 모든 연료가 소비되기 전에 고체 연료 요소를 쓸모 없게 만든다. 연료를 녹이고 유용한 핵분열 성 물질을 회수하는 것이 가능하다. 이 과정은 정치, 관료주의 등으로 인해 채택 수준이 높지 않은 경우가 많았다. 종종 사용 후 핵연료는 단순히 재 처리없이 폐기된다.

답은 (믿거 나 말거나) 아니오입니다. 왜? Protactinium은 현재 연료 연소를 개선하기 위해 원자로에 "첨가제"로 논의되고 있기 때문이다. Protactinium 제거 비용은 전혀 필요하지 않습니다.

둘 다 핵분열이 있습니다. 따라서 짧은 대답은 '아니요'입니다.