在放射性廢物的管理過程中,放射性核素分析是至關重要的一環。該分析過程通常包括預處理、分離和測量三個主要步驟。其中,核素分離是將特定核素與反應試劑相結合,從熔融的放射性廢物樣品中分離出各個核素的過程。
傳統的核素分離方法主要有兩種:一種是手動方法,利用重力將試劑添加到分離容器中;另一種是自動方法,使用泵和復雜的管道系統來控制試劑的注入。然而,手動方法難以精確控制試劑的速度,而自動方法則存在閥門和管道易殘留放射性樣品的問題,需要頻繁清潔,影響了分離效率。
針對這些問題,KAERI開發的新型核素分離裝置采用了自動化方法,但引入了不接觸放射性樣品的液體處理機器人來插入試劑。這種設計不僅避免了樣品殘留和堵塞的問題,還顯著減少了管道的數量,使得與放射性樣品接觸的組件可以輕松更換,從而完全消除了交叉污染的風險。
此外,該裝置還首次采用了非接觸式傳感器。當試劑完全注入后,傳感器能夠實時監測分離容器內吸附劑對核素的吸附或分離過程是否完成。這一創新設計使得分離過程更加精確,與現有的按一定時間運行泵的方法相比,大大提高了分離效率。
據KAERI介紹,新設備能夠高效地從單個樣品中依次分離出锝-99、鍶-90、鐵-55、鈮-94、鎳-59和鎳-63等核素。通過與KAERI放射性廢物化學分析中心的合作評估,結果顯示,锝、鍶、鈮和鎳的分離速度比現有方法快三倍,同時實現了83%至97%的高核素回收率。特別是,通過精確控制試劑的數量和速度,鐵的反應時間可以延長約33%,從而獲得更加準確的結果。
對于這一創新成果,KAERI先進核循環技術開發部負責人柳在洙表示:“該技術未來的商業化將為核設施運行或退役期間產生的放射性廢物的快速、有效分析帶來技術突破。”