Тяжеловодные реакторы, Что могут нарабатывать Опции

[Помм]

В последнее время видно, что тяжеловодные проекты уже устарели и даже Канада за них не держится. В то же время, они продолжают работать в некоторых странах как наработчики изотопов. Хотелось бы узнать, обязательно ли при своей работе такой реактор нарабатывает PU-239? Или при соответствующей глубине выгорания там будет больше реакторного плутония?

И еще. Можно ли, зная спецификации и проектные чертежи, определить, что будет такой реактор нарабатывать? И могут ли такой реактор "перенастроить" на другие изотопы в процессе эксплуатации

[AtomInfo.Ru]

Или при соответствующей глубине выгорания там будет больше реакторного плутония?

Теперь конкретно по тяжёловодным реакторам.

Прелесть реакторов с D2O состоит в том, что им не обязательно использовать обогащённый уран в качестве топлива. То есть, обогащение урана в нём равно 0,71%.

Но глубина выгорания связана с обогащением топлива. Есть эмпирическое правило для запоминания - глубина выгорания в процентах равна обогащению в процентах. Правило очень и очень приближённое, но для разговора на пальцах вполне достоверное. Мы же не статью в научный журнал "Физика ядерных реакторов" пишем здесь, так?

Таким образом, если в ВВЭР обогащение топлива 4%, то и глубина выгорания 4%. А если в тяжёловодном CANDU обогащение 0,7%, то и глубина выгорания 0,7%. И увеличить её нельзя. Поэтому в тяжёловодниках плутоний обычно получается чище, "оружейнее", чем в легководниках.

Разумеется, можно использовать и в тяжёловодниках обогащённый, а не природный уран. Более того, в канадских реакторах так и поступают в ряде случаев. Но тогда теряется основное преимущество тяжёловодных реакторных установок - отсутствие необходимости в обогащении урана.

Необходимый дисклаймер. Все названные цифры - оценочные прикидки. Конкретные величины зависят от конкретного проекта и требуют сложных и трудоёмких расчётов.

[VBVB]

Поэтому в тяжёловодниках плутоний обычно получается чище, "оружейнее", чем в легководниках.

В книге “G. Kessler. Proliferation-Proof Uranium / Plutonium Fuel Cycles. Safeguards and Non-Proliferation. KIT Scientific Publishing. 2011. P. 408"
приводится пример, что плутоний наработанный в CANDU на малом выгорании ниже 1.3 GWd/t имеет содержание Pu-239 96.7%, по характеристикам вплотную приближаясь к оружейному плутонию качества "super-grade". При работе CANDU на средних мощностях 7-8 GWd/t содержание Pu-239 составляет 70-66% и принципиально пригодно для создания боезарядов (правда с большими практическими сложностями).
В свое время 1962 году американцы проводили тест по боезаряду на основе плутония, выделенного из ОЯТ одного из газо-графитовых MAGNOX реакторов (по другой версии прототипом английского промышленного газ-графитового реактора AGR) на на малом выгорании ниже 3 GWd/t. Содержание Pu-239 в таком непрофильном материале 'fuel-grade' качества составляло 88%, при незначительном количестве Pu-238. Мощность взрыва, если не ошибаюсь, составляла в районе 3.5-4.0 килотонны.
Тяжеловодники в аспекте наработки плутония "оружейного качества" лишь ненамного уступают "военным" легководным графитовым канальникам.

Сообщение отредактировал VBVB - 12.11.2011, 18:39