http://nuclearno.ru/text.asp?1145

МОКС топливо. Безумная идея топить оружейным материалом

В настоящее время на Земле имеется два изотопа двух химических элементов, ядра атомов которых способны делиться (расщепляться) на две половинки

и (два "осколка", два ядра меньших размеров1) с выделением большого количества энергии.

Именно они могут
давать цепную реакцию деления: управляемую (линейную, медленную) в атомных реакторах и неуправляемую (разветвлённую, мгновенную) - атомный (ядерный) взрыв.

Первый элемент - естественный, или природный (имеющийся в природе).

Это уран. А точнее, один из трёх природных изотопов урана с атомным весом 235 единиц - уран-235 (U-235).
Это оружейный уран.

Второй элемент искусственный, его в природе нет.
Это плутоний.

А точнее, его изотоп с атомным весом 239 - плутоний-239 (Pu-239).
Это оружейный плутоний.

Именно эти два изотопа двух химических элементов используются для создания атомного (ядерного) оружия.

При этом для управляемой цепной реакции - в атомном реакторе - лучше подходит уран-235.

А для неуправляемой цепной реакции - для ядерного взрыва - наоборот,
гораздо лучше подходит плутоний-239, так как у него меньше критическая масса и больший КПД взрыва.

Именно поэтому практически все атомные реакторы до сих пор в качестве ядерного топлива используют только уран-235,
а точнее, обычный природный уран, обогащённый изотопом 235.

А в качестве ядерных зарядов гораздо шире используется плутоний-239.

"Осколки" - это искусственные радиоактивные изотопы примерно 35 химических элементов из средней части таблицы Д.И. Менделеева, начиная примерно с меди, цинка и кончая элементами-лантанидами

PS
Комментарий форума

Комментарий форума
Student, 21.06.2009 19:40:27

Автор не в теме, реакторы на плутонии 239 давно существуют.

Раньше их использовали
только для экспериментов, но в последние годы также и для производства электроэнергии.

На Белоярской АЭС уже стоит такой блок, к 2012 году обещают достроить ещё один.

Так
что с чего в статье шум разводят не понятно.

Prepod, 07.04.2011 18:00:23
Забыли добавить, что кроме Белоярской (кстати, маломощной) ни одной так и не
построили
за больше чем тридцать лет.

И не в одной стране мира так и не продвинулись
дальше демо-версий,
за столько-то лет и миллиардов. Так что учись, студент, причем по
книжкам, а не по обещаниям Росатома)))

статья полностью
PDF +Word
Скачать
http://www.4shared.com/rar/7wNMfmNr/Moks-Topliv.html

Вступление или что такое МОКС-топливо

МОКС - новая авантюра Минатома

Если говорить кратко, то МОКС-топливо - это смешанное оксидное уран-плутониевое топливо (UО2 + PuО2) для реакторов атомных электростанций.

Слово произошло от английского Mixed-OXide fuel.

Использование плутония в качестве топлива для АЭС декларируется с сороковых годов.

А воз и ныне там: мешают проблемы.
На вопрос, что же такое МОКС-топливо и в чём проблема, требуется более обстоятельный ответ.

Но прежде необходимо кое-что напомнить из области физики и химии. Чтобы говорить о МОКС-топливе, надо понять, откуда же берётся плутоний.

Природный уран состоит из трёх изотопов, но основных, имеющих практическую ценность, два.

Первый имеет атомный вес 238 единиц (U-238), его в природном уране (округлённо) 99,3%, или 993 кг в каждой тонне.

Второй - U-235 (тот самый - делящийся, оружейный), его в природном уране (тоже округлённо) 0,7%, или 7 кг в тонне.

Третий - U-234, но его так мало: всего 0,006% (60 граммов в тонне), что о нём можно забыть.

Итак, делиться и давать цепную реакцию может только изотоп U-235. Но в природном уране его всего 0,7%.

Этого количества не хватает для организации нормального управляемого цепного процесса в атомном реакторе и тем более - для ядерного взрыва.

Кстати, если бы было иначе, то в природных условиях уже давно бы работали естественные атомные реакторы или гремели атомные взрывы.

Поэтому, чтобы изготовить топливо для реакторов АЭС, природный уран обогащают изотопом 235 (то есть избавляются от лишних количеств U-238), доводя его содержание до необходимого - для конкретного типа реакторов, для конкретной задачи.

Так, например, для ядерного заряда требуется металлический уран с обогащением выше 90%, то есть почти чистый U-235.

А в реакторах типа ВВЭР (водо-водяные энергетические) используется топливо в виде окислов урана с обогащением порядка 4,5%.

Это означает, что каждая тонна урана (в топливе) состоит из 45 кг U-235 и 955 кг U-238.

И выгорать будет (то есть делиться и давать энергию) только U-235.
А теперь самое интересное.

Как уже было сказано, уран-238 участия в цепной реакции деления не принимает. Это, образно говоря, балласт. Но именно из него и образуется новый элемент - плутоний.

При делении из ядра урана-235 вылетают 2-3 лишних нейтрона, поэтому в активной зоне реактора образуется огромное количество свободных нейтронов - "нейтронный поток". Ядра урана-238 захватывают эти нейтроны и через некоторое время превращаются в плутоний.

При этом, сначала образуется плутоний-239 - делящийся, оружейный. Именно ради наработки этого изотопа в активную зону атомных реакторов военного назначения (промышленные реакторы) помещали природный металлический уран (состоящий, как уже было сказано, в основном из урана-238)
и облучали его нейтронами в течение 3-6 месяцев. А затем облучённый уран перерабатывали на радиохимических заводах - выделяли Pu-239 для создания ядерного оружия.

Образуется плутоний всё время, каждую секунду, пока топливо находится в зоне реактора.
Но под воздействием нейтронного потока Pu-239 медленно, но верно превращается в другие изотопы.

Поэтому, если урановое топливо находится в активной зоне реактора более шести месяцев, то наряду с образованием и накоплением Pu-239 происходит накопление заметных количеств и других изотопов.

Образуется смесь, состоящая из изотопов плутония с атомным весом - 238, 239, 240, 241 и 242.

Это так называемый энергетический или реакторный (или "гражданский") плутоний. В этой смеси делящихся изотопов уже два - Pu-239 и немного Pu-241.

Они также принимают участие в цепной реакции наряду с U-235. Это, кстати, одна из причин, по которой управлять реактором и топливом становится труднее.

Так как накопление плутония происходит непрерывно, то в итоге в каждой тонне отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) за одну кампанию (обычно 3 года) накапливается порядка 10 кг смеси его изотопов.

Этот реакторный плутоний уже не считается оружейным, так как делящихся изотопов в нём содержится не так много - порядка 50-60%. Но ядерную бомбу из него сделать можно.