Plutoniy reaktori

Reaktor (re… va lot. actor — harakatga keltiruvchi) — 1) elektr Reaktorlar— qisqa tutashuv tokini cheklash va tarmoqda qisqa tutashuv sodir boʻlganda taqsimlash qurilmalari shinalarida yetarlicha kuchlanishni tutib turuvchi yuqori voltli elektr apparati. Induktivlik gʻaltagiga oʻxshash yasaladi. Elektr uzatuvchi liniyaning sigʻim oʻtkazuvchanligini kompensatsiyalaydigan shuntlovchi Reaktorlar qisqa tutashish tokini cheklaydigan tok cheklovchi Reaktorlar yerga ulash sigʻim toklarini kompensatsiyalaydigan, yerga ulanadigan, yey soʻndiruvchi Reaktorlarga boʻlinadi; 2) kimyoviy Reaktorlar — kimyoviy reaksiyalar oʻtkaziladigan apparat. Alomatlariga koʻra, gomogen tizimlar va geterogen tizimlarda oʻtkaziladigan reaksiyalar uchun past, oʻrtacha va yuqori bosimli xillarga boʻlinadi. Sanoatda kolonka, kamera, avtoklav va boshqa nomlar bilan ataladi; 3) biologik Reaktorlar (fermentyor) — mikroorganizmlarni ozuqa muhitida va xoli sharoitda koʻpaytirib turli biologik mahsulotlar olishga moʻljallangan apparat. Davriy va uzluksiz oʻstirish, aerob (aeratsiya uchun havo berib turiladigan) va anaerob oʻstirish xillariga boʻlinadi; 4) yadro Reaktorlari — boshkariladigan zanjir reaksiyasi — atom yadrolarining parchalanish reaksiyasi sodir boʻladigan qurilma. Birinchi yadro R. AQSH da (1942), keyin SSSRda (1946) ishga tushirilgan (yana qarang Atom reaktori).Reaktor darajasidagi plutoniy (RGPu) — yadroviy energetika reaktori ishlatadigan uran-235 asosiy yoqilgʻisi yonib ketganidan keyin ishlatilgan yadro yoqilgʻisida topilgan plutoniyning izotopik darajasi. Neytron tutilishi natijasida plutoniy izotoplarining koʻp qismi olinadigan uran-238 fuqarolik reaktorlarining past boyitilgan uran yoqilgʻisida U-235 bilan birga topilgan.

Odatda qurol darajasidagi plutoniyni (WGPu/ <sup id="mwEw">239</sup> Pu) ishlab chiqarish uchun talab qilinadigan haftalar yoki oylarning kam yonishidan farqli oʻlaroq, reaktor darajasidagi plutoniyni ishlab chiqaradigan reaktorda uzoq vaqt ishlash boʻlinishning katta qismini, nisbatan uzoq vaqt davomida oʻzgarishiga olib keladi. yarimparchalanish davri <sup id="mwGA">239</sup> Pu izotopi plutoniyning kamroq parchalanadigan yoki koʻproq radioaktiv boʻlgan boshqa bir qator izotoplariga aylanadi. Qachon 239</br> 239 neytronni yutadi, u har doim ham yadro parchalanishiga uchramaydi. Baʼzida neytronning yutilishi oʻrniga 240 hosil qiladi240</br> 240 neytron harorati va yoqilgʻi tarkibidagi odatdagi engil suv reaktorlarida mavjud boʻlib, konsentratsiyasi 240</br> 240 uzoqroq nurlanish bilan doimiy ravishda koʻtarilib, vaqt oʻtishi bilan past va past darajadagi plutoniy ishlab chiqaradi.

Ikkinchi avlod issiqlik-neytron reaktorlari (hozirgi eng koʻp atom elektr stantsiyalari) reaktor darajasidagi plutoniyni faqat cheklangan darajada MOX yoqilgʻisi sifatida va faqat ikkinchi davr uchun qayta ishlatishi mumkin. Tez neytronli reaktorlar, bugungi kunda bir necha yarim oʻnlab qurilish ishlari olib borilmoqda, ishlatilgan yadro yoqilgʻisi / yadro chiqindilaridagi transuran miqdorini kamaytirish vositasi sifatida reaktor darajasidagi plutoniy yoqilgʻidan foydalanishi mumkin. Rossiya, shuningdek, reaktor sinfidagi plutoniyni 1% yoki undan kam konsentratsiyada toʻgʻridan-toʻgʻri qayta ishlaydigan yangi yoki qayta boyitilgan uran yoqilgʻisiga aylantiradigan yangi turdagi Remix yoqilgʻisini ishlab chiqardi.

