?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

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 Александра Зампольского, откуда эта ерунда пошла гулять по интернету. Давайте разбираться.


В руках у физика Гарольда Агню 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 дипломную работу, защищенную 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.

Comments

( 209 comments — Leave a comment )
Page 1 of 2
<<[1] [2] >>
visir
Oct. 4th, 2016 08:44 pm (UTC)
А как же инициаторы?
kaluginivan
Oct. 4th, 2016 08:55 pm (UTC)
они же термоядерные по сути, нет?
(no subject) - visir - Oct. 4th, 2016 09:06 pm (UTC) - Expand
(no subject) - pdwq - Oct. 5th, 2016 12:56 am (UTC) - Expand
(no subject) - wot_lisemeitner - Oct. 5th, 2016 01:38 pm (UTC) - Expand
(no subject) - nil_0 - Oct. 5th, 2016 08:16 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Nikolay Pokhodenko - Oct. 6th, 2016 01:04 am (UTC) - Expand
(no subject) - Силантий Гусаров - Oct. 6th, 2016 05:56 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 4th, 2016 09:04 pm (UTC) - Expand
(no subject) - visir - Oct. 4th, 2016 09:05 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 4th, 2016 09:13 pm (UTC) - Expand
(no subject) - visir - Oct. 4th, 2016 09:27 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 4th, 2016 09:30 pm (UTC) - Expand
(no subject) - foxhound_lj - Oct. 4th, 2016 09:44 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 4th, 2016 09:52 pm (UTC) - Expand
(no subject) - foxhound_lj - Oct. 4th, 2016 10:09 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Oct. 4th, 2016 11:37 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Oct. 4th, 2016 11:35 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Oct. 4th, 2016 11:33 pm (UTC) - Expand
(no subject) - gitikun - Oct. 4th, 2016 09:05 pm (UTC) - Expand
thrasymedes
Oct. 4th, 2016 08:57 pm (UTC)
Хлопотная вещь атомная бомба. Кто-ж их покупает ?
zeka_vasch
Oct. 4th, 2016 10:25 pm (UTC)
Если бы их свободно продавали на рынке, то я думаю покупателей бы нашлось много.
Вон моджахеды бы покупали, ислам бы у себя в стране налаживали. Опять же или колумбийские наркоторговцы проблемы бы решили со своей безопасностью.

Да я думаю даже в 90е братки бы покупали и с собой на стрелки возили

(no subject) - b_my - Oct. 5th, 2016 12:09 am (UTC) - Expand
(no subject) - zeka_vasch - Oct. 5th, 2016 12:35 am (UTC) - Expand
(no subject) - zeka_vasch - Oct. 5th, 2016 12:36 am (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Oct. 5th, 2016 02:06 am (UTC) - Expand
(no subject) - zeka_vasch - Oct. 5th, 2016 02:23 am (UTC) - Expand
(no subject) - cghost - Oct. 5th, 2016 11:55 am (UTC) - Expand
(no subject) - sovietklop - Oct. 5th, 2016 02:14 pm (UTC) - Expand
(no subject) - nasthe_uk - Oct. 5th, 2016 02:37 pm (UTC) - Expand
(no subject) - mz_mz - Oct. 5th, 2016 09:44 am (UTC) - Expand
gitikun
Oct. 4th, 2016 09:04 pm (UTC)
Популярно, коротко и толково написано.
egh0st
Oct. 4th, 2016 10:20 pm (UTC)
очень хорошо, побольше бы статей за ядрёнбатоны, а то ИТЕР несколько поднадоел :)

тут есть сразу рационализация, так сказать встречное рацпредложение -- зачем вылёживать плутониум в бомбе, каждый раз переплавляя?

может проще просто слиток плутония вылежать эти 25 лет и потом выплавить ядро?


