从乏燃料中提取PU240有多难。

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 15:30:25
福岛核危机中,大家都提到了日本的乏燃料。也很担心他们用钚来造核武器。当然,如果钚含有过多的PU240是造不了核武器的。因为PU239和PU240。的相对原子质量比较接近,所以中乏燃料中提取PU239肯定是很难的。但是如果不考虑经济成本是情况下,能不能从乏燃料中提取出足够纯度的PU239?福岛核危机中,大家都提到了日本的乏燃料。也很担心他们用钚来造核武器。当然,如果钚含有过多的PU240是造不了核武器的。因为PU239和PU240。的相对原子质量比较接近,所以中乏燃料中提取PU239肯定是很难的。但是如果不考虑经济成本是情况下,能不能从乏燃料中提取出足够纯度的PU239?
比浓缩铀难,够了
不考虑成本的话,肯定是有方法的了。。。


当然没问题,239和240荷质比相差250分之一,这点虽然微小,但等速下在磁场中的轨迹已经能分开了。另外和U235的提纯比较,二者的富集比例也不不太相同,一个是从0.7%提纯到90%以上,一个是从70%(甚至更高)提纯到90%(最好93以上),所以虽然单级富集效率要低于U235的,但总分离级数和费用规模未必比提纯武器级U235高。另外还有一个优势就是U235扔一点心疼,可钚239浪费一堆也没啥。这样分离点的选择可以选在更靠239密集区的地方,实际上有助于提高单级富集度。

其实如果能逃过国际监管,日本堆型很多,通过调整燃耗比、堆功率密度、挑选燃料棒束、控制照射时间等手段,完全可以获得比堆级钚丰度更高的材料的。大规模提取的可能不大,但这么多年,偷偷摸摸攒几公斤或几十公斤的二等品可能性还是有的。

当然没问题,239和240荷质比相差250分之一,这点虽然微小,但等速下在磁场中的轨迹已经能分开了。另外和U235的提纯比较,二者的富集比例也不不太相同,一个是从0.7%提纯到90%以上,一个是从70%(甚至更高)提纯到90%(最好93以上),所以虽然单级富集效率要低于U235的,但总分离级数和费用规模未必比提纯武器级U235高。另外还有一个优势就是U235扔一点心疼,可钚239浪费一堆也没啥。这样分离点的选择可以选在更靠239密集区的地方,实际上有助于提高单级富集度。

其实如果能逃过国际监管,日本堆型很多,通过调整燃耗比、堆功率密度、挑选燃料棒束、控制照射时间等手段,完全可以获得比堆级钚丰度更高的材料的。大规模提取的可能不大,但这么多年,偷偷摸摸攒几公斤或几十公斤的二等品可能性还是有的。
239,240纠结啊。8过制成脏弹也是可以的。
也就是制造脏弹的可能性了
日本估计搞个半吨一吨么问题,但是想大规模搞不太可能


{:wuyu:}分离钚同位素,没听说过,一是不经济,不如从生产堆里生产,二是放射性太强,污染大。至于用电磁法分离钚同位素算是无稽之谈了,能耗太高,污染还比气体离心法严重的多,想想美国二战时的搞铀浓缩的橡树岭工厂,为做电磁法使用的线圈,动用了1.4万吨白银,这完全不是能偷偷摸摸干的事
能生产武器级钚的只有石墨生产堆和重水生产堆,因为武器级钚还需要使Pu238含量降到最低,而Pu238是由U235俘获中子生成的,因此要使用天然铀就可以临界石墨堆和重水堆,以尽量减少可生成Pu238的U235
日本唯一可以也可能用于生产武器级钚的是普贤重水堆,热效率30%,用的是浓缩铀和MOX燃料,03年停止运行。从公开资料来看无法生产武器级钚,用的是浓缩铀,Pu238含量肯定高,商用堆热效率高,燃耗很低就换料不经济,再加上如果不停的换料需要铀会相当多,而日本的铀资源基本靠进口,这些进口的铀都在国际的监控下,如果动什么手脚的话,很容易发现。

日本要想做核弹,最有可能的方法还是铀235弹,日本有两个小铀矿,已关停。国内铀矿,国际监控不到,攒个几吨天然铀没问题。日本还有成熟的铀同位素离心技术,搞武器级铀浓缩没问题。

{:wuyu:}分离钚同位素,没听说过,一是不经济,不如从生产堆里生产,二是放射性太强,污染大。至于用电磁法分离钚同位素算是无稽之谈了,能耗太高,污染还比气体离心法严重的多,想想美国二战时的搞铀浓缩的橡树岭工厂,为做电磁法使用的线圈,动用了1.4万吨白银,这完全不是能偷偷摸摸干的事
能生产武器级钚的只有石墨生产堆和重水生产堆,因为武器级钚还需要使Pu238含量降到最低,而Pu238是由U235俘获中子生成的,因此要使用天然铀就可以临界石墨堆和重水堆,以尽量减少可生成Pu238的U235
日本唯一可以也可能用于生产武器级钚的是普贤重水堆,热效率30%,用的是浓缩铀和MOX燃料,03年停止运行。从公开资料来看无法生产武器级钚,用的是浓缩铀,Pu238含量肯定高,商用堆热效率高,燃耗很低就换料不经济,再加上如果不停的换料需要铀会相当多,而日本的铀资源基本靠进口,这些进口的铀都在国际的监控下,如果动什么手脚的话,很容易发现。

