✖


Jump to content

Плутоний реакторного качества

Реакторный плутоний (РГПу) [1] [2] — это изотопный сорт плутония, который обнаруживается в отработавшем ядерном топливе после того, как первичное топливо из урана-235 в ядерном энергетическом реакторе , используемое сгорело . Уран -238 большая часть изотопов плутония образуется , из которого путем захвата нейтронов , встречается вместе с U-235 в низкообогащенном урановом топливе гражданских реакторов.

В отличие от небольшого выгорания в течение нескольких недель или месяцев, которое обычно требуется для производства оружейного плутония (WGPu/ 239 Pu ), длительное время нахождения в реакторе, производящем плутоний реакторного качества, приводит к трансмутации большей части делящегося с относительно длинным периодом полураспада . изотопа 239 Pu в ряд других изотопов плутония , менее делящихся или более радиоактивных. Когда 239
Pu поглощает нейтрон, он не всегда подвергается ядерному делению . Иногда поглощение нейтронов вместо этого приводит к образованию 240
Pu при нейтронных температурах и составах топлива, присутствующих в типичных легководных реакторах , с концентрацией 240
Содержание Pu неуклонно растет при длительном облучении, с течением времени производя плутоний все более низкого качества.

второго поколения Реакторы на тепловых нейтронах (самые многочисленные на сегодняшний день атомные электростанции ) могут повторно использовать реакторный плутоний лишь в ограниченной степени в качестве МОХ-топлива и только для второго цикла. Реакторы на быстрых нейтронах , которых сегодня действует несколько, а полдюжины строятся, могут использовать плутониевое топливо реакторного качества в качестве средства снижения содержания трансурана в отработанном ядерном топливе /ядерных отходах. Россия также произвела новый тип топлива Remix, который напрямую перерабатывает плутоний реакторного качества с концентрацией 1% или менее в свежее или переобогащенное урановое топливо, имитируя уровень плутония 1% в топливе с высоким выгоранием.

Классификация по изотопному составу

[ редактировать ]
<1976 г. >1976
<7% Класс оружия
7-19% Реакторный класс Марка топлива
>19% Реакторный класс

В начале промышленного производства плутония-239 в производственных реакторах следовое загрязнение или совместное производство с плутонием-240 времен войны первоначально наблюдалось Тонкий человек» была признана неработоспособной. , причем эти следовые количества привели к тому, что конструкция оружия « [3] Разница в степени чистоты по-прежнему важна для оценки значимости в контексте распространения ядерного оружия и возможности использования оружия.

Проценты представляют собой каждого нуклида общую скорость трансмутации в LWR , которая является низкой для многих неделящихся актинидов . После выхода из реактора происходит только распад.

Определение Министерства энергетики плутония реакторного изменилось в 1976 году . До этого признавались три сорта. Изменение определения реакторного класса более 7% с описания плутония с содержанием Pu-240 до 1976 года на реакторное качество , определяемое как содержащий 19% или более Pu-240, совпадает с публикацией в 1977 году информации о 1962 году. « Ядерное испытание реакторного уровня ». Вопрос о том, какое определение или обозначение применяется, старой или новой схемы, к «реакторному» испытанию 1962 года, официально не раскрыт.

С 1976 года были признаны четыре степени:

  • Супероружейный сорт , менее 3% Pu-240.
  • Оружейная марка , менее 7% Пу-240,
  • Марка топлива , от 7% до 19% Pu-240 и
  • Реакторное качество , более 19% Pu-240. [4]

Переработка или переработка отработанного топлива наиболее распространенного класса гражданских электроэнергетических или энергетических реакторов , LWR (примерами являются PWR или BWR ), восстанавливает плутоний реакторного качества (согласно определению с 1976 года), а не топливного качества . [5] [6]

Физическая смесь изотопов в плутонии реакторного качества чрезвычайно затрудняет обращение с ним и его формирование, что объясняет его нежелательность в качестве вещества для изготовления оружия, в отличие от плутония оружейного качества, с которым можно относительно безопасно обращаться в толстых перчатках. [4]

Для производства оружейного плутония урановое ядерное топливо должно находиться в активной зоне реактора не более нескольких недель, прежде чем его удалят, что приводит к низкому выгоранию топлива . Чтобы это можно было осуществить в реакторе с водой под давлением – наиболее распространенной конструкции реактора для выработки электроэнергии – реактор должен был бы преждевременно достичь холодного останова после недавней загрузки топлива, а это означает, что реактору необходимо будет охладить остаточное тепло , а затем выгрузкой топливного разгерметизировать корпус реактора с последующей стержня . Если бы такая операция была проведена, ее было бы легко обнаружить, [4] [1] и требуют непомерно дорогостоящих модификаций реактора. [7]

Одним из примеров того, как этот процесс можно обнаружить в реакторах PWR , является то, что в эти периоды будет происходить значительное время простоя, то есть большие промежутки времени, когда реактор не производит электроэнергию в сеть. [8] С другой стороны, согласно современному определению плутоний «реакторного качества» производится только тогда, когда реактор работает при высоких выгораниях и, следовательно, производит высокий коэффициент выработки электроэнергии . По данным Управления энергетической информации США (EIA), в 2009 году коэффициент мощности атомных электростанций США был выше, чем у всех других форм производства энергии: ядерные реакторы производили электроэнергию примерно 90,3% времени, а угольные теплоэлектростанции - 63,8%. , при этом время простоя приходится на простое плановое техническое обслуживание и дозаправку. [9]

Аэрофотоснимок кратера Тринити (ядерное испытание) вскоре после испытания. Имея почти идентичную конструкцию бомбы «Толстяк» , использованной в Нагасаки, обе использовали то, что сейчас будет определяться как плутоний сверхоружейного качества . [10] [11] В нем использовался тампер из природного урана , который давал примерно 1/4 конечной энергии взрыва и в общей сложности высвободил оценочную энергию в 22 килотонны или 22 000 тонн тротилового эквивалента . [примечание 1] Меньший кратер в юго-восточном углу образовался от более раннего калибровочного испытательного взрыва , в котором использовалась мощная взрывчатка обычной массы 0,1 килотонны или 108 тонн тротила (450 ГДж).