кстати сейчас ядра-то какой формы? явно уж не времен 45го года, эллипсойдные как говорят или нет?
b_my
Oct. 4th, 2016 11:39 pm (UTC)
По началу приходилось пихать в бомбы то, что есть. Выбора как-то не было.
А сейчас-то, конечно, и выбор есть, и ВОУ подешевел (его использование в ядре сильно снижает требования к плутонию).
(no subject) - egh0st - Oct. 4th, 2016 11:54 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Oct. 5th, 2016 12:13 am (UTC) - Expand
(no subject) - egh0st - Oct. 5th, 2016 12:31 am (UTC) - Expand
(no subject) - jjcooler - Oct. 5th, 2016 06:09 am (UTC) - Expand
(no subject) - suvorow_ - Oct. 5th, 2016 07:25 am (UTC) - Expand
(no subject) - xray2 - Oct. 5th, 2016 08:25 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 5th, 2016 08:55 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Oct. 5th, 2016 05:16 pm (UTC) - Expand
(no subject) - xray2 - Oct. 5th, 2016 08:33 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Nikolay Pokhodenko - Oct. 6th, 2016 01:09 am (UTC) - Expand
(no subject) - xray2 - Oct. 6th, 2016 05:39 pm (UTC) - Expand
(no subject) - nervfish - Oct. 7th, 2016 07:58 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 7th, 2016 08:21 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 5th, 2016 08:33 am (UTC) - Expand
foxhound_lj
Oct. 4th, 2016 10:47 pm (UTC)
Ещё вопрос с устойчивостью дельта-фазы.
b_my
Oct. 4th, 2016 11:38 pm (UTC)
Она стабилизируется примесями и замечательно устойчива (если не забивать большой болт на термостатирование).
(no subject) - twincat - Oct. 5th, 2016 02:30 pm (UTC) - Expand
(no subject) - iv_an_ru - Oct. 5th, 2016 05:15 pm (UTC) - Expand
doctor_lemke
Oct. 5th, 2016 01:05 am (UTC)
Снимок из той же серии,что и "Американцы на Луне".Постановочный.
jjcooler
Oct. 5th, 2016 06:11 am (UTC)
А что это меняет? Ядерного оружия тоже не существует, а все взрывы сняты Кубриком в Голливуде :)?
(no subject) - tnenergy - Oct. 5th, 2016 08:56 am (UTC) - Expand
anry70
Oct. 5th, 2016 01:45 am (UTC)
А вот врать-то зачем? По ссылке на диссертацию, студенческая дипломная работа "РАЗРАБОТКА СПОСОБА РЕГЕНЕРАЦИИ СЕРЕБРА ИЗ РАФИНАТОВ ЭКСТРАКЦИОННОГО ПЕРЕДЕЛА ПРОИЗВОДСТВА МОКС-ТОПЛИВА"
finewithall7
Oct. 5th, 2016 03:01 am (UTC)
Да ты истеричка.