Izotopik tarkibi boʻyicha tasnifi 

Sanoat miqyosida ishlab chiqarishning boshida, urush davrida ishlab chiqarilgan reaktorlarda plutoniy-239, izlarning ifloslanishi yoki plutoniy-240 bilan birgalikda ishlab chiqarilishi dastlab kuzatilgan, bu izlarning miqdori Yupqa odam qurol dizaynining ishlamasligiga olib keldi. Soflikdagi farq, qanchaligi, yadroviy tarqalish va qurollardan foydalanish kontekstidagi ahamiyatni baholashda muhim boʻlib qolmoqda.

Reaktor darajasidagi plutoniyning DOE taʼrifi 1976 yilda oʻzgartirildi. Bungacha uchta baho tan olinardi. 1976 yilgacha 7% dan ortiq Pu-240 tarkibiga ega boʻlgan plutoniyning reaktor darajasi taʼrifidagi oʻzgarish, 19% yoki undan koʻp Pu-240 ni oʻz ichiga olgan reaktor darajasiga, 1962 yildagi maʼlumotlarning 1977 yildagi nashriga toʻgʻri keladi. „ reaktor darajasidagi yadroviy sinov“. 1962 yilgi „reaktor darajasidagi“ sinovga qanday taʼrif yoki belgilash, eski yoki yangi sxema qoʻllanishi masalasi rasman oshkor etilmagan.

 Super qurol darajasi, Pu-240 3% dan kam,
 Qurol darajasi, 7% dan kam Pu-240 va
 Reaktor darajasi, 7% yoki undan koʻp Pu-240.

1976 yildan boshlab toʻrtta sinf tan olindi:

 Super qurol darajasi, Pu-240 3% dan kam
 Qurol darajasi 7% dan kam Pu-240,
 Yoqilgʻi sinfi, 7% dan 19% gacha Pu-240 va
 Reaktor darajasi, 19% dan ortiq Pu-240.

Fuqarolik-elektr energiyasi ishlab chiqaruvchi yoki quvvatli reaktor dizaynining eng keng tarqalgan sinfi boʻlgan LWR (masalan, PWR yoki BWR) ishlatilgan yoqilgʻini qayta ishlash yoki qayta ishlash yoqilgʻi turini emas, balki reaktor darajasidagi plutoniyni (1976 yildan beri belgilanganidek) qayta tiklaydi.

Reaktor darajasidagi plutoniydagi izotoplarning fizik aralashmasi ishlov berish va hosil qilishni juda qiyinlashtiradi va shuning uchun qalin qoʻlqoplar bilan nisbatan xavfsiz ishlov berilishi mumkin boʻlgan qurol darajasidagi plutoniydan farqli oʻlaroq, uning qurol yaratuvchi modda sifatida istalmaganligini tushuntiradi.

Qurol darajasidagi plutoniyni ishlab chiqarish uchun uran yadro yoqilgʻisi olib tashlanishidan oldin reaktor yadrosida bir necha haftadan koʻp boʻlmagan vaqtni oʻtkazishi kerak, bu esa yonilgʻining kam yonishini yaratadi. Buni bosimli suv reaktorida amalga oshirish uchun — elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun eng keng tarqalgan reaktor dizayni — reaktor yaqinda yoqilgʻi yoqilgandan soʻng, sovuqni muddatidan oldin oʻchirishi kerak, yaʼni reaktor parchalanadigan issiqlikni sovutishi kerak boʻladi. uning reaktor bosimli idishini bosimsizlantirish, soʻngra yonilgʻi tayogʻi yonilgʻi quyish. Agar bunday operatsiya oʻtkazilsa, uni osongina aniqlash mumkin va reaktorni juda qimmat modifikatsiya qilishni talab qiladi.

PWRlarda bu jarayonni qanday aniqlash mumkinligiga misollardan biri shundaki, bu davrlarda juda koʻp ishlamay qolish vaqti boʻladi, yaʼni reaktor tarmoqqa elektr energiyasi ishlab chiqarmaydi. Boshqa tomondan, „reaktor darajasi“ plutoniyining zamonaviy taʼrifi faqat reaktor yuqori yonishlarda ishlaganda va shuning uchun yuqori elektr ishlab chiqarish quvvati koeffitsientini ishlab chiqarganda ishlab chiqariladi. AQSh Energetika Axborot Maʼmuriyati (EIA) maʼlumotlariga koʻra, 2009 yilda AQSh atom elektr stantsiyalarining quvvat koeffitsienti energiya ishlab chiqarishning boshqa barcha turlaridan yuqori boʻlgan, bunda atom reaktorlari taxminan 90,3% va koʻmir issiqlik elektr stansiyalari 63,8% energiya ishlab chiqaradi., ishlamay qolish vaqtlari oddiy muntazam parvarishlash va yonilgʻi quyish uchun.

