Introducere sau că o astfel de MOX

MOX - o nouă aventură de Minatom

Pe scurt, combustibilul MOX - un combustibil oxid mixt de uraniu-plutoniu (UO2 + PuO2) reactori pentru centrale nucleare. Cuvântul provine din limba engleză combustibil mixt -oxid. Utilizarea de plutoniu drept combustibil pentru centralele nucleare este declarată de patruzeci de ani. Și lucrurile sunt acolo: a preveni probleme.

La întrebarea, ce este combustibilul MOX și ceea ce problema necesită un răspuns mai detaliat. Dar, mai întâi ai nevoie de ceva pentru a reaminti de fizică și chimie. Pentru a vorbi de combustibil MOX, este necesar să se înțeleagă în cazul în care este luat plutoniu.

uraniu natural este format din trei izotopi, dar nucleul de valoare practică, două. Prima are o greutate atomică de 238 unități (U-238), în uraniu natural (în cifre rotunde) 99,3%, sau 993 kg per tonă. În al doilea rând - U-235 (aceeași - fisionabil, arma), un uraniu natural (de asemenea, în cifre rotunde) 0,7%, sau 7 kg per tonă. În al treilea rând - U-234, dar este atât de puțin: doar 0,006% (60 de grame pe tonă), care despre el, poți uita.

În prezent, în lume există doi izotopi ai două elemente chimice ale căror nuclee de atomi pot partaja (split) în două jumătăți (două „fragment“, două mai mici nuclee razmerov1), cu eliberarea unor cantități mari de energie. Ele pot produce o reacție în lanț de fisiune: controlabile (liniar, lent) în reactoarele nucleare și necontrolabilă (ramificat, instantanee) - explozie (nuclear) atomic.

Primul element - naturale sau natural (disponibil în natură). Acest uraniu. Sau, mai degrabă, unul dintre cei trei izotopi naturali de uraniu cu o greutate atomică de 235 unități - uraniu-235 (U-235). Această arme de grad uraniu.

Al doilea element al artificialului, nu este în natură. Acest plutoniu. Sau, mai degrabă, izotop cu o greutate atomică de 239 - plutoniu-239 (Pu-239). Acest arme grad plutoniu.

Este acești doi izotopi ai două elemente chimice sunt folosite pentru a crea arme atomice (nucleare). În acest caz, pentru o reacție în lanț controlată - într-un reactor nuclear - este mai potrivit uraniu-235. Iar pentru reacție în lanț necontrolată - o explozie nucleară - dimpotrivă, este mult mai potrivit plutoniu-239, deoarece are mai puțin de o masă critică și o mai mare eficiență a exploziei. Acesta este motivul pentru care aproape toate reactoarele nucleare încă doar uraniu-235 este utilizat drept combustibil nuclear, ci mai degrabă, uraniu natural obișnuit îmbogățit cu izotop 235. Și ca arme nucleare este mult mai mare decât este utilizat plutoniu-239.

„Fragmente“ - aceasta artificiale izotopi radioactivi ai elementelor chimice aproximativ 35 din partea de mijloc a tabelului D. Mendeleev, pornind de la aproximativ de la elemente de cupru, zinc și lantanide se termină.

Și acum distractiv. După cum sa menționat deja, 238 participă la reacția de fisiune în lanț nu acceptă. Este, la figurat vorbind, balastul. Dar, tocmai din cauza asta, și un element nou - plutoniu. In fisiunea U-235 nucleu 2-3 neutroni suplimentar emis astfel format un număr mare de neutroni liberi în miezul reactorului - „fluxului de neutroni“ Nucleu de uraniu-238 captura aceste neutroni și după un timp transformat în plutoniu. Astfel, primul format plutoniu-239 - fisionabil, pistol. De dragul utilizării izotopului în nucleul reactoarelor nucleare în scopuri militare (reactoarele comerciale) plasate de metal uraniu natural (format, așa cum sa menționat deja, în principal, de uraniu-238) și iradiate cu neutroni timp de 3-6 luni. Și apoi iradiat uraniu procesat la plante radiochimice - izolate Pu-239 pentru arme nucleare.