В данной работе проведена разработка способа каталитического извлечения серебра путем его восстановления в компактном (металлическом) виде на поверхности твердофазного катализатора нитратом гидразина (или карбогидразидом в присутствии аминоуксусной кислоты) в динамическом режиме в термостатируемом аппарате колонного типа непрерывного действия для использования в технологии установки переочистки плутония (УПП), согласно регламенту которой извлечение серебра проводят путем его осаждения аскорбиновой кислотой.
(no subject) - anry70 - Oct. 5th, 2016 03:29 am (UTC) - Expand
(no subject) - finewithall7 - Oct. 5th, 2016 03:55 am (UTC) - Expand
(no subject) - anry70 - Oct. 5th, 2016 04:33 am (UTC) - Expand
(no subject) - apopovv - Oct. 5th, 2016 09:12 am (UTC) - Expand
(no subject) - mimino_v_govno - Oct. 5th, 2016 04:11 pm (UTC) - Expand
(no subject) - antiwhat - Oct. 5th, 2016 04:28 pm (UTC) - Expand
(no subject) - anry70 - Oct. 5th, 2016 04:37 pm (UTC) - Expand
(no subject) - antiwhat - Oct. 5th, 2016 08:01 pm (UTC) - Expand
(no subject) - finewithall7 - Oct. 5th, 2016 04:49 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 5th, 2016 05:05 pm (UTC) - Expand
(no subject) - finewithall7 - Oct. 5th, 2016 05:08 pm (UTC) - Expand
(no subject) - anry70 - Oct. 5th, 2016 05:10 pm (UTC) - Expand
(no subject) - anry70 - Oct. 5th, 2016 05:06 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 5th, 2016 05:11 pm (UTC) - Expand
(no subject) - anry70 - Oct. 5th, 2016 05:31 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 5th, 2016 05:52 pm (UTC) - Expand
змагар - byg - Oct. 7th, 2016 03:45 am (UTC) - Expand
(no subject) - finewithall7 - Oct. 5th, 2016 05:15 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 5th, 2016 08:29 am (UTC) - Expand
(no subject) - marauder_ii - Oct. 5th, 2016 11:50 am (UTC) - Expand
stringerrus
Oct. 5th, 2016 04:24 am (UTC)
Ничего не понял, но одобряю!
(Deleted comment)
wbuey
Oct. 5th, 2016 05:27 am (UTC)
Какие попрошайки продвинутые пошли...
(no subject) - jjcooler - Oct. 5th, 2016 06:06 am (UTC) - Expand
(no subject) - greymage - Oct. 5th, 2016 05:49 am (UTC) - Expand
terskii
Oct. 5th, 2016 07:20 am (UTC)
Было бы интересно мнение специалиста по поводу арсеналов, переданных России по результатам подписания Будапештского меморандума, - ну, то есть, были ли бы они пригодны четверть века спустя, если бы остались на местах тогдашней дислокации? Имеются ли в странах, владевших ими на тот момент технологии и возможности хранения и поддержания ЯО в рабочем состоянии? И каковы экономические потери России от содержания и утилизации ещё и этих запасов оружия в придачу к уже имевшимся?
tnenergy
Oct. 5th, 2016 08:25 am (UTC)
>ну, то есть, были ли бы они пригодны четверть века спустя, если бы остались на местах тогдашней дислокации?

Без обслуживания - скорее всего нет.

>Имеются ли в странах, владевших ими на тот момент технологии и возможности хранения и поддержания ЯО в рабочем состоянии?

Казахстан и Украина? Насколько я понимаю, в какой-то мере имелись. Но вопрос не технический - хрен бы кто дал этим странам ядерное оружие, так что до вопроса обслуживания ЯО бы и не дошло (и не дошло в реальности, как мы видим).

>И каковы экономические потери России от содержания и утилизации ещё и этих запасов оружия в придачу к уже имевшимся?

Не думаю, что слишком значительные - основные расходы тут в виде содержания спецпредприятий и их персонала (Типа "Маяка" или пензенского "Старта") - а они и так бы были, т.е. скорее всего разница в расходах на работу с ЯО ну скажет в 1%.

