АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Ядерно-физические свойства

Читайте также:
  1. B. группа: веществ с общими токсическими и физико-химическими свойствами.
  2. B. метода разделения смеси веществ, основанный на различных дистрибутивных свойствах различных веществ между двумя фазами — твердой и газовой
  3. I. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ И ВОДЯНОГО ПАРА
  4. Q.3. Магнитные свойства кристаллов.
  5. XI. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ И ДРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, СВОЙСТВА. СПОСОБНОСТИ И ДАРОВАНИЯ АРТИСТА
  6. А. Общие химические свойства пиррола, фурана и тиофена
  7. А. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА КОРРЕКЦИЙ
  8. Аминокислоты винограда и вина. Состав, свойства аминокислот.
  9. Анализ издержек начинается с построения их классификаций, которые помогут получить комплексное представление о свойствах и основных характеристиках.
  10. Арифметическая середина и ее свойства
  11. Б) не обладающие физическими свойствами, но приносящие постоянно или длительное время доход
  12. Б. Специфические химические свойства пиррола

Плутоний обладает уникальным комплексом ядерных и физико-химических свойств. Так, плотность чистого плутония при нагревании уменьшается от 19.82 до 14.7 г/см3 и вновь растёт до 16.52 г/см3. Поэтому для ядерных зарядов металлический плутоний легируют специальными добавками. В растворе плутоний может одновременно находиться в степенях окисления от +3 до +6, что делает его химию исключительно сложной и интересной.

Таблица 1. Свойства некоторых изотоповPu и238 U(PlutoniumFuel. Paris,1989)  
Изотоп Период полураспада, г. Основной тип радиоактивного распада Относительная энергетическая ценность (239 Pu = 1)  
в тепловом реакторе в быстром реакторе  
238 Pu 87,7 α-распад спонтанное деление –1,0 +0,5  
239 Pu 24 100 α-распад 1,0 1,0  
240 Pu   α-распад спонтанное деление –0,4 +0,2  
241 Pu 14,1 β-распад +1,3 +1,4  
242 Pu 37 500 α-распад спонтанное деление –1,4 +0,1  
235 U 7·10 8 α-распад +0,8 +0,7  

В атомных реакторах за счёт комплекса параллельных и последовательных ядерных реакций образуется набор изотопов плутония от 236-го до 244-го. Их химические свойства одинаковы, а ядерные существенно различаются (табл. 1). Изотопы имеют разные периоды полураспада Т1/2 (время, за которое распадается половина атомов): 238 Pu — 87.7 г., 241 Pu — лишь 14.1 г., а период полураспада самого „знаменитого“ 239 Pu составляет 24.1 тыс. лет. Изотопы 239 Pu и 241 Pu хорошо делятся тепловыми нейтронами, поэтому „нечётный“ плутоний и образуется, и одновременно „выгорает“ в реакторах АЭС типа ВВЭР, PWR, CANDU, РБМК; чётные изотопы при этом накапливаются. Различия в ядерных свойствах изотопов приводят к изменению состава плутония, образующегося в разных реакторах и даже в разных зонах одного реактора.

Чем дольше работает ядерное топливо в активной зоне реактора типа ВВЭР, тем больше в нём чётных изотопов и тем ниже энергетическая ценность этого плутония для использования в качестве вторичного ядерного топлива. В реакторах на быстрых нейтронах делятся(выгорают) как нечётные, так и чётные изотопы. Поэтому состав плутония в топливе „быстрых“ реакторов относительно стабилен.

В отработавшем топливе реакторов ВВЭР-1000 или PWR содержится ориентировочно от 0.8 до 1% невыгоревшего 235 U и от 0.95 до 1.2% плутония; примерно 3 — 4% массы топлива составляют продукты деления, остальные 94 — 95% — 238 U. Согласно сделанным оценкам, около 50% энергии, производимой АЭС, образуется за счёт деления плутония. Плутоний неизбежно нарабатывается, „горит“ в топливе АЭС и вырабатывает электроэнергию даже тогда, когда первоначально в реактор загружается только урановое топливо.

Изотопный состав плутония в отработавшем топливе разных реакторов различен. Плутоний из энергетических реакторов обычно называют „гражданским“ или „энергетическим“; а наработанный в специальных (промышленных) реакторах, — „оружейным“. Как нетрудно заметить, это материалы, существенно различающиеся по изотопному составу. В разных реакторах при разном выгорании топлива образуется плутоний, состав которого значительно варьируется. Кроме того, в мире существуют сотни различных исследовательских реакторов, отработавшее топливо которых может иметь совсем другой состав. Поэтому, если обнаружен, например, контрабандный плутоний, по его изотопному составу можно ориентировочно оценить, из топлива какого реактора он выделен и, что самое важное, имеет ли он отношение к ядерному оружию. Если состав отличается от приведённого в табл. 2, то, вообще говоря, идентифицировать источник такого плутония непросто.

Таблица 2. Изотопный состав плутония в отработавшем топливе различных АЭС Тип реактора Выгорание, ГВт·сут/т U Изотопный состав, % Pu  
238 Pu 239 Pu 240 Pu 241 Pu 242 Pu  
ВВЭР–440 10 22 30 0,2 0,8 1,2 69,7 59,9 59,2 20,3 22,9 22,1 8,4 12,8 13,6 1,3 3,6 3,9  
ВВЭР–1000   1,6 44,1 30,4 16,4 7,3  
LWR 33 43 1,3 2,0 56,6 52,5 23,2 24,1 13,9 14,7 4,7 6,2  
AGR   0,6 53,7 30,8 9,9 5,0  
BWR 27,5 2,6 59,8 23,7 10,6 3,3  
Magnox   — 68,5 25,0 5,3 1,2  
CANDU 7,5 — 66,0 26,6 5,3 1,5  
РБМК–1000 *   0,8 44,0 40,0 9,0 6,2  
БН–600 ** — 0,1 85,0 13,5 1,0 0,1  
Оружейный плутоний — 0,05 93,6 6,0 0,4 0,05  
Примечания. * Расчётные данные. ** Расчетные данные при загрузке реактора оружейным плутонием.  

Каждый ядерный материал имеет „своё лицо“. Он несёт в себе отпечаток того завода, на котором получен, и тех задач, для которых предназначается. Дополнительную информацию о происхождении и истории плутония можно получить, измерив количество 241 Am, накопившегося в ядерном материале при хранении за счёт распада 241 Pu: чем больше его превратилось в 241 Am, тем дольше лежал материал после переработки. В качестве „отпечатков пальцев“ помимо изотопного состава могут быть использованы те свойства ядерного материала, которые меняются в зависимости от его предыстории: из какого соединения и как его получили, какие радиоактивные и нерадиоактивные примеси остались в нём после операций очистки и т.д.

Так, обнаруженные летом 1994 г. в Германии плутоний и уран по составу соответствовали энергетическим материалам и не имели никакого отношения к ядерному оружию. Существует обоснованное мнение, что вся эта операция (только ли эта?) была сфабрикована германскимиспецслужбами [10]. До сих пор не было зафиксировано ни одного случая обнаружения на Западе оружейных ядерных материалов из России.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |

Поиск по сайту:

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.003 сек.)