tnenergy: Плутоний не превращается в тыкву

Аватар пользователя Ctavr
В неожиданно популярном предыдущем посте про СУОП постоянно всплывает вопрос, что плутоний очень быстро деградирует и хоть на свалку выкидывай - не годится никуда. Кажется это статья Бориса Алестара, откуда пришла эта чушь. Давайте разбираться.


В руках у Луиса Альвареса контейнер с первым в истории человечества плутониевым ядром атомной бомбы.

Итак, что вообще гипотетически может испортится в плутонии?
  •  
  • Сам плутоний, который “работает” в бомбе (изотоп 239) распадается темпом аж 0,0028% в год - причем распадается он в основном в другой оружейный материал - U235. Первые заметные изменения в бомбе по этой причине произойдут лет через 300-400.
  • Однако в плутонии оружейного качества, как мы знаем, только 90-95% 239 изотопа, есть и другие (типичный состав Weapon Grade: 93% Pu239, 4% Pu240, 2,2% Pu241, 0.6% Pu242, 0,15% Pu238 и 0,05% Pu243). Изотопный состав плутония с точки зрения обозримых длительностей (например 50 лет) почти не меняется - единственные изотопы плутония, которые распадаются относительно быстро (241 - 14 лет и 238 - 88 лет), только мешаются в бомбе. Получается, что вылеживаясь, изотопный состав плутония становится только лучше. По этой причине бомба не деградирует.
  • Есть, правда, проблемка - 2,2% быстрораспадающегося изотопа Pu241 постепенно превращаются в изотоп америция Am241 - а это слабо гамма-излучающий нуклид, который имеет период полураспада 433 лет (т.е. его концентрация непрерывно растет, пока не распадается основная часть Pu241). Am241 начинает портить своим гамма-излучением элементы бомбы и ходящих мимо боеприпаса людей, к тому же является нейтронным ядом. Максимально допускаемая концентрация в боеприпасе Am241 - от 0,5 до 1%. Именно накопление Am241 является определяющим “старение” ядерного боеприпаса. Получается довольно неожиданная вещь - уже через 5-8 лет плутониевое ядро бомбы сделанное из материала с высоким содержанием Pu241 надо извлекать, и отправлять на переплавку с очисткой от америция - иначе бомба рискует не взорваться (из-за деградации, например, взрывчатки от гамма-излучения). Однако через 3-4 таких переочисток Pu241 в таком плутонии заканчивается, и дальше трогать плутоний не нужно. Получается, что первые 28 лет жизни плутония его надо регулярно переплавлять и очищать от америция, но затем, с потерей ~2% массы ситуация устаканивается, и плутоний перестает деградировать.
  • Следующий механизм деградации - это воздействие радиации распада плутония на сам материал плутониевого ядра. Плутоний (почти все изотопы) предпочитает распадаться через альфа-распад, а вылетающие альфа-частицы повреждают материал, от чего он охрупчивается из-за повреждения решетки, в нем накапливается гелий, и металл увеличивается в размере (что называется ядерным распуханием). Интересно, что такие изменения материала положительно влияют на свойства плутония, как ядерной взрывчатки, но, увы, не добавляют надежности конкретному механическому изделию - ядерной бомбе. Поэтому раз в 15-30 лет плутониевое ядро надо отжигать или переплавлять, чтобы возвращать ему исходные свойства.

     

Специальный образец плутония с высоким содержанием альфа-активного Pu238 и его распухание из-за деградации кристаллической решетки под воздействием внутреннего альфа-облучения.


Итог: плутонивое ядро ядерной бомбы имеет срок службы, который зависит от исходного изотопного состава, а профилактика требует наличия радиохимических и пирометаллургических линий для химической очистки плутония и изготовления нового ядра из очищенного материала. Эти процессы требуются чаще в начале “жизненного цикла” оружейного плутония, и для плутония, изготовленного до 1988 года в настоящее время сходят на нет - сроки профилактики ядерного оружия можно увеличить.


