Fegyverek és reaktor plutónium

A plutónium izotópok összetétele, amelyek a reaktorban az urán-üzemanyagban bekövetkező reakciók következtében felhalmozódnak, az üzemanyag-elégés mértékétől függ. Az 5 fő izotóp közül kettő, amelynek páratlan tömegszáma van, a 239 Pu és a 241 Pu elhasodóak, azaz. amely termikus neutronok hatására felosztható. és elvben reaktor üzemanyagként is használható. Ezért. ha a plutónium reaktortartalmú üzemanyagként történő használatának lehetősége felmerül. a felhalmozott 239Pu és 241Pu értéke jelentős. A nukleáris fegyverekhez azonban szinte teljesen tiszta 239Pu szükséges. a 240Pu és a 238Pu neutron-kibocsátók spontán módon "előtti gyújtást" kelthetnek, és ez az atombomba sokkal kisebb robbanó erejét fogja eredményezni. Ezért a plutónium "minőségének" különbségét rendszerint az izotópos összetétele határozza meg.

2. táblázat - Plutónium típusok.

Reaktor-üzemanyag formájában felhasznált plutónium:

Reaktor (energia) plutónium:

Tehát, amikor az atomos urán reaktor működik, a plutónium különböző izotópjai felhalmozódnak a tüzelőanyag-rudakba.

A plutónium termelt hagyományos ipari üzemanyagcellás atomreaktor kitéve expozíció 33000 MW * d / t urán üzemanyag, a következő közelítő izotópösszetétel:

3. táblázat - Reaktor minőségű plutónium izotópos összetétele (30-40 MW * nap / kg égési mennyiség).

A plutónium öt, 239 Pu és 241 Pu izotópja közül csak kettő hasadó (hasadó), azaz. amelyek képesek a termikus (lassú) neutronok befogásának eredményeként feldarabolni, és elvben alkalmasak reaktor-üzemanyagként való felhasználásra. Ezért, ha beszélünk a lehetőségét, hogy a plutónium a reaktor üzemanyag, fontos tudni, hogy az az összeg, 239 Pu és 241 Pu, jelöljük szavak Puf Pu (plutónium) és hasadó (hasadó). A plutónium összes izotópjainak teljes számát a teljes szóból (összesen, összesen, összesen) jelöli.

A nukleáris fegyverek esetében kívánatos, hogy gyakorlatilag tiszta 239 Pu legyen, hiszen a 240 Pu és a 238 Pu izotópok spontán módon kibocsátják a neutronokat, amelyek az ún. "Előgyújtás", és ez az atombomba robbanásának jelentősen kisebb erejét eredményezi. Ezért szokásos a plutónium "izotópos összetételének megfelelő" minősége szerinti osztályozása.

Mivel mindkét reaktor plutónium, plutónium és a magasabb fokozat keveréke hasadó izotópok, elvileg alkalmas, mint a reaktor üzemanyag. Általában a plutóniumot használják fel PuO2 plutónium-dioxid és urán-dioxid UO2 elegyeként. Ez oxid elegy (PuO2-vé alakítják + UO2), úgynevezett MOX általánosan használt kétféle reaktor - a gyors reaktorok (BN), és a könnyűvizes reaktorok (KVR).

Reactor BN képes plutóniumot eredő Capture neutronok által atommagok 238 U, található, a mag és a környező takaró, míg a plutónium (MOX-üzemanyag 20-30% plutónium) „világít” a magban. Egy ilyen reaktort tenyésztőnek vagy tenyésztőnek neveznek, mivel több plutóniumot termel, mint amennyit fogyaszt. Mit jelent a tenyésztő, hogy növeli a hatékonyságot a használata uránforrások mint 60-szor, és ez lehetővé teszi, hogy egy korábban nélkül maradt 238U plutónium miközben hasznos teljesítmény. E vonzó kilátások miatt a BN reaktor az atomipar fejlődésének kezdetétől kezdve "kék álom", majdnem "örökös mozgás" lett.

De sajnos, a valóság inkább rémálommá, mint egy gyönyörű álomnak bizonyult. A reprodukció lehetségesvé tétele érdekében a BN reaktorban a hasadási reakciót gyors (nagy energiájú) neutronok támasztják alá, szemben a termikus neutronokkal működő LWR-ekkel. Mivel nem lehet retardáló hűtőt használni, a reaktor aktív zónáját le kell hűteni egy olyan alkalikus fémolvadékkal, amely magas kémiai aktivitást mutat, és levegővel és vízzel robbanással reagál.

