Тяжеловодные реакторы, Что могут нарабатывать Опции

[RAE]

Нептуния образуется ничтожно мало - 0,1-0,2%.

[ВОВИЩЕ]

Если вы остановите легководный реактор PWR спустя неделю-другую после начала кампании,
то получите в нём прекраснейший оружейный плутоний. Правда, в очень малых количествах.

На внутреннюю поверхность оболочки ТВЭЛ наносим тонкий слой (100 мкм) отвального урана.
Спустя неделю-другую останавливаем реактор (В-446), вытаскиваем из него топливо
и в горячей камере вытряхиваем таблетки из ТВЭЛ. Затем снимаем тонкий слой
с внутренней стороны оболочки и перерабатываем на опытном производстве.
Плутоний оружейного качества и незначительно загрязнён продуктами деления.
И самое главное: его много

[AtomInfo.Ru]

На внутреннюю поверхность оболочки ТВЭЛ наносим тонкий слой (100 мкм) отвального урана.
Спустя неделю-другую останавливаем реактор (В-446), вытаскиваем из него топливо
и в горячей камере вытряхиваем таблетки из ТВЭЛ. Затем снимаем тонкий слой
с внутренней стороны оболочки и перерабатываем на опытном производстве.
Плутоний оружейного качества и незначительно загрязнён продуктами деления.
И самое главное: его много

При условии, что есть доступ к твэлам на стадии фабрикации.

То есть, Россия в случае необходимости так может сделать. А, скажем, Иран - нет.

Если такого доступа нет, тогда остаётся вариант проработать от 2 недель до месяца, остановиться и выгрузить свежие ТВС с последней перезагрузки. Это может сделать любая Северная Корея, и дальше ей потребуется только порубать твэлы, содрать с них оболочки и химией выделить плутоний. Считается, что это более простые технологии, чем фабрикация.

[RocketMan]

Нептуния образуется ничтожно мало - 0,1-0,2%.

0.1% от, скажем, 200 тонн топлива выгоревшего до 4%, это 6 кг нептуния. Во всех реакторах на Земле суммарно в год нарабатывается нептуния чуть не на тысячу зарядов.

Причем нептуний не имеет никаких "плохих" с точки зрения изготовления бомб изотопов - 238й и 239й полураспадаются за 2 дня, 235й за чуть более чем год, но его в топливе практически не нарабатывается. Оставшиеся 236й и 237й имеют большие периоды полураспада и оба годятся для бомбы. Не надо ни изотопного разделения, ни специальных коротких кампаний для его наработки - просто химически перерабатывай обычное ОЯТ энергетических реакторов и все, бомбовый материал готов.

[ВОВИЩЕ]

При условии, что есть доступ к твэлам на стадии фабрикации.

То есть, Россия в случае необходимости так может сделать. А, скажем, Иран - нет.

Если такого доступа нет, тогда остаётся вариант проработать от 2 недель до месяца, остановиться и выгрузить свежие ТВС с последней перезагрузки. Это может сделать любая Северная Корея, и дальше ей потребуется только порубать твэлы, содрать с них оболочки и химией выделить плутоний. Считается, что это более простые технологии, чем фабрикация.

И перерабатывать придётся ВСЮ таблетку хотя плутоний содержится
большей частью в поверхносном слое.
А ещё можно фольгой из металического отвального урана таблетку обмотать
а потом только эту фольгу и перерабатывать.
Другой уровень загрязнения и другие объёмы переработки.

[RAE]

0.1% от, скажем, 200 тонн топлива выгоревшего до 4%, это 6 кг нептуния. Во всех реакторах на Земле суммарно в год нарабатывается нептуния чуть не на тысячу зарядов.

Причем нептуний не имеет никаких "плохих" с точки зрения изготовления бомб изотопов - 238й и 239й полураспадаются за 2 дня, 235й за чуть более чем год, но его в топливе практически не нарабатывается. Оставшиеся 236й и 237й имеют большие периоды полураспада и оба годятся для бомбы. Не надо ни изотопного разделения, ни специальных коротких кампаний для его наработки - просто химически перерабатывай обычное ОЯТ энергетических реакторов и все, бомбовый материал готов.

