Plutonij: korištenje, proizvodnja, recikliranje

Humanost je uvijek u potrazi za novim izvorima energije koji može riješiti mnoge probleme. Ali ne uvijek, oni su sigurni. Tako je, posebno, je naširoko koristi danas nuklearnih reaktora , iako u stanju da samo razvije takvu ogromnu količinu svih potrebnih električne energije su i dalje u životnoj opasnosti. Ali, pored korištenja nuklearne energije u mirnodopske svrhe, neke zemlje svijeta su naučili da ih koristimo i u vojsci, posebno za stvaranje nuklearnih bojevih glava. Ovaj članak će se raspravljati na osnovu takvih destruktivnih oružja, čije ime - plutonij.

pozadina

U ovom kompaktnom obliku metal sadrži najmanje 93,5% 239Pu izotopa. Plutonij je imenovan tako kako bi se omogućilo da se razlikovati od "brata reaktora." U principu, plutonij se uvijek formira u apsolutno bilo nuklearni reaktor, što, opet, radi na niskim obogaćeni ili prirodnog urana, koji sadrži, u većini slučajeva, izotopa 238U.

Koristiti u vojnom sektoru

Plutonij 239Pu - osnova nuklearnog oružja. U ovom slučaju, upotreba izotopa masovnim brojevima 240 i 242 je irelevantno, jer oni proizvode vrlo visoke neutrona u pozadini, što u konačnici sprečava stvaranje i dizajn visokih performansi nuklearne opterećenja. Osim toga, izotope plutonija 240Pu i 241Pu su znatno manji poluživot u odnosu na 239Pu, međutim plutonijum snažno grijani dijelova. To je s tim u vezi u nuklearno oružje inženjeri su prisiljeni da dodate dodatne elemente za uklanjanje viška topline. Usput, 239Pu čisto toplije tijelo. Ne može se, ali uzeti u obzir činjenicu da se proizvodi raspada teških izotopa je podvrgnut štetne promjene u kristalnu rešetku metala, i to je sasvim prirodno dijelova rekonfiguriše plutonijuma, što u konačnici može izazvati potpuni promašaj nuklearne eksplozivne naprave.

Sve u svemu, sve ove teškoće mogu prevazići. I, u praksi, mi smo u više navrata prošli test eksplozivnih sredstava na osnovu njega je "reaktor" plutonija. Ali treba shvatiti da nuklearno oružje nije posljednje mjesto zauzima svoje kompaktnosti, mala masa, izdržljivost i pouzdanost. U tom smislu, oni koriste samo plutonij.

Dizajna reaktora za proizvodnju

Gotovo svi plutonijum u Rusiji ostvarena je u reaktor opremljen grafita moderator. Svaki od reaktora je izgrađen oko cilindričnog okupio blokova grafita.

Okupili između grafita blokovi imaju poseban utor za pružanje kontinuiranog cirkulaciju rashladne tekućine, koji se koristi kao azot. U okupljenim strukturi, i vertikalnih kanala koji su napravljeni za prolaz vode za hlađenje na njih i goriva. Sama po sebi, skupština se čvrsto oslanja se na strukturu sa rupama za kanale koji se koriste za isporuku već ozračeno gorivo. Tako je svaki od kanala u tankostijenih cijevi je napravljen od lagane i ekstra jake aluminijske legure. Većina opisanih kanala ima 70 šipki goriva. Rashladna voda teče izravno oko šipke nuklearnog goriva, uklanjanje viška topline od njih.

Povećanja proizvodnje reaktora

U početku, prvi reaktor "Svjetionik" je funkcionirao sa kapacitetom od 100 MW termičke. Međutim, glavni vođa Sovjetskog razvoja nuklearnog oružja programa, Igor Kurchatov je prijedlog, koji je bio da je reaktor je u zimi je radio sa kapacitetom od 170-190 MW, a ljeti - 140-150 MW. Ovakav pristup omogućio je reaktor za proizvodnju oko 140 grama plemenitih plutonija dnevno.

