Физические основы обезвреживания долгоживущих радиоактивных отходов стр.44

П.2.1. Потенциальная роль МА в повышении защищенности плутония в топливном цикле

237    241

Облучение Кр и Ат медленными нейтронами приводит к инициированию следующих реакций:

Радионуклид 238Ри как источник нейтронов спонтанного деления в 2,4 раза интенсивнее, чем 240Ри. Кроме того, благодаря а-распаду (Л/2 = 87,7 лет) он является интенсивным источником тепла (удельное тепловыделение 570 Вт/кг). Если изотоп 238Ри добавить к плутонию, то эти факторы затруднят использование такого материала в ядерных взрывных устройствах. Добавление 238Ри к плутонию приведет к возрастанию нейтронного фона, связанного со спонтанным делением, и к преждевременному развитию цепного процесса при срабатывании ядерного взрывного устройства. Тепловыделение а-распада затруднит обращение с плутонием заряда, требуя непрерывного отвода тепла. В противном случае это может привести к преждевременному перегреву и разрушению взрывного устройства. В табл. П.2.2 приведены некоторые характеристики оружейного плутония, плутония реакторного состава и, как пример, оружейного плутония с добавлением 30% 238Ри.

Таблица П .2.2

Генерация нейтронов спонтанного деления и тепловыделение радиоактивного распада плутония

Характеристика

Изотопный состав плутония, %

Оружейный Ри

Реакторный Ри

Оружейный Ри + 30%238Ри

238Ри

0,01

1,6

30,0

239Ри

93,82

58,0

65,62

240Ри

5,8

22,4

4,12

241Ри

0,35

12,0

0,25

242Ри

0,02

6,0

0,01

Генерация нейтронов спонтанного деления, 105 нейтр./(с -кг)

0,6

3,75

8,2

Тепловыделение а-распада, Вт/кг

2,28

13,1

Как видно из этой таблицы, при добавлении 30% 238Ри к оружейному плутонию нейтронный фон возрастает более чем вдвое по сравнению с реакторным плутонием. Тепловыделение распада в материале заряда возрастает в 75 раз по сравнению с оружейным плутонием и в 13 раз по сравнению с реакторным плутонием. Поскольку нуклид 238Ри является изотопом плутония, то для его отделения необходимо будет использовать сложную технологию изотопного разделения, причем исходный материал для такой операции будет радиоактивным, что осложнит осуществление разделительного процесса. Дело в том, что а-частицы радиоактивного распада изотопов Ри, тормозящиеся в газообразном фторидном соединении плутония, будут вызывать разрушение молекул этого соединения. В результате появится свободный фтор и другие более легкие молекулы с плутонием. Это нарушит обогатительный процесс с выделением «легкой» компоненты с плутонием-238. Кроме того, различие в массах разделяемых изотопов плутония составляет 239238 = 1 а.е.м., т.е. в три раза меньше, чем при изотопном разделе-

235 238

нии урана (изотопы и и и имеют разницу в 3 а.е.м.).

Эти факторы могут сделать более сложным, трудоемким процесс изотопного разделения денатурированного плутония, т.е. плутония со специально введенными добавками таких изотопов, как 238Ри, 240Ри, 242Ри, по сравнению с обогащением урана. Это, в свою очередь, может сделать непривлекательным такой денатурированный плутоний для использования в ядерных взрывных устройствах. Если же такой плутоний будет находиться в виде диоксида Ри02, как это предусматривается при использовании МОХ-топлива, то за счет (а,п)-реакции на кислороде генерация нейтронов возрастет еще в 6 раз.


⇐ вернуться назад | | далее ⇒