Степень, в которой типичный реактор второго поколения с высоким выгоранием, производящий плутоний реакторного качества, менее полезен, чем плутоний оружейного качества, для создания ядерного оружия, несколько дискутируется, при этом многие источники утверждают, что максимально вероятная теоретическая мощность будет граничить с шипящим взрывом. в диапазоне от 0,1 до 2 килотонн в устройстве типа «Толстяк» . Как показывают расчеты, энергетический выход ядерного взрывчатого вещества снижается на один и два порядка при увеличении содержания 240 Pu с 5 % (плутоний, близкий к оружейному) до 15 % (2 кт) и 25 % (0,2 кт). соответственно. [12] Эти расчеты носят теоретический характер и предполагают, что нетривиальная проблема выделения тепла из-за более высокого содержания пригодного для использования в оружии Pu-238 может быть решена.) Поскольку преждевременное инициирование в результате спонтанного деления Pu -240 обеспечит низкую взрывная мощность в таком устройстве, преодоление обеих проблем при создании импровизированного ядерного устройства описывается как представляющее «пугающие» препятствия для конструкции имплозии эпохи Толстяка , а возможность того, что террористы достигнут такой взрывной мощности, рассматривается как «раздутые» опасения при имеющихся гарантиях. [13] [7] [14] [15] [16] [17]

Другие не согласны с теоретическими соображениями и заявляют, что, хотя они и не подходят для складирования или размещения на ракете в течение длительного периода времени, без взрыва . можно достичь надежно высокого уровня выхода [18] [19] [20] [21] [22] [23] было бы «относительно легко» ускоряющему термоядерный синтез утверждая, что для хорошо финансируемой организации, имеющей доступ к тритию, преодолеть проблему предварительной детонации, создаваемой присутствием Pu-240, и что , и опыту , в сборка компонентов высокорадиоактивной бомбы, излучающей гамма-излучение , в сочетании со средствами охлаждения ямы для оружия во время хранения для предотвращения плавления плутониевого заряда, содержащегося в яме, и конструкцией, которая предохраняла взрыва механизмы от разрушения взрывчатыми веществами ямы. нагревать. Однако, с учетом всех этих основных конструктивных соображений, эта первичная обмотка из плутония реакторного качества, усиленного термоядерным синтезом, все равно сработает, если компонент деления первичной обмотки не обеспечит мощность более 0,2 килотонны, что считается минимальной энергией, необходимой для начала термоядерного горения. . [24] Вероятность того, что устройство деления не сможет достичь этой пороговой мощности, увеличивается по мере увеличения степени выгорания топлива. [18]

Тест Башня Апшота – Сучка Рут . На ранних этапах разработки ядерных взрывных устройств были испытаны доступные делящиеся материалы, которые отличались от обычных форм специальных ядерных материалов . На фото результаты работы устройства на гидриде урана . Ограниченное структурное повреждение после выстрела от шипящего взрыва, оцениваемое как эквивалент той же ядерной энергии, что и 200 тонн химической энергии в тротиловом эквиваленте (0,2 килотонны), не смогло разрушить испытательную башню, а лишь несколько повредило ее.

Никакая информация, доступная в открытом доступе, не позволяет предположить, что какая-либо хорошо финансируемая организация когда-либо серьезно занималась созданием ядерного оружия с изотопным составом, подобным современному плутонию реакторного качества с высоким выгоранием. Все государства, обладающие ядерным оружием, выбрали более традиционный путь к созданию ядерного оружия, либо обогащая уран , либо производя «топливный» и оружейный плутоний с низким выгоранием в реакторах, способных работать в качестве производственных реакторов . Изотопное содержание реакторного плутония , созданный на основе наиболее распространенной конструкции коммерческого энергетического реактора, водо-водяного реактора , который никогда напрямую не рассматривался для использования в качестве оружия. [25] [26]

По состоянию на апрель 2012 года насчитывалась тридцать одна страна , имеющая гражданские атомные электростанции. [27] из которых девять имеют ядерное оружие , и почти каждая ядерная держава сначала начала производить оружие вместо коммерческих атомных электростанций. Перепрофилирование гражданской ядерной промышленности в военные цели было бы нарушением договора о нераспространении .

Поскольку конструкции ядерных реакторов бывают самыми разнообразными и иногда со временем совершенствуются, изотопное соотношение того, что считается «плутонием реакторного качества» в одной конструкции, по сравнению с другой, может существенно отличаться. Например, британский Magnox I поколения , конструкция газоохлаждаемого реактора топлива (GCR), редко может обеспечить выгорание более 2-5 ГВтсут / т U. реактор [28] [29] Таким образом, «реакторный плутоний» и чистота Pu-239 из разряженных магнокс-реакторов составляют примерно 80%, в зависимости от степени выгорания. [30] Напротив, обычный гражданский водо-водяной реактор обычно вырабатывает (типично для реактора поколения II 2015 года ) 45 ГВт /т урана выгорания , в результате чего чистота Pu-239 составляет 50,5%, а содержание Pu-240 - 25,2%. [5] [6] Оставшаяся часть включает гораздо больше тепловыделяющих изотопов Pu-238 и Pu-241 , чем можно найти в «плутонии реакторного качества» из реактора Magnox.

