Немножко подробностей про СУОП. Популярное разъяснение технических аспектов от tnenergy.

Аватар пользователя Кот Баюн

Прежде чем рассказывать про БН-800 и сегодняшнюю новость, придется дать несколько ликбезов.

Во-первых, откуда вообще возникло соглашение об утилизации оружейного плутония (СУОП)? США много десятилетий проводят очень последовательную политику сокращения количества делящихся материалов и возможности их получения в мире. Примером такой работы может быть повсеместное давление на страны (например Южную Корею) об принятии ими самоограничений по развитию технологий переработки ОЯТ (с помощью которых можно получить плутоний). Или программа по замене высокообогащенного урана в ТВС исследовательских реакторов по всему миру на низкообогащенный (от чего характеристики этих установок зачастую страдают). СУОП ложится в эту канву, хотя и не обходится для США бесплатно — речь идет о том, что обе стороны уничтожат по 34 тонны оружейного плутония (этого количества хватает на ~6000 боезарядов, т. е. очень немаленькое количество, хотя остающиеся объемы плутония еще больше 51 тонны в США и ~100 тонн в России. Правда тут говорится о плутонии всех сортов и качества суммарно.


Второй момент — что такое оружейный плутоний и как его уничтожают (о методе и ломаются копья). Оружейным считается плутоний, в котором доля 239 изотопа больше ~90%. Такое деление происходит потому, что наличие четных изотопов ( 238, 240, 242) приводит к ухудшению энерговыхода боеприпаса на килограмм (причем довольно кардинального), 238 изотоп к тому же отличается сильным тепловыделением, что усложняет конструкцию ЯО (поэтому его и применяют в РИТЭГах). Наконец 241 изотоп распадает в америций-241, который является сильным гамма-эмиттером, т. е. в боеприпасы, рядом с которыми будет находится персонал, стараются класть плутоний с как можно меньшим содержанием 241 изотопа. Ну и электронике бомбы это гамма-излучение америция тоже ни разу не добавляет ресурса и надежности.

Едем дальше: как утилизировать оружейный плутоний? Любое химическое разбавление всегда обратимо, даже если для него использовать всякую гадость, типа высокорадиоактивных отходов — это лишь удорожает процесс возврата плутония на склад, но не делает его невозможным. Второй вариант — использовать плутоний, как ядерное топливо, запихнуть его в МОКС-ТВС (МОКС-топливо — это смесь диоксида плутония и диоксида U238) и заставив вырабатывать электроэнергию. Таким образом можно уничтожить большую долю изначального плутония. Особенно это справедливо для сжигания в активной зоне реакторов с водой под давлением — на каждый сгоревший атом плутония там образуется только 0,4-0,5 нового и качество (в плане изотопного состава) такого плутония хуже не придумаешь.

Здесь, правда, Россия, соглашаясь на СУОП попыталась использовать это для сохранения наработок по ветке быстрых натриевых реакторов, которая в СССР как раз остановилась на пороге применения МОКС-топлива (БН-600, напомню, работает на высокообогащенном уране).

Такой вариант не было непросто согласовать: БН-800 — это реактор-размножитель, в котором трансмутируется больше плутония, чем тратится на работу. Не очень удачный вариант для утилизации, правда?

Что бы выполнить условия соглашения, договорились о следующих технических изменениях БН-800:
1. В реакторе отсутствует бланкет — т. е. окружающий активную зону уран-238, в котором под воздействием быстрых нейтронов из АЗ и происходит наработка нового плутония, взамен горящего в АЗ. Что интересно, этот плутоний получается очень высокого оружейного качества — почти чистый Pu239. Вообще советую статью по структуре АЗ БН-800.
2. ОЯТ реактора не перерабатываются, а захораниваются, как есть. Сделано это потому что плутоний из ОЯТ БН-800 тоже имеет слишком хорошие характеристики, и лишь нахождение его в высокорадиоактивной матрице нивелирует в глазах американцев риск несанкционированного доступа. Правда, и здесь переговорщики Минатома договорились о 30% ОЯТ, которые таки можно перерабатывать в «исследовательских целях», в духе общей идеи развития за счет проекта СУОП технологий замыкания ядерного топливного цикла.

