Отработанное ядерное топливо

Я как-то постил уже в одном из бесчисленных топиков о персидской АЭС:

---

К вопросу о возможности создания бомбы из реакторного плутония.

Попалось вот такое упоминание:
Особо секретное задание > История > «Всякая всячина» — Библиотечка разных статей

...По этой же причине плутоний, образующийся в реакторах атомных электростанций, где выдержка очень велика, крайне трудно использовать для создания бомбы. До 90-х годов этого вообще не умели делать. Сейчас научились делать бомбы даже из сильно загрязнённого плутония 240Pu, но они требуют значительно большего количества активного вещества.

 

Автор:

Иоффе Борис Лазаревич
родился в 1926 году. Член-корреспондент АН СССР и РАН, физик-теоретик, автор ряда научных трудов по физике элементарных частиц, физике высоких энергий, ядерной физике, теории ядерных реакторов.

 

- мужик хоть и с некоторыми конспирологическими заскоками (не по Ирану, нет), но профи, имевший непосредственное отношение к атомным работам, в т.ч. и по бомбе.
Правда, давно.
К моменту публикации статьи он, конечно, уже не в соотв. организациях, и возраста весьма преклонного. И уже в 90-х тоже наверняка отошёл от дел.
Так что насчёт возможности начиная с 90-х годов таки-делать бомбы из "грязного" плутония (хотя и не факт, что непосредственно реакторного) - это всё же не его мнение, как профессионала, но, очевидно, пересказ какого-то источника. Знать бы, какого, и насколько он надёжен...

Говорится также, что "Вариант этой статьи, рассчитанный на читателя-физика, был опубликован в „Сибирском физическом журнале“ (1995, № 5)." Как знать, там, может, и ссылки есть...


То есть в общем появляются некие намёки - хоть и неизвестной пока степени достоверности - что может и можно в принципе из реакторного плутония какое-то бабахало соорудить.
Но вот если верить Иоффе - такая возможность появилась только в 90-х, читай - только у стран с огромным атомным опытом (Россия, США, может быть, Франция с Англией).
То есть уровень нужен ну очень высокий - возможно, результат достигается особо быстрым и качественным обжатием ядра, + доп. источники нейтронов и/или отражатели. В общем какой-то хай-тех, даже не простая имплозия (которая тоже не больно проста).
Вещи, для начинающих бомбоделов навряд ли доступные, даже если вообще реальные (если первоисточник - не деза с политическими целями).
Плюс и грязного плутония требуется, согласно цитате, существенно больше. И неизвестно еще - то ли для равенства мощности взрыва с "нормальной" плутониевой бомбой, то ли для того, чтобы вообще получился взрыв, хоть самый дохлый.

В общем, даже в случае верности вопрос об потенциальной возможности АЭС для изготовления ЯО - слабоактуален.

Fakir> - мужик хоть и с некоторыми конспирологическими заскоками

Однако за счёт захвата нейтронов плутонием-239 происходит также накопление другого изотопа плутония — 240Pu. Этот изотоп вреден для бомбы, и при большом его содержании взрыва не будет — будет „пшик“. Для обеспечения взрыва бомбы нужно, чтобы отношение 240Pu к 239Pu не превосходило определённой величины.

 

Это все противоречит отчету DOE. Впрочем там же рядом написано что "Но ответ Бора был грубо неверен!" — я так понимаю это относится к тому что из Pu-240 атомной бомбы не сделать.

По этой же причине плутоний, образующийся в реакторах атомных электростанций, где выдержка очень велика, крайне трудно использовать для создания бомбы. До 90-х годов этого вообще не умели делать

 

В отчете DOE сказано что американцы — умели. Более того, умели делать бомбы которые ненамного уступали бомбам на оружейном плутонии.

Fakir> Знать бы, какого, и насколько он надёжен...

В чем и дело. Понимаешь, публикация DOE это не хрен собачий. На мой ламерский взгляд, организация уважаемая.