Odatda II avlod reaktorining yuqori yonish bilan ishlab chiqarilgan reaktor darajasidagi plutoniyning yadroviy qurol yaratish uchun qurol darajasidagi plutoniyga qaraganda kamroq foydaliligi darajasi biroz munozaralarga sabab boʻladi, koʻplab manbalar maksimal nazariy rentabellik gazning portlashi bilan chegaralanishini taʼkidlaydilar. Fat Man tipidagi qurilmada 0,1 dan 2 kilotongacha . Hisob-kitoblar shuni koʻrsatadiki, agar 240 Pu tarkibi 5% dan (deyarli qurol darajasidagi plutoniy) 15% (2 kt) va 25% (0,2 kt) ga oshsa, yadroviy portlovchining energiya chiqishi bir va ikki darajaga kamayadi. mos ravishda. Ushbu hisob-kitoblar nazariy boʻlib, Pu-238 foydalanish mumkin boʻlmagan qurollarning koʻpligi tufayli issiqlik hosil boʻlishi bilan bogʻliq ahamiyatsiz muammoni hal qilish mumkinligini nazarda tutadi.) Pu-240 ning oʻz-oʻzidan boʻlinishining muddatidan oldin boshlanishi bunday qurilmada past portlovchi rentabellikni taʼminlaganligi sababli, qoʻlbola yadroviy qurilmani qurishda ikkala muammoning ham hal qilinishi Semiz odam uchun „qoʻrqinchli“ toʻsiqlar sifatida tasvirlangan — eraning portlashi dizayni va terrorchilarning ushbu fizzle hosiliga erishish ehtimoli mavjud xavfsizlik choralari bilan „ortiqcha“ qoʻrquv sifatida baholanadi.

Boshqalar nazariy asoslarga qoʻshilmaydilar va ular uzoq vaqt davomida raketa ustida toʻplash yoki joylashtirish uchun yaroqsiz boʻlsa-da, ishonchli darajada yuqori boʻlmagan hosildorlikka erishish mumkinligini taʼkidlaydilar, [ Pu-240 ning mavjudligi natijasida yuzaga kelgan portlashdan oldingi muammoni yengish uchun termoyadroviyni kuchaytiruvchi tritiy va tajribaga ega yaxshi moliyalashtirilgan korxona uchun „nisbatan oson“ boʻlishini taʼkidlaydi. Manipulyatsiya moslamasi yuqori radioaktiv gamma-nurlarini chiqaradigan bomba komponentlarini yigʻishda foydalanish mumkin, shuningdek, chuqurdagi plutoniy zaryadining erishini oldini olish uchun saqlash paytida qurol chuqurini sovutish vositasi va portlash mexanizmlarini yuqori darajada ushlab turadigan dizayn. portlovchi moddalar chuqurning issiqligida parchalanishidan. Biroq, ushbu asosiy dizayn mulohazalarini hisobga olgan holda, agar birlamchi reaktorning boʻlinish komponenti 0,2 kilotondan ortiq hosil bermasa, bu termoyadroviy kuchaytirilgan reaktor darajasidagi plutoniy hali ham yonib ketadi, bu termoyadroviy kuyishni boshlash uchun zarur boʻlgan minimal energiya hisoblanadi. . Yonilgʻining yonish qiymati oshgani sayin, parchalanish moslamasining ushbu chegara hosildorligiga erisha olmasligi ehtimoli ortadi.

Jamoat mulkida mavjud boʻlgan hech qanday maʼlumot shuni koʻrsatadiki, har qanday yaxshi moliyalashtirilgan tashkilot zamonaviy, yuqori yonib ketadigan, reaktor darajasidagi plutoniyga oʻxshash izotopik tarkibga ega boʻlgan yadro qurolini yaratishga jiddiy kirishgan. Barcha yadroviy qurolga ega davlatlar uranni boyitish yoki ishlab chiqarish reaktorlari sifatida ishlashga qodir boʻlgan reaktorlarda past yonish, „yoqilgʻi“ va qurol darajasidagi plutoniy ishlab chiqarish yoʻli bilan yadroviy qurolga oʻtishning anʼanaviy yoʻlini tanladilar., eng keng tarqalgan tijorat quvvatli reaktor dizayni tomonidan yaratilgan bosimli suv reaktori, hech qachon qurol ishlatish uchun toʻgʻridan-toʻgʻri koʻrib chiqilmaydi.