Ядерные испытания «реакторного» плутония

[ редактировать ]

представляло Ядерное испытание реакторного плутония «малой мощности (менее 20 килотонн)» собой подземное ядерное испытание с использованием неоружейного качества, плутония США проведенное на полигоне в Неваде в 1962 году. [31] [32] Некоторая информация об этом испытании была рассекречена в июле 1977 года по указанию президента Джимми Картера как основа его решения запретить ядерную переработку в США.

Плутоний, использованный для испытательного устройства 1962 года, был произведен Соединенным Королевством и предоставлен США в соответствии с Соглашением о взаимной обороне между США и Великобританией 1958 года . [31]

Первоначальное кодовое название проекта реактора Магнокс в правительственном агентстве UKAEA , которое его санкционировало , было « Энергия для производства энергии и плутония под давлением» (PIPPA), и, как предполагает это кодовое название, реактор проектировался как электростанция, а при эксплуатации с низкое «выгорание» топлива; в качестве производителя плутония-239 для зарождающейся программы создания ядерного оружия в Великобритании. [33] Этот намеренный подход двойного назначения к созданию энергетических реакторов, которые могли бы работать в качестве производственных реакторов в начале эпохи холодной войны , был типичным для реакторов первого поколения многих стран . [34] Все эти конструкции направлены на предоставление доступа к топливу после непродолжительного выгорания, что известно как онлайн-дозаправка .

Йонбенском научно Сообщается, что в ходе северокорейского ядерного испытания 2006 года, первого в КНДР, в качестве основного источника плутония использовался реактор Магнокс, работавший в -исследовательском центре ядерных исследований в Северной Корее. Этот испытательный взрыв привел к созданию шипящего взрыва малой мощности, расчетная мощность которого составила примерно 0,48 килотонны. [35] из нераскрытого изотопного состава. также Ядерное испытание Северной Кореи в 2009 году было основано на плутонии. [36] Оба произвели мощность от 0,48 до 2,3 килотонн в тротиловом эквиваленте соответственно, и оба были описаны как события шипения из-за их низкой мощности, при этом некоторые комментаторы даже предполагают, мог ли при более низких оценках мощности для испытания 2006 года взрыв быть эквивалентным взрыву. на сумму 100 000 долларов США аммиачной селитры . [37] [38]

Изотопный состав испытания США-Великобритания 1962 года также не был раскрыт, за исключением описания реакторного класса , и не было раскрыто, какое определение использовалось при описании материала для этого испытания как реакторного качества . [31] По словам Александра ДеВольпи, изотопный состав плутония, использованного в испытаниях США и Великобритании в 1962 году, не мог быть тем, который мы сейчас считаем реакторным, и теперь Министерство энергетики подразумевает, но не утверждает, что плутоний был топливом. оценка. [14] Аналогичным образом, Всемирная ядерная ассоциация предполагает, что в ходе американо-британского испытания 1962 года содержалось не менее 85% плутония-239 , что является гораздо более высокой концентрацией изотопов, чем та, которая обычно присутствует в отработавшем топливе большинства действующих гражданских реакторов. [39]

В 2002 году бывший заместитель генерального директора МАГАТЭ Бруно Пело заявил, что заявление Министерства энергетики вводит в заблуждение и что испытание будет иметь современное определение качества топлива с содержанием Pu-240 всего 12%. [40]

В 1997 году политолог Мэтью Банн и советник президента по технологиям Джон Холдрен , оба из Белферовского центра науки и международных отношений , процитировали официальную американскую оценку программных альтернатив утилизации плутония 1990-х годов. Хотя в нем не уточняется, о каком определении RGPu идет речь, тем не менее в нем говорится, что «плутоний реакторного качества (с неуказанным изотопным составом) может использоваться для производства ядерного оружия на всех уровнях технической сложности» и «государства, обладающие передовым ядерным оружием». например, Соединенные Штаты и Россия, используя современные разработки, могли бы производить оружие из «реакторного плутония», имеющее надежную взрывную мощность, вес и другие характеристики, в целом сопоставимые с характеристиками оружия, изготовленного из оружейного плутония». [41]

В статье 2008 года Кесслер и др. использовал термический анализ и пришел к выводу, что гипотетическое ядерное взрывное устройство было «технически неосуществимо» с использованием плутония реакторного качества из реактора, мощность выгорания которого составляла 30 ГВт-сут / т, с использованием «низкотехнологичных» конструкций, подобных « Толстяку» со сферическими взрывными линзами, или 55 ГВт/т для проектов «средней технологии». [42]

По данным Кесслера и др. Согласно критериям, «высокотехнологичные» гипотетические ядерные взрывные устройства (HNED), которые могли бы быть произведены опытными ядерными державами (ЯЯО), были бы технически неосуществимы с плутонием реакторного качества, содержащим более примерно 9% выделяющего тепло Pu-238. изотоп. [43] [44]

Типичный изотопный состав плутония реакторного качества

[ редактировать ]

Британский реактор Magnox, конструкция газоохлаждаемого реактора I поколения GCR топлива ), редко может обеспечить выгорание более 2-5 ГВтсут / т U. ( [45] [29] Проект реактора Magnox получил кодовое название PIPPA (Pressurized Pile Production Power and Plutonium), от UKAEA ) роль завода чтобы обозначить двойную коммерческую ( энергетический реактор ) и военную ( производственный реактор . Чистота Pu-239 из разряженных магнокс-реакторов составляет примерно 80%, в зависимости от степени выгорания. [30]

