Образование - плутоний
Cтраница 1
 |
Изотопы плутония. [1] |
Образование плутония в природных рудах происходит таким же способом, как в ядерных реакторах: в результате захвата ядрами U238 нейтронов. Нейтроны же доставляются в этот природный реактор тремя источниками: космическим излучением, реакцией спонтанного деления ядер урана и реакциями типа ( а, п) между а - частицами, испускаемыми ураном и легкими ядрами, входящими в состав руд. [2]
Всего с образованием плутония поглощается 10 27 5 37 5 % нейтронов; захватывается с образованием урана-236 - 8 %; участвует в цепной реакции деления 41 5 % нейтронов. В каждом последующем акте деления вновь образуется 41 5 - 2 46 100 быстрых нейтронов, и весь процесс повторяется вновь. [3]
Возникла мысль: нельзя ли активизировать в реакторе процесс образования плутония. При каждом делении ядра урана освобождается, как известно, 2 - 3 нейтрона. Реакторы такого типа называются размножающими. Здесь очень рационально используется естественный уран. [4]
Достигнув тепловых скоростей, нейтроны будут поглощаться ураном-235, ураном-238, опять-таки с образованием плутония, и атомами замедлителя. [5]
Скорость накопления 237Np на таких установках весьма высока и может составлять в реакторах для производства 239Рц 0 1 % скорости образования плутония. Нептуний-237 в природных минералах обязан своим происхождением также реакции 238U ( n, 2я), идущей на быстрых нейтронах. Только этот изотоп нептуния имеет период полураспада, достаточно большой для [ того, чтобы выполнять химические исследования с макроколичествами веществ. Изотоп 239Np, являющийся промежуточным звеном при производстве 239Ри, используется как удобный и легко доступный индикатор. [6]
Как я уже докладывал ранее, в системе, состоящей из блоков металлического урана и графита, возникает ядерная цепная реакция и происходит образование плутония в уране, если взять достаточно большие количества урана и графита. [7]
В обычном уране подобный взрыв не может иметь места, так как атомы основного тяжелого изотопа ( U233), захватывая нейтроны, не расщепляются, но претерпевают последовательно два Р - превращения, приводящих к образованию плутония. Особенно жадно они захватывают нейтроны с энергией около 25 в. В весьма интересной работе, опубликованной в 1940 г., Я. Б. Зельдович и Ю. Б. Харитон показали, что достаточно относительно небольшого обогащения обычного урана его легким изотопом для того, чтобы обеспечить возможность цепной реакции, приводящей к лавинообразному возрастанию числа нейтронов. [8]
Кинетическая энергия осколков деления урана-235 составляет около 200 Мэв. В среднем из 2 5 нейтрона, вылетающих при делении ядра, 1 5 нейтрона идет на образование плутония. [9]
Другая часть быстрых нейтронов в процессе замедления испытывает резонансное поглощение в уране-238, что является существенным источником образования плутония. Для одного экспериментального реактора, работающего на природном уране, Мэррей [1 ] определил, что резонансное поглощение испытывают 10 % быстрых нейтронов. Наконец, - 4 % быстрых нейтронов теряется вследствие утечки из системы. [10]
Например, в реакторе-размножителе, работающем на быстрых нейтронах, отражателем может служить естественный уран. При этом отраженная часть нейтронов возвращается в активную зону, а часть, захваченная ядрами урана-238, идет на образование плутония. [11]
Большие перспективы для промышленности имеют реакторы с сильно обогащенным ураном, которые работают на быстрых нейтронах. Они не нуждаются в замедлителе и их критическая масса значительно меньше, чем для реакторов на тепловых нейтронах. Так как быстрые нейтроны легко захватываются ураном U238, то в таких реакторах условия для образования плутония особенно благоприятны. Тогда расщепляющийся материал не только не расходуется, но даже увеличивается в количестве за счет превращения U238, так что весь уран может быть использован. Реакторы этого типа называемые воспроизводящими, однако, технологически менее разработаны, чем те, которые работают на тепловых нейтронах. [12]
Если к светло-коричневому раствору плутония ( IV) добавить небольшое количество перекиси водорода, он сразу же становится темно-коричневым. При дальнейшем добавлении перекиси водорода окраска его становится красной. Поскольку реакции перекиси водорода с плутонием очень сложны, необходимо быть уверенным в том, что наблюдаемые изменения не обусловлены образованием новых валентных состояний плутония. Образование плутония ( III) исключено, так как при восстановлении плутония ( IV) перекисью водорода должно выделяться заметное количество кислорода, образование которого на самом деле не наблюдается. Плутоний ( VI) и плутоний ( V) перекисью водорода восстанавливаются. Это говорит о том, что ни одно из этих валентных состояний в растворе не появляется. Другие ионы М ( IV), например титан ( IV), цирконий ( IV) и, возможно, торий ( IV) также образуют пероксидные комплексы, аналогичные комплексам плутония ( IV), что указывает на общую тенденцию М ( IV) - HOHOB образовывать комплексные соединения с перекисью водорода. [13]
 |
Удельные затраты ( в марких ФРГ на установленный киловатт в зависимости от единичной электрической мощности. [14] |
Преобладающий звод станций с реакторами на тепловых нейтронах с ураном-235 объясняется тем, что эти станции наряду с производством электроэнергии дают некоторое количество нового ядерного го рючего - плутония, необходимого для создания начальной топливной базы для станций с реакторами на быстрых нейтронах. Быстрые реакторы заряжаются плутонием и ядерно-пассивным ураном-238, запасы которого практически неограниченны. Энергия получается за счет деления ядер плутония, при этом часть образующихся нейтронов поглощается ураном-238, и он превращается в плутоний. Процесс образования нового плутония идет быстрее, чем деление исходного, что позволяет накапливать плутоний длительно для пуска новых реакторов. [15]
Страницы: 1 2