MOX-топливо
MOX-топливо (англ. Mixed-Oxide fuel) — ядерное топливо, содержащее несколько видов оксидов делящихся материалов. В основном термин применяется для смеси оксидов плутония и природного урана, обогащённого урана или обеднённого урана, которая ведёт себя в смысле течения цепной реакции сходно (хотя и не идентично) с оксидом низкообогащённого урана. MOX может применяться как дополнительное топливо для наиболее распространённого типа ядерных реакторов: легководных на тепловых нейтронах. Однако более эффективное использование МОКС топлива — сжигание в реакторах на быстрых нейтронах[1].
Применение переработки ОЯТ и использование выделенного плутония в виде МОКС топлива в тепловых реакторах позволяет снизить необходимость в уране на величину до 30%.
Содержание оксида плутония в MOX составляет от 1,5 до 25-30 весовых %.
Одним из привлекательных свойств MOX-топлива является то, что при его производстве могут необратимо утилизироваться излишки оружейного плутония, которые в противном случае являлись бы радиоактивными отходами[2][3][4] или могли бы использоваться для создания ядерного оружия. Подобная утилизация предполагалась в рамках соглашения об утилизации плутония между США и Россией, но в значительных объёмах не проводилась.
Также MOX топливо можно получать путём переработки облучённого топлива с энергетических реакторов. В процессе переработки из него выделяются изотопы плутония, например, для топлива после достаточно длительной кампании почти две трети приходится на изотопы Pu-239 и Pu-241 (делящиеся в реакторах на тепловых нейтронах), а около трети — Pu-240[5][6]. Из-за столь высокого содержания 240 изотопа, плутоний, полученный путём переработки топлив, не может быть использован для изготовления надёжных и предсказуемых ядерных зарядов[7][8]. В то же время МАГАТЭ придерживается консервативных принципов и требует для такого плутония (даже в составе MOX-смеси) столь же высокого уровня защиты, как и для материалов прямого использования (англ. direct use material), например обогащённого плутония, урана-233, высокообогащённого по 235 урана[9][8][10].
Применение МОКС-топлива в существующих реакторах требует отдельного лицензирования, иногда требуется некоторая доработка реакторов, например, введение большего числа управляющих стержней. Часто МОКС-топливо составляет от трети до половины от всего топлива, так как большие количества требуют значительных изменений или специально спроектированного реактора. Всего четыре блока в США спроектированы на полную загрузку МОКС, три блока System-80 PWR на крупнейшей в стране АЭС Пало-Верде (Тонопа, Аризона) и строящийся блок в штате Вашингтон[11]. Ни один реактор в США не имел соответствующей лицензии на 2007 год[12].
Около 40 реакторов на тепловых нейтронах в Европе (Бельгия, Швейцария, Германия, Франция) имеют лицензию на использование комбинации обычного и MOX топлива[13] и ещё 30 находятся в процессе лицензирования. Фактически у многих из них около трети топлива может составлять МОКС, но некоторые могут работать и на 50% МОКС. До Фукусимской катастрофы, Япония планировала начать использование МОКС на трети своих реакторов (изначально - к 2010), и утвердила план по строительству блока ABWR, использующего до 100% МОКС в Ома. От всего используемого ныне ядерного топлива МОКС составляет около 2%[уточнить][14].
В реакторах на тепловых нейтронах может достигаться 30%-е выгорание плутония из состава МОКС-топлива[13].
Плутоний составляет порядка 1% от облучённого ядерного топлива. Приблизительное изотопное соотношение: Pu-239 52%, Pu-240 24%, Pu-241 15%, Pu-242 6%, Pu-238 2%. Все они либо делящиеся материалы, либо могут быть превращены в делящиеся в процессе трансмутации, хотя Pu-242 требует трёх нейтронов, чтобы стать Кюрием-245[13].
См. также
Напишите отзыв о статье "MOX-топливо"
Примечания
- ↑ Crystalline Materials for Actinide Immobilisation. — Imperial College Press, 2010. — P. 198.
- ↑ [www.world-nuclear.org/info/inf13.html Military Warheads as a Source of Nuclear Fuel]
- ↑ [fissilematerials.org/blog/2011/04/us_mox_program_wanted_rel.html U.S. MOX program wanted relaxed security at the weapon-grade plutonium facility - IPFM Blog]
- ↑ [www.armscontrol.ru/course/lectures/rybachenkov2.htm Обращение с оружейными ядерными материалами, высвобождаемыми в процессе сокращения ядерного оружия: проблемы и их решение] // Тезисы лекции В. И. Рыбаченкова (советник Департамента по вопросам безопасности и разоружения МИД РФ), состоявшейся 4 апреля 2002 г. в Московском физико-техническом институте
- ↑ [www.ricin.com/nuke/bg/puinlwrs.html Plutonium "burning" in LWRs] (англ.). — «Current reprocessed plutonium (fuel burn-up 35-40 MWd/kg HM) has a fissile content of some 65%, the rest is mainly Pu-240.» Проверено 5 декабря 2013.
- ↑ [info.ornl.gov/sites/publications/Files/Pub29674.pdf PERFORMANCE OF MOX FUEL FROM NONPROLIFERATION PROGRAMS] (англ.). — 2011 Water Reactor Fuel Performance Meeting Chengdu, China, Sept. 11-14,, 2011.
- ↑ [www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Fuel-Recycling/Plutonium/#PluteAndWeapons Plutonium -> Plutonium and weapons] (англ.). World Nuclear Association (March 2012). — «Hence 'weapons-grade' plutonium is made in special production reactors by burning natural uranium fuel to the extent of only about 100 MWd/t (effectively three months), instead of the 45,000 MWd/t typical of LWR power reactors. Allowing the fuel to stay longer in the reactor increases the concentration of the higher isotopes of plutonium, in particular the Pu-240 isotope. For weapons use, Pu-240 is considered a serious contaminant, due to higher neutron emission and higher heat production. It is not feasible to separate Pu-240 from Pu-239. An explosive device could be made from plutonium extracted from low burn-up reactor fuel (i.e. if the fuel had only been used for a short time), but any significant proportions of Pu-240 in it would make it hazardous to the bomb makers, as well as probably unreliable and unpredictable. Typical 'reactor-grade' plutonium recovered from reprocessing used power reactor fuel has about one third non-fissile isotopes (mainly Pu-240)d.» Проверