Въведение или че такова МОХ

МОХ - едно ново приключение на Minatom

Накратко, на МОХ гориво - смесен оксид уран-плутоний гориво (UO2 + PuO2) реактори за ядрени централи. Думата идва от английски Mixed-оксид гориво. Използването на плутоний като гориво за атомните електроцентрали е декларирана от четиридесетте години. И нещата са там: предотвратяване на проблеми.

На въпроса, какво е МОХ гориво и какъв е проблемът изисква по-подробен отговор. Но първо трябва нещо, което да напомня за физика и химия. Да се ​​говори за МОХ гориво, необходимо е да се разбере, когато се вземе плутония.

Естествен уран се състои от три изотопи, но в основата на практическа стойност, два. Първият има атомно тегло от 238 единици (U-238), в своята естествена уран (в кръгли фигури) 99.3%, или 993 кг на тон. Второ - U-235 (същата - на делящи, оръжие), природен уран (също в кръгли фигури) 0,7%, или 7 кг на тон. Трето - U-234, но това е толкова малко: само 0.006% (60 грама на тон), че за него, можете да забравите.

В момента в света има два изотопи на две химични елементи, чиито ядра атоми могат да споделят (разделяне) на две половини (две "фрагмент", две по-малки ядра razmerov1) с освобождаване на големи количества енергия. Те могат да произвеждат верижна реакция на делене: управляем (линейна, бавно) в ядрени реактори и неконтролируемо (разклонен, мигновен) - атомен (ядрено) експлозия.

Първият елемент - физическо или естествен (наличен в природата). Това уран. Или по-скоро, една от трите естествени изотопи на урана с атомно тегло 235 единици - уран-235 (U-235). Това уран за оръжия.

Вторият елемент на изкуствени, че не е в природата. Това плутоний. Или по-скоро, му изотоп с атомно тегло 239 - плутоний-239 (Pu-239). Това оръжия плутоний.

Именно тези два изотопа на две химични елементи се използват за създаване атомни (ядрени) оръжия. В този случай, за контролирана верижна реакция - в ядрен реактор - е по-подходящ уран-235. И за неконтролирано верижна реакция - ядрен взрив - напротив, тя е много по-подходящ плутоний-239, тъй като тя е по-малко от една критична маса и по-голяма ефективност на експлозията. Ето защо почти всички ядрени реактори все още е само на уран-235 се използва като ядрено гориво, а по-скоро, обикновен природен уран, обогатен с изотоп 235. И тъй като ядрени оръжия е много по-широк от плутоний-239 се използва.

"Фрагменти" - това изкуствени радиоактивни изотопи на химични елементи приблизително 35 от средната част на таблицата D. Менделеев, започвайки приблизително от мед, цинк и лантанидни елементи край.

И сега към веселбата. Както вече споменахме, 238 участват в реакцията на разпад на веригата не приема. Това е, образно казано, баласта. Но именно заради него, и нов елемент - плутоний. В делене на U-235 ядро ​​2-3 допълнителни неутрони, излъчвана така образуван огромен брой свободни неутроните в активната зона на реактора - ". Неутронния поток" Ядрото на уран-238 улови тези неутрони и след известно време се превърна в плутоний. По този начин, първата образува плутоний-239 - делящи пистолет. За целите на използването на този изотоп в сърцевината на ядрените реактори за военни цели (търговски реактори) поставя природен уран метал (състоящ се, както вече бе споменато, предимно от уран-238) и се облъчва с неутроните в продължение на 3-6 месеца. И тогава облъчено уран обработват при радиохимични растения - изолиран Pu-239 за ядрени оръжия.

Плутоний се образува през цялото време, всяка секунда, докато горивото е в активната зона на реактора. Но под влияние на Pu-239 неутронен поток е бавно, но сигурно се превръща в други изотопи. Следователно, когато гориво уран е в активната зона на реактора за повече от шест месеца, заедно с образуването и натрупването на Pu-239 е натрупване на значителни количества от други изотопи. Смес, състояща се от плутония изотопи с атомно тегло - 238, 239, 240, 241 и 242. Това е така наречената енергия или реактор (или "граждански") плутоний. В тази смес на делящи се изотопи на две - Pu-239 и Pu-241 бита. Те също така участва в верижна реакция, заедно с U-235. Между другото, една от причините, че става трудно да се контролира реактора и горивото. Тъй като настъпва натрупване плутоний непрекъснато, в резултат на всеки тон на отработено ядрено гориво (SNF) на кампания (обикновено три години) натрупва около 10 кг смес от неговите изотопи. Този реактор плутоний вече не се счита за оръжие, тъй като разпадни изотопи не съдържа толкова много - около 50-60%. Но една ядрена бомба, за да направи от него, колкото е възможно.

От откриването на Antoine Anri Bekkerelem на радиоактивност от уран соли (1896) преди отварянето на ядрено делене на U-235 атома от неутрони (1939) и спонтанно делене на ядра (1940) е преминал, съответно, 43 и 44 години. От откриването на разпад на U-235 въвеждането в експлоатация на първия урана ядрен реактор (САЩ 1942) - по-малко от 3 години и до първата ядрена експлозия (1945) - 5 години!

