[发明专利]基于中子的长寿命裂变产物的处理方法

说明书

本发明提供一种基于中子的长寿命裂变产物的处理方法，能够不使用快中子堆、加速器驱动核反应堆，而用加速器单体产生高强度的中子，有效地对长寿命裂变产物实施原子核变换。在本发明中，通过使氘核等包含中子的一次粒子在规定条件下在FFAG加速器(10)内加速，并与板状靶(18)碰撞，从而产生第一中子和第二中子，所述第一中子通过一次粒子的分裂而以高能量在一个方向上形成射束，所述第二中子通过板状靶中的原子核的激发而以低能量扩散。因此，在第一中子的射束的行进方向上配置第一LLFP(20)，在板状靶(18)的附近配置第二LLFP(24)。

技术领域

本发明涉及基于使用加速器产生的中子的长寿命裂变产物的处理方法。

背景技术

伴随着核反应堆的运转而排出的长寿命裂变产物(LLFP：Long-Lived FissionProduct)的处理问题是利用原子能的最大问题。在现状下设想了通过地质处置而进行的埋设处理，但存在很大的反对意见。此外，已知有如下技术：利用通过快中子堆、加速器驱动核反应堆的核裂变而生成的中子，通过原子核变换对LLFP进行放射性无害化处理。

在此，使用使由加速器加速为高能量的质子等一次粒子与固定核靶进行碰撞而生成的中子、负μ子等二次粒子，通过原子核变换而对LLFP进行放射性无害化处理，进而作为资源进行再利用，这在原理上是能够实现的。为了使其实现，在以未曾有过的高强度来高效率地生成中子的同时，使所生成的中子存在于限定场所是极其重要的。但是，在现有技术中，尚未开发出能够使高强度的中子在限定场所生成的包含加速器的中子发生系统，因此，不存在不使用快中子堆、加速器驱动核反应堆而用加速器单体来进行LLFP的处理的技术。

例如，存在如下方法：取出由线性加速器加速的一次粒子的射束，使其碰撞固定核靶而产生中子。但是，在该方法中，需要射束入射方向的长度为1m以上的很长的靶，无法使中子生成部存在于限定场所。因此，该方法难以高效率地对LLFP进行原子核变换处理。

此外，在专利文献1中记载了如下技术，在环状FFAG(Fixed Field AlternatingGradient：固定磁场交变梯度)加速器内，在通过磁场与电场的作用下使作为质子或氘核的一次粒子环行的同时进行加速，使加速了的一次粒子与配置在该FFAG加速器内的板状靶碰撞，从而通过核反应而产生中子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-155906号公报。

发明内容

发明要解决的课题

但是，在专利文献1中记载的技术中，加速了的一次粒子的能量小至2.5～10MeV，因此无法生成高强度的中子，而且，所生成的中子向板状靶的周围以大的发射角扩散。也就是说，不能够使高强度的中子在限定场所生成。另外，在专利文献1的图1中记载了向板状靶的周围扩散的中子中，用虚线箭头图示出沿某一方向行进的中子，使该中子穿过重水槽而得到热中子或超热中子。

鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种基于中子的长寿命裂变产物的处理方法，能够不使用快中子堆、加速器驱动核反应堆，而用加速器单体产生高强度的中子，有效地对长寿命裂变产物(LLFP)实施原子核变换。

用于解决课题的方案

本发明人为了解决上述课题而进行了深入研究，得到了以下见解。即，得知了通过在FFAG加速器中将磁场梯度系数k设定为规定的值，能够将一次粒子加速到以往的10倍以上的50MeV/核子以上(即，在一次粒子为氘核的情况下为100MeV以上)的高能量。并且，得知了当使用氘核等包含中子的一次粒子作为在FFAG加速器内加速的一次粒子，使该一次粒子以上述的高能量与板状靶碰撞时，产生如下两种核反应：一次粒子本身分离为中子和质子的反应(分裂)；以及板状靶中的原子核被激发而引起生成中子的反应。