2012-yil aprel holatiga koʻra, fuqarolik atom elektr stansiyalariga ega boʻlgan oʻttiz bir davlat boʻlgan, ulardan toʻqqiztasi yadroviy qurolga ega va deyarli har bir yadroviy qurolga ega davlat tijorat atom elektr stansiyalari oʻrniga birinchi navbatda qurol ishlab chiqarishni boshlagan. Fuqarolik yadro sanoatining harbiy maqsadlar uchun qayta yoʻnaltirilishi Yadro qurollarini tarqatmaslik toʻgʻrisidagi shartnomani buzish boʻladi.

Yadro reaktorlarining konstruksiyalari xilma-xil bo‘lishi va baʼzan vaqt o‘tishi bilan takomillashtirilganligi sababli, bir konstruksiyada „reaktor darajasidagi plutoniy“ deb hisoblanadigan narsaning izotopik nisbati boshqasiga nisbatan sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Misol uchun, Britaniya Magnox reaktori, I avlod gazli sovutilgan reaktor (GCR) dizayni kamdan-kam hollarda 2-5 dan ortiq yoqilgʻi yonishiga olib kelishi mumkin. GWd / t U. Shuning uchun „reaktor darajasidagi plutoniy“ va Pu-239 ning zaryadsizlangan magnoks reaktorlaridan tozaligi yonish qiymatiga qarab taxminan 80% ni tashkil qiladi. Bundan farqli oʻlaroq, umumiy fuqarolik bosimli suv reaktori muntazam ravishda ishlaydi (2015 yil II avlod reaktoriga xos) 45 GWd /tU kuyish, natijada Pu-239 ning tozaligi 50,5% ni tashkil qiladi, Pu-240 ning 25,2% ni tashkil qiladi, Qolgan qismi issiqlik hosil qiluvchi Pu-238 va Pu- ning koʻp qismini oʻz ichiga oladi. Magnox reaktoridan olingan „reaktor darajasidagi plutoniy“ dan 241 ta izotop mavjud.

= "Reaktor darajasidagi" plutoniy yadroviy sinovlari 
Reaktor darajasidagi plutoniy yadroviy sinovi 1962 yilda AQShning Nevada poligonida oʻtkazilgan qurolsiz plutoniydan foydalangan holda „past rentabellikdagi (20 kilotondan past)“ er osti yadroviy sinovi edi Ushbu sinovga oid baʼzi maʼlumotlar 1977 yil iyul oyida prezident Jimmi Karterning koʻrsatmalariga binoan, AQShda yadroviy qayta ishlashni taqiqlash toʻgʻrisidagi qaroriga asos boʻlib, maxfiylikdan chiqarildi.

1962 yil sinov qurilmasi uchun ishlatiladigan plutoniy Birlashgan Qirollik tomonidan ishlab chiqarilgan va 1958 yilgi AQSh-Buyuk Britaniya oʻzaro mudofaa kelishuvi doirasida AQShga taqdim etilgan.

Magnox reaktorini loyihalash uchun uni vakolat bergan davlat organi, UKAEA orasida dastlabki kod nomi bosimli qoziq ishlab chiqarish quvvati va plutoniy (PIPPA) edi va bu kod nomidan koʻrinib turibdiki, reaktor ham elektr stansiyasi sifatida ishlab chiqilgan, ham u bilan ishlaganda. kam yoqilgʻi „yonishi“; Britaniyada yangi paydo boʻlgan yadroviy qurol dasturi uchun plutoniy-239 ishlab chiqaruvchisi sifatida. Sovuq urushning dastlabki davrida ishlab chiqarish reaktorlari sifatida ishlashi mumkin boʻlgan elektr quvvatli reaktorlarni qurishga qasddan ikki maqsadli yondashuv koʻplab mamlakatlarning I avlod reaktorlariga xos edi. Ushbu dizaynlar bilan birga, ularning barchasi qisqa vaqt yonib ketganidan keyin yoqilgʻiga kirishni taʼminlashga qaratilgan, bu onlayn yonilgʻi quyish deb nomlanadi.

Shimoliy Koreyaning 2006 yilgi yadroviy sinovi, KXDR tomonidan birinchi boʻlib, Shimoliy Koreyadagi Yongbyon yadroviy ilmiy tadqiqot markazida ishlaydigan, plutoniyning ildiz manbai sifatida Magnox reaktoriga ega boʻlgani aytiladi. Ushbu sinov portlashi natijasida past rentabellikli gazli portlash paydo boʻldi, bu esa oshkor etilmagan izotopik tarkibdan taxminan 0,48 kiloton hosil qildi. 2009 yilgi Shimoliy Koreya yadro sinovi ham plutoniyga asoslangan edi. Ikkalasi ham mos ravishda 0,48 dan 2,3 kiloton trotil ekvivalentini ishlab chiqardi va ikkalasi ham past rentabelliklari tufayli gazlama hodisalari sifatida taʼriflandi, baʼzi sharhlovchilar hatto 2006 yilgi sinov uchun past rentabellik boʻyicha portlash ekvivalent boʻlgan boʻlishi mumkinmi, deb taxmin qilishdi. 100 000 AQSh dollari miqdorida ammiakli selitra

