Отработанное ядерное топливо

helicopter> Отработанное топливо на ядерное оружие ? Это как ? Для АЭС используют 3-5% уран. Реакторы подлодок 30-40% а для бомбы надо >98% (поправьте, если что напутал)
Имеется в виду, что в результате облучения ядерного топлива, а именно , получается плутоний. При содержании в плутонии изотопа более 93-98 % его называют оружейным (оружейное качество).
Плутоний в отработанном ядерном топливе (ОЯТ) образуется в результате захвата нейтронов атомами урана.
Для его извлечения из ОЯТ используется, так называемый, PUREX процесс. Это радиохимическая обработка заключается в переводе ОЯТ в раствор действием азотной кислоты и дальнейшей экстракцией урана и плутония фосфорорганическим веществами. Обычно применяются трибутилфосфат и диэтилгексилфосфат в синтине.
Но надо помнить, что ядерное топливо АЭС и двигательных установок используется максимально долго для повышения экономичности, т.е. с максимальным выгоранием. В результате кроме большого числа продуктов деления получаются еще многочисленные продукты синтеза. В частности, кроме получаются , , , . Все изотопы плутония, кроме 239, вредны для ЯО в результате высокого нейтронного фона. Это приводит к увеличению массы заряда. В принципе реально изготовление ЯО из реакторного плутония, но это сродни вырезанию гландов через анус.
Бредни про использование ОЯТ для изготовления ЯО связана со следующими фактами. В СССР (РФ) существовало производство оружейного плутония. В оружейный комплекс входили графитовые реакторы на природном уране, расположенные на Маяке, СХК и ГХК. Эти реакторы работали с малым выгоранием топлива, т.е. получалось мало плутония, но он был оружейного качества. Далее облученное топливо также подвергалось радиохимическое обработке. Эти производства находились на Маяке (РТ-1) и ГХК (РТ-2).
В чем же различие двух радиохимических производств (гражданского и оружейного)? В целях! Оружейное предназначено для получения плутония. Побочно получают уран, который повторно используют для получения ядерного топлива. При этом получают не так много радиактивных отходов (РАО). В качестве сырья использовали только ОЯТ воднографитовых реакторов.
Гражданское производство остро заточено под утилизацию РАО. Т.е. в результате радиохимии из ОЯТ извлекают РАО, которые захоранивают. Уран и плутоний складируют и не каким образом не используют (пока). Для переработки используют ОЯТ реакторов ВВЭР-440 (только!), БН-600 и двигательных установок. Топливо ВВЭР-1000 только планируется перерабатывать, сборки РБМК-1000 даже не планируют, т.к. нет технологии их транспортировки.
И в дополнении. На Маяке оружейное и гражданское производство разнесено даже территориально, на ГХК в принципе нет гражданского производства.

> Бредни про использование ОЯТ для изготовления ЯО связана со следующими фактами.

С одним фактом, в основном: этим удобно пугать народ в СМИ, т.к. объяснить разницу между оружейным и неоружейным плутонием никто не торопится, да и удастся ли — вопрос. А так всё класс: факт — в реакторах нарабатывается плутоний; факт — плутоний идёт в ядерное оружие; факт — ядерное оружие страшное, страшное, страшное. Вывод: реакторы не пущать, а народ поддержит. Детали цепочки знать необязательно.

Кстати, ОЯТ состоит на ~96% из урана, и лишь ~4% — продукты деления, в составе которых далеко не всё "ядерное г-но". Вот такие вот "отходы."
Из шести перспективных (4 поколение) типов реакторов лишь специальный один работает "на унитаз."

Статья на PRoAtom Структура замкнутого ЯТЦ в новой технологической платформе В.И.Калинкин, А.В.Серов, Н.П.Шафрова, ФГУП «ГИ «ВНИПИЭТ»

Даётся историческая справка развития ядерной энергетики (её перерабатывающей части) с момента пуска первого радиохимического завода, дана оценка потенциальных возможностей развития перерабатывающих мощностей (заводов РТ-1, РТ-2, РТ-3, РТ-БН).
Рассматривается роль и место замкнутого топливного цикла в РФ на период до «Чернобыльской аварии», недостатки принятых технологических схем, определены задачи по обеспечению безопасности в условиях развития атомной энергетики на новом этапе, в том числе замкнутого ЯТЦ с реакторами на быстрых нейтронах, максимальной минимизации отходов (их кондиционирования, последующей трансмутации). Рассматриваются вопросы создания современного центра по переработке ОЯТ и обращению с РАО с ориентацией на окончательное их удаление в рамках новой технологической платформы.

 

Кстати, а плутоний как в основном можно очистить от Pu-240? Надо полагать, тоже центрифужным методом?

Fakir
Фактически никак. Нет смысла. Слишком мала разница. Если только ураном разбодяжить и в таком виде в бомбу...

Fakir> Кстати, а плутоний как в основном можно очистить от Pu-240? Надо полагать, тоже центрифужным методом?
Я читал, что у плутония все сложно с газообразными соединениями.

ЭМР, конечно, спасет, но это ж геморой какой...

В 70-х в СССР проводились работы по опытно-промышленному обогащению плутония, извлеченного из ОЯТ. Были получены хорошие результаты, но при этом несколько человек было переоблучено. Поэтому такая технология получения оружейного плутония не пошла.