Предложите технологию его выделения.
Мне известна пока лишь одна - но она затратна и была лишь на одной пилотной установке в СССР.

[RocketMan]

Предложите технологию его выделения.

Меня посодют

А если серьезно, я не химик, но мне кажется, что организовать химическое отделение нептуния от прочих элементов из ОЯТ в 21 веке не большая проблема. Во всяком случае, это меньшая проблема, чем организовать секретное производство обогащенного оружейного урана или секретное проведение специальных коротких кампаний для наработки оружейного плутония. То есть любая страна, перерабатывающая ОЯТ, вроде бы может получить при этом материал для бомбы. (Если, конечно, данные о пригодности Np-237 для бомбы не есть деза от ЦРУ и Моссада )

[AtomInfo.Ru]

(Если, конечно, данные о пригодности Np-237 для бомбы не есть деза от ЦРУ и Моссада )

Нет, RocketMan, это не деза.

[RAE]

Традиционный пурекс, неговоря уже о электрохимии, здесь непойдет.
А плутон с торием непроблема нарабатывать в любом реакторе, делая частью ситемы управления или просто без трубки с таблетками сырьевых элементов.

[VBVB]

0.1% от, скажем, 200 тонн топлива выгоревшего до 4%, это 6 кг нептуния. Во всех реакторах на Земле суммарно в год нарабатывается нептуния чуть не на тысячу зарядов.

Причем нептуний не имеет никаких "плохих" с точки зрения изготовления бомб изотопов - 238й и 239й полураспадаются за 2 дня, 235й за чуть более чем год, но его в топливе практически не нарабатывается. Оставшиеся 236й и 237й имеют большие периоды полураспада и оба годятся для бомбы. Не надо ни изотопного разделения, ни специальных коротких кампаний для его наработки - просто химически перерабатывай обычное ОЯТ энергетических реакторов и все, бомбовый материал готов.

У японцев по разным данным имеется около 750-800 кг. нептуниевого концентрата, наработанного при репроцессинге в Такаи. С учетом критмассы нептуния в 59 кг и улучшенной пушечной схемы типа ЮАРовской могут вполне могут сорудить 14-16 бозарядов. Причем это реальная возможность получения ядерного оружейного материалоа без обогащения урана и получения ВОУ и наработок оружейного плутония.
Тонкость в том, что тоннаж переработки ОЯТ должен быть значительный. Например, КНДР за двадцать лет наработала порядка 60-65 кг плутония близкого к оружейному, но нептуния из своего ОЯТ смогла бы выдедить только 4-5 кг. Поэтому КНДР и Ирану нептуниевые бомбы в ближайшие годы не светят.
Есть сведения, что Индия в свое время усиленно изучала вопрос использования нептуния в боезарядах помимо плутония, но в итоге склонилась к 233-урану, как более практичному для наработки и выделения.
Попадались упоминания, что одно из малоудачных индийских испытаний на гибридной нептуний-урановой схеме было. Достоверность этой инфы, на мой взгляд, низкая

Предложите технологию его выделения.
Мне известна пока лишь одна - но она затратна и была лишь на одной пилотной установке в СССР.

Его (нептуний-237) успешно выделяли в 60-80 и США и СССР в больших количествах. Далее нейтонное облучение в плутоний-238 и его в РИТЭГи космические ставили. Целое производство в оьоих странах было. Пока пару раз батареи этого типа в атмосфере не погорели.
Сейчас с уровнем радиохимии жидкостной и расплавной проблемы выделения нептуния из ОЯТ для развитых стран нет.

Сообщение отредактировал VBVB - 30.6.2011, 2:48

[eninav]

Его (нептуний-237) успешно выделяли в 60-80 и США и СССР в больших количествах. Далее нейтонное облучение в плутоний-238 и его в РИТЭГи космические ставили. Целое производство в оьоих странах было. Пока пару раз батареи этого типа в атмосфере не погорели.
Сейчас с уровнем радиохимии жидкостной и расплавной проблемы выделения нептуния из ОЯТ для развитых стран нет.