1962 yilgi AQSh-Buyuk Britaniya sinovining izotopik tarkibi ham xuddi shunday tavsiflangan reaktor darajasidan tashqari oshkor etilmagan va ushbu sinov uchun materialni reaktor darajasi sifatida tavsiflashda qaysi taʼrifdan foydalanilgani oshkor etilmagan. Aleksandr DeVolpining soʻzlariga koʻra, 1962 yilgi AQSh-Buyuk Britaniya sinovida ishlatilgan plutoniyning izotopik tarkibi biz hozirda reaktor darajasida deb hisoblagan narsa boʻlishi mumkin emas edi va DOE endi plutoniy yoqilgʻi ekanligini bildiradi, lekin tasdiqlamaydi. daraja. Xuddi shunday, Jahon Yadro Assotsiatsiyasi 1962 yilgi AQSh-Buyuk Britaniya sinovida kamida 85% plutoniy-239 borligini koʻrsatadi, bu odatda ishlaydigan fuqarolik reaktorlarining sarflangan yoqilgʻida mavjud boʻlganidan ancha yuqori izotop kontsentratsiyasi.

2002 yilda MAGATE Bosh direktorining sobiq oʻrinbosari Bruno Pelaud DoE bayonoti notoʻgʻri ekanligini va sinov Pu-240 tarkibidagi yonilgʻi sinfining zamonaviy taʼrifiga ega boʻlishini aytdi

1997 yilda siyosiy tahlilchi Metyu Bunn va prezidentning texnologiya boʻyicha maslahatchisi Jon Xoldren, Belfer fan va xalqaro aloqalar markazining ikkalasi ham 1990-yillarda plutoniyni yoʻq qilishning dasturiy alternativlari boʻyicha AQShning rasmiy bahosini keltirdilar. Qaysi RGPu taʼrifiga ishora qilinayotganiga aniqlik kiritilmagan boʻlsa-da, unda „reaktor darajasidagi plutoniy (aniqlanmagan izotop tarkibi bilan) barcha darajadagi texnik darajadagi yadro qurollarini ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin“ va „ilgʻor yadro quroli davlatlari“ deb taʼkidlanadi. Amerika Qoʻshma Shtatlari va Rossiya kabi zamonaviy dizaynlardan foydalangan holda, ishonchli portlovchi hosildorlik, ogʻirlik va boshqa xususiyatlarga ega boʻlgan „reaktor darajasidagi plutoniy“ dan qurol ishlab chiqarishi mumkin edi

2008 yilgi maqolada Kessler va boshqalar. Termal tahlildan foydalanib, sferik portlovchi linzalari boʻlgan Fat Manga oʻxshash „past texnologiyali“ dizaynlardan foydalangan holda, yonish qiymati 30 GVt/t boʻlgan reaktordan olingan reaktor darajasidagi plutoniydan foydalangan holda gipotetik yadroviy portlovchi qurilma „texnik jihatdan mumkin emas“ degan xulosaga keldi; yoki „oʻrta texnologiya“ dizaynlari uchun 55 GVt / t.

Kessler va boshqalarga koʻra. Tajribali yadroviy qurolga ega davlatlar (NWS) tomonidan ishlab chiqarilishi mumkin boʻlgan „yuqori texnologiyali“ gipotetik yadro portlovchi qurilmalari (HNED) mezonlariga koʻra, issiqlik hosil qiluvchi Pu-238 ning taxminan 9% dan koʻprogʻini oʻz ichiga olgan reaktor darajasidagi plutoniy bilan texnik jihatdan yaroqsiz boʻladi. izotop.

Reaktor darajasidagi plutoniyning tipik izotopik tarkibi 
Britaniya Magnox reaktori, I avlod gazli sovutilgan reaktor (GCR) dizayni kamdan-kam hollarda 2-5 dan ortiq yoqilgʻi yonishiga olib kelishi mumkin. GWd / t U. Magnox reaktorining konstruksiyasiga UKAEA tomonidan PIPPA (bosimli qoziq ishlab chiqaruvchi quvvat va plutoniy) kod nomi berildi, bu stansiyaning ikki tomonlama tijorat (energetika reaktori) va harbiy (ishlab chiqarish reaktori) rolini bildiradi. Pu-239 ning zaryadsizlangan magnoks reaktorlaridan tozaligi yonish qiymatiga qarab taxminan 80% ni tashkil qiladi.