Напротив, например, обычного гражданского водо-водяного реактора , изотопный состав отработавшего ядерного топлива как и у типичного реактора II поколения 45 ГВт /т у с выгоранием , составляет 1,11% плутония, из которых 0,56% составляет Pu-239, и 0,28% Это Pu-240, что соответствует содержанию Pu-239 50,5% и содержанию Pu-240 25,2%. [46] Для более низкой общей скорости выгорания 43 000 МВт /т, опубликованной в 1989 году, содержание плутония-239 составляло 53% всех изотопов плутония в отработавшем ядерном топливе реактора . [6] США NRC заявил, что коммерческий парк LWR , который в настоящее время питает дома, имел средний выгорание примерно 35 ГВт-сут/MTU в 1995 году, а в 2015 году средний показатель увеличился до 45 ГВт-сут/MTU. [47]

Делящиеся изотопы плутония с нечетными номерами, присутствующие в отработавшем ядерном топливе, такие как Pu-239, значительно уменьшаются в процентах от общего состава всех изотопов плутония (который составлял 1,11% в первом примере, приведенном выше), по мере того, как происходит все большее и большее выгорание. в то время как четные неделящиеся изотопы плутония (например, Pu-238 , Pu-240 и Pu-242 ) со временем все больше накапливаются в топливе. [48]

По мере развития технологии энергетических реакторов одной из целей является сокращение объема отработавшего ядерного топлива за счет повышения топливной эффективности и одновременного максимального сокращения времени простоя для повышения экономической рентабельности электроэнергии, вырабатываемой на атомных электростанциях . С этой целью реакторы в США удвоили среднюю скорость выгорания с 20–25 ГВт/ т урана в 1970-х годах до более 45 ГВт/ т урана в 2000-х. [29] [49] Строящиеся реакторы третьего поколения имеют расчетную скорость выгорания в диапазоне 60 ГВт/т урана и требуют дозаправки примерно раз в два года. Например, Европейский реактор под давлением рассчитан на 65 ГВтсут/т. [50] а AP1000 рассчитан на среднее выгорание на выходе 52,8 ГВт-сут/т и максимальное 59,5 ГВт-сут/т. [50] В проектных реакторах IV поколения будет скорость выгорания еще выше.

Повторное использование в реакторах

[ редактировать ]
См. также: Ядерный топливный цикл , второстепенные актиниды , площадка в Ла-Гаге и Селлафилд.
Отделение урана и плутония из отработавшего ядерного топлива методом мокрой химии PUREX 1940-1950-х годов . [51] Этот химический процесс является спорным, поскольку он также является способом получения химически чистого WGPu.
200+ ГВт/ТУ топливного цикла с выгоранием, [52] предложенная в 1990-х годах концепция интегрального быстрого реактора анимация технологии пирообработки . (IFR) (цвет), также доступна [53] В отличие от стандартной мировой практики разделения PUREX , плутоний не отделяется сам по себе в этом пилотном цикле переработки, а все актиниды « получаются электролизом » или «очищаются» из «настоящих отходов» продуктов деления в отработанное топливо. Таким образом, вместо этого плутоний оказывается смешанным со всеми гамма- и альфа-излучающими актинидами , видами, которые «самозащитятся» во многих возможных сценариях кражи. Для того чтобы реактор мог работать с полной загрузкой этого смешанного актинидного топлива, единственным возможным вариантом считаются без исключения реакторы спектра на быстрых нейтронах.
Концепция IFR (черно-белая с более четким текстом). Цикл пирообработки не ограничивается быстрыми натриевыми реакторами, такими как изображенный IFR, многие другие концептуальные реакторы, такие как реактор со стабильной солью, спроектированы так, чтобы полагаться на топливо из него, а не на PUREX.

Сегодняшние замедлительные/ тепловые реакторы в основном работают по прямоточному топливному циклу , хотя они могут в ограниченной степени повторно использовать прямоточный плутоний реакторного качества в виде смешанного оксидного или МОКС-топлива , что является обычной коммерческой практикой в ​​большинстве стран за пределами страны. США, поскольку они повышают устойчивость ядерного деления и снижают объем высокоактивных ядерных отходов. [54]

Одна треть энергии/деления в конце практического срока службы топлива в тепловом реакторе приходится на плутоний, конец цикла наступает, когда процентное содержание U-235 падает, основного топлива, которое обеспечивает экономию нейтронов внутри реактора и падение требует свежего топлива, поэтому без изменения конструкции одна треть делящегося топлива в новой топливной загрузке может представлять собой делящийся плутоний реакторного качества, при этом на одну треть меньше низкообогащенного урана для нового продолжения цепных реакций необходимо добавлять , тем самым достигая частичная утилизация. [55]

Типичная МОХ-топливная связка из плутония реакторного качества с содержанием 5,3% преобразуется при повторном сжигании (практика, типичная для французских тепловых реакторов) в двупроходной плутоний реакторного качества с изотопным составом 40,8%. 239
Мог
и 30,6% 240
Мог
в конце цикла (EOC). [56] [примечание 2] Плутоний марки МОХ (MGPu) обычно определяется как содержащий более 30% 240
Мог
. [1]

существует ограничение на количество рециклов В тепловых реакторах , в отличие от ситуации в быстрых реакторах, поскольку в спектре тепловых нейтронов нечетной массой только изотопы плутония с являются делящимися , таким образом, изотопы с четной массой накапливаются во всех высокотепловых реакторах. -сценарии выгорания спектра. Плутоний-240 , изотоп четной массы, в спектре тепловых нейтронов является воспроизводящим материалом , таким как уран-238 , превращаясь в делящийся плутоний-241 при захвате нейтронов; четной массы однако плутоний-242 не только имеет низкое захвата нейтронов сечение в тепловом спектре, но и требует трехкратного захвата нейтронов, прежде чем стать делящимся нуклидом. [55]