Plutoniu este format tot timpul, în fiecare secundă, până când combustibilul se află în miezul reactorului. Dar sub influența Pu-239 flux de neutroni se transformă încet, dar sigur în alți izotopi. Prin urmare, atunci când combustibilul uraniu se află în miezul reactorului pentru mai mult de șase luni, împreună cu formarea și acumularea de Pu-239 este o acumulare de cantități semnificative de alți izotopi. Un amestec format din plutoniu izotopii cu greutate atomică - 238, 239, 240, 241 și 242. Acesta este așa-numita energie sau reactor (sau „civil“) plutoniu. În acest amestec de izotopi fisionabili pentru două - Pu-239 și Pu-241 biți. De asemenea, ei participă la o reacție în lanț, împreună cu U-235. De altfel, unul dintre motivele pentru care devine dificil de controlat în reactor și combustibilul. Deoarece acumularea de plutoniu are loc în mod continuu, rezultatul în fiecare tonă de combustibil nuclear uzat (SNF) pentru fiecare campanie (de obicei 3 ani) se acumulează aproximativ 10 kg dintr-un amestec de izotopi săi. Acest plutoniu reactor-grad nu mai este considerat o armă, ca fisionabili izotopii nu conține atât de mult - aproximativ 50-60%. Dar o bombă nucleară pentru a face din ea este posibil.

De la deschiderea Antoine Anri Bekkerelem de radioactivitate din săruri de uraniu (1896) înainte de deschiderea fisiunea nucleară a U-235 atomi de neutroni (1939) și fisiunea spontană a nucleelor ​​(1940) a trecut, respectiv, 43 și 44 de ani. De la descoperirea fisiunea U-235 la punerea în funcțiune a primului reactor nuclear uraniu (SUA 1942) - mai puțin de 3 ani și până la prima explozie nucleară (1945) - 5 ani!

În anii 40, când a fost preparat în mod artificial noi, necunoscute anterior, element de plutoniu și fisiune deschide izotop său Pu-239 este întotdeauna a început o perioadă de euforie. În acest caz - cu privire la apariția unei alte surse de energie. Și într-adevăr, a existat o posibilitate, în principiu, pentru a converti fisionabil uraniu-238 în fisionabil plutoniu-239 și să o folosească drept combustibil pentru centralele nucleare. Și, din moment ce rezervele de uraniu sunt imense în natură, iar combustibilul pentru energia nucleară - Pu-239 - poate câștiga numărul nemerenoe - pe o mie de ani este de ajuns. Dar.

Dar plutoniu totul a fost mult mai dificil. De la descoperirea lui Pluto și capacitatea sa de a împărtăși și de a face reacție în lanț (1941) la bomba prima plutoniu (1945) a durat 4 ani! Și pentru acest lucru a fost necesar pentru a construi un reactor să se acumuleze în ea suficient plutoniu, și apoi selectați-l pentru a construi o bombă: Build, au dobândit, identificat, creat și aruncat în aer - în Nagasaki. Dar, înainte de utilizarea sa în practică nu a ajuns ca la fabrica de combustibil nuclear independent de afacere, deși a fost de peste 55 de ani. Și aceasta în ciuda faptului că toți acești ani și cu toate puterile nucleare pentru a rezolva problemele forțelor colosale de plutoniu au fost implicate și mijloace, gigant potențial intelectual și economic științifică și industrială. Dar! În timp ce în confortul cercetătorii din domeniul nuclear sunt doar o mare dorință, experimente și încercările de a folosi arme plutoniu de calitate în reactoare într-un amestec cu uraniu.

Iar motivele sunt multe. În primul rând, nu este cele mai bune proprietăți fizice și chimice ale plutoniului: reactivitate chimică ridicată, volatilitate, combustibilitate, „capricii“.

Aceasta este o radioactivitate mult mai mare decât uraniul (ambele elemente radioactive - emițători alfa): activitate specifică de plutoniu este de 200 000 de ori mai mare decât cea a uraniului natural.