Установка по переплавке плутония в лаборатории LANL, и расплавленный плутоний в ней.

Основной проблемой для плутониевого заряда является накопление америция, однако проблема эта давно решенная. Даже в линии производства МОКС топлива на Железногорском ГХК есть “установка переочистки плутония УПП" (ссылка на дисертацию, защищенной по этой установке), на которой осуществляется отделение и концентрация америция от плутония - похожая установка давно существует и на Маяке.

В США радиохимические мощности по работе с плутонием сохранились на заводе Y-12 в Окридже (документ, из которого можно понять, что завод продолжает заниматься переочисткой плутония), а с 2007 года работает линия по переплавке плутониевых ядер и изготовлению новых в LANL. Впрочем основной комплекс в Хэнфорде, который занимался как извлечением плутония из ОЯТ реакторов, расположенных тут же, так и очисткой, переочисткой, изготовлением ядер и хранением плутония был закрыт в 1988 и в настоящее время разобран. Тем не менее рассчитывать на то, что ядерное оружие США “протухло” не стоит - имеющихся мощностей вполне хватает, что бы поддерживать несколько тысяч боезарядов в рабочем состоянии, тем более, что плутоний с годами, как мы выяснили, только улучшается.

http://tnenergy.livejournal.com/80413.html 

Комментарии

Аватар пользователя Маасло Саллонен

Доходчиво. Спасибо. Еще бы кратко узнать, насколько плутоний извлекаем после т. н. приведения в негодность после смешивания с хим. реактивами, нашими т. н. "партнерами".

Аватар пользователя ata
ata(12 лет 4 месяца)

Спасибо огромное, многое прояснилось!

Аватар пользователя cr4zyr0m
cr4zyr0m(11 лет 6 месяцев)

Мало того, идеи появились, бот смотрите:

Получается, что первые 28 лет жизни плутония его надо регулярно переплавлять и очищать от америция, но затем, с потерей ~2% массы ситуация устаканивается, и плутоний перестает деградировать.

Значит проще после получения плутония отложить его на склад на 30 лет, потом 1 раз почистить и сделать "вечную" бомбу в которую не надо лазить больше laugh

Аватар пользователя PIPL
PIPL(10 лет 6 месяцев)

Ага, а если она через 9 лет понадобится?

 

Аватар пользователя cr4zyr0m
cr4zyr0m(11 лет 6 месяцев)

У нас что, мало рабочих готовых зарядов? есть те что на дежурстве, а новые можно не сразу ставить, а после отстаивания и очистки.

Аватар пользователя Производственник

Благодарю за разъяснения!

Аватар пользователя yalga
yalga(10 лет 1 месяц)

Вот за что я люблю АШ, так за обилие спецов во всех сферах, готовых делиться знаниями.

За ликбез спасибо.

Но всё сказанное не отменяет тенденцию деградации гегемона.

Плюс мы многого не знаем, и вероятно не узнаем.

Мы видим лишь верхушку айсберга, которую нам показывают.

Аватар пользователя АлекSandy
АлекSandy(7 лет 10 месяцев)

Полностью солидарен ! А автора - благодарю !

Аватар пользователя Gemini
Gemini(7 лет 11 месяцев)

Ну то есть надеяться на катастрофическую деградацию отрасли не стоит получается...

Аватар пользователя Ё-member
Ё-member(10 лет 9 месяцев)

Спасибо! Полезная информация.

Аватар пользователя Джейсон
Джейсон(7 лет 9 месяцев)

Тогда не догоняю почему такой хай подняли вокруг плутониевого запрета ВВП?

Комментарий администрации:  
*** Отключен (провокатор) ***
Аватар пользователя mrmypp
mrmypp(11 лет 3 месяца)

Да просто "исключительных" пнули, показав их недоговороспособными, вот амерофилы и прочие подстилки  и заверещали. 