Ну американцы традиционно используют плутоний-238 в космических аппаратах. А СССР разве использовал? Я слышал только про полониевую "грелку" на луноходе, еще были ядерные реакторы Бук и Топаз, а про плутоний что-то не слышал.

[RAE]

Использовали и в СССР.
Причем во всем мире не только в космических аппаратах - например в источниках тока для искуственного сердца длительного действия.

[VBVB]

Ну американцы традиционно используют плутоний-238 в космических аппаратах. А СССР разве использовал? Я слышал только про полониевую "грелку" на луноходе, еще были ядерные реакторы Бук и Топаз, а про плутоний что-то не слышал.

Были сведения, что в России запасы нептуния-237 в разных формах в середине прошлого десятилетия составляли около 2700-2800 кг. Вроде как американцы денег давали под строительство спецхранилища для него на Маяке.
Американцы прекратили производство плутония-238 из нептуния-237 в конце 80-х, хотя на начало 2000 у них запас нептуния-237 составлял около 350 кг в чистом виде (в нацлаборатории в Айдахо в основном) и около 450 кг в виде нептуниевого концентрата на объекте Саванна-Ривер и немного в Ханфорде.
Если не изменяет память, то мы американцам в районе 1996-1998 года передали около 40 кг плутония-238 (сделанного из нашего нептуния-237) на их космические нужды. Они нам за это денег для Маяка и Снежинска немного давали.

[AtomInfo.Ru]

Если не изменяет память, то мы американцам в районе 1996-1998 года передали около 40 кг плутония-238 (сделанного из нашего нептуния-237) на их космические нужды. Они нам за это денег для Маяка и Снежинска немного давали.

На сей счёт есть открытые американские оценки (доклад их академии наук).
http://atominfo.ru/news/air6520.htm

Закрытие реакторов было обусловлено, в том числе, и экономическими причинами. Их обслуживание обходилось слишком дорого. После того, как с наработчиков были сняты военные задачи, оказалось невыгодным оставлять их в эксплуатации исключительно для нужд космической программы. Тем более, что на тот момент - конец 80-ых годов - запасы 238Pu в США казались неистощимыми.

На имевшихся резервах американская космическая отрасль смогла проработать без затруднений до начала 2000-ых годов. Кроме того, США в лице министерства энергетики заключили в 1992 году соглашение с Россией о закупках российского 238Pu. Точные данные по плутониевым контрактам держатся в тайне, но можно предположить, что в Соединённые Штаты было поставлено до 20 кг этого изотопа, и ещё около 10 кг будет поставлено в обозримом будущем.

Однако российские складские резервы 238Pu также подходят к концу, и - согласно открытым источникам - российские предприятия на данный момент более не нарабатывают этот изотоп. Таким образом, США более не могут рассчитывать на поставки плутония-238 из России, если только американские государственные ведомства не согласятся сделать крупные инвестиции в российскую атомную отрасль, необходимые для возобновления наработки 238Pu.

[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

[VBVB]

А если серьезно, я не химик, но мне кажется, что организовать химическое отделение нептуния от прочих элементов из ОЯТ в 21 веке не большая проблема.

Помимо РФ и США еще в 20 веке количественно отделять нептуний (чистотой выше 98-99%) от плутония при переработке ОЯТ научились как минимум французы (продемонстрировали на пилотной установке в Ла Аге), японцы (в Japan Nuclear Fuel Cycle Development Institute) и немцы (упоминалась малая исследовательская установка в Karlsruhe Reprocessing Plant (WAK)). Это были модификации стандартного PUREX.
Некоторые ссылки по трем последним странам:
1) Gompper K. Zur Abtrennung langlebiger Nuklide, in: Radioaktivität und Kernenergie, Forschungszentrum Karlsruhe, Karlsruhe (2001).
2) Boullis B. Josso F., Montmain J., Buffereau M. Le future du retraitement, une synergie des procГ©dГ©s amГ©liorГ©s et d’approches nouvelles, p. 39, No. 33, CEA-France (1996).
3) Emin J.L. et al. AREVA NC experience of industrial scale MOX treatment in UP2-800, Proc. of GLOBAL 2009, Paris (2009).
4) Warin D. Minor actinide partitioning, 1st ACSEPT Int. Workshop, Lisbon (2010)

Сообщение отредактировал VBVB - 12.11.2011, 20:38

[Помм]

Есть сведения, что Индия в свое время усиленно изучала вопрос использования нептуния в боезарядах помимо плутония, но в итоге склонилась к 233-урану, как более практичному для наработки и выделения.
Попадались упоминания, что одно из малоудачных индийских испытаний на гибридной нептуний-урановой схеме было. Достоверность этой инфы, на мой взгляд, низкая

Если так, то с какой целью Индия могла использовать уран 233? Нехватка плутония, специфика их боезарядов или просто исследования?