Конспирологи — идут лесом.

Fakir> Но вот если верить Иоффе - такая возможность появилась только в 90-х

1) В отчете DOE написано другое
2) Там же написано что хлопушку на 2кт соорудить много, много проще чем сделать нормальную, эффективную бомбу. Что понятно. Но и 2кт — это немало.

Fakir> Вещи, для начинающих бомбоделов навряд ли доступные

Начинающему бомбоделу достаточно сделать бомбу первого поколения. С простой имплозией. Гарантируемый ТЭ — несколько килотонн. Так в отчете DOE написано.

Fakir> В общем, даже в случае верности вопрос об потенциальной возможности АЭС для изготовления ЯО - слабоактуален.

Не, ясно что лучше сразу нарабатывать оружейный плутоний. но:
1) за неимением гербовой пишут на простой
2) террорюги.

russo> Начинающему бомбоделу достаточно сделать бомбу первого поколения. С простой имплозией. Гарантируемый ТЭ — несколько килотонн. Так в отчете DOE написано.


не такая уж она протая, ента имплозия..

MIKLE> не такая уж она протая, ента имплозия..

Да ясен пень. Но исходя из моих ламерских знаний — для террор группы с хорошим финансированием не проблема сделать имплозивку первого поколения. И в отчете DOE так написано, а его уже не ламеры писали.

russo> Да ясен пень. Но исходя из моих ламерских знаний — для террор группы с хорошим финансированием не проблема сделать имплозивку первого поколения.


дело не в теории, а в железе. на колнке такое не делается.

MIKLE> на колнке такое не делается.

Опять же — раз в отчете DOE написано что обеспеченные террорги *и большинство стран третьего мира) это могут сделать, я буду считать что таки да, могут. Пока мне убедительно не докажут обратно.

Ничего невероятного/чересчур сложного в простой линзе первого поколения на мой ламерский взгляд нет. Тем более что знание как "это" сделать нынче весьма уже распространено, 60 лет уже все же прошло.

Отводить тепло Pu-238 — тоже можно чего придумать. Пре-инициация — чорт с ней. Повышенный уровень излучения — террорюг не парит. Где именно там фундаментальный затык для террорюг с финансами?

MIKLE>> ну-плутоний потом всё равно выделять надо. завод таки нужен.
Fakir> Блин, тебе что, russo своей травой паровозик сделал?!
Fakir> Плутоний выделяется ХИМИЧЕСКИМИ способами!!!
Я правильно понял? Урановые ТВЭЛ-ы находятся в активной зоне столь малое время, что бы наработалось максимальное количество плутония, но при условии, что в его составе, плутония-240, и прочих отличных от 239-го, будет не больше 7% (а то и меньше), лишь бы не заморачиваться с отделением изотопов, а отделить его от урана исключительно химией, так? (я про оружейный плутоний)
Как думаешь, себестоимость такого производства выше/ниже или приблизительно равна производству оружейному урану?
Известно ли? Используют ли повторно уран в дальнейшем производстве плутония после отделения из него плутония?

Fakir> + доп. источники нейтронов и/или отражатели.

Скорее уж поглотители с хитрым спектром поглощения.

davex> Как думаешь, себестоимость такого производства выше/ниже или приблизительно равна производству оружейному урану?

Гораздо ниже. По процессу выделение плутония схож с добычей золота. И если не заморачиваться с охраной труда и охраной окружающей среды, то производство со схожей производительностью можно организовать на площадях драги. Стоимость, соответственно, не превысит себестоимость производства золота. И это при незначительных энергозатратах и отсутствии экзотических реактивов. Мало того, заводик можно скрмпилировать из коммерчески доступных агрегатов или созлать распределенную сеть лабораторий с автоматическими поточными экстракторами.

davex> Известно ли? Используют ли повторно уран в дальнейшем производстве плутония после отделения из него плутония?

