08/20/2013 - 10:33

向低浓铀转换:花瓣和荆棘

正如本次"圆桌讨论"已发表的文章所论证的,使研究堆和裂变放射性同位素生产设施转用低浓铀(LEU)可能涉及一些严峻的挑战。有些挑战是纯技术性的,有些则是财政方面的,还有些挑战则有关安全和医疗法规(医用同位素通常如此)。

经验表明,钼-99 生产设施进行转换的技术挑战通常是可以克服的。使用高浓铀(HEU)靶件的设施往往具有发展以 LEU 为基础的处理方法或调整现有高浓铀处理方法的独立技术知识。在缺乏足够技术知识的地方,像"全球减少威胁倡议"(Global Threat Reduction Initiative)这样的项目也许可以提供援助,帮助进行转换。

在某些情况下,财政挑战大于技术挑战。只有裂变放射性同位素供应链中的每一个利益相关者都信服转换对全球安全而言至关重要时,才能最好地克服这些挑战。使每个人都信服这件事本身就难度相当高了,因为供应链中含有大量环节:铀靶件的制造商、研究堆本身、钼-99 加工者、锝-99 发生器的制造商和分销商以及核医学中心。但是,得到所有这些利益相关者的合作 -- 包括地方政府及国际核最小化举措的合作 -- 似乎是为转换成本筹措资金最令人满意的方法。

Alexandr Vurim 在第一篇"圆桌讨论"文章描述了这么一个情况,即监管方面的问题对研究堆转换过程的成功是最重要的;事实上,监管在很多转换情况中都起着重要作用。获得监管机构批准进行 LEU 转换可能需要很长的时间(新设施可能需要更久的时间)。此外,部分由于监管方面的原因,进行转换的设施可能在相当一段时间里需要保持两个生产过程平行进行:-- 现有的 HEU 过程继续生产医用放射性同位素,直到转换完成;LEU 过程在改进的同时向监管部门提供演示。

到目前为止,我主要讨论了已经开始运营的设施。但我相信,裂变放射性同位素生产的新设施从一开始就使用 LEU 靶件,显然是更可取的做法,即使HEU在本地有生产。一些新的生产商将能够有能力自行开发出自己的以 LEU 为基础的处理方法;如果没有,他们可以借鉴一些项目,如国际原子能机构的一个名为"使用低浓铀目标或中子活化的小规模本土 [钼-99] 生产"的项目(Small-Scale Indigenous Production of [Molybdenum 99] Using LEU Targets or Neutron Activation),这个项目对一些开始小规模生产钼-99 的国家起到了帮助。或者像澳大利亚和埃及的做法一样,国家可以直接从阿根廷这样的国家进口 LEU 为基础的技术。

定义分界线。我的同行 Charles Piani 已经问了为什么低浓铀和高浓铀直接的分界线不能提高到大于 20% 的铀-235,他建议说 30% 为分界线可能更合理。其他人提出了同样的问题 -- 毕竟,分界线往往是有点武断的。从一些研究堆的角度来看,经济因素主张高于 20% 的分界线。

但是,我相信 20% 的限制是有道理的。普林斯顿大学教授、《原子能科学家公报》科学和安全委员会 的成员 Alexander Glaser 认为,实际上,对相互抵触的防扩散的必要条件而言,现有的定义是一个很好的妥协。也就是说,当研究堆使用浓缩到更高水平的铀时,基于铀的扩散风险就会增长,即转移或盗窃就会成为更大的安保问题;但当设施使用浓缩到较低水平的铀时,基于钚的扩散风险就会增长(浓缩到较低水平的铀收到辐照,产生钚的量就会更大)。我倾向于同意 Glaser 的观点,即现有的分界线"代表一个合理的、甚至是最佳的研究堆转换目标的选择" -- 而且,我想补充一点,对裂变放射性同位素生产也是如此。