[VBVB]

Если так, то с какой целью Индия могла использовать уран 233? Нехватка плутония, специфика их боезарядов или просто исследования?

Насколько я понимаю, близкие к Pu-239 малые критмассовые характеристики U-233 сразу привлекли индусов при разработке этапов ядерной программы. Видно они издалека хорошо наблюдали американскую программу по U-233. При наличии развитого парка исследовательских реакторов получение достаточно чистого U-233 более просто, чем плутония "оружейного качества". Способы получения U-233 индусы пробывали разные: оксид-ториевая матрица облучалась в тяжеловоднике CIRUS, облучение стержней металлического тория в исследовательских реакторах PURNIMA и Dhruva, использовали торий-урановый МОКС в своих энергетических PHWR (Kakrapar-1) с последующей переработкой ОЯТ, облучение тория в исследовательском быстром реакторе FBTR. Успели индусы повозиться и с исследовательским легководником KAMINI на U-233.
При наличии "хорошего оружейного плутония" (с долей Pu-239 > 93%) преимуществ у U-233 как оружейного материала особо нет (скорей проблемы из-за примесей пакостного U-232). Но когда "хороший" плутоний не получается из-за временных лимитов по наработке ("злой" Пакистан под боком), то альтернативные варианты наработки U-233 путем облучения торий-содержащих матриц в доступных аппаратах на больших выгораниях становятся неплохим подспорьем для увеличения запасов оружейных ядерных материалов. Не стоит также сбрасывать и исследовательскую подоплеку интереса к U-233 - в Индии одни из крупнейших запасов доступного ториевого сырья и не так много урана.

Сообщение отредактировал VBVB - 14.11.2011, 1:58

[VBVB]

Согласно официальной индийской версии работы по облучению тория начались в реакторе Cirus начиная с 1966. Позднее с 1967-1968 ThO2-PuO2 облучался в легководной петле Cirus (Pressurized Water Loop, PWL) [http://www.barc.ernet.in/rcaindia/4_6.html]. Выделение наработанного U-233 произошло в сентябре 1970 [http://www.dae.gov.in/milestones.htm]. Количества выделенного U-233 были небольшими и пошли в основном на заправку исследовательского реактора Purnima II.
Промышленные реакторы стали потреблять облучать торий с 1983 года (Madras Atomic Power Reactor около 50 кг тория). В 1992-1993 году 600 кг ториевых стержней проходили облучение во втором реакторе Narora Atomic Power Station (NAPS-II) [http://www.igcar.gov.in/nuclear/FAQ_NEW/faq_fuel.htm]. Позднее торий стал постоянно использоваться при загрузке реакторов Kakrapar-1 и Kakrapar-2 [http://www-nds.iaea.org/Th-U/rcm3/RCM3_Ganesan1.pdf].
Получается из официальной истории, что получить достаточные количества урана-233 для создания боезаряда Индия могла только после 1992 года, а скорее в 1997 году. Так что к ядерным испытаниям в 1998 году [http://nuclearweaponarchive.org/India/IndiaShakti.html] у индийцев мог появиться боезаряд на уране-233. Видимо дизайн устройства оказался неудачным (около 0.1-0.3 кт). Вообще эти испытания показали, что индусы использовали не очень удачные технические решения (исключением является девайс Shakti II).

[Помм]

Вообще эти испытания показали, что индусы использовали не очень удачные технические решения (исключением является девайс Shakti II).

Это также может быть доказательством того, что Индия создала бомбу сама и использовала собственные наработки. Вроде бы у Пакистана с арсеналом получше - -за счет иностранной составляющей