М-м-м... скажем так, уран используется

marata> Гораздо ниже. ...
Спасибо!
[Мечтательно] Где бы еще почитать более подробно об этом с выкладками...

marata> М-м-м... скажем так, уран используется
Ммм... Формулировка поставила в тупик...
Видать что-то я не так спросил...

marata>> М-м-м... скажем так, уран используется
davex> Ммм... Формулировка поставила в тупик...

Я думаю загадочность сводится к тому что уран не идёт обратно в реактор для наработки оружейного плутония, потому что очищать до идеального состояния его невыгодно экономически. Вместо этого он может идти в топливо менее разборчивых в еде энергетических реакторов, особенно если топливо вторичное. Таким образом оружейный плутоний должен получаться недорогим.

davex> [Мечтательно] Где бы еще почитать более подробно об этом с выкладками...

au> ... потому что очищать до идеального состояния его невыгодно экономически.
Хочется уточнить: имеется ввиду очистка от плутония, что-бы Pu²³⁹ что бы уменьшить содержание Pu²⁴⁰ и прочих?

permeakra> Пьюрекс-процесс — Википедия

Спасибо!

davex> Хочется уточнить: имеется ввиду очистка от плутония, что-бы Pu²³⁹ что бы уменьшить содержание Pu²⁴⁰ и прочих?

Можно даже сказать точнее. Для использования в качестве топлива для производства плутония в регенерате должны быть только u²³⁵ и U^238.
Вот еще одна ликбезина - PRoAtom Боцману можно верить

// На вторую страницу я ссылку не давал

au>> ... потому что очищать до идеального состояния его невыгодно экономически.
davex> Хочется уточнить: имеется ввиду очистка от плутония, что-бы Pu²³⁹ что бы уменьшить содержание Pu²⁴⁰ и прочих?

Очистка оставшегося урана. Это лишь моё предположение: режим реактора наверно выбирается так, чтобы плутоний был достаточно (для оружия) чистый, его потом и выделяют химически. Оставшееся (уран плюс осколки) разделяют так чтобы экономически было ненакладно, и пускают на вторичное топливо в энергетический реактор. Снова в "оружейный" реактор это не запускают, кормят только чистым натуральным ураном.

marata> // На вторую страницу я ссылку не давал

Фигасе чтиво наночь!

marata> Можно даже сказать точнее. Для использования в качестве топлива для производства плутония в регенерате должны быть только u²³⁵ и U^238.
Не дабы оспорить, а дабы понять и осознать.
1. Почему только u²³⁵ и U²³⁸? Ведь участие других элементов (отличных от плутония и урана) в ЯР не приводит к получению изотопов Pu, а если и приводит то доля весьма мала. Соответственно и наработанный плутоний из переработанных ТВЭЛ-ов из ОЯТ, точно так же можно выделить хим.способом.
2. Опять же, не ужели отработанные ТВЭЛ-ы нельзя очистить химией не только от плутония, но и от других эелементов до достаточной степени чистоты аналогичной или близкой природному урану?

marata> Вот еще одна ликбезина - PRoAtom Боцману можно верить
marata> // На вторую страницу я ссылку не давал
Спасибо, очень познавательно.
Вторая тоже ничего...

davex>> Хочется уточнить: имеется ввиду очистка от плутония, что-бы Pu²³⁹ что бы уменьшить содержание Pu²⁴⁰ и прочих?
au> Очистка оставшегося урана.
Здесь вопросы теже, что и к marata.

au> режим реактора наверно выбирается так,
Что ты подразумеваешь под режимами? Я действительно не силен в работе ЯР. Но применительно к данному случаю слышал/читал только о малой длительности нахождения ТВЭЛ в зоне ЯР. Ну и вроде как нейтроны не всех типов (энергий) одинаково полезны, но тут для меня пока дремучий лес.

davex> Здесь вопросы теже, что и к marata.