Что не пошла - понятно, в общем-то.
Вопрос в другом - в применимости в пресловутой иранской программе. Если уж развить паранойю - можно попробовать предположить, что плутоний из ОЯТ с АЭС будут "чистить" на центрифугах. Вопрос, какой парк центрифуг понадобится для очистки плутония по сравнению с обогащением урана?

Fakir> Что не пошла - понятно, в общем-то.
Fakir> ...Вопрос, какой парк центрифуг понадобится для очистки плутония по сравнению с обогащением урана?

ЧУДОВИЩНЫЙ Разница в массе 1/240...мнэээ...в 3,06 раза по сравнению с U235/238. Проще получить урана в ТРИ раза больше и наделать урановых бомб

Ник

Вряд ли всё так линейно. Надо смотреть долю Pu-240 в ОЯТ, и процент, пригодный для оружейного использования.

Fakir>> Что не пошла - понятно, в общем-то.
Fakir>> ...Вопрос, какой парк центрифуг понадобится для очистки плутония по сравнению с обогащением урана?
Wyvern-2> ЧУДОВИЩНЫЙ Разница в массе 1/240...мнэээ...в 3,06 раза по сравнению с U235/238. Проще получить урана в ТРИ раза больше и наделать урановых бомб
Wyvern-2> Ник
Не совсем верно, ибо исходное обогащение не то. Даже в топливе с очень глубоким выгоранием плутония-238,240,241,242 суммарно не более трети. То есть, изначальное соотношение 2:1. Конечное - скаэем, 30:1.
Изначальное соотношение урана-235 к урану-238 где-то 1:141. Конечное - где-то 12:1

ЕРР для урана требуется гораздо больше.

Но я сомневаюсь, что кто-то будет работать с плутонием на центрифугах - слишком много проблем. Несоразмерно выгоде.

Народ, а формулки для центрифужного обогащения помнит кто? А то я уже забыл, а старые методы искать вломы Хотя бы характер зависимости, степень какая.
А то мало ли, что проще окажется, и, главное, где надо меньше центрифуг.

Fakir> Народ, а формулки для центрифужного обогащения помнит кто? А то я уже забыл, а старые методы искать вломы Хотя бы характер зависимости, степень какая.
Какие формулки? Что такое ЕРР? или чего?

Fakir> А то мало ли, что проще окажется, и, главное, где надо меньше центрифуг.
А не факт, что это главное.
Иначе б в СССР и Штатах давно б забили навоенные реакторы.

Ну, формулки для зависимости степени обогащения от оборотов, числа каскадов в барабане и т.п.
Имели в виду не мЕтоды, а метОды Методички и прочие конспекты по "Физметодам"

А у Штатов и СССР всё же несколько другая ситуация.

эпсилон - степень разделения (на сколько увеличится концентрация изотопа)
RT - понятно что
дельта M - разница масс легкого и тяжелого изотопа
V - линейная скорость ротора (м/с)

В книге "Ядерный топливный цикл. Технология, безопасность, экономика." Валерия Михайловича Лебедева есть замечательная табличка для понимания ЕРР.

Хм, что-то мне формулка помнилась более навороченной...

а 240-й плутоний аналог 238 урана чтоль?

MIKLE> а 240-й плутоний аналог 238 урана чтоль?
Хуже. Главное, что SF-rate высокий.

MIKLE>> а 240-й плутоний аналог 238 урана чтоль?
Татарин> Хуже. Главное, что SF-rate высокий.

сечение захвата? или что?

MIKLE>>> а 240-й плутоний аналог 238 урана чтоль?
Татарин>> Хуже. Главное, что SF-rate высокий.
MIKLE> сечение захвата? или что?
Спонтанное деление. Нейтронный фон дает высокий.

MIKLE> а 240-й плутоний аналог 238 урана чтоль?

240й - это подобие низкооктанового бензина Из за высокой скорости распада он дает лишние нейтроны - в результате при его содержании выше 6% добиться ядерного взрыва просто НЕВОЗМОЖНО - даже имплозия не помогает. Реакция начинается задолго до того, как получаться габариты критмассы и к моменту когда дОлжон начать делиться плутоний 239 критмасса уже в виде плазмы. Получается пшик мощностью в пару тонн ТНТ

Ник

MIKLE>> а 240-й плутоний аналог 238 урана чтоль?
Wyvern-2> 240й - это подобие низкооктанового бензина Из за высокой скорости распада он дает лишние нейтроны - в результате при его содержании выше 6% добиться ядерного взрыва просто НЕВОЗМОЖНО - даже имплозия не помогает. Реакция начинается задолго до того, как получаться габариты критмассы и к моменту когда дОлжон начать делиться плутоний 239 критмасса уже в виде плазмы. Получается пшик мощностью в пару тонн ТНТ
Американы взрывали ядерное устройство мощностью в несколько килотонн на плутонии из ОЯТ PWR.
Но это устройство, не бомба.
Не то чтобы невозможно совсем, но жизнь осложняет очень сильно: и стоимость, и сроки хранения, и массогабариты становятся - ни к черту.

Fakir> Хм, что-то мне формулка помнилась более навороченной...
Уравнение Коэна?

MIKLE>> а 240-й плутоний аналог 238 урана чтоль?
Wyvern-2> 240й - это подобие низкооктанового бензина Из за высокой скорости распада он дает лишние нейтроны - в результате при его содержании выше 6% добиться ядерного взрыва просто НЕВОЗМОЖНО - даже имплозия не помогает.

А ежели скорость имплозии на порядок повысить? Теоретически должен взорваться.