В то время как большинство реакторов на тепловых нейтронах должны ограничивать МОКС-топливо менее чем половиной общей загрузки топлива по соображениям ядерной стабильности, из-за конструкции реактора, работающей в пределах ограничений теплового спектра нейтронов, реакторы на быстрых нейтронах, с другой стороны, могут использовать плутоний любого изотопного состава, работают на полностью переработанном плутонии и в режиме быстрой « горелки », или топливном цикле, расщепляются и тем самым уничтожают весь плутоний, присутствующий в мировых запасах однократного отработавшего топлива. [57] Модернизированная конструкция IFR, известная как концепция S-PRISM и концепция реактора со стабильной солью , представляют собой два таких быстрых реактора, которые предлагаются для сжигания/уничтожения запасов плутония в Великобритании , который был получен в результате эксплуатации парка реакторов Magnox, генерирующих крупнейший в мире гражданский запас топливного/"реакторного плутония". [58]

В уравнении Батке об «уровне привлекательности» ядерного материала оружейного качества показатель качества (FOM), полученный в результате расчетов, возвращает предположение о том, что натриевые быстрые реакторы-размножители вряд ли достигнут желаемого уровня устойчивости к распространению, в то время как реакторы-размножители на расплавленной соли с большей вероятностью это сделают. [59]

В цикле реактора-размножителя на быстрых нейтронах , или в режиме быстрого размножителя, в отличие от реактора быстрого сгорания, французский реактор «Феникс» уникальным образом продемонстрировал многократную переработку и повторное использование своего плутония реакторного качества. [60] Подобные концепции реакторов и циклический цикл топлива, наиболее известным из которых является интегральный быстрый реактор, считаются одними из немногих, которые могут реально достичь «устойчивости планетарного масштаба», снабжая энергией мир с населением 10 миллиардов человек, сохраняя при этом небольшой экологический след. [61] Поэтому в режиме размножителя быстрые реакторы часто предлагаются как форма возобновляемой или устойчивой ядерной энергии . [реакторного] класса Хотя « плутониевая экономика », которую он создаст, в настоящее время возвращает общественное отвращение и различные аргументы о потенциале распространения в общественном сознании.

Как это обычно бывает в гражданских европейских тепловых реакторах, связка МОХ-топлива с содержанием 5,3% плутония, полученная путем традиционной мокрой химической переработки/ПУРЕКС- переработки исходной тепловыделяющей сборки, которая произвела 33 ГВт/т, прежде чем стать отработанным ядерным топливом , создает, когда она сама в тепловом реакторе сжигается отработанное ядерное топливо с изотопным составом плутония 40,8% 239
Мог
и 30,6% 240
Мог
. [56] [примечание 2]

Свежая сборка ядерных топливных стержней проверяется перед входом в реактор.

Расчеты показывают, что энергетический выход ядерного взрывчатого вещества уменьшается на два порядка, если 240
Мог
содержание увеличивается до 25% (0,2 тыс. т). [12]

Переработка , которая в основном заключается в переработке реакторного плутония обратно в тот же или более совершенный парк реакторов, планировалась в США в 1960-х годах. В то время ожидалось, что урановый рынок станет переполненным, а поставки будут ограниченными, поэтому вместе с перерабатываемым топливом более эффективные быстрые реакторы-размножители считались немедленно необходимыми для эффективного использования ограниченных известных запасов урана. С течением времени эта проблема стала менее актуальной, поскольку прогнозы спроса снизились, а количество месторождений урановой руды увеличилось. По этим экономическим причинам свежее топливо и зависимость исключительно от свежего топлива оставались в коммерческом выражении дешевле, чем переработанное.

В 1977 году администрация Картера ввела запрет на переработку отработанного топлива, стремясь подать международный пример, поскольку в США существует мнение, что это приведет к распространению ядерного оружия. [62] Это решение остается спорным и рассматривается многими американскими физиками и инженерами как фундаментально ошибочное, поскольку оно стоило налогоплательщикам США и фонду, созданному операторами реакторных установок США , отменой программ и инвестициями в предложенную альтернативу на сумму более 1 миллиарда долларов. хранилища ядерных отходов Юкка-Маунтин, закончившийся протестами, судебными исками и неоднократными решениями о прекращении деятельности в зависимости от мнения новых президентов. [63] [64]

После временного хранения в бассейне отработанного топлива пучки отработанных тепловыделяющих сборок типичной атомной электростанции часто хранятся на площадке, подобно восьми резервуарам для хранения сухих контейнеров, изображенным выше. [65] На атомной электростанции Янки-Роу , которая за время своего существования в США выработала 44 миллиарда киловатт-часов электроэнергии, полный запас отработавшего топлива содержится в шестнадцати контейнерах. [66] Сейчас они ожидают решения об отправке в геологическое хранилище или на отечественный/зарубежный завод по переработке.