Ca o consecință radioactivitate mai mare - contaminarea rapidă cu produse de alfa-degradare, a crescut de radiații gamma, nevoia de protecție mai fiabile și creșterea cerințelor de performanță de siguranță atunci când se lucrează cu ei, mai ales în cazul utilizării unui amestec de izotopi.

În continuare. La mai puțin decât masa critică de plutoniu, deci - necesitatea de a lucra cu cantități mici și în vase cu o anumită formă geometrică (deci nu a putut forma o masă critică), mai mult dezvoltarea rapidă a unei reacții în lanț și incapacitatea de a controla procesul de încredere lanț. Extrem de factori neplăcute sunt toxicitate extrem de mare de plutoniu (ca element chimic) și conexiunile sale și pericolele sale radiații excepționale asociate cu activitatea și comportamentul la om, comparativ cu uraniu natural.

Judecător pentru tine: plutoniu se acumulează în plămâni, ficat, oase, în cazul în care celulele roșii din sânge, intră în creier și sex organe (ovare și testicule); nu „uns“ de către organism, și formează un loc „fierbinte“; practic eliminate din organism. Iar atunci când activitatea este de 200 000 de ori mai mare decât cea a uraniului, și cu același număr de ei în organism - pentru fiecare particule alfa ejectat uraniu nucleu în timpul cariilor sale, plutoniu emite 200.000 de astfel de particule, distrugând totul în jurul țesuturilor vii. Rezultatul - cancer „pentru toate gusturile“: cancer pulmonar, sânge, ficat, oase, tulburări congenitale și deformări la copii.

Și astfel unul dintre cei mai mari experți în domeniul protecției radiologice, membru ICRP, președinte al Comisiei pentru dozele sale interne de cercetător plutoniu, Carl Morgan a spus: „Plutoniu este, probabil, una dintre cele mai periculoase substante cunoscute de om.“

Toate acestea nu este permis până acum să se dezvolte un mod acceptabil de a utiliza plutoniu drept combustibil nuclear în industria nucleară și de a crea un reactor fiabil. Cu alte cuvinte, chiar caracteristicile care fac mai potrivite pentru arme nucleare (pentru reacția explozivă, lanț greu de controlat) nu permite utilizarea acestuia în reactor și să controleze în mod fiabil această reacție.

Un plutoniu - arme - au acumulat foarte mult, și foarte mult acest lucru. Chiar mai mult reactor acumulat - atât în ​​interiorul cât combustibilul uzat și în depozite (ca urmare a reprocesarea combustibilului nuclear uzat), care este chiar mai rău. problemă globală, un nivel mondial: acum ce să fac cu ea? Și cu armele depozitate în depozite și recuperate de la focoase, și un reactor.

Americanii oferă să-l traducă într-o formă care nu este potrivit pentru a fi utilizat în continuare, de exemplu, vitrifica și puse în depozite subterane, cimitire pentru totdeauna sau „la cerere“.

adere nostru la un alt punct de vedere. În primul rând, plutoniu - o sursă uriașă de energie, la care, de altfel, a cheltuit sume uriașe de bani, cel puțin, așa că îngropa în pământ nu este necesară - nu este logic și nu este economic. În al doilea rând, este un element artificial, care este de până la 43 de ani, în natură nu a fost, așa că lasă să natură generațiilor viitoare, de asemenea, nu se va face - am „grijă“ este vorba despre generațiile viitoare. În al treilea rând, este un element, rezultând într-un mod fizic, atunci se poate distruge, de asemenea, numai într-un mod fizic - un proces chimic elemente nu sunt create sau distruse!

Concluzie: plutoniu necesar pentru a „arde“ la fabrica. Și pentru că „doar pentru că“ nu este sozhzhosh, trebuie să-l utilizați nu este propria lor, și într-un amestec cu uraniu - în combustibil uraniu, înlocuind o parte a armelor de calitate uraniu-235 de arme de grad plutoniu-239. Pe plutoniu de energie nu merge deloc.

Este logic? Logic! Dar încearcă să înțeleagă.

Despre pericolele de plutoniu pentru persoana care ni sa spus. Acum, hai sa vorbim despre ceea ce se ascunde in spatele unei astfel de dorință evidentă și logică de a utiliza plutoniu pentru energie.