Godine 1952., kompletan naučno-istraživački radovi su izvršena u cilju povećanja proizvodnih kapaciteta poslovanja reaktora takvih metoda:

• Povećanjem protoka vode koja se koristi za hlađenje i teče kroz aktivnu zonu nuklearnog postrojenja.
• Povećanjem otpornosti na koroziju pojava koja se javlja kod umetak kanala.
• Smanjenje stopa oksidacije grafita.
• Porast temperature u ćelijama goriva.

Kao rezultat toga, kapacitet vode u cirkulaciji je značajno povećan nakon što je povećan, a jaz između zidova kanala goriva. Korozije i uspio da riješi. U tu svrhu odabrali smo najpogodniji aluminijske legure su aktivno dodavanjem natrij dihromat, što u konačnici poboljšane mekoću rashladne vode (pH je jednak oko 6,0-6,2). Oksidacije grafita je prestala da bude stvarni problem, nakon čelika primjenjuju azot (prethodno koristiti samo zrak) za hlađenje.

U sumrak 1950 inovacije su u potpunosti ostvaruju u praksi, čime se smanjuje zračenja izazvanog oticanje urana izuzetno nepotrebne, uvelike smanjiti termo kaljenje šipke urana za poboljšanje otpornosti na membranu i poboljšanje kontrole kvalitete proizvodnje.

Proizvodnja u "Mayak"

"Chelyabinsk-65" - jedan od najosjetljivijih biljaka na kojima je proizveden plutonij. Preduzeće je više reaktora, od kojih je svaki ćemo uzeti bliži pogled.

A reaktor

Instalacija je dizajniran i izgrađen pod vodstvom legendarnog N. A. Dollezhalya. Radila je sa kapacitetom od 100 MW. Reaktor je imao 1.149 vertikalnih kontrolu i goriva kanala u grafita bloku. Kompletna struktura težina je oko 1.050 tona. Praktično sve kanale (osim 25) se učitavaju sa uranom, ukupna masa 120-130 tona. 17 kanali se koriste za kontrolne šipke i 8 - za eksperimente. Maksimalna brzina otpuštanja topline dizajna gorivne ćelije jednak 3,45 kW. Na prvi reaktor proizvedeno oko 100 grama plutonija dnevno. Prva plutonij metal je napravljen April 16, 1949.

tehnološki nedostaci

Skoro sasvim ozbiljan problem, a to je korozija aluminija umetaka i premaza na gorive ćelije su odmah identificirani. Isto tako nadut i oštećene šipke goriva i tekla direktno u vodu za hlađenje reaktora. Nakon svakog curenja reaktor je morao biti zaustavljen do 10 sati da emituje suvo grafit. U januaru su zamijenjeni 1949 umetaka u kanale. Nakon toga, pokrenite instalaciju dogodio 26 Mart 1949.

Grade proizvodnju plutonija u reaktoru A koji je bio u pratnji svih vrsta teškoće razrađeni tokom godina 1950-1954, sa prosječnom snage 180 MW. Kasniji rad do početka reaktora zatim intenzivnije koristi od njega, što je sasvim prirodno i dovela je do češće stanice (do 165 puta mjesečno). Kao rezultat toga, u listopadu 1963. godine, reaktor je zatvoren i ponoviti samo u proljeće 1964. Njegova kampanja je u potpunosti završen 1987. godine, a tokom cijelog perioda dugotrajan rad proizvela 4,6 tona plutonija.

reaktori AB

Preduzeća "Čeljabinsk-65" tri reaktora AB je odlučeno da se gradi u jesen 1948. godine. Njihov kapacitet proizvodnje je 200-250 grama plutonija dnevno. Glavni dizajner projekta bio je Savin. Svaki reaktor se sastojao od 1 996 kanala, od kojih je 65 bilo kontrole. svaki kanal se isporučuje sa posebnim curenja detektor za hlađenje - je korištena tehnička postrojenja novina. Takav potez će mi dati do uha bez prekidanja rada reaktora.