日本要想做核弹,最有可能的方法还是铀235弹,日本有两个小铀矿,已关停。国内铀矿,国际监控不到,攒个几吨天然铀没问题。日本还有成熟的铀同位素离心技术,搞武器级铀浓缩没问题。
楼主,用化学法分离,就在你家里就可以做,但你得知道方法。
tourbillion 发表于 2011-3-27 00:16

Pu238不是由U235俘获中子来的,实际上Pu238位于超铀核素转换链的最后一层,主要是经过U238辐射俘获至Pu241,β衰变至Am241,再继续俘获至Am242,再β衰变至Cm242,最后α衰变生成的,所以实际上大部分商用堆核废料里Pu238含量也是比较少的,当然换料周期如果非常长的话也会有大量的Pu238生成,像快堆就是这样,快堆产的钚有时被称作平衡级钚。普通商业堆最主要的影响还是Pu240,生产堆用石墨堆以及重水堆除了中子能谱稍强弱减少俘获概率之外,主要还是因为可以在线换料,因为生产堆的换料周期必须非常短(记得曼哈顿时候只有不到一个月)才能保证产出的钚中Pu240含量很少。

Pu238不是由U235俘获中子来的,实际上Pu238位于超铀核素转换链的最后一层,主要是经过U238辐射俘获至Pu ...
yxnabc 发表于 2011-3-27 11:09


您说的这个确实有,但是在反应堆内生成的Am242是基态还是激发态是个问题,基态Am242半衰期短,只有16h,而激发态的Am242m半衰期有161a,且Am242m没有β-衰变
我说的那个反应是有的,不信您可以去查,而且反应堆中这个反应肯定是主要的,U235俘获一个中子生成U236,U236再俘获中子生产U237,U237β-衰变生产237Np,237Np再俘获中子生产238Np,Np238经β-衰变生成Pu238

Np238和U237的半衰期都很短,分别只有2.12d和6.75d,而您说的Pu241的半衰期有14.3a,Cm242的半衰期也有163d,您说的那个反应应该是很慢的,生成的Pu238不会很多
Pu238不是由U235俘获中子来的,实际上Pu238位于超铀核素转换链的最后一层,主要是经过U238辐射俘获至Pu ...
yxnabc 发表于 2011-3-27 11:09


您说的这个确实有,但是在反应堆内生成的Am242是基态还是激发态是个问题,基态Am242半衰期短,只有16h,而激发态的Am242m半衰期有161a,且Am242m没有β-衰变
我说的那个反应是有的,不信您可以去查,而且反应堆中这个反应肯定是主要的,U235俘获一个中子生成U236,U236再俘获中子生产U237,U237β-衰变生产237Np,237Np再俘获中子生产238Np,Np238经β-衰变生成Pu238

Np238和U237的半衰期都很短,分别只有2.12d和6.75d,而您说的Pu241的半衰期有14.3a,Cm242的半衰期也有163d,您说的那个反应应该是很慢的,生成的Pu238不会很多
不要小看Pu238的衰变热,裸钚球的临界质量大约为16kg,如果含Pu238为2%(轻水堆乏燃料Pu238占Pu的总量差不多是2%,生产堆里不太清楚),那就是320g,1gPu238的衰变热就是0.56W,320g就是180W,一天释放的热量就是15MJ,要真做成核武的话,这么大的衰变热肯定对蛋蛋的寿命和质量有严重影响,而且散热都是问题


分离钚的麻烦在于钚没有像六氟化铀那样的易于分离的气态化合物,而且钚的毒性远大于铀
按照美国人的说法反应堆级钚造个能响的核弹也不是什么难事——当然当量不稳定,几千吨还是可以的,不过对于没有炸响过原子弹的国家来说是不可能的

分离钚的麻烦在于钚没有像六氟化铀那样的易于分离的气态化合物,而且钚的毒性远大于铀
按照美国人的说法反应堆级钚造个能响的核弹也不是什么难事——当然当量不稳定,几千吨还是可以的,不过对于没有炸响过原子弹的国家来说是不可能的
取出使用一半的核燃料放到使用完冷却水池中是现在日本的习惯做法,前提可以利用丰富的水能,同时燃料棒间的间隔都是有保证的,是安全运行的。

