日本获取锆93核散裂反应基础数据

新华社东京9月12日电(记者陈超)由九州大学、日本科学化学研究所等机构的49名科学家组成的联合研究小组，利用重离子加速器“日射束工厂”(RIB)，提取了放射性核素锆93(93Zr，原子序数40，质量数93，半衰期153万年)的不稳定核束，并首次成功获得其核散裂反应的基础数据。核转换采用的新方法将有助于降低核废料的放射性，实现资源的循环利用。

核电站放射性核废料的处理是一个世界性的问题。这些放射性核素可分为两类:“铀燃料中中子俘获产生的微量锕系元素”和铀核裂变产生的“裂变产物”。微量锕系元素的基础和系统反应数据是通过多年的研究积累起来的，而裂变产物的相关反应数据几乎是未知的，导致降低其放射性的基础技术停滞不前。

这次，研究小组选择了裂变产物锆93进行测试。锆合金用于燃料棒包壳管，而氧化锆通常用作燃料电池和氧传感器的材料。在核燃料消耗能量为33千兆瓦的情况下，1吨核废料含有3.4千克的锆，其中约30%(约1千克)是锆93，其余的锆同位素(锆90、锆91、锆92、锆94、锆96)可作为资源回收利用。为了降低提取的锆93的放射性，需要进行核转化。

该研究小组利用提取的锆93作为高速束撞击质子和氘，观察锆93的裂变反应。结果表明，半衰期为153万年的锆93产生的核素中，约39%为稳定核素，57%为半衰期小于1年的核素，0.1%为半衰期为1-30年的核素，30年内小于5%的核素。

内阁办公室创新研发促进计划负责人紫菱·藤田说，这项研究首次成功获得了长寿裂变产物锆93的核裂变反应数据。利用加速器实现高放射性核废料核转化的新方法为核废料回收利用提供了一条新的途径。研究成果朝着弱化高放射性核废料和资源再生迈出了一大步。

相关论文最近发表在日本在线科学杂志《理论和实验物理进展》上。