Аватар пользователя АлекSandy
АлекSandy(7 лет 10 месяцев)

Тоже сомневаюсь , что у амеров с плутонием нету проблем , как кажется с первого взгляда ...Ну не перерабатывают они его и что ? А тут Владимирович ТАКИЕ условия выдвигает !!! Значит есть что-то , что амеров с плутонием сильно колбасит ! 

Аватар пользователя Джейсон
Джейсон(7 лет 9 месяцев)

Я об этом и подумал. РФ такие заявления на пустом месте не делает. Это амеры могут нести любую чушь а потом разбираться что они сказали. Уже привыкать стали, у нас себе такого не позволяют. 

Комментарий администрации:  
*** Отключен (провокатор) ***
Аватар пользователя BorisAlestar
BorisAlestar(8 лет 1 месяц)

"Плутоний (почти все изотопы) предпочитает распадаться через альфа-распад" - и дальше сразу про альфа-частицы. Можно и так, конечно,но почему не посмотреть, что делает альфа-распад с плутонием-239? Итог ведь очевиден - получим уран-235. Соответственно - "крадется" критическая масса плутония. Уран-235, распадаясь все по тому же альфа-сценарию, дает торий-231, а боеголовка получает еще одну порцию альфа-частиц. Каждый из этих процессов последовательно уменьшает массу плутония-239, которого в боезаряде должно быть достаточно для получения критической массы, что особенно негативно  сказывается для термоядерных боеголовок. Каждая переплавка - это уменьшение массы плутония-239, то есть необходимость добавлять новые его порции из имеющихся стратегических запасов (в США - 103 тонны, в России - 170)

Плутоний с годами улучшается? Как бы да, но при этом приходится постоянно наращивать его вес. Да, я назвал это "деградацией" и термин получился не самым удачным. Придумайте любой другой, я не против.

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(11 лет 9 месяцев)

Тогда влзникает вопрос, а сколько в тоннах находится плутония у пиндостана в виде готовых боевых изделий (на дежурстве и на складах)?

И следующий вопрос. За какой период времени закончатся те сто тонн плутония, при условии его использования доя регенерации боевых частей?

Аватар пользователя daregod
daregod(12 лет 3 месяца)

Допустим, на 1 боеголовку требуется килограмм примерно 6. Прикиньте.

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(11 лет 9 месяцев)

Это не даст ответ на поставленный вопрос. Общее возможное количество боеголовок нам ни к чему.

Аватар пользователя daregod
daregod(12 лет 3 месяца)

Количество боеголовок примерно известно, в соответствии с СНВ-3, порядка 2500 у каждой из сторон. Что даёт примерно по 15 тонн плутония. Если раз в 10 лет (мне кажется, что - раз в 8 лет) полностью менять плутоний в боеголовках, то хватит более, чем на 50 лет у них и под 90 лет у нас. А если учесть, что деградировавший плутоний восстанавливается с потерей массы, то эти цифры можно умножать минимум на 2.

Аватар пользователя МГ
МГ(9 лет 2 месяца)

рассчитывать на то, что ядерное оружие США “протухло” не стоит

с этим понятно. а вот средства доставки? ну да ладно, авось обойдется!

Аватар пользователя Vneroznikov
Vneroznikov(12 лет 5 месяцев)

В первую очередь в термоядерной боезапасе протухает тритий. Хоть его там и немного.

Аватар пользователя АлекSandy
АлекSandy(7 лет 10 месяцев)

Если можно , поподробнее ...Уж очень условия Путина амерам удивляют ...Хочется поглубже разобраться , что не так у амеров с плутонием кроме невозможности выполнять договор .

Аватар пользователя AriesGoth
AriesGoth(10 лет 3 дня)

Тогда Вам в комментарии блога автора, а не перепоста.

Аватар пользователя Vneroznikov
Vneroznikov(12 лет 5 месяцев)

См. картинку. Номер 5 - резервуар с тритием.Используется как источник нейтронов. Требуется периодическая замена.