Megjegyezzük továbbá, hogy a plutónium tenyésztés nem olyan gyors, mint szeretnénk: a duplázó idő, azaz az idő, amely alatt a nemesítő termel elegendő plutóniumot betölteni egy másik, ugyanabban a reaktorban (40 év), lényegesen több, mint az élettartam az első reaktor (legfeljebb 30 év). Ez arra utal, hogy egy másik kulcsfontosságú tenyésztő probléma: a végén a működéséhez kell egy rendszer, amely több lépésből álló, a szétválasztás plutónium, üzemanyag betöltése a reaktorok, újrafeldolgozása a kiégett fűtőelemek és a takarót.

Ezek és más technikai nehézségek tenyésztők okozott tehetetlenségét azok használatát, és mindkét hátrányok - a műszaki nehézségek és a magas költségek teljesítmény - vezetett be, hogy az Egyesült Államok és Nyugat-európai országok felé fordult nemesítő programok.

A MOX mint nukleáris üzemanyag használata: biztonsági aggályok

A hidegháború vége végéig a nukleáris fegyverek használatával való világháború fenyegetése szinte semmire süllyedt. Helyét a nukleáris fegyverek elterjedésének veszélye okozta, és olyan államok vagy csoportok általi felhasználása, amelyek korábban nem rendelkeztek, ami akkor fordulhat elő, ha igen dúsított uránt vagy plutóniumot kaptak.

Jelenleg a nukleáris fegyverekkel kapcsolatos fő biztonsági fenyegetés azért jelentkezik, mert elterjedt az olyan országokra, amelyek korábban nem rendelkeztek velük. Eddig csak hét állam rendelkezik nukleáris fegyverekkel. Ez Kína, Franciaország, Oroszország, az Egyesült Államok, Nagy-Britannia, India és Pakisztán.

Az Egyesült Királyságban 400 nukleáris robbanófej található; Franciaország körülbelül 500; Kína valószínűleg körülbelül 400; India körülbelül 40; Pakisztánban 7 körül van. Azt is feltételezhetjük, hogy Irán, Izrael és Észak-Korea törekszik nukleáris fegyverek létrehozására.

Mindazonáltal nem valószínű, hogy bármely ország az elkövetkező 10-15 évben beléphet az atomerőmű klubba. Ebben az időszakban a nukleáris technológiák széles körű használata békés célú felhasználásra (de katonai programok fejlesztésére). Ugyanakkor a ballisztikus rakéta-technológia elterjedése is el fog terjedni. Veszélyes kombináció! Ha ez megtörténik (vagy attól félhet, hogy 10-15 év alatt megtörténik), a nukleáris fegyverek elterjedése gyors ütemben megy.

Most nagy figyelmet fordítanak a nukleáris fegyverek nukleáris fegyverek korszerűsítésére irányuló tevékenységeire (a "vertikális fegyverkezési verseny"). De nem szabad alábecsülni a veszély a nukleáris fegyverek terjedésének államok, korábban ez nem fordult elő ( „horizontális fegyverkezési verseny”), mivel ez veszélyezteti a nukleáris fegyverek használatára a jövőben a helyi konfliktusok.

A nukleáris státus minden erejével történő megszerzése destabilizálni fogja az adott régió helyzetét. Ráadásul az ilyen megszerzés puszta lehetősége hátrányos a biztonságra, arra kényszerítve a szomszédos országokat, hogy lépjenek fel a vezetővel. Például, ha Japán nukleáris fegyverek létrehozásával foglalkozik, Észak és Dél-Korea hajlandó ugyanezt tenni, és Kína valószínűleg nukleáris arzenálokat épít fel.

Nem valószínű, hogy a kormányok a közeljövőben politikai döntéseket hoznak a nukleáris fegyverek megteremtéséről, de a nukleáris fegyverek kezelése a terroristák kezében egyre nő. Ez a veszély már sürgetőbbé vált, mint a világméretű nukleáris háború veszélye, legalábbis rövid és középtávon.

A terroristák mindig arra törekszenek, hogy minél több kárt okozjanak. A szokásos repülési robbanási kísérletektől komolyabb lépésekre, például a topiói ideggázt használó támadásokra költöznek. Ez a példa azt mutatja, hogy a terrorista csoportok vezetői nem állnak meg, mielőtt modern tömegpusztító fegyvereket - ebben az esetben vegyi fegyvereket - használnának. A nukleáris fegyverek ebben a láncban a következőek lehetnek.

A MOX üzemanyag üzemanyagként atomreaktor, majd elválasztása plutóniumot a kiégett üzemanyag drámai módon megnöveli a kockázata, hogy a hasadóanyagok előállítására alkalmas nukleáris fegyverek, a kezében agresszív államok és terroristák. A legegyszerűbb atombomba esetében a robbanás teljes energiája a magok hasadási reakciójából ered.

Az implozion típusú plutónium atombombának az eszköze az alábbi. Azok, akik sikeresen képesek rá, biztosak lehetnek benne, hogy működni fog - nem kell vizsgálatokat végezniük, így a robbanóeszköz gyártása és későbbi elhelyezése titokban teljesíthető.