Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка):
Плутоний получается в результате превращения урана-238 в энергетических реакторах. Поэтому в получаемом продукте очень много урана и продуктов деления. Топливные стержни в энергетических реакторах “выгорают” до более высокой степени, чем в реакторах по производству плутония, поэтому они содержат существенно большую долю более тяжелых изотопов плутония. Например, оружейный плутоний обычно содержит более 93% плутония-239, в то время как энергетический плутоний - всего лишь 60% (при этом в нем содержится 25% плутония-240). В течение длительного времени надеялись на то, что изотопные смеси энергетического плутония окажутся непривлекательными для использования в военных целях. Однако в настоящее время широко признается, что как только плутоний будет отделен от урана и продуктов деления, большинство изотопных смесей станут представлять интерес для использования в оружии. В МАГАТЭ пригодными для производства оружия считаются все изотопные смеси, кроме смесей, содержащих более 80% плутония-238, который буквально расплавится, если использовать его в качестве оружейного материала. Поскольку смешивание плутония-239 не является действенным способом решения проблемы распространения, наибольшие опасения в плане распространения в будущем вызывает плутоний. В послед-
32
Los Alamos Science Number 26 2000
Исторический обзор
В замкнутом топливном цикле, который принят в большинстве стран, отработавшее топливо перерабатывают и повторно загружают в реактор, чтобы можно было сжигать оставшееся урановое топливо и наработанный плутоний
ние годы правительство США выражает озабоченность в отношении потенциальной доступности нептуния-237 и америция, которые оба являются побочными продуктами в ядерных реакторах.
К настоящему времени на промышленных ядерных реакторах в мире произведено свыше 1000 т плутония, причем это количество возрастает ежегодно на -75 т. Примерно 200 т из всего энергетического плутония выделено из оставшегося урана и продуктов деления, главным образом в Великобритании и Франции. Советский Союз не проводил существенного различия между реакторами военного и промышленного назначения, но в настоящее время Россия заявила о наличии у нее 30 т выделенного энергетического плутония.
Один из подходов к предотвращению использования в военных целях плутония, произведенного в энергетических реакторах, заключается в том, чтобы не выделять его из продуктов деления отработавшего топлива. Эти продукты характеризуются интенсивным проникающим излучением - главным образом от цезия-137 и стронция-90 с периодами полураспада около 30 лет. Такая самозащита обеспечивает значительный барьер в течение нескольких десятилетий, поскольку для химического разделения плутония требуются дистанционные манипуляторы и сильная экранировка. Другие методы защиты часто сравнивают со стандартом отработавшего топлива, который определяется как излучение более 100 рад в час на расстоянии 1 метр. Однако через 50-100 лет подобная самозащита уменьшится до такой степени, что и отработавшее топливо станет привлекательным источником плутония. Кроме того, следует признать, что противник, вооруженный новейшими технологиями, способен преодолеть такой барьер самозащиты даже более свежего топлива.
Принципиальным вопросом является также характер топливного цикла, используемого в промышленных ядерных энергетических реакторах. Сторонники использования стандарта отработавшего топлива для противодействия распространению выступают за “однократный” или открытый топливный цикл. В этом случае в процессе одного цикла сжигания в реакторе извлекается лишь 2% содержащейся в урановом топливе энергии. Отработавшее топливо выдерживают для уменьшения радиоактивности (из-за его радиоактивного распада), затем его размещают в геологических формациях вместе с продуктами деления. В 1977 году президент Картер выбрал именно этот вариант для США, чтобы подать пример остальной части мира.
В то же время в США имеется много сторонников замкнутого топливного цикла - цикла, при котором отработавшее топливо перерабатывается таким образом, чтобы остающийся уран и воспроизведенный плутоний можно было сжечь в реакторе. Что более важно, большинство стран, в которых реализуются программы промышленной ядерной энергетики, не желают отказываться от энергии, содержащейся в отработавшем топливе. Они хотят более эффективно извлекать присущую урану энергию и поддерживают развитие плутониевых реакторов-размножителей как основного источника энергии в будущем. Кроме того, эти страны рассматривают замкнутый топливный цикл как наиболее безопасный для окружающей среды, поскольку высокорадиоактивные продукты при этом отделяются и упрощается захоронение ядерных отходов.
Решить вопрос в отношении топливного цикла непросто. США и большинство остальных стран мира почти четверть века шли в различных направлениях. Возможно, самым важным следствием решения президента Картера не допускать переработку энергетического отработавшего топлива является то, что США стали намного менее влиятельной страной в принятии глобальных решений, касающихся будущего ядерной энергетики. А эти разработки в будущем могли бы выиграть от фактора большего влияния США.