(no subject) - terskii - Oct. 5th, 2016 11:11 am (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Oct. 5th, 2016 10:58 am (UTC) - Expand
(no subject) - terskii - Oct. 5th, 2016 11:12 am (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Oct. 5th, 2016 05:36 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Oct. 6th, 2016 12:30 am (UTC) - Expand
(no subject) - Nikolay Pokhodenko - Oct. 6th, 2016 01:18 am (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Oct. 6th, 2016 01:31 am (UTC) - Expand
wingover
Oct. 5th, 2016 07:56 am (UTC)
От америция настолько легче чистить, чем изначально посильнее снизить содержание быстрораспадающегося изотопа плутония?
az_from_belarus
Oct. 5th, 2016 08:25 am (UTC)
А вы подумайте. Вот у вас смесь атомов не отличающихся друг от друга НИЧЕМ кроме массы. А масса различается менее чем на один процент. И нужно убрать атомы которые менее чем на процент тяжелее тех, которые следует оставить. ОЧЕНЬ муторно и дорого.
А вот когда имеются химически различные атомы - уже веселей, на порядки веселей и дешевле.
(no subject) - wingover - Oct. 5th, 2016 08:31 am (UTC) - Expand
(no subject) - Vit - Oct. 5th, 2016 09:11 am (UTC) - Expand
(no subject) - az_from_belarus - Oct. 5th, 2016 09:15 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 5th, 2016 08:27 am (UTC) - Expand
(no subject) - Vit - Oct. 5th, 2016 09:05 am (UTC) - Expand
(no subject) - Nikolay Pokhodenko - Oct. 6th, 2016 01:20 am (UTC) - Expand
scream_r
Oct. 5th, 2016 08:15 am (UTC)
Спасибо.
lesha31
Oct. 5th, 2016 08:49 am (UTC)
Щаз половина русского сегмента интернета станет специалистами по плутонию и ядерному оружию.
tnenergy
Oct. 5th, 2016 08:53 am (UTC)
Да все уже, волна прошла.
(no subject) - zoghozzerofive - Oct. 5th, 2016 11:46 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 5th, 2016 02:44 pm (UTC) - Expand
(no subject) - zoghozzerofive - Oct. 5th, 2016 04:13 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Oct. 6th, 2016 12:37 am (UTC) - Expand
(no subject) - Nikolay Pokhodenko - Oct. 6th, 2016 01:24 am (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Oct. 6th, 2016 01:28 am (UTC) - Expand
(no subject) - Nikolay Pokhodenko - Oct. 6th, 2016 01:34 am (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Oct. 6th, 2016 01:41 am (UTC) - Expand
(no subject) - byg - Oct. 7th, 2016 03:55 am (UTC) - Expand
dfedbees
Oct. 5th, 2016 09:07 am (UTC)
Всё время всплывают сведения о проблемах с американским ядерным оружием и его обслуживанием
Интересно,насколько они там за своими зарядами сейчас следят...

==В руках у Луиса Альвареса контейнер с первым в истории человечества плутониевым ядром атомной бомбы.==
Этот луис потаскавши этот заряд и попозировавши с ним кажется довольно быстро помер?

Edited at 2016-10-05 09:18 am (UTC)
tnenergy
Oct. 5th, 2016 09:45 am (UTC)
Да, всего через 43 года после контейнера, дожив до 77 лет.
(no subject) - bounty_trail - Oct. 5th, 2016 12:50 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 5th, 2016 12:59 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Oct. 5th, 2016 02:26 pm (UTC) - Expand
(no subject) - mammoth_spb - Oct. 5th, 2016 02:49 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Oct. 5th, 2016 02:54 pm (UTC) - Expand
Спасибо - negromantus - Oct. 6th, 2016 07:14 am (UTC) - Expand
(no subject) - jjcooler - Oct. 6th, 2016 03:17 am (UTC) - Expand
Спасибо - negromantus - Oct. 6th, 2016 07:14 am (UTC) - Expand
(no subject) - dfedbees - Oct. 5th, 2016 02:40 pm (UTC) - Expand
огурцы - byg - Oct. 7th, 2016 03:50 am (UTC) - Expand
archibaldfigly
Oct. 5th, 2016 09:14 am (UTC)
а спонтанное деление плутония-239, получаем продукты деления, которые явно ухудшают свойства ядра?
tnenergy
Oct. 5th, 2016 09:35 am (UTC)
Да, вопрос в масштабе явления. Даже в плохом для бомбы плутонии за год в 5 кг накопится ~10^-10 грамм продуктов деления, и это практически не повлияет на энерговыделение.

Есть еще один важный момент, который забывают: бомба работает на быстрых нейтронах (спектре деления), а на этих энергиях сечения поглощения нейтронов у всех материалов незначительны (доли барна). Конечно, в атомной бомбе любой сток нейтронов экспоненциально усиливается и дает вклад в снижение энерговыхода, но такие концентрации нейтронных ядов скорее всего все равно будет не заметны.
(no subject) - archibaldfigly - Oct. 5th, 2016 11:57 am (UTC) - Expand
Page 1 of 2
<<[1] [2] >>
( 209 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

November 2017
S M T W T F S
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  
Powered by LiveJournal.com