L’Approvazione della Tecnologia Ionoplasmatica per la Disattivazione della Grafite dei Reattori

A.S. Petrovskaya¹², A.B. Tsyganov¹², A.Yu. Kladkov³, S.V. Surov³, D.A. Blokhin³, P.O. Gredasov⁴
¹ Dipartimento di Applicazioni al Plasma, InnoPlasmaTech LLC, San Pietroburgo, Russia
² Intro-Micro LLC, San Pietroburgo, Russia
³ “Science and Innovations” JSC, ROSATOM, Mosca, Russia
⁴ Centrale Nucleare di Leningrado, Rosenergoatom JSC, Divisione Energia Elettrica di ROSATOM, Sosnovy Bor, Russia.

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La tecnologia ionoplasmatica (IPT) per la disattivazione della grafite dei reattori presenta vantaggi rispetto alla radiotecnologia tradizionale grazie alla sua versatilità (l’IPT funziona con qualsiasi tipo di radionuclide) e all’assenza di rifiuti radioattivi liquidi secondari aggiuntivi (il mezzo tampone dell’IPT è un gas inerte che non forma composti chimici con i radionuclidi).

La nostra tecnologia prevede la sputtering ionico della superficie della grafite irradiata del reattore in una scarica microplasma “accorciata” in argon (è noto che l’isotopo dose-formante ¹⁴C è localizzato principalmente negli strati superficiali della grafite del reattore). La scarica microplasma è accesa tra la grafite del reattore (catodo) e l’elettrodo collettore di tantalio (anodo) con i seguenti parametri di scarica: densità di corrente (0,001 – 1 A/cm²), tensione (300–1000 V), pressione di argon (0,01–1 atm.), distanza di scarica (1–5 mm).

Durante il trattamento della grafite del reattore nella scarica microplasma, la superficie della grafite viene sputterata e gli atomi di carbonio spruzzati vengono depositati sulla superficie dell’anodo.

I risultati dell’analisi SEM della superficie dell’elettrodo di tantalio collettore esposto al microplasma (Fig. 1) confermano la validità concettuale e dimostrano l’efficacia della nostra tecnologia ionoplasmatica.

Fig. 1. Immagine SEM e composizione elementare della superficie dell’anodo di Ta mediante microanalisi a raggi X.

La tecnologia è brevettata in collaborazione tra Intro-Micro LLC, Concern Rosenergoatom JSC e Rosatom [1] ed è inoltre idonea per le operazioni di smantellamento in seguito all’incidente delle centrali nucleari di Fukushima.

1. A.S. Petrovskaya, A.B. Tsyganov, M.R. Stakhiv, Brevetto RU n°2711292, domanda di brevetto internazionale PCT/RU2019/000816 (14.11.2019), fase nazionale: US 20210272715, EP 19888171.6, CA3105179A1, CN112655056A.