Performance and efficiencies of minor actinide transmutation in thermal and fast reactors

Abstract

The transmutation of minor actinides in nuclear reactors aims to eliminate the long-term radioactive risks associated with them. Their transmutation is optimal if the minor actinides are fissioned, producing shorter-lived and therefore more tractable fission products. This can either occur directly, through a single neutron interaction leading to fission, or indirectly through an initial neutron capture followed by a second neutron capture leading to fission. In this context, our study evaluates the performance and efficiencies of the transmutation of three of the most radiotoxic minor actinides : neptunium-237, americium-241, and curium-244, in two types of research reactors : the CARR thermal reactor and the CEFR fast reactor, during 30 days of irradiation at full power. The transmutation rates are estimated using the ChainSolver 2.34 calculation code. Finally, the results obtained are compared and discussed ==================================================================================================== La transmutation des actinides mineurs dans les réacteurs nucléaires vise à éliminer les risques radioactifs à long terme associés à ces derniers. Leur transmutation est optimale si les actinides mineurs sont fissionnés, produisant des produits de fission à vie plus courte et donc plus faciles à manipuler. Cela peut se produire soit directement, par une interaction neutronique unique conduisant à la fission, soit indirectement par une capture neutronique initiale suivie d'une seconde capture neutronique conduisant à la fission. Dans ce contexte, notre étude évalue les performances et les efficacités de la transmutation de trois des actinides mineurs les plus radiotoxiques : le neptunium 237, l'américium 241 et le curium 244, dans deux types de réacteurs de recherche : le réacteur thermique CARR et le réacteur rapide CEFR, pendant 30 jours d'irradiation à pleine puissance. Les taux de transmutation sont estimés à l'aide du code de calcul ChainSolver 2.34. Enfin, les résultats obtenus sont comparés et discutés.