科技日報東京9月12日電，一個由日本九州大學、理化學研究所等機構(gòu)49位科學家組成的聯(lián)合研究小組，利用重離子加速器“RI射束工廠”（RIBF），提取放射性核素鋯93（93Zr，原子序號40、質(zhì)量數(shù)93、半衰期153萬年）的不穩(wěn)定核束，首次成功獲取了其核散裂反應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。他們所采用的核轉(zhuǎn)變新方法有助于降低核廢料放射性并實現(xiàn)資源回收再利用。

核電站等產(chǎn)生的放射性核廢料處理是世界性難題。這些放射性核素可分為鈾燃料中子俘獲生成的“次錒系元素”和鈾核裂變生成的“裂變產(chǎn)物”兩大類別。次錒系元素經(jīng)過多年研究已積累了基礎(chǔ)和系統(tǒng)性的反應(yīng)數(shù)據(jù)，而裂變產(chǎn)物的相關(guān)反應(yīng)數(shù)據(jù)幾乎沒有掌握，導(dǎo)致降低其放射性的基礎(chǔ)技術(shù)停滯不前。

此次，研究小組選擇裂變產(chǎn)物鋯93進行試驗。鋯合金被用于燃料棒被覆管，而鋯氧化物常用作燃料電池及氧氣傳感器的材料。在核燃料燃耗的能量為33千兆瓦的情況下，1噸核廢料中含有3.4公斤鋯，其中約30%（約1公斤）為鋯93，其他剩余的鋯同位素（鋯90、鋯91、鋯92、鋯94、鋯96）可作為資源回收利用。而為降低提取出的鋯93放射性，需要對其進行核轉(zhuǎn)變。

研究小組把提取的鋯93作為高速射束撞擊質(zhì)子和氘核，觀察鋯93核散裂反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，具有153萬年半衰期的鋯93生成的核素，穩(wěn)定核素約39%，半衰期1年以下的核素約57%，半衰期1年至30年約為0.1%，超過30年的不到5%。

內(nèi)閣府革新性研究開發(fā)推進計劃負責人藤田玲子說，該研究首次成功獲得了長壽裂變產(chǎn)物鋯93的核散裂反應(yīng)數(shù)據(jù)。利用加速器實現(xiàn)高放射性核廢料核轉(zhuǎn)變的新方法，為核廢料回收利用提供了新的途徑。該研究成果向減弱高放射核廢料和資源再生邁出了一大步。

相關(guān)論文于近日發(fā)表在日本在線科學雜志《理論與實驗物理進展》上。

（原標題：日獲取鋯93核散裂反應(yīng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)）