Analisi del filtro liquido di tipo Y delle particelle contenenti emettitori alfa nell'acqua morta nella camera anulare del reattore dell'unità 2 della centrale nucleare di Fukushima Daiichi

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Al microscopio elettronico a scansione sono state trovate diverse particelle di uranio di dimensioni comprese tra submicron e diversi micron. Queste particelle contengono zirconio (Zr) e altri elementi che costituiscono il rivestimento del carburante e i materiali strutturali. Il rapporto isotopico 235U/238U nella frazione solida (comprese le particelle U) è coerente con il combustibile nucleare trovato nel reattore n. 2. Ciò dimostra che l'uranio con la stessa composizione di combustibile diventa più fine. Le particelle contenenti nuclidi identificate dall'analisi della traiettoria alfa hanno dimensioni variabili da decine a centinaia di micron. L'analisi spettroscopica EDX mostra che queste particelle contengono principalmente ferro. Pu, Am e Cm vengono adsorbiti sulle particelle di Fe a causa della piccola quantità di α-nuclide. Questo studio chiarisce le differenze nelle specie dominanti di U e altri nuclidi alfa nei depositi idroponici della camera anulare del reattore FDiNPS 2. La centrale nucleare di Fukushima Daiichi (FDiNPS) della Tepco è stata gravemente danneggiata dal terremoto dell'11 marzo 2011 e dal conseguente tsunami. A quel tempo, le unità 1-3 dei sei reattori erano in funzione e il combustibile nucleare nelle unità 1-3 era danneggiato. Acqua di mare e acqua dolce vengono iniettate per rimuovere il calore di decadimento dal combustibile nucleare. L'acqua rimane nel seminterrato dell'edificio, dove i componenti del combustibile nucleare si dissolvono, creando una pozza d'acqua altamente radioattiva. L'acqua morta contiene radionuclidi come prodotti di fissione e attinidi di combustibile nucleare. Stabilire un processo di trattamento chimico per rimuovere i radionuclidi, stabilire un sistema di ingegneria della circolazione e recuperare l'acqua di raffreddamento per il riutilizzo. Da allora, la quantità di acqua stagnante è gradualmente diminuita, ma nel sottosuolo degli edifici dei reattori sono state trovate particelle fini contenenti concentrazioni più elevate di radionuclidi alfa (α). Le concentrazioni di alfa nuclidi (102-105 Bq/L) nell'acqua stagnante, compresi i sedimenti, sono più elevate che nell'acqua di raffreddamento degli edifici a valle. I radionuclidi irradiati, come l’uranio (U) e il plutonio (Pu), possono causare una grave esposizione interna quando entrano nel corpo. L'α-nuclide è il principale nuclide dei prodotti di fissione e dovrebbe essere rigorosamente controllato rispetto al cesio (Cs)-137 e allo stronzio (Sr)-90. È necessario sviluppare tecniche per la rimozione efficiente dei nuclidi alfa dalle acque stagnanti. A tal fine, l'acqua stagnante è stata raccolta nella camera anulare nel seminterrato dell'edificio reattore dell'Unità 2, e il sedimento nell'acqua stagnante è stato analizzato mediante analisi radiochimica. I campioni contenenti componenti misti di fanghi provenienti dall'acqua stagnante dell'edificio del reattore hanno confermato la presenza di radionuclidi alfa. Per continuare in futuro a trattare l’acqua stagnante in profondità all’interno degli edifici dei reattori, è necessaria una migliore comprensione dei diversi tipi di emettitori alfa, in particolare quelli contenenti solidi particolati nell’acqua stagnante. In questo studio, u particelle radioattive associate a particelle Cs (CsMP) sono state rilevate all'esterno del sito FDiNPS e la loro composizione fisica e chimica e la loro morfologia sono state analizzate 3, 4, 5, 6, 7, 8. Abe et al. hanno raccolto CsMP emessi da FDiNPS dall'atmosfera e li hanno analizzati utilizzando raggi X sincroni per rilevare U nei CsMP. Ochiai et al. rilevato centinaia di nanometri di particelle U in CsMP mediante analisi SEM-EDX. Il modello di diffrazione dell'UO2 sulla magnetite è stato osservato al microscopio elettronico a trasmissione e i risultati riflettevano la composizione dell'UO2. Allo stesso modo, sono stati ottenuti modelli di diffrazione di UO2 e zirconia per particelle miste di Zr e U in CSMP. Ciò indica che U esiste in CsMP sotto forma di nanocristalli UO2 e U-Zr. Kurihara et al. 8 hanno analizzato i rapporti isotopici di 235U e 238U nel CsMP mediante spettrometria di massa sub-ionica su scala nanometrica e hanno scoperto che c'era U nella composizione del carburante del reattore n. 2 nel CSMP. Le analisi del suolo 9, 10, 11, 12, 13, il particolato aerodisperso e le CsMP7 hanno segnalato anche il rilascio di poliuretani derivati ​​​​da carburante nell'ambiente. Il Budda