Кстати, надо заметить, что идея утилизации х тонн плутония и идея замыкания ЯТЦ — антагонисты. Одна из основных причин, почему США тормознули свои разработки по ЗЯТЦ — нежелание жить в мире, где оборачиваются десятки тысяч тонн плутония оружейного качества — США довольно справедливо посчитали, что риск, что при таком количестве потоков плутония он где-нибудь да утечет не в те руки высок.

Так или иначе, в 2000 году началась реализация СУОП, сначала по больше части организационно-бумажная, а затем перешедшее в строительство реактора БН-800 и завода по производству МОКС-топлива в ГХК в России и фабрики MFFF в Саванна-Ривер по производству МОКС-топлива в США (реакторы американцы собирались использовать вполне себе коммерческие PWR, устанавливая туда небольшую часть МОКС-ТВС).

Строительство MFFF столкнулось с необъяснимыми трудностями, которые быстро вылились в перерасход бюджета и затягивание сроков. Планы 2007 года были запустить утилизацию плутония в 2018, соответственно заводы должны были быть готовы где-то к 2016, что бы пройти необходимые процедуры валидации топлива к 2018. С американской стороны этого не случилось, после чего в США заговорили, что химическое разбавление вплутония — не такой плохой вариант, и даже намеки, что с русскими удастся договорится. Как видим — не удалось.

Кстати, про популярный миф, что США просрали все атомные полимеры, и просто не смогли построить завод МОКС. Проблема только в том, что завод строится французской Арева, которая владеет крупнейшим в мире производством МОКС (завод MELOX). Очень сомнительно, что за 10 лет после запуска MELOX, французы могли настолько растерять знания, что бы не справится с новым объектом.

Подводя итог, хочется сказать, что если СУОП просто рассыпется в итоге, то в итоге мы получим неплохой оперативный простор по воплощению ЗЯТЦ в жизнь — из трех основных компонент (реактор, автоматизированная фабрикация МОКС, переработка ОЯТ) в России в рамках СУОП, получается, были построены два. Возможна демонстрация ЗЯТЦ в масштабах одного реактора, оценка реальной сложности и стоимости такого ЗЯТЦ. В случае, если СУОП остается, то такая возможность появится где-то ближе к 2040 году, когда БН-800 закончит утилизацию 34 тонн, или в случае строительства еще одного быстрого реактора (например, БРЕСТ-ОД-300).

ИСТОЧНИК

Комментарии

Аватар пользователя vleo
vleo(9 лет 8 месяцев)

И я надеюсь - можно и плутоний оружейного качества получать будет в этих реакторах? Я не верю ни в какие разоружения, а верю только в большое количество ракет с ЯБЧ для поддержания Запада во вменяемом состоянии, да и не Запада - тоже. У нас территория и ресурсы, и нам их охранять, никуда от этого не уйти.

А они пусть разоружаются - и в самом деле, в их загаженном, перенаселенном человеческом муравейнике плутоний не нужен - пусть дровами топят. У нас в России почему-то стабильная численность население - эти-то что плодятся, как кролики тупые?

Аватар пользователя Prikolist
Prikolist(9 лет 2 месяца)

Вот тоже об этом подумал - нахрена нам отказываться от оружейного плутония в виде ТОПЛИВА?! Пусть нарабатывается и хранится! Пиндосы уже не могут поддерживать количество своего плутония в нужных объёмах, но это ИХ проблемы, а не наши! Единственное боюсь - как бы они свои старые ракеты по нам не пустили, ибо альтернатива для них ваще швах - лет через ..цать вообще без ядрён-батонов остаться...:-(

Аватар пользователя achiffa
achiffa(8 лет 9 месяцев)

если поменять миграционную политику,

если "пригласить" беженцев, - выделить им пособия и бесплатное социальное жильё кварталами, предоставить избирательные права без гражданства, запретить полиции регистрировать и озвучивать совершаемые ими правонарушения...