Bundan farqli oʻlaroq, masalan, umumiy fuqarolik bosimli suv reaktorining odatdagi II avlod reaktoridan keyin ishlatilgan yadro yoqilgʻisining izotopik tarkibi 45 Kuyishning GWd /tU 1,11% plutoniyni tashkil qiladi, shundan 0,56% Pu-239 va 0,28% Pu-240, bu Pu-239 ning 50,5% va Pu-240 ning 25,2% ga toʻgʻri keladi. 1989 yilda eʼlon qilingan 43 000 MVt / t dan past umumiy yonish tezligi uchun plutoniy-239 tarkibi reaktorda ishlatilgan barcha plutoniy izotoplarining 53% ni tashkil etdi. AQSh NRC maʼlumotlariga koʻra, hozirda uylarni elektr energiyasi bilan taʼminlovchi LWRlarning tijorat parki 1995 yilda oʻrtacha 35 GVt/MTU yonib ketgan boʻlsa, 2015 yilda oʻrtacha koʻrsatkich 45 GVt/MTU ga yaxshilangan.

Pu-239 kabi ishlatilgan yadro yoqilgʻisida mavjud boʻlgan toq sonli boʻlinuvchi plutoniy izotoplari barcha plutoniy izotoplarining umumiy tarkibidagi foiz sifatida sezilarli darajada kamayadi (yuqoridagi birinchi misolda bu 1,11% edi), chunki yuqori va yuqori yonish sodir boʻladi. plutoniyning juft sonli boʻlinmaydigan izotoplari (masalan Pu-238, Pu-240 va Pu-242) vaqt oʻtishi bilan yoqilgʻida tobora koʻproq toʻplanadi.

Energiya reaktorlari texnologiyasi rivojlanib borar ekan, bir maqsad — yoqilgʻi samaradorligini oshirish va bir vaqtning oʻzida boʻlinish elektr stantsiyalarida ishlab chiqariladigan elektr energiyasining iqtisodiy samaradorligini oshirish uchun ishlamay qolish vaqtlarini imkon qadar qisqartirish orqali sarflangan yadro yoqilgʻisi hajmini kamaytirishdir. Shu maqsadda AQSHdagi reaktorlar oʻrtacha yonish tezligini 1970-yillarda 20 dan 25 GWd/ MT U dan 2000-yillarda 45 GWd/ MT U ga ikki baravar oshirdi. Qurilayotgan III avlod reaktorlarining yonish tezligi 60 ga teng GWd/tU diapazoni va har 2 yilda bir marta yonilgʻi quyish zarurati. Masalan, Evropa bosimli reaktori 65 uchun moʻljallangan GWd/t, va AP1000 oʻrtacha 52,8 zaryadsizlanish uchun moʻljallangan. GWd/t va maksimal 59,5 GWd/t. Dizayndagi IV avlod reaktorlarining yonish tezligi hali ham yuqori boʻladi.

Reaktorlarda qayta foydalanish 

Bugungi moderatorli/ termik reaktorlar asosan bir martalik yoqilg‘i aylanishida ishlaydi, lekin ular bir martalik reaktor darajasidagi plutoniyni cheklangan darajada aralash oksid yoki MOX yoqilg‘isi ko‘rinishida qayta ishlatishi mumkin, bu ko‘pgina mamlakatlarda odatiy tijorat amaliyoti hisoblanadi. AQSh yadroviy boʻlinishning barqarorligini oshiradi va yuqori darajadagi yadroviy chiqindilar hajmini kamaytiradi.

Termal reaktorda amaliy yoqilgʻi muddati oxirida energiya/boʻlinishning uchdan bir qismi plutoniydan iborat boʻlib, tsiklning oxiri U-235 foiz tushganda sodir boʻladi, reaktor ichidagi neytron iqtisodini boshqaradigan asosiy yoqilgʻi va pasayish. yangi yoqilgʻi talab qiladi, shuning uchun konstruksiyani oʻzgartirmasdan, yangi yoqilgʻi yukidagi parchalanuvchi yoqilgʻining uchdan bir qismi boʻlinadigan reaktor darajasidagi plutoniy boʻlishi mumkin va zanjir reaktsiyalarini yangidan davom ettirish uchun past boyitilgan uranning uchdan bir qismi kamroq qoʻshilishi kerak. qisman qayta ishlash.

Odatdagi 5,3% reaktor darajasidagi plutoniy MOX yonilgʻi toʻplami, uning oʻzi yana yondirilganda, fransuz termal reaktorlariga xos boʻlgan amaliyot, ikki marta oʻtkaziladigan reaktor darajasidagi plutoniyga, izotopik tarkibi 40,8% 239 ga oʻtkaziladi.239</br> 239</br> va 30,6% 240</br> 240</br> tsikl oxirida (EOC). MOX toifali plutoniy (MGPu) odatda 30% 240 dan ortiq boʻlgan deb taʼriflanadi.240</br> 240</br> .

