Процесс получения плутония-238 предусматривает облучение нейтронным потоком мишеней из нептуния-237. Компаниям предстоит изучить производственный процесс плутония-238 во всех его аспектах, включая экономическую целесообразность.
На конференции, проведенной в Ричленде (США), американским ядерным обществом были обсуждены различные аспекты использования ядерных технологий в космосе. Один из докладов, авторами которого являются J.L. McDuffee и другие, был посвящен разработке нептуниевых мишеней для производства плутония-238.
Основным методом получения плутония-238 является использование керметных мишеней из npo2-алюминия. Эта технология была разработана и успешно применена на комплексе “Саванна-ривер” в США, где был накоплен значительный технологический опыт.
Использование керамических мишеней имеет свои преимущества, такие как высокая теплопроводность, которая позволяет поддерживать более низкую температуру облучения и упрощает процесс удаления алюминия. Однако низкая температура плавления алюминия ограничивает возможность загрузки нептуния в мишень и требует дополнительных финансовых затрат на обращение с радиоактивными отходами.
Авторы доклада сосредоточились на исследованиях использования мишеней из чистого npo2, что позволит увеличить производство плутония-238 и сократить объемы радиоактивных отходов. Однако для этого потребуется решить технические проблемы, связанные с низкой теплопроводностью и высокой теплопроизводительностью диоксида нептуния.
Экспериментальная программа включала как теоретическую подготовку, так и практическое облучение мишеней на реакторе HFIR. Для обработки полученных данных и проведения расчетов использовались программы MCNP, ORIGEN и другие. Был также проведен анализ теплофизических свойств мишеней на основе полученных экспериментальных данных.
В рамках первого этапа экспериментальной программы было изготовлено и облучено четыре мишени на реакторе HFIR. После извлечения из реактора они будут детально изучены, включая измерение количества и качества плутония-238, а также анализ изменений в микроструктуре таблеток и признаков плавления материала.
В ходе второго этапа программы были внесены определенные изменения в конструкцию мишеней и процесс их облучения.
Эти исследования позволят оптимизировать процесс производства плутония-238 и использовать его для космических радиоизотопных генераторов, что значительно продвинет канадскую и американскую космическую программы.