През 40-те години, когато тя е била изкуствено приготвен нов, неизвестен досега, елемент плутоний и разпад отвори изотоп Pu-239 е винаги започва период на еуфория. В този случай - за появата на още един източник на енергия. И наистина, имаше възможност по принцип да конвертирате делящ уран-238 в делящ плутоний-239 и да я използват като гориво за атомни електроцентрали. И тъй като по залежи на уран са огромни по своя характер, и горивото за ядрена енергия - Pu-239 - може да печели редица nemerenoe - на хиляда години е достатъчно. Но.

Но плутоний всичко е много по-трудно. От откриването на Плутон и нейната способност да споделят и да направи верижна реакция (1941), за да бомбата първо плутоний (1945) е било на 4 години! И за това, че е необходимо да се изгради реактор да се натрупват в него достатъчно плутоний, а след това изберете, за да изгради бомба: Изграждане, придобили, идентифицирани, създаден и взривен - в Нагасаки. Но преди неговото практическо приложение не е достигнал като в завода независима сделка ядрено гориво, въпреки че е бил над 55 години. И това въпреки факта, че през всичките тези години и всички ядрени сили за решаване на проблемите на плутоний колосални сили са се включили и средства, научен и индустриален гигант интелектуален и икономически потенциал. Но! Докато в комфорт ядрени учени са само голямо желание, експерименти и опити за използване на оръжия плутоний в реактори в смес с уран.

И причините за това са много. На първо място, това не е най-физични и химични свойства на плутоний: висока химична активност, нестабилност, горимост "каприза".

Това е много по-висока радиоактивност от уран (както радиоактивни елементи - алфа-емитери): специфична активност плутоний е 200 000 пъти по-голяма от тази на природен уран.

В резултат на това по-висока радиоактивност - бързо замърсяване с продукти на алфа-гниене, повишена гама радиация, необходимостта от по-надеждна защита и повишени изисквания по отношение на безопасността при работа с тях, особено в случай на използване на смес от изотопи.

Напред. На по-малко от критичната маса на плутоний, като по този начин - необходимостта да се работи с малки количества и в съдове с определена геометрична форма (така че не може да се образува критична маса), по-бързото развитие на верижна реакция и невъзможността да се контролира надежден процес на веригата. Изключително неприятни фактори са изключително висока токсичност на плутония (като химичен елемент) и неговите връзки и неговите изключителни радиационни опасности, свързани с неговата активност и поведение при хора, в сравнение с природен уран.

Преценете сами: плутоний се натрупва в белите дробове, черния дроб, костите, където червените кръвни клетки, влиза в мозъка и половите органи (яйчници и тестиси); не "намазва" от тялото, и образува "горещи" място; практически елиминира от тялото. И когато дейността е 200 000 пъти по-голяма от тази на уран, и със същия брой от тях в организма - за всеки алфа-частици изхвърлени уран ядро ​​по време на разпад, плутоний излъчва 200000 такива частици, унищожавайки всичко около живите тъкани. Резултати - рак "за всички вкусове": рак на белия дроб, кръвта, черния дроб, костите, вродени нарушения и деформации при децата.

И така, един от най-големите експерти в областта на радиационната защита, член на МКРЗ, председател на комисията по вътрешните дози от плутоний изследовател, Карл Морган заяви: "Плутоний е може би един от най-опасните вещества, познати на човека."

Всичко това не е разрешено, доколкото да се развива приемлив начин да се използва плутоний като ядрено гориво в ядрената индустрия и да се създаде надеждна реактор. С други думи, самите характеристики, които го правят по-подходящ за ядрени оръжия (за експлозивни, неуправляема верижна реакция) не позволява използването му в реактора и надеждно контролират тази реакция.

А плутоний - оръжия - натрупали много, и много така. Още по-натрупан реактор - както вътре, отработеното гориво и в складовете (в резултат на преработка на отработено ядрено гориво), което е още по-зле. Глобален проблем, глобален: това, което сега да правя с него? И със съхранените в складове и възстановени от бойни глави оръжия, и реактор.

Американците предлагат, за да го превърне в една форма, която не е подходяща за по-нататъшна употреба, например, чрез остъкляване и въведена в подземни хранилища, гробища завинаги или "при поискване".

Нашата придържат към различна гледна точка. На първо място, плутоний - огромен източник на енергия, до която, освен това, похарчени огромни суми пари най-малко, така че да погребат в земята не е необходимо - не е логично и не е икономичен. На второ място, това е изкуствен елемент, който е до 43 години в природата не е, така да го оставя природата на бъдещите поколения, също няма да направи - ние "грижа" е около бъдещите поколения. Трето, тя е елемент, което води до физически начин, а след това можете да го унищожи, също само по физически начин - химичен процес елементи не са създадени или унищожени!

Заключение: плутония необходимо да "изгори" в завода. И тъй като "само защото" не е sozhzhosh, че трябва да използвате това не е тяхната собствена, и в смес с уран - в ураново гориво, заменяйки част от уран за оръжия-235 оръжия плутоний-239. На енергийния плутоний не отива на всички.

Логично е? Логически! Но се опитаме да разберем.

За опасностите от плутоний за лицето ни казаха. Сега нека да поговорим за това какво се крие зад една такава очевидна и логично желанието да се използва плутоний за енергия.