俄羅斯斯科爾科沃的InnoPlasmaTech公司(隸屬于VEB.RF集團)近日宣布,其研發的離子等離子體技術已成功驗證了在處理受輻射反應堆石墨方面的有效性。這項技術不僅能有效失活石墨中的放射性物質,還能去除含有高濃度碳14同位素的層,為解決核能領域的退役反應堆及放射性廢物管理難題提供了新的解決方案。
全球范圍內,鈾-石墨反應堆(如RBMK這類高功率通道反應堆)的退役工作面臨巨大挑戰,其中輻照反應堆石墨的處理尤為棘手。這些石墨廢物中含有半衰期長達5700年的β-活性同位素碳-14,總量已累積至約26萬噸,而目前尚未有有效的處理方法。
值得注意的是,碳14同位素在能源領域具有潛在的應用價值。它可以被用來制造一種新型的“永恒”β伏特電池,該電池的工作原理類似于熱離子轉換器,盡管其電力輸出在數千年后會減半,但仍足以支持起搏器、神經刺激器、植入式電子產品等高科技設備的長期運行。
InnoPlasmaTech公司的離子等離子體技術通過在惰性氬氣環境中利用等離子體放電濺射,將碳14原子沉積到金屬基材上。實驗室測試表明,該技術能夠形成指定厚度的碳14層,并成功將其作為新型β伏特電池的陰極材料。這一過程不僅凈化了受輻射的石墨,而且未產生二次放射性廢物,同時創造了一種具有廣泛應用前景的新產品。
項目負責人Anna Petrovskaya表示:“離子等離子體技術能夠在凈化受輻射石墨的同時,通過在金屬基材上沉積放射性碳14濃縮物,為制造新型‘永恒’電子發射真空β伏打電池提供材料。我們與Rosatom State Corporation和Rosenergoatom Concern JSC共同申請了這項技術的專利,并已啟動國際專利申請程序。”Anna Petrovskaya是物理和數學科學博士生,同時擔任InnoPlasmaTech公司總經理,該項目得到了俄羅斯科學基金會的資助。
此外,InnoPlasmaTech公司的研究成果于2024年夏季在國際原子能機構的技術會議“輻照石墨廢物處理技術”上進行了展示,并發表在IEEE的一篇論文中。該論文詳細闡述了技術的物理原理及新型電子發射真空β伏打電池概念的實驗驗證結果。