Dlouhodobý experiment spojený s likvidací jaderného odpadu překonal 1000. den

První experiment prováděný v zařízení Diamond’s Long Duration Experimental facility (LDE) na urychlovači částic (laboratoř I11) překonal 3. července 2017 svůj tisící den. Experiment vedený doktorkou Claire Corkhill ze Sheffieldské univerzity využívá jeden ze světově nejpokročilejších emitorů částic pro výzkum hydratace cementů používaných pro ukládání a likvidaci odpadu v jaderném průmyslu.

Veškerá pracoviště umístěná v Diamond house; Zdroj: Diamond Light Source

„Pochopení tempa jakým probíhá hydratace cementu je proces, který může někdy trvat až 50 let. Přesto je velmi důležité, abychom dokázali předpovídat jeho dlouhodobé chování,“ vysvětluje doktorka Corkhillová.

„Tyto cementy jsou používány pro bezpečné uchování radioaktivních prvků v jaderném palivu pro časová období delší než 10 000 let. Z toho důvodu je extrémně důležité, abychom dokázali přesně předpovědět změnu vlastností těchto materiálů. Jedinečné zařízení Diamond nám umožňuje sledovat tyto reakce na místě po 1000 dní a získaná data pomáhají identifikovat konkrétní fáze cementu, který bude bezpečně uchovávat radioaktivní prvky stovky let. To je něco, co bychom jinak nedokázali stanovit,“ dodává Corkhillová.

Doktorka Sarah Day s vedocí programu doktorkou Claire Corkhill při práci ve výzkumném pracovišti I11; Zdroj: Diamond Light Source

Doktorka Corkhillová se plánuje vrátit k LDE a zkoumat reakci těchto cementových fází na uranu, techneciu a plutoniu na jednom z rentgenových spektrometrů v laboratoři B18.

„Synchrotronní záření nám slouží jako okno do chemické struktury těchto materiálů a hraje velmi důležitou roli při bezpečné likvidaci jaderného odpadu. Náhled do této chemické struktury momentálně pomocí jiných metod není dostupný,“ dodává Corkhillová.

Kompletní výzkumné pracoviště s urychlovačem a vyhodnocovací místností, někdy označované jako „Beamline“; Zdroj: ESRF

Velmi detailní popis synchrotronního záření provedl pan Vladimír Wagner v komentáři pod tímto článkem.

Dlouhodobý experiment byl zahájen před téměř třemi lety, kdy první zkušební paprsek byl emitován 6. října 2014. Od té doby byly vzorky periodicky vystavovány záření k získání dat o jakýchkoliv změnách. Ostatní experimenty zahrnují sledování výkonových cyklů v bateriích a tvorbu ledových krystalů.

„Pozorování dlouhodobých experimentů v našem zařízení je velice půvabné,“ uzavírá profesor Chiu Tang, hlavní vědec v oblasti záření. „To, že dokážeme demonstrovat experimenty trvající déle než 1000 dní, je důkazem, jak dobře v naší komunitě pracujeme.“



2 odpovědí na Dlouhodobý experiment spojený s likvidací jaderného odpadu překonal 1000. den

  1. Vladimír Wagner napsal:

    Možná bych si dovolil doplnit a poopravit některá tvrzení v článku. Opravdu totiž nevím, co měl Jiří Puchnar na mysli tvrzením: „Synchrotronní záření je spojité koherentní záření s výraznou polarizací, ze které lze stanovit směr magnetického pole. Vyskytuje se velmi hojně ve vesmíru a předpokládá se, že je spojeno s gama zářením.“
    Takže synchrotronní záření vzniká při pohybu nabité částice s reletivistickou rychlostí (blízkou rychlosti světla) v magnetickém poli. Na pohybující se částici v magnetickém poli působí Lorentzova síla a tím i zrychlení a nabitá částice při pohybu se zrychlením vyzařuje elektromagnetické záření.
    Nejsnadněji se daří získat relativistické rychlosti nejlehčím nabitým částicím, tedy elektronům. Čím vyšší je energie elektronů a intenzita magnetického pole, tím vyšší je i energie vyzařovaného elektromagnetického (synchrotronního) záření. Z energetického hlediska se tak může pokrýt oblast od ultrafialového přes měkké rentgenovského až po velmi energetické gama. Čím vyšší je energie fotonů elektromagnetického záření, tím menší je vlnová délka a tím menší detaily můžeme tímto vlněním vidět. Navíc lze získat koherentní (tedy ve stejné fázi a se stejnou vlnovou délkou) záření, polarizované a s velmi vysokou intenzitou. A to je právě důvod, proč se zdroje synchrotronního záření pro materiálový výzkum budují. Jejich srdcem je urychlovač elektronů a ty v intenzivním magnetickém poli produkují zmíněné synchrotroní záření, které se dá posílat do různých svazků a upravovat. Výhodou je, že si na největším britském synchrotronu Diamond připravili svazek a experimentální místo, kde lze dlouhodobě periodicky zkoumat vzorky, které potřebují dlouhodobé sledování v čase, například zmíněné betony.
    Ve vesmíru je synchrotronní záření produkováno při pohybu elektronů v magnetickém poli. Jeho energie (vlnová délka) závisí na tom, za jde o elektrony v magnetickém poli Země, Jupitera či neutronové hvězdy.

    • Jiří Puchnar napsal:

      Dobrý den pane Wagner. Děkuji Vám za vyčerpávající popis synchrotronního záření. Dovolím si jej využít a svůj popis nahradit odkazem na tento Váš komentář. Velice se vážím Vašich odborných komentářů. Přeji hezký den.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *