日獲取鋯93核散裂反應基礎數據

一個由日本九州大學、理化學研究所等機構49位科學家組成的聯合研究小組，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、質量數93、半衰期153萬年）的不穩定核束，首次成功獲取了其核散裂反應的基礎數據。他們所採用的核轉變新方法有助於降低核廢料放射性並實現資源回收再利用。

核電站等產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「裂變產物」兩大類別。次錒系元素經過多年研究已積累了基礎和系統性的反應數據，而裂變產物的相關反應數據幾乎沒有掌握，導致降低其放射性的基礎技術停滯不前。

此次，研究小組選擇裂變產物鋯93進行試驗。鋯合金被用於燃料棒被覆管，而鋯氧化物常用作燃料電池及氧氣感測器的材料。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，其他剩餘的鋯同位素（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，需要對其進行核轉變。

研究小組把提取的鋯93作為高速射束撞擊質子和氘核，觀察鋯93核散裂反應。結果發現，具有153萬年半衰期的鋯93生成的核素，穩定核素約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%。

內閣府革新性研究開發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物鋯93的核散裂反應數據。利用加速器實現高放射性核廢料核轉變的新方法，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。

相關論文於近日發表在日本在線科學雜誌《理論與實驗物理進展》上。

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