Tez reaktorlardagi vaziyatdan farqli oʻlaroq, termal reaktorlarda qayta ishlash sonining cheklanishi mavjud, chunki termal neytron spektrida plutoniyning faqat toq massali izotoplari boʻlinadi, shuning uchun juft massali izotoplar barcha yuqori termal reaktorlarda toʻplanadi. — spektrning yonish stsenariylari. Plutoniy-240, teng massali izotop, termal neytron spektrida, uran-238 kabi unumdor material boʻlib, neytronni ushlab turganda parchalanuvchi plutoniy-241ga aylanadi; biroq, teng massali plutoniy-242 nafaqat termal spektrda neytronni ushlab turish kesimiga ega, balki parchalanuvchi nuklidga aylanishdan oldin u 3 ta neytronni ushlab turishni talab qiladi.

Koʻpgina termal neytron reaktorlari yadroviy barqarorlik sababli MOX yoqilgʻisini umumiy yoqilgʻi yukining yarmidan kamrogʻi bilan cheklashi kerak boʻlsa-da, reaktor dizayni neytronlarning termal spektri cheklovlari doirasida ishlaganligi sababli, tez neytron reaktorlari boshqa tomondan plutoniydan foydalanishi mumkin. har qanday izotopik kompozitsiya toʻliq qayta ishlangan plutoniyda va tez " yondirish „ rejimida yoki yonilgʻi aylanishida, boʻlinishda ishlaydi va shu bilan bir martalik sarflangan yoqilgʻining dunyo zaxirasida mavjud boʻlgan barcha plutoniyni yoʻq qiladi. S-PRISM kontseptsiyasi va Barqaror tuz reaktori kontseptsiyasi sifatida tanilgan modernizatsiya qilingan IFR dizayni Buyuk Britaniyadagi oʻzining Magnox reaktorlari parkini ishlatish natijasida ishlab chiqarilgan plutoniy zahiralarini yoqish/yoʻq qilish uchun taklif qilingan ikkita tez reaktordir. dunyodagi eng katta fuqarolik yoqilgʻi zaxirasi/“reaktor darajasidagi plutoniy".

Batkening qurol darajasidagi yadroviy materialning „jozibadorlik darajasi“ boʻyicha tenglamasida hisob-kitoblar natijasida hosil boʻlgan „Xizmat koʻrsatkichi“ (FOM) natriy tez ishlab chiqaruvchi reaktorlar koʻpayish qarshiligining istalgan darajasiga erisha olmaydi, erigan tuz ishlab chiqaruvchi reaktorlar esa — bu taklifni qaytaradi. qilish ehtimoli koʻproq.

Tez yondirgichdan farqli oʻlaroq, tez ishlab chiqaruvchi reaktor siklida yoki tez ishlab chiqarish rejimida, fransuz Phénix reaktori oʻzining reaktor darajasidagi plutoniyni koʻp marta qayta ishlash va qayta ishlatishni noyob tarzda namoyish etdi. Shunga oʻxshash reaktor kontseptsiyalari va yoqilgʻi aylanishi, eng mashhuri Integral Fast Reactor „sayyoraviy miqyosdagi barqarorlikka“ real tarzda erisha oladigan, 10 milliardlik dunyoni quvvat bilan taʼminlaydigan va hali ham kichik atrof-muhit izini saqlab qoladigan kam sonli reaktorlardan biri hisoblanadi. Shuning uchun selektsioner rejimida tez reaktorlar koʻpincha qayta tiklanadigan yoki barqaror yadro energiyasining bir shakli sifatida taklif etiladi. Garchi u "[reaktor darajasidagi] plutoniy iqtisodini " yaratsa ham, hozirda jamoatchilik fikrida ijtimoiy norozilik va tarqalish potentsiali haqidagi turli dalillarni qaytaradi.

Odatda fuqarolik Evropa termal reaktorlarida topilganidek, ishlatilgan yadro yoqilgʻisiga aylanishdan oldin 33 GVt/t hosil qilgan dastlabki yoqilgʻi yigʻinini anʼanaviy nam-kimyoviy/PUREX usulida qayta ishlash natijasida ishlab chiqarilgan 5,3% plutoniyli MOX yoqilgʻi toʻplamini oʻzi hosil qiladi. termal reaktorda yondiriladi, plutoniyning izotopik tarkibi 40,8% 239 boʻlgan ishlatilgan yadro yoqilgʻisi.239</br> 239</br> va 30,6% 240</br> 240</br> .