то через 10 лет тут такой крольчатник начнётся.. мама не горюй. чё б не плодиться, когда аборигены тебя кормят, поят, дают жильё - а взамен ты ср8шь им на голову и устанавливаешь свои порядки? 

 

Аватар пользователя FreeWind
FreeWind(8 лет 3 месяца)

Если они не построили этого за 16 лет, значит не очень то и хотели, или скажем прямо - они не хотели этот завод строить. Не нужен он им был, получается.

Аватар пользователя бывший
бывший(9 лет 11 месяцев)

Получается, что саботировал кто-то.

И то сказать - инициатива о прекрасном мире без оружейного плутония - это мечты и предвыборные обещания Обамы. Вполне вероятно, что кто-то не разделяет его прекраснодушия, и делает всё, чтобы оружейный плутоний остался в распоряжении США. Условные патриоты Америки.

Хотя все-таки интересно узнать детали проблем при строительстве - а то Арева-то генеральный подрядчик так, а вот субподрядчиков наверняка из местных набрали - иначе через конгресс не протащить - а вот уж те могли косячить как угодно, и тут уж неважно, умеет ли Арева строить или разучилась.

Комментарий администрации:  
*** Уличен в наглой дезинформации ***
Аватар пользователя Вольноопределяющийся

Вот Китайцы тоже за многие годы не смогли повторить АЛ-31ФН, то же не хотят?

Я думаю здесь вариант "Ну не шмогла я, не шмогла"

Аватар пользователя FreeWind
FreeWind(8 лет 3 месяца)

Арева реакторы строила и разрабатывала (если я ничего не путаю), и они работали. А раз при таком подрядчике не построили, то значит и не хотели, а делали имитацию или просто пилили бабло под видом строительства.

Аватар пользователя Вольноопределяющийся

Работали, только не с оружейным плутонием, такой фокус кроме нас пока никому не удавался.

Аватар пользователя Vladyan
Vladyan(8 лет 11 месяцев)

Спасибо за развернутый ответ

Аватар пользователя sergios
sergios(10 лет 10 месяцев)

А вот является ли мифом инфа о том, что хранить оружейный (чистый) плутоний тот еще головняк? Ибо он в результате самораспада "засирается" изотопами, активность которых может привести к самопроизвольному биг бада-бум.

Аватар пользователя Виктор1690
Виктор1690(11 лет 5 месяцев)

Наоборот, по мере распада качество боеприпаса снижается, вплоть до болванки. А вот гемор для персонала увеличивается по мере старения. Ибо фон нарастает.

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(11 лет 7 месяцев)

Ага, и именно в силу этой причтны происходит выхол из строя ядрен батонов.

В условиях, когда оружейный плутоний больше не нарабатывается это дорога в один конец.

Красота реакторов бн именно в том, что там имеется возможность нарабатывать новый плутоний в больших количествах, чем затрачено на работу реактора.

Аватар пользователя Спасибо
Спасибо(9 лет 10 месяцев)

Это при периоде-то полураспада плутония в 24 000 лет? Там в боеприпасе что-то другое прокисает, более короткоживущее. Плутонию пофигу на время..

Аватар пользователя Савва
Савва(12 лет 3 месяца)

Я сделаю вам пояснение. Оно довольно грубое с т.з. физики, зато очень понятное.

Вот есть критическая масса плутония. Неважно какая. Важно - критическая. Если будет чуть меньше - это не бомба, а кусок металла. Радиоактивный, конечно, но с точки зрения ЯО - совершенно безопасный.

И вот, за один год из вашей критической массы исчезает 1/24000-ная. Что у вас остается на руках?! Просто радиактивная хреновина, которой вы можете кого-нить ударить по башке. Это её максимальный оружейный потенциал.

Т.к. обычно в бомбе чуть больше критической массы - она за год не портится. Но если рассматривать периоды в 20 - 30 лет - это очень даже проблематично. Бомбочки надо перебирать, удалять элементы распада, это не говоря за то, что некоторые изотопы плутония имеют очень отрицательные варианты распада, которые вообще препятствуют возникновению цепной реакции.

