Plutónium - stadopedia előállítása
Új elemek szintézise
A fegyvernemű plutónium gyártása
Néhány atom átalakulása másokba akkor következik be, amikor atomos vagy szubatomos részecskék kölcsönhatásba lépnek. Ezek közül csak neutronok állnak rendelkezésre nagy mennyiségben. A Gigawatt-i nukleáris reaktor az év során kb. 3,75 kg (vagy 4 * 10 30) neutront termel.
A plutónium atomok az atomreakciók lánca következtében alakulnak ki, az urán-238 atom neutron általi elfogadásával:
U 238 + n -> U 239 -> Np 239 -> Pu 239
vagy pontosabban:
A besugárzás folytatásával néhány plutónium-239 atom képes önmagában egy neutron befogására, és a plutónium-240 nagyobb nehéz izotópává válik:
Pu 239 + n - Pu 240
Annak érdekében, hogy elegendő mennyiségű plutóniumot kapjunk, a legerősebb neutronfluxusokra van szükség. Ezeket csak az atomreaktorokban hozták létre. Elvileg minden reaktor neutronforrás, de a plutónium ipari termeléséhez természetesen speciálisan erre a célra van szükség.
A munkája rendszere. Az urán-238 besugárzására szolgáló reaktorban neutronok keletkeznek az urán-235 atommaghasadás helyhez kötött láncreakciójának eredményeként. Az U-235 felosztásánál átlagosan 2,5 neutron keletkezik. A reakció és a plutónium egyidejű előállításának támogatása érdekében szükséges, hogy az U-238 átlagosan egy vagy két neutront szívjon fel, és az egyik a következő U-235 atom hasadásához vezethet.
Az urán hasadéka által termelt neutronok nagyon nagy sebességgel rendelkeznek. Az urán atomok vannak elrendezve oly módon, hogy a rögzítés a gyors neutronok és a magok U-238 és U-235 nem valószínű. Ezért a gyors neutronok, miután több ütközés tapasztalható a környező atomokkal, fokozatosan lassulnak. Amikor ez az U-238 mag olyan erősen abszorbeálja neutronok (köztitermék sebességgel), hogy semmi sem maradt a hasadási U-235 és fenntartani egy láncreakció (U-235 osztva lassú, termikus neutron).
Ezzel a retarder a blokkokat uránnal körülveszi valamilyen könnyű anyaggal. Ebben a neutronok lelassulnak abszorpció nélkül, rugalmas ütközések tapasztalhatók, melyek mindegyikében elveszik az energia egy kis részét. A jó retarderek víz, szén. Így a termikus sebességre lelassult neutronok a reaktoron keresztül haladnak addig, amíg az U-235 hasadása meg nem szűnik (az U-238 igen gyengén felszívja őket). A moderátor és az urán rudak bizonyos konfigurációjával a neutronok és U-238 és U-235 felszívódásának feltételei jönnek létre.
A Pu-240 káros a fegyvergyártáshoz a következő okok miatt:
1. Kevesebb hasadó anyag, mint a Pu-239, így egy kicsit több plutóniumra van szükség a fegyverek készítéséhez.
2. A második, sokkal fontosabb ok - a Pu-240 spontán hasadottságának szintje sokkal magasabb, ami erős neutron-hátteret eredményez.
A legkorábbi években a fejlesztési atomfegyver kibocsátási neutronok (nagy neutron háttér) volt a probléma az úton, hogy egy megbízható és hatékony töltés miatt a korai robbanás. Erős neutron-flow megnehezíti vagy lehetetlenné, hogy összenyomja a mag bombát tartalmazó több kilogramm plutóniumot supercriticalities állapotban - előtt elpusztítja a legerősebb, de még mindig nem a legjobb energovyhodom. Parish vegyes nucleus - tartalmazó erősen dúsított U-235 és a plutónium (1940 végén) - legyőzte ezt a nehézséget, amikor lehetővé vált alkalmazni viszonylag kis mennyiségű plutónium a legtöbb urán atommag. A következő generációs díjak - eszközök nyereség miatt a szintézis (mid 1950) - ez a nehézség teljesen megszűnt, így biztosítva a magas energia-kibocsátás még alacsony teljesítmény kezdeti díj osztás.
A speciális reaktorokban előállított plutónium viszonylag kis százalékát tartalmazza a Pu-240-et (<7%), плутония «оружейного качества»; в реакторах АЭС отработанное ядерное топливо имеет концентрацию Pu-240 более 20% (плутоний «реакторного качества»).
A reaktorok speciális urán viszonylag rövid idő alatt, amely alatt nem éget minden U-235 és U-238 minden halad plutónium, de van kialakítva, és kisebb mennyiségű Pu-240.
Gazdasági. az egyetlen ok a plutónium speciális reaktorok létezésére. A bomlás plutónium elosztjuk vagy azt átalakítani egy kevésbé hasadó Pu-240 csökkentett teljesítmény és a megnövekedett gyártási költségeket (addig a pontig, ahol az ára egyensúlyba kell hozni a feldolgozási költsége egy kiégett üzemanyag egy kis plutónium).
A kezelés komplexitása. bár a neutronok kibocsátása nem olyan komoly probléma a fegyvertervezők számára, nehézséget okozhat az ilyen díjak előállításában és kezelésében. A neutronok további befolyást gyakorolnak a fegyvereket összegyűjtő vagy szolgálók szakszerű besugárzására (a neutronoknak nincs ionizáló hatásuk, de ehhez protonokat hoznak létre). A valóságban az emberekkel való közvetlen érintkezéssel járó díjak, például Davy Crocket, ezért rendkívül tiszta plutóniumot igényelnek alacsony neutronkibocsátással.
A plutónium közvetlen öntését és feldolgozását kézi úton, lezárt kesztyűs kamrákban végzik a kezelő számára.
Mindezen okok miatt (a radioaktivitás, a legrosszabb tulajdonságai Pu-240) miért a reaktor plutónium nem előállításához használt fegyverek - plutónium kiderülhet olcsóbb a spec. reaktorok. Bár valószínűleg nukleáris robbanóeszközt is előállíthatunk egy reaktorból.
Ez a gyűrű elektrolitikusan tisztított fém plutóniumból áll (a tisztaság több mint 99,96%). Tipikus a gyűrűket, amelyeket Los Alamos-ban készítettek és Rocky Flats-nek küldtek a fegyverek készítéséért, addig a gyártás legutóbbi felfüggesztéséig. A gyűrű tömege 5,3 kg, elegendő egy modern stratégiai töltéshez, az átmérő körülbelül 11 cm, a gyűrű alakja fontos a kritikus biztonság biztosításához.