В качестве «нежелательного» загрязнителя с точки зрения производства оружия, 240
Мог
, распадается быстрее, чем 239
Мог
, с периодом полураспада 6500 и 24 000 лет соответственно, качество плутония со временем увеличивается (хотя его общее количество за это время также уменьшается). Таким образом, по прошествии сотен/тысяч лет физики и инженеры указали на альтернативу «сжиганию» быстрого реактора или переработке плутония из мирового парка реакторов до тех пор, пока он весь не сгорит, альтернативу сжиганию, наиболее часто предлагаемую Глубокие геологические хранилища , такие как хранилище отработанного ядерного топлива Онкало , потенциально могут стать «плутониевыми рудниками», из которых можно будет получить оружейный материал для ядерного оружия путем простой экстракции ПУРЕКСа в течение столетий и тысячелетий. приходить. [67] [22] [68]

Цель ядерного терроризма

[ редактировать ]
Смотрите также: Ядерный терроризм

Считается, что Аум Синрикё , преуспевшей в разработке зарина и нервно-паралитического газа VX, не обладала техническими знаниями для разработки или кражи ядерного оружия. Аналогичным образом, «Аль-Каида» стала жертвой многочисленных мошенничеств, связанных с продажей радиологических отходов и других материалов, не пригодных для использования в оружии. Корпорация RAND предположила, что их неоднократный опыт неудач и мошенничества, возможно, привел к тому, что террористы пришли к выводу, что приобретение ядерного оружия слишком сложно и слишком дорого, чтобы его стоило продолжать. [69]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с Категоризация ядерного материала в контексте комплексных гарантий
  2. ^ Использование плутония в нескольких конструкциях MSR. 2016 год
  3. ^ «Ядерная химия – первые атомные бомбы» . Архивировано из оригинала 1 марта 2012 г.
  4. ^ Jump up to: а б с «Производство плутония – ядерное оружие» . Архивировано из оригинала 1 июля 2013 г. Проверено 3 июля 2013 г.
  5. ^ Jump up to: а б http://info.ornl.gov/sites/publications/Files/Pub37993.pdf Категоризация запасов отработанного ядерного топлива в поддержку комплексной национальной стратегии ядерного топливного цикла. стр. 34 рисунок 20. Изотопный состав выбросов сборки ВЭ 17×17 с начальным обогащением 4,5 мас. %, накопившей 45 ГВд/т урана выгорания/
  6. ^ Jump up to: а б с https://fas.org/nuke/intro/nuke/plutonium.htm. Архивировано 3 февраля 2009 г. в Wayback Machine. Источник: Plutonium Fuel - отчет ОЭСР, 1989 г.
  7. ^ Jump up to: а б «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 20 мая 2012 г. Проверено 21 июля 2012 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
  8. ^ «Изучение требований США в области противоракетной обороны в 2010 году | Глава четвертая | IFPA» .
  9. ^ Годовой отчет по электроэнергетике за 2009 г., Таблица 5.2, апрель 2011 г.
  10. ^ 8.0 Первое ядерное оружие, версия 2.17: 1 августа 2002 г. КЭРИ СУБЛЕТТ
  11. ^ Производство и изготовление плутония
  12. ^ Jump up to: а б Шахин, Шумер (1981). «Замечания о проблеме предварительного зажигания, вызванного плутонием-240, в ядерном устройстве» . Ядерные технологии . 54 (1): 431–432. дои : 10.13182/NT81-A32795 . Энергетический выход ЯВ снижается на один и два порядка при увеличении содержания 240 Pu с 5 (почти оружейного плутония) до 15 и 25% соответственно.
  13. ^ http://www.aps.org/units/fps/newsletters/2006/april/article2.html Бомбы Американского физического общества , переработка и плутоний реакторного качества Джеральд Э. Марш и Джордж С. Стэнфорд
  14. ^ Jump up to: а б «Американское физическое общество, том 25, номер 4, октябрь 1996 г. СТАТЬИ. Сокрытие информации о ядерных испытаниях? А. ДеВольпи» .
  15. ^ «Письмо (неопубликованное) А. ДеВольпи в адрес журнала «Физика и общество». Опубликовано здесь с разрешения доктора ДеВольпи. Ответ на «Применение плутония реакторного качества в ядерном оружии: ответ Алексу ДеВольпи» в журнале «Физика и общество», том 26 ( 3) (10 июля 1997 г.): А. ДеВолпи, Вудридж, Иллинойс» .
  16. ^ РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ: откровенные противники задержек и ошибок в демилитаризации плутония: Часть 4. Александр ДеВольпи, физик (в отставке, Аргоннская национальная лаборатория); бывший руководитель отдела ядерной диагностики и технический руководитель программы контроля над вооружениями и нераспространения; автор книги «Распространение, плутоний и политика».
  17. ^ http://www.phyast.pitt.edu/~blc/book/chapter13.html#1 Коэн. Глава 13. ВАРИАНТ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ next=> ПЛУТОНИЙ И БОМБЫ
  18. ^ Jump up to: а б Дж. Карсон Марк (август 1990 г.). «Взрывные свойства реакторного плутония» (PDF) . Институт ядерного контроля. Архивировано из оригинала (PDF) 8 мая 2010 года . Проверено 10 мая 2010 г.
  19. ^ Международная группа экспертов по расщепляющимся материалам , Глобальный отчет о расщепляющихся материалах за 2011 год: Запасы и производство ядерного оружия и расщепляющихся материалов (см. Приложение 1), получено 1 октября 2012 г.
  20. ^ https://fas.org/rlg/980826-pu.htm Ричард Лоуренс Гарвин , старший научный сотрудник по науке и технологиям, Совет по международным отношениям, Нью-Йорк, проект от 26 августа 1998 г.