И термин "перебирать" - это очень приблизительное описание того, что нужно сделать с плутониевым боеприпасом, чтобы он гарантированно взорвался. Тут у нас писали про это. Ищите сами, есть на сайте такая информация.

Аватар пользователя sergios
sergios(10 лет 10 месяцев)

То, что со временем происходит увеличение критической массы это понятно. Но возможен ли процесс, когда в результате распада, скажем будет происходить захват нейтронов и образование Плутония-240, наличие которого снизит критическую массу и может привести к возникновению самопроизвольной цепной реакции? По простому - лежала эта хреновина себе, никто её не трогал и тут - бабах, часть мира в труху.

Аватар пользователя space_monster
space_monster(9 лет 11 месяцев)

гуглил на эти темы и нашел в интернете вот такой пост: http://dxdy.ru/post554490.html#p554490

"Вообще гарантийный срок обычно подразумевают эксплуатации, потому что произвести ядерный заряд, чтобы просто штатно хранить его вместо эксплуатации. При этом под гарантийным сроком эксплуатации понимают такой срок, в течение которого заряд сохраняет способность взорваться с практическим выделением мощности, написанной на его этикетке. При эксплуатации важнейшими с точки зрения влияния на гарантийные сроки ( но не единственными ) являются две вещи: условия эксплуатации и регламентное обслуживание. Обе этих составляющих связаны с изменением свойств материалов заряда, прежде всего радиоактивных. Условия эксплуатации определяют изменения состояния заряда по мере эксплуатации. Понятно, что в зависимости от состава боевого делящегося материала ( а есть там и небоевые делящиеся материалы, и их изменения тоже влияют на подрыв бомбы и выделяемую мщность - об этом ниже ) в плутониевом ( урановом ) элементе будут происходить ядерные реакции от самопроизвольного распада содержащихся изотопов - например, Плутония-240. Причём одновременно с самопроизвольным распадом в плутониевом элементе идёт и наведённый, индуцированный распад - за счёт делений, вызванных нейтронами спонтанного распада. Со временем изотопный состав меняется - появляется Америций-241, другие изотопы, а остатки первичного распадения далее участвуют в каскадных реакциях распадения. В зависимости от изменений плотности плутониевого тела захват выделившихся нейтронов немного меняется, плотность же меняется из-за прежде всего температурных условий ( теоретически – и из-за изменения состава), которые требуют непрерывного регулирования. Процесс осложняется тем. что плутоний выделяет довольно много тепла, температура компактного куска на воздухе порядка 60 градусов ( зависит от формы и состава ), и кроме того плутоний в своём довзрывном состоянии дельта-фазы при нагревании сжимается, а не расширяется, как все нормальные вещества – при сжатии скорость реакции немного возрастает, сокращая гарантийный срок эксплуатации. Если боеголовка провела некоторое время без охлаждения, она становится невзрывоспособной – все боеголовки в ракетах утонувших подлодок, утерянные в океане бомбы с бомбардировщиков не представляют никакой взрывной угрозы, они давно и неотвратимо и навсегда потеряли способность взорваться. При отказах систем термостатирования заряда его снимают с эксплуатации и возвращают на завод-изготовитель для утилизации через разборку. Потеря же взрывных свойств объясняется более ранними высокими уровнями энерговыделения при боевом срабатывании заряда из-за накопившейся высокой собственной радиоактивности материала - устройство не успевает пройти штатные стадии перевода в сверхкритическое состояние и взрыва, как эти процессы прерываются ранним энерговыделением, и устройство перестаёт существовать как устройство до выделения штатной мощности или даже ощутимой мощности, до наступления активного взрыва – активный взрыв заменяется по сути на тепловой взрыв устройства, «хлопок».
Это всё в общем"

"... А вот плутоний разделить так(в газовой ценрифуге) нельзя. Почему? А потому что у него два изотопа, оружейный и неоружейный, отличаются лишь на один нуклон – их атомные массы соседние: оружейный 239 и неоружейный 240 ( другие изотопы, Пл-238, Пл-241, Пл-242, Пл-243 и Пл-244 не рассматриваем в данном эссе ). 1/239 = 0.0041841, или 0.42%. Такое различие промышленные «урановые методы» разделения уже «не зацепляют». Есть экспериментальные способы и разработки, такие как электромагнитная сепарация, газовая диффузия и центрифугование, лазерное испарение, но промышленно это не освоено ни в одной стране. Хотя освоят, возможно, достаточно скоро, лет через десять-двадцать."

