3. Особенности технологии плутония. Проблемы обращения с плутонием.

Получение урана = 9/10 пути к бомбе, а получение оружейного плутония = 1/6 пути к бомбе.

Бомба на основе плутония:

1. очень сильные тактико-технические характеристики

2. сложная технология

3. необходимость испытания образца

Pu невозможно обогатить без реактора, но обогащение ему и не требуется.

Р-р наработки Pu:

1. бойся длинных излучений

2. непрерывный цикл работы

3. р-р должен работать на естественном U

(чем выше обогащение по ²³⁵U, тем больше шансов наработки ²³⁸Pu – он не подходит, нужен ²³⁹Pu. Если не бедет ²³⁸U, не будет и Pu)

Тяжеловодные р-ры с мощностью наработки в десятки кВт используют в осн для наработки Pu

Масса оружейного Pu

M_(Pu) = 0,4 * X_(Pu) * K_им * W, МВт

K_им - коэффициент мощности

X_(Pu) - плутониевый коэффициент

Масса наработки оружейного Pu в кг в год

M_(Pu)(год) ~ от 1/4W до 1/3W МВт

Pu в отличие от U перофорен (воспламеняется сам по себе)

Pu невероятно коррозийно устойчив

Pu-бомба: проводят неядерные испытания (вместо Pu-ядра берут Al – должна получиться идеальная маленькая сфера горячего жидкого Al)

Билет 17

1. Пороговые и беспороговые реакции ядерного деления. Символьная запись, типичная энергетическая зависимость сечения, примеры.

M_F > M⁽¹⁾_оск + M⁽²⁾_оск – усиление энергетической выгодности деления

Q=c² (M_F – 2M_оск)

M_оск на пределе энергетической выгодности 50-52 => выгодно делиться поровну тем ядрам, у кот.

M_F ~ 100

Сконструировали параметр Z²_F / A_F для реш-я уравнения M_F = M⁽¹⁾_оск + M⁽²⁾_оск . В этом случае усл-е энергетической выгодности ~ 17

r – эксцентриситет (числовая характеристика конического сечения, показывающая степень его отклонения от окружности).

r=0 – исходное делящееся сферическое ядро.

При заданной массе и неизменной плотности наибольший объем имеет шар. Чтобы разделить области, где действ силы поверхностного натяжения (капля), нужно преодолеть точку невозврата.

E_δ – барьер деления, который нужно преодолеть ядру.

Для ядер Pb области E_δ 20 МэВ

E_δ = K – 0,36 * Z²_F / A_F + δ‘

K=36 для ядер области Ag-Hg

K=19 для ядер области Th-Pu

2. Пригодность различных материалов и веществ для использования в качестве ядерного топлива. Причины исключительного значения урана-235 для ядерной энергетики.

1 кг низкообогащенного U (до 4% по U-235), используемого в ЯТ, при полном расщеплении ядер U-235 выделяет энергию, эквивалентную сжиганию примерно 100 тонн высококачественного каменного угля (2 больших вагона) или 60 тонн нефти (2 цистерны).

U – единственный элемент табл Менд, один из встречающихся в природе изотопов которого – U-235 – хорошо делится медленными нейтронами. Такими свойствами обладают также U-233 и Pu-239, но их в природе нет, получаются искусственно. Поэтому их принято называть вторичными. Также внедряется в производство технология «смешанного» или МОКС-топлива (Mixed-Oxide Fuel), включающего выделенный в ходе переработки ОЯТ (отработанное ядерное топливо) плутоний в смеси с ураном. Также возможно использование тория (Th).

Th-232, T_1/2=1,4*10¹⁰ лет. Если запустить торий в нейтроновый поток, то:

Th-232 + n→Th-233→ (по ß-минус распаду, t=22,3 мин) Pa-233→(по ß-минус распаду, t=27 дней) U-233

U-233 хорошее горючее.

Минусы использования тория: в побочных реакциях образуются изотопы с высокой активностью, главный – U-232 c T_1/2=73,6 года, альфа- и гамма-излучатель. Торий дороже урана, уран легче выделить.

Металлический уран – максимальный коэффициент размножения, но низкая глубина выгорания, полиморфизм → деформация

Легированный уран (с молибденом) – дорого, ухудшает ядерные свойства