  21. ^ Взрывоопасные свойства реакторного плутония, Дж. Карсон Марк, Фрэнк фон Хиппель, Эдвард Лайман. Наука и глобальная безопасность, 2009 г. DOI: 10.1080/08929880903368690.
  22. ^ Jump up to: а б http://npolicy.org/books/Reactor-Grade_Plutonium_and_Nuclear_Weapons/Chapter_3.pdf [ пустой URL PDF ]
  23. ^ Виктор Гилинский, Марвин Миллер и Хармон Хаббард, «Новое исследование опасностей распространения легководных реакторов», Образовательный центр по политике нераспространения, стр. 40
  24. ^ «Операция Hardtack, пробный выстрел Juniper, 0,2 кт — это примерно мощность усиленного первичного двигателя, который не может повыситься» .
  25. ^ В некоторых случаях государства были готовы сделать крупные инвестиции для приобретения плутония оружейного, а не реакторного качества: Соединенные Штаты, например, в 1980-х годах рассматривали возможность потратить миллиарды долларов на установку специального разделения изотопов для обогащения реакторного плутония. довести плутоний до оружейного качества.
  26. ^ Виртуальные инструменты - эксперимент в Лос-Аламосе. Процесс молекулярного лазерного разделения изотопов (MLIS) в газообразном гексафториде плутония.
  27. ^ «Атомная энергетика в современном мире» . World-nuclear.org . Проверено 22 июня 2013 г.
  28. ^ «Журнал Forbes. Необычные новые крышки для контейнеров с ядерными отходами, поскольку содержимое становится все горячее. «Состояние ядерной энергетики: глобальный взгляд, МАГАТЭ, 2005» . Forbes .
  29. ^ Jump up to: а б с «Состояние атомной энергетики: глобальный взгляд Ю.А. Соколов, заместитель генерального директора МАГАТЭ» (PDF) .
  30. ^ Jump up to: а б стр. 19, таблица 1
  31. ^ Jump up to: а б с «Дополнительная информация о подземных испытаниях ядерного оружия из реакторного плутония» . Министерство энергетики США . Июнь 1994 года . Проверено 15 марта 2007 г.
  32. ^ Джонс, Грег (6 мая 2013 г.). «Возврат к испытаниям реакторного плутония в Америке в 1962 году» . Проверено 22 декабря 2021 г.
  33. ^ «Ядерное развитие в Соединенном Королевстве | Развитие ядерной энергетики Великобритании - Всемирная ядерная ассоциация» .
  34. ^ Нотт, Дж. (2014). «Атомные электростанции: типы, комплектующие и требования к материалам». Конструкционные сплавы для электростанций . стр. 69–101. дои : 10.1533/9780857097552.1.69 . ISBN  9780857092380 .
  35. ^ Лиан-Фэн Чжао, Сяо-Би Се, Вэй-Мин Ван и Чжэнь-Син Яо, « Региональные сейсмические характеристики северокорейского ядерного испытания 9 октября 2006 г. Архивировано 23 сентября 2015 г. в Wayback Machine », Бюллетень Сейсмологического общества Америка , декабрь 2008 г. 98:2571-2589 doi:10.1785/0120080128;
  36. ↑ Северокорейское топливо идентифицировано как плутоний. Архивировано 19 декабря 2016 г. в Wayback Machine , Том Шанкер и Дэвид Э. Сэнгер, New York Times , 17 октября 2006 г.
  37. ^ Зейтц, Рассел (13 октября 2006 г.). «Комментарий – Пародийный физический пакет?» . Уолл Стрит Джорнал . Архивировано из оригинала 11 января 2009 года . Проверено 13 октября 2006 г.
  38. ^ Броуд, Уильям, « Скрытная страна дает экспертам мало улик для оценки ее ядерной программы », New York Times , 12 февраля 2013 г. «Как обычно бывает с испытаниями, проводимыми секретным Севером, даже не было ясно, было ли подземное испытание ядерным. , а не обычные взрывы бомб, имитирующие подземные ядерные испытания»;
  39. ^ Авторы WNA (март 2009 г.). «Плутоний» . Всемирная ядерная ассоциация. Архивировано из оригинала 30 марта 2010 г. Проверено 28 февраля 2010 г. {{cite web}}: |author= имеет общее имя ( справка )
  40. ^ http://npolicy.org/books/Reactor-Grade_Plutonium_and_Nuclear_Weapons/Chapter_8.pdf [ пустой URL PDF ]
  41. ^ Управление военным ураном и плутонием в Соединенных Штатах и ​​бывшем Советском Союзе , Мэтью Банн и Джон П. Холдрен, Анну. Преподобный Energy Environ. 1997. 22: 403–86.
  42. ^ Кесслер, Г.; Хёбель, В.; Гоэл, Б.; Зайфриц, В. (2008). «Потенциальный ядерный взрывной выход реакторного плутония с использованием теории разборки раннего анализа безопасности реактора». Ядерная инженерия и дизайн . 238 (12): 3475–3499. Бибкод : 2008NuEnD.238.3475K . doi : 10.1016/j.nucengdes.2008.08.014 .
  43. ^ Ллойд, Коди; Годдард, Брейден (2018). «Плутоний, устойчивый к распространению: обновленный анализ». Ядерная инженерия и дизайн . 330 : 297–302. Бибкод : 2018NuEnD.330..297L . дои : 10.1016/j.nucengdes.2018.02.012 .
  44. ^ «Рассмотрение устойчивости к распространению конструкции активной зоны FBR. JAEA» (PDF) . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  45. ^ «Журнал Forbes. Необычные новые крышки для контейнеров с ядерными отходами, поскольку содержимое становится все горячее. «Состояние ядерной энергетики: глобальный взгляд, МАГАТЭ, 2005» . Forbes .
  46. ^ http://info.ornl.gov/sites/publications/Files/Pub37993.pdf Классификация отработанного ядерного топлива Инвентаризация в поддержку комплексного Национальная стратегия ядерного топливного цикла. стр. 34 рисунок 20. Изотопный состав выбросов сборки ВЭ 17×17 с начальным обогащением 4,5 мас. %, накопившей 45 ГВд/т урана выгорания/