Ну и в общем интересный пост..

Вот еще текст про деградацию термоядерных зарядов http://masterok.livejournal.com/3030452.html

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(11 лет 7 месяцев)

>>>Хотя освоят, возможно, достаточно скоро, лет через десять-двадцать

Хе-хе. Уже освоили. Внешняя оболочка из урана 238 на реакторе БН.

Аватар пользователя sergios
sergios(10 лет 10 месяцев)

Благодарю за инфу и ссылки.

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(11 лет 7 месяцев)

>>>Что у вас остается на руках?! Просто радиактивная хреновина, которой вы можете кого-нить ударить по башке. Это её максимальный оружейный потенциал.

Более того, в процессе неконтролируемого распада образуются совершенно мерзкие изотопы, фонящие в гамма спектре. И персонал, и электроника бешено рады))))

>>>И термин "перебирать" - это очень приблизительное описание того, что нужно сделать с плутониевым боеприпасом, чтобы он гарантированно взорвался.

Вот полноценный БН способен переварить подпорченный плутоний, а на выходе дать офигенно чистый оружейный.

Аватар пользователя Спасибо
Спасибо(9 лет 10 месяцев)

Логика-то вполне понятная. И применительно к тритию, на пример, его периодом полураспада в пару десятков лет, вполне себе картина ясная. Но не является ли она исчезающе малой, применительно к периоду полураспада в десятки тысяч лет?? Не обязательно ведь массу делать именно на границе критичности -- её можно увеличить грамм на 100 (условно), что-б не терять критичность при распаде 1 атома..

Аватар пользователя goto
goto(8 лет 6 месяцев)

в современных бомбах критическая масса достигается не сближением двух подкритических масс, а сильным обжатием. И надо знать, насколько это обжатие сильное, и хватит ли его для нивелирования продуктов распада, накопившихся до обжатия.

Думаю, что спецы всё это рассчитали, и все регламентные работы проводят в срок.

Комментарий администрации:  
*** отключен (паникерство, слухи) ***
Аватар пользователя serverny
serverny(7 лет 9 месяцев)

Одна из основных причин, почему США тормознули свои разработки по ЗЯТЦ — нежелание жить в мире, где оборачиваются десятки тысяч тонн плутония оружейного качества — США довольно справедливо посчитали, что риск, что при таком количестве потоков плутония он где-нибудь да утечет не в те руки высок.

Что-то не верится в такой гуманизм СГА. Скорее просто посчитали необходимые капвложения и решили, что выгоднее их осваивать на финансовых спекуляциях.

Плюс на тот момент у всех эксплуатантов реакторов на БН(кроме русских) были проблемы и скорее всего американцы решили, что сделать такой реактор просто не смогут.

Аватар пользователя Omni
Omni(11 лет 7 месяцев)

Пора возвращать урановые бланкеты в реактор.

Аватар пользователя Prikolist
Prikolist(9 лет 2 месяца)

Точно!!! И сделать это демонстративно, упирая на новую технологию наработки именно ТОПЛИВА! ;-)

Аватар пользователя Кулэмэтник.

Совсем малюсенькая проблемка - хранцузики не могут делать МОКСЮ из ОРУЖЕЙНОГО плутония, так что полимеры таки прокаканы.

Наши могут и наш заводит в этом плане реально единственный в мире.

Аватар пользователя Prikolist
Prikolist(9 лет 2 месяца)

Я вот не помню, а наш завод из ОЯТ МОКСы может делать?