Prva godina rada reaktora otkrila je da oni stvaraju oko 260 grama plutonija dnevno. Međutim, od druge godine rada moći postepeno raste, a već 1963. godine svoju stopa iznosila je 600 MW. Nakon drugog remonta je u potpunosti riješio problem sa umecima, a snaga već je dostigao 1.200 MW sa godišnjom proizvodnjom od plutonija 270 kilograma. Ovi pokazatelji su preživjeli da završe zatvaranje reaktora.

Reaktor AI-IR

Čeljabinsk preduzećima da biste koristili ovu postavku u periodu od 22. Dec 1951 do 25. maj 1987. Osim urana, reaktor proizvodi kao kobalt-60, i polonij-210. U početku, postrojenje proizvodi tricijuma, ali je kasnije počeo da prima i plutonij.

Također preradu plutonij morali graditi reaktore koji rade na tešku vodu i reaktora samo svjetlo-voda (njegovo ime - "Ruslan").

Sibirski gigant

"Tomsk-7" - to je ime koje biljke, koja ima pet reaktora za stvaranje plutonij. Svaki od agregata grafita primjenjuje na usporiti neutrone, i obične vode kako bi se osiguralo adekvatno hlađenje.

I reaktora-1 radio sa rashladnim sistemom u kojem se prenosi vodom jednom. Međutim, ostale četiri jedinice su opremljene sa zatvorenim primarnog kruga opremljen izmjenjivači topline. Ovaj dizajn omogućava da se dalje razvijati dalje i pare, što pomaže u proizvodnji električne energije i grijanja različitih prostorija.

"Tomsk-7", a reaktor je i nazvan EI-2, koji je, pak, imao dvostruku svrhu: za proizvodnju plutonija na račun proizvedene pare generira električne energije od 100 MW i 200 MW toplotne energije.

važne informacije

Na uvjeravanja naučnika, poluživot plutonij je oko 24 360 godina. Ogromna figura! U tom smislu, posebno akutno pitanje postaje: "Kako pravilno veze sa proizvodnjom otpada stavke" Najbolja opcija se smatra izgradnja posebnih preduzeća za dalju obradu plutonij. Razlog je taj što je u ovom slučaju, element se više ne može koristiti u vojne svrhe i da će biti pod kontrolom čovjeka. Tako je na raspolaganje plutonija oružja razreda u Rusiji, ali Sjedinjenim Američkim Državama je krenuo na drugi način, čime se krši svoje međunarodne obaveze.

Tako je američka vlada predlaže da se uništi visoko obogaćenog nuklearnog goriva se ne industrijski proizvodi, a razrjeđivanje plutonija i čuvajte ga u posebne kontejnere na dubini od 500 metara. Nepotrebno je reći, da je u ovom slučaju, materijal može lako biti u bilo kojem trenutku ukloniti iz zemlje i ponovo stavite ga na vojne ciljeve. Prema ruskog predsjednika Vladimira Putina, zemlja prvobitno dogovoreno da se ne uništi plutonij na ovaj način, i da izvrši reciklažu u industrijskim objektima.

Posebna pažnja posvećena je vrijednost plutonij. Stručnjaci procjenjuju da je na desetine tona ovog elementa može biti u vrijednosti od nekoliko milijardi dolara. Međutim, neki stručnjaci u E ima oko 500 tona plutonij čak 8 biliona dolara. Iznos zaista impresivno. Da bi bilo jasnije, kao mnogo novca, recimo da je u posljednjih deset godina 20. stoljeća prosječna godišnja stopa ruskog BDP-a bio je 400 milijardi $. To je, u stvari, realna cena oružja plutonij je jednaka dvadeset godišnjeg BDP Ruske Federacije.