  47. ^ «Исследование отработанного ядерного топлива с высоким выгоранием» . Архивировано из оригинала 26 февраля 2017 г.
  48. ^ Классификация запасов использованного ядерного топлива в поддержку комплексной национальной стратегии ядерного топливного цикла. стр. 35 Рисунок 21. Изотопный состав выбросов сборки с начальным обогащением U-235 4,5 мас. %, накопившей выгорание 45 ГВт/т урана. Изотопный состав отработанного ядерного топлива в зависимости от степени выгорания типовой ТВС PWR
  49. ^ «Необычные новые крышки для контейнеров с ядерными отходами, поскольку содержимое становится все более горячим. «Состояние ядерной энергетики: глобальный взгляд, МАГАТЭ, 2005» . Forbes .
  50. ^ Jump up to: а б «Усовершенствованные ядерные энергетические реакторы | Ядерные реакторы поколения III+ - Всемирная ядерная ассоциация» . Архивировано из оригинала 27 августа 2014 г. Проверено 2 июля 2013 г.
  51. ^ Гринвуд, стр. 1255, 1261.
  52. ^ LC Уолтерс (18 сентября 1998 г.). «Тридцать лет информации о топливе и материалах от EBR-II» . Журнал ядерных материалов . 270 (1–2). Эльзевир: 39–48. Бибкод : 1999JNuM..270...39W . дои : 10.1016/S0022-3115(98)00760-0 .
  53. ^ «Историческое видео о концепции интегрального быстрого реактора (IFR). Загружено - Nuclear Engineering at Argonne» . Ютуб . Архивировано из оригинала 21 декабря 2021 г.
  54. ^ Пуанссо, Ч.; Бург, С.; Уврие, Н.; Комберну, Н.; Ростэн, К.; Варгас-Гонсалес, М.; Бруно, Дж. (2014). «Оценка воздействия ядерных энергетических систем на окружающую среду. Сравнение замкнутого и открытого топливных циклов» . Энергия . 69 : 199–211. Бибкод : 2014Ene....69..199P . дои : 10.1016/j.energy.2014.02.069 .
  55. ^ Jump up to: а б « Сжигание плутония для утилизации чистого плутония» , Ричард Уилсон, Гарвардский университет» . Архивировано из оригинала 07.10.2017 . Проверено 15 мая 2018 г.
  56. ^ Jump up to: а б http://www.oecd-nea.org/pt/docs/1999/neastatus99/AnnexE.pdf См. таблицу B «МОКС-топливо».
  57. ^ Натараджан, Р. (2015). «Переработка отработанного ядерного топлива быстрых реакторов». Переработка и утилизация отработавшего ядерного топлива . стр. 213–243. дои : 10.1016/B978-1-78242-212-9.00009-5 . ISBN  9781782422129 .
  58. ^ Коннор, Стив (28 октября 2011 г.). «Новая жизнь старой идеи, которая могла бы растворить наши ядерные отходы» . Независимый . Лондон . Проверено 30 октября 2011 г.
  59. ^ Рассмотрение устойчивости к распространению конструкции ядра FBR. ЯАЭА
  60. ^ ФЕНИКС – УНИКАЛЬНЫЙ В МИРЕ ЭКСПЕРИМЕНТ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ И МНОГОКРАТНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ.
  61. ^ Устойчивая, полномасштабная энергия ядерного деления в планетарном масштабе. Устойчивое развитие 2012, 4(11), 3088-3123; https://doi.org/10.3390/su4113088
  62. ^ Почему США не перерабатывают ядерное топливо?
  63. ^ « Сжигание плутония для утилизации чистого плутония », Ричард Уилсон, Гарвардский университет. «Использование европейских или японских реакторов для сжигания плутония, хотя и является самым быстрым способом выполнения задачи по сжиганию оружейного плутония, пошлет сигнал (нежелательный для этой группы людей) что европейский и японский подход (который больше напоминает подход Эйзенхауэра, чем подход Картера) имеет свои достоинства. Но может быть верно и обратное. Отказ обратиться к остальному миру за помощью в сжигании плутония может быть воспринят и в некоторых кругах воспринят как сигнал о том, что Соединенные Штаты несерьезно относятся к уничтожению запасов оружия. " " . Архивировано из оригинала 07.10.2017 . Проверено 15 мая 2018 г.
  64. ^ Коэн. Глава 13. ВАРИАНТ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ next=> ПЛУТОНИЙ И БОМБЫ
  65. ^ «НРК: Хранение в сухих бочках» . Nrc.gov. 26 марта 2013 г. Проверено 22 июня 2013 г.
  66. ^ «Атомная электростанция Янки» . Yankeerowe.com . Проверено 22 июня 2013 г.
  67. ^ Лайман, Эдвин С. (декабрь 1994 г.). «Взгляд на риски распространения плутониевых рудников» . Институт ядерного контроля . Архивировано из оригинала 25 ноября 2015 г. Проверено 25 ноября 2015 г.
  68. ^ http://scienceandglobalsecurity.org/archive/sgs07lyman.pdf [ пустой URL PDF ]
  69. ^ https://www.rand.org/pubs/research_briefs/RB165/index1.html Борьба с ядерным терроризмомУроки Аум Синрикё, Аль-Каиды и [исследовательского] реактора в Киншасе.
[ редактировать ]
  1. ^ Энергия взрывной волны была эквивалентна энергии 10 килотонн тротила , тогда как оставшиеся ~ 12 килотонн энергии были испущены в виде ядерного излучения: рентгеновского, гамма-, бета-излучения, ядерных осадков и т. д.
  2. ^ Jump up to: а б остальные 14,9% 241
    Мог
    , 10.6% 242
    Мог
    и 3,1% 238
    Мог
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Reactor-grade_plutonium&oldid=1235737278"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 6f0035d9785befe727d72c012d8d4462__1721508120
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/6f/62/6f0035d9785befe727d72c012d8d4462.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Reactor-grade plutonium - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)