Аватар пользователя AleXXX1966
AleXXX1966(7 лет 10 месяцев)

вопрос - а в уже снаряженном вооружении (бомбах, ракетах и т.д.) плутоний разлагается? Что период полураспада у него 24000 лет, я в курсе, но та дрянь, что составляет 10% - она как-то со временем портит заряд? Если да, то за какое время? Или на длительное хранение ставятся заряды с почти 100%-чистым плутонием?

И второй вопрос - а в каком виде хранятся все эти тонны плутония, которые еще не в оружии? Какой они чистоты?

Аватар пользователя Prikolist
Prikolist(9 лет 2 месяца)

Думаю степень чистоты определяется только экономически - в СССР на ядрён-батонах не экономили, и скорее всего наш плутоний максимальной чистоты и продолжительности хранения... А в пиндостане скорее обратная картинка, попилы/откаты/экономия снижали чистоту плутония. ИМХО.

Аватар пользователя Boom5
Boom5(9 лет 3 месяца)

"... Одна из основных причин, почему США тормознули свои разработки по ЗЯТЦ — нежелание жить в мире, где оборачиваются десятки тысяч тонн плутония оружейного качества — США довольно справедливо посчитали, что риск, что при таком количестве потоков плутония он где-нибудь да утечет не в те руки высок. ...". 

Понимаете какая "петрушка" - нежелание жить в мире, где оборачиваются десятки тысяч тонн плутония оружейного качества! Я ажник чуть не всплакнул от умиления!

 

Аватар пользователя aldr
aldr(8 лет 9 месяцев)

"Едем дальше: как утилизировать оружейный плутоний? Любое химическое разбавление всегда обратимо, даже если для него использовать всякую гадость, типа высокорадиоактивных отходов — это лишь удорожает процесс возврата плутония на склад"
Это не так, достаточно смешать с отработанным топливом АЭС, которого во много раз больше, чем оружейного плутония и проблема оружейного плутония перестанет существовать. Однако в штатах не умеют работать с топливом АЭС, а только хранят его в бассейнах выдержки. В тоже время в РФ уже давно есть технологии регенерации еще начиная с топлива подлодок и иссл.реакторов, которое возвращали.
 

Аватар пользователя fedor67
fedor67(8 лет 2 месяца)

В тоже время в РФ уже давно есть технологии регенерации еще начиная с топлива подлодок и иссл.реакторов, которое возвращали.

Это сомнительно. Что там возвращали?

Комментарий администрации:  
*** Отключен (лидер бан-рейтинга, манипуляции) ***
Аватар пользователя aldr
aldr(8 лет 9 месяцев)

А Вы с какой целью интересуетесь?
Если Вы не в теме, то оставьте Ваши сомнения при себе.
 

Аватар пользователя jamaze
jamaze(12 лет 2 месяца)

А вот, кстати, да. Большой плюс.

Аватар пользователя fedor67
fedor67(8 лет 2 месяца)

А Вы с какой целью интересуетесь?
Если Вы не в теме, то оставьте Ваши сомнения при себе

С целью найти истину. По текстам сайта атоминфо, ранее ничего не перерабатывалось. И до сих пор проблематично, тк работа с радиоактивными отходами требует дистанционной, безлюдной   линии переработки.

Это не слабо фонящие не облученные материалы.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (лидер бан-рейтинга, манипуляции) ***
Аватар пользователя aldr
aldr(8 лет 9 месяцев)

а зачем Вам истина? Чтобы ея получить здесь бесплатно, а потом продать? Так ить Родина не продается.
 

Аватар пользователя fedor67
fedor67(8 лет 2 месяца)

Признайте что приврали, и разойдемся мирно.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (лидер бан-рейтинга, манипуляции) ***
Аватар пользователя aldr
aldr(8 лет 9 месяцев)

у Вас слишком мало извилин, которых хватает только на дешевый развод.
 

Аватар пользователя fedor67
fedor67(8 лет 2 месяца)

Иди похмелись. Для расширения извилины полезно.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (лидер бан-рейтинга, манипуляции) ***
Аватар пользователя aldr
aldr(8 лет 9 месяцев)

Ой, как быстро гнилое нутро проявилось, а то Истину ему подавай...
Тыкайте в зеркало, а в общем ищите и (возможно) обрящете.