Лучше все такие вопросы сразу к нему Я лишь скажу что разделить можно что угодно, в том числе чистый Pu-239 из любого топлива (электромагнитным сепаратором) — это вопрос цены и времени.

au>> режим реактора наверно выбирается так,
davex> Что ты подразумеваешь под режимами?

Я подразумеваю баланс между скоростью наработки Pu-239 и его чистотой. Два предела: энергетический реактор, где важность чистоты -239 равна нулю при большой скорости наработки, и специальный/исследовательский реактор, где наоборот.

davex> 1. Почему только u²³⁵ и U²³⁸? Ведь участие других элементов (отличных от плутония и урана) в ЯР не приводит к получению изотопов Pu, а если и приводит то доля весьма мала. Соответственно и наработанный плутоний из переработанных ТВЭЛ-ов из ОЯТ, точно так же можно выделить хим.способом.

Тут особых тонкостей нет. 238-й - исходный материал, 235-й - источник нейтронов. Кстати, если бы найти дешевый и мощный источник нейтронов нужного спектра, то гораздо приятней работать с обедненным ураном Может пора мониторить ториевые запасы?
Примеси делятся на несколько типов: инертные (ни на что не влияют), поглотители нейтронов (снижают эффективность реакторов), замедлители нейтронов (меняют их спектр), участвующие в ядерных реакциях деления/синтеза (загрязняют продукт). Но тут я "некопенгаген", на форуме есть более грамотные люди.

davex> 2. Опять же, не ужели отработанные ТВЭЛ-ы нельзя очистить химией не только от плутония, но и от других эелементов до достаточной степени чистоты аналогичной или близкой природному урану?

Можно, но зачем? Для производства плутония на боНбу нужно урана с гулькин нос. дешевле природный взять, чем изгаляться с очисткой.
Кстати, под "природным ураном" подразумевается уран с природной изотопией. На химические примеси (с любым изотопным составом) это определение не распространяется.

marata> Тут особых тонкостей нет. 238-й - исходный материал, 235-й - источник нейтронов. Кстати, если бы найти дешевый и мощный источник нейтронов нужного спектра, то гораздо приятней работать с обедненным ураном

а само оят? колдорое месяцами/годами высвечивают после извлеченияч из реактора(реч об энергетичеческих)? то есть берём оу, берём оят-и вуаля? свежее оят фонит вроде изрядно...

davex>>
marata> Можно, но зачем? Для производства плутония на боНбу нужно урана с гулькин нос. дешевле природный взять, чем изгаляться с очисткой.
Мнэ.
Вообще говоря это очень странно - добыча природного урана стоит, насколько я понимаю, изрядных денег. А химическая очистка от не-уранового добра и там и там дожна стоить сопоставимых денег, в случае вторичного урана из бридера так даже дешевле, бо так и так всё растворяют, т. е. самая затратная по нерегенируемым реактивам часть - растворение - уже пройдена.

Откуда такое берётся?

AXT>> то подожди pls до выходных. Сейчас времени нет.
russo> Хорошо

Обещанный разбор. В отчёте американских теплотехников много букв, сразу общими словами всё не описать. Поэтому буду писать буквоедский разбор по главам. Сегодня начну со вступления.

disclaimer: Я ниразу не ядерщик, и даже свечку не держал. Так что это всё рассуждения человека с естественнонаучным образом мысли и не более того.

DOE/NN-007, Nonproliferation and Arms Control Assessment of Weapons-Usable Fissile Material Storage and Excess Plutonium Disposition Alternatives

Итак. В первую очередь, это документ вовсе не об опасности ядерных материалов. Это документ о способах затруднения доступа к этим материалам. Он - по причине своего существования - подразумевает, что эти материалы очень опасны, и доступ к ним должен быть ограничен. И уже поэтому не должен быть использован в качестве доказательства опасности ядерных материалов (в логике такая схема доказательства называется "порочный круг"; в данном случае она сводится к тому, что "ядерные материалы опасны потому, что они опасны").

