Все отработанное ядерное топливо, которое будет захоронено в коренных породах, будет измеряться с помощью метода и устройства, разработанных в докторской диссертации, защищаемой 4 июня 2024 года в Хельсинкском университете. Операции по окончательной утилизации готовятся начать в следующем году в Финляндии.

В Олкилуото в Эурайоки в следующем году идет подготовка к началу захоронения отработанного ядерного топлива в финских горных породах — первом месте в мире.

После использования ядерное топливо становится сильнорадиационным и опасным отходом. Он содержит большое количество урана и плутония, которые являются строительными блоками ядерного оружия . Все эти материалы должны быть неповрежденными, когда топливные стержни будут храниться в окончательном хранилище. Вот почему их необходимо тщательно и надежно измерить перед помещением на хранение.

«Таким образом, мы можем быть уверены в том, что откладывается в коренной породе, и что все ядерные материалы останутся в мирном использовании», — говорит приглашенный исследователь Риина Вирта из Хельсинкского университета.

Вся важная информация должна быть собрана до окончательной утилизации. Измерения также должны храниться таким образом, чтобы они были доступны и понятны человеку на протяжении тысяч, даже сотен и тысяч лет.

Для своей докторской диссертации Вирта изучала методы измерения ядерных отходов в Хельсинкском университете в сотрудничестве с Хельсинкским институтом физики (HIP). Вирта также работает инспектором в отделе безопасности ядерных материалов Управления радиационной и ядерной безопасности.

Гамма-камера видит внутреннюю сборку

В своей дипломной работе Вирта разработала устройство PGET, то есть метод визуализации, называемый пассивной гамма-эмиссионной томографией, который измеряет гамма-излучение , испускаемое отработавшим ядерным топливом. Ядерное топливо состоит из стержней длиной несколько метров, содержащих уран, которые собраны в сборку и действуют как топливный элемент. Прибор PGET может создать точное изображение поперечного сечения топливной сборки.

Изображение поперечного сечения позволяет нам убедиться, что в сборке все еще сохраняются все стержни. Сложность этого метода заключается в том, что топливо очень эффективно гасит излучение.

«На практике излучение из середины сборки едва достигает детектора, то есть «камеры». Мы хотели исправить эту проблему в нашем исследовании», — отмечает Вирта.

Качество изображения было улучшено, например, за счет улучшения сбора данных и более разумного использования этих данных. Метод был разработан также для того, чтобы прибор можно было использовать не только в воде, но и на воздухе. Это позволяет адаптировать его к финским предприятиям, осуществляющим окончательную утилизацию. В ходе исследования также были разработаны программные средства, упрощающие оперативное применение метода.

Работоспособность метода была доказана с помощью обширной библиотеки натурных измерений, проведенных на финских атомных электростанциях.

«Это означает, что метод детально изучен и признан хорошо работающим, и теперь мы просто ждем начала операций по окончательной утилизации в Олкилуото», — говорит Вирта.