Hisob-kitoblar shuni koʻrsatadiki, agar yadroviy portlovchi 240 boʻlsa, uning energiya chiqishi ikki darajaga kamayadi.240</br> 240</br> tarkibi 25% gacha oshadi, (0,2 kt).

Asosan reaktor darajasidagi plutoniyni bir xil yoki yanada rivojlangan reaktorlar parkiga qayta ishlash shaklini oladigan qayta ishlash 1960-yillarda AQShda rejalashtirilgan edi. Oʻsha paytda uran bozori gavjum boʻlishi kutilgan edi, shuning uchun qayta ishlanadigan yoqilgʻi bilan birga, uranning cheklangan zahiralaridan samarali foydalanish uchun tezkor reaktorlar zudlik bilan zarur deb topildi. Vaqt oʻtishi bilan bu talabning kamayishi prognozlari va uran rudasi kashfiyotining ortishi bilan kamroq dolzarb boʻlib qoldi, bu iqtisodiy sabablarga koʻra yangi yoqilgʻi va faqat yangi yoqilgʻiga bogʻliqlik qayta ishlanganidan koʻra tijorat nuqtai nazaridan arzonroq boʻlib qoldi.

1977 yilda Karter maʼmuriyati xalqaro oʻrnak koʻrsatish maqsadida ishlatilgan yoqilgʻini qayta ishlashga taqiq qoʻydi, chunki AQShda bu yadroviy qurollarning tarqalishiga olib keladi degan fikr mavjud. Ushbu qaror munozarali boʻlib qolmoqda va koʻplab amerikalik fiziklar va muhandislar tomonidan tubdan xato sifatida koʻriladi, chunki AQSh soliq toʻlovchisi va AQSh reaktor kommunal operatorlari tomonidan ishlab chiqarilgan jamgʻarma, bekor qilingan dasturlar va taklif qilingan muqobilga 1 milliard dollardan ortiq sarmoya kiritgan. Yucca togʻidagi yadroviy chiqindilar ombori norozilik namoyishlari, sud jarayonlari va yangi kelgan prezidentlarning fikriga qarab takroriy toʻxtash va ketish qarorlari bilan yakunlanadi.

Qurol ishlab chiqarish nuqtai nazaridan „kiruvchi“ ifloslantiruvchi sifatida 240</br> 240</br> , 239 dan tezroq parchalanadi239</br> 239</br> , mos ravishda 6500 va 24 000 yil yarim umrga ega boʻlgan plutoniyning sifati vaqt oʻtishi bilan ortadi (garchi bu vaqt ichida uning umumiy miqdori ham kamayadi). Shunday qilib, fiziklar va muhandislar, yuzlab / ming yillar oʻtishi bilan, tez reaktorni „yondirish“ yoki butun dunyo reaktorlar parkidan plutoniyni butunlay yonib ketguncha qayta ishlash, eng tez-tez taklif qilinadigan yonish alternativini taʼkidladilar., chuqur geologik ombori, masalan, Onkaloda ishlatilgan yadro yoqilgʻisi ombori „plutoniy konlari“ boʻlish potentsialiga ega boʻlib, undan yadroviy qurollar uchun qurolga moʻljallangan materiallarni oddiy PUREX qazib olish yoʻli bilan sotib olish mumkin. kel.

Manbalar

Havolalar 

 Reaktor darajasidagi plutoniydan kuchli va ishonchli yadro qurollarini yaratish uchun foydalanish mumkin, FAS, Richard Garvin, CFR, Kongress guvohligi, 1998 yil
 Yadroviy portlovchi moddalardagi reaktor va qurol darajasidagi plutoniy, Kanada yadroviy javobgarlik koalitsiyasi
 Yadro qurollari va quvvat-reaktor plutoniyi, Amory B. Lovins, 1980 yil 28 fevral, Tabiat, jild. 283-son, 5750-son, bet. 817-823
 978-981-02-4011-0
 Reaktor darajasidagi plutoniyning er osti yadroviy quroli sinovi haqida qoʻshimcha maʼlumot
 Nima uchun sarflangan yoqilgʻidan bomba yasay olmaysiz
 Plutonium izotoplari — tarqalmaslik va xavfsizlik choralari masalalari  Archived
 Plutoniy energiya manbai sifatida, Arjun Maxijani, Energetika va atrof-muhit tadqiqotlari instituti

 Ushbu maqola Mirzo Ulug'bek nomidagi O'zbekiston Milliy universitieti Fizika fakulteti talabasi Aminov Islom tomonidan Wikita'lim loyihasi doirasida ingliz tilidan tarjima qilindi.