На это можно возразить, что, во-первых, первые 4 главы содержат доказательную часть (т.е. собственно обоснование, почему они таки опасны), а во-вторых, это очевидно любому здравомыслящему человеку. Второй аргумент нелеп, потому что взывает к стадному чувству (земля плоская, ага, так все говорят), а с первым надо разобраться поподробнее. И с "поправкой на ветер" в том смысле, что составители документа, разумеется, предпочитали те свидетельства, которые требуют дополнительной защиты ядерных материалов - а иначе нафига вообще писать этот трактат на 300 страниц? Чтобы прочитавшие его сенаторы решили, что ядерные материалы никакой дополнительной защиты не требуют, и этот отчёт повесили на гвоздик в сортире сдали в архив?

А теперь начнём разбор первого аргумента. Честно говоря, доказательная часть отчёта выглядит странно. В ней раз за разом, чуть изменяя форму, повторяется одно и то же заклинание про опасность; первый пример обнаруживается на странице VII, цитирую полностью:

"Plutonium and HEU are the essential ingredients of nuclear weapons. Sevreral kilograms of plutonium, or several time the amount of HEU, is enough to make a nuclear bomb. With access to sufficient quantities of these materials, most nations and even some subnational groups would be technically capable of producing a nuclear weapon; therefore controls on access to these materials are primary technical barrier to nuclear proliferation in the world today."

 

В нём содержится несколько весьма необоснованных утверждений про ядерную опасность. Первое: хотя только высокообогащённый - 235 изотопом, судя по аббревиатуре HEU - уран считается опасным (что уже вранье - 233 изотоп для бомбы ничуть не хуже), зато любой изотоп плутония объявляется пригодным для бомбы. Хм, хотел бы я посмотреть на идиота, который попытается сделать бомбу на Pu²⁴¹. Издалека и через экран из свинцового стекла.
Затем следует замечательная фраза о том, что достаточно добыть нужное количество ядерных материалов, и любая достаточно большая группа людей оказывается "технически способна" сделать бомбу. С этим, если помнишь, я и стал спорить (а ты, помнится, в ответ начал отмазываться по схеме "где я такое сказал?").

Чуть дальше видим такое (страница viii):

"The United States does not encourage civilain use of plutonium, ..."

То есть, США не хочет, чтобы существовали долгоживущие источники альфа-частиц и радиоизотопные батареи приличной мощности.

.. ну тут дальше обсуждаются реакторы, захоронения и т.д., и только общие слова про оружейную опасность ..

Не, виноват, одна хохмочка просочилась: "lay the essential foundation for parallel disposition of excess Russian plutonium, reducing the risks that Russia might threaten U.S. security by rebuilding its Cold War nuclear weapons arsenal, or that this material might be stolen for use by potential proliferators.".
Я это даже переводить не буду. Кому надо - тот поймёт. (Ах, да: страница XIV).

.. дальше опять неинтересно ..

Ну и завершающий аккорд вступления: табличка ES-1, подпись "Weapons-grade and reactor-grade plutonium can both be used in a nuclear weapon" (стр. XXII). Ого. Вот так вот в лоб, без объяснения, почему же оружейный плутоний так называется, нам говорят, что тип плутония не важен - оружейный там, или реакторный, всё равно оружие можно из него можно сделать. Походя, в сноске к таблице утверждают. Лично я думаю, что это компостирование мозгов в чистом виде. Самом рафинированном.

По первой главе будет позже. Звиняйте, время не всегда удаётся найти.

P.S: Безмерно позабавило в этом отчёте: "Group of Seven of industrialized democracies (including the United Sates)"

permeakra> А химическая очистка от не-уранового добра и там и там дожна стоить сопоставимых денег, в случае вторичного урана из бридера так даже дешевле


Написали же-изотопный состав важен? т. е. в прОцентах . У облученного урана он другой будет. Там кроме 235 еще и 233 будет.