    而经历过三里岛核电泄漏的美国的做法是:为了交换核燃料反应堆一般是运行停止,同时把这些燃料棒放入防辐射性能很好的超厚壁钢铁反应堆。在交换燃料时的反应堆停止时,除了更换新的燃料棒,还有就是对反应堆的点检与维修。因为燃料棒的裂变是均匀进行,所以更换燃料棒的顺序也是有一定规律。而是用完的核燃料棒被拿出后,放入专门储存使用过的核燃料棒的冷却水池中,在这里可以放置几十年。因为美国的冷却水池里放的是完全用完的燃料棒,只要一般的低温条件就可以储藏,并且放射性也很低。相对于日本因为没有完全解决使用后燃料棒的处理问题,以及冷却棒需要冷却的时间,只能在点检时把全部的燃料棒(新旧)全部取出,然后再把新的(没有完全用完的核燃料棒)返回反应堆,用完的部分再加以补充,旧的燃料棒放在储藏冷水池中,旧的核燃料棒一般都是保存在电力公司的储藏设施中。

    从日本原子能安全基础机构提出的内部报告中可以看到:虽然这次福岛核电站是受到了地震与海啸的双重打击,其实从很早前开始福岛核电站就是日本国内事故最多的核电站。东京电力是把事故高原因归咎于设备陈旧,福岛核电站是70年代末的产物。对于内部报告的内容东京电力是这么回答:我们在维修时把最新的零部件更换上去,现在旧的核电站已经是新的核电站了,但是要做到全新还是有点困难。

    从我获得的情报来看2005年以后福岛核电站有过15起事故,这个频率在比较大型的核电站中是最多的。是维修保养不当,还是设备老化,具体内容不很清楚。举一个例子:2009年福岛核电站1号机组反应堆压力突然上升,没有办法只得打开安全阀放出压力。为了确认反应堆内螺栓的损坏情况,把反应堆手动停止。调查结果是螺母没有拧紧的原因,而且定期点检也没有进行。这些事故在安全上不是重要问题,在这次核危机之前,一次都没有受伤,以及向发电机组以外放出放射性物质的重大事故。在世界上有核电站的国家都知道一个准则,比起一般火力发电站来,核电事故就算小事故也要向国家报告。因为东京电力对于小事故的不在意,所以就造成了今天的大事故发生。

  最后从原子能基础机构的内部报告还可以知道一点,福岛核电站的职员,过去10年中无论在哪一个年份,是日本全国核电职员中受核辐射最多,东京电力的其他核电站的员工也是要比日本比他的大型核电站职员所受到的放射线要高。东京电力关于这个问题是这样解释:福岛核电站是时间比较久远的核电站,它与新的核电站相比需要修理以及点检的频率要高,并且这个电站设计形式很陈旧,被放射线照到的几率很高,如果大一点的修理工程或点检肯定会受到放射性的辐射。

   看完这份核报告心中很不平静,日本的核电原来是号称世界最先进的核电技术,从70年代开始就在世界核电技术领域遥遥领先。但是打开这份报告,我们却看见日本核电技术的不完备,以及情报隐瞒的成分。当我们正在经历核危机时,孰不知这个危机使我们在很久以前埋下的种子带来的。其他正在使用核电技术的国家不应该警醒吗?

感谢提供我这份内部资料的日本同仁。
tourbillion 发表于 2011-3-27 15:19

这个由U235俘获在热堆里确实占很大比例,不过热堆里产生Am242m的概率是很低的,80%以上都是Am242。不过U236再俘获的概率太低了,绝大部分都裂变了。乏燃料里Np237比钚同位素要少得多,所以估计由钚俘获来的比例也不小。
yxnabc 发表于 2011-3-27 19:30

这个很容易解释,Np237相对于U238少的多,而且Np237的快中子裂变截面也比U238大很多,自然乏燃料里Np237比Pu要少得多   
另外,U236m的只要能褪激(比如通过gamma或IT),就可以不发生SF,而褪激成基态U236,这个概率能到18%,不算低了,轻水堆乏燃料里U236也能到0.4%,可见这个反应生成Pu238会很多。
而且您给的那个反应里,Pu241的半衰期有14.3a,Cm242的半衰期也有163d,半衰期太长了,光靠这个反应生成Pu238肯定无法达到轻水堆乏燃料Pu238占Pu的总量是2%
wxx160 发表于 2011-3-27 17:35

Pu239的(n,2n)反应这个反应截面貌似是毫靶恩量级的······
回复 17# tourbillion
瞎写的,编辑掉
wxx160 发表于 2011-3-27 22:46

不算瞎写啦······网上查了一下Pu239(n,2n)的平均截面是4mb·····
这反应确实有······
回复 4# miaomiaomiao


    小鬼子藏的可不是几十千克,连法国的核燃料都是它们(没错,是它们!)提供的……以鬼子的技术基础,半年拥有实用化的核武器完全不是问题
这贴好技术,学习一下,谢谢楼上各位
katerio 发表于 2011-3-31 22:50


    已经有了,小鬼子三月的核试验已经成功的导致中国抢盐,美国抢碘、俄国抢酒。可以说小鬼子是第二个在实战中使用核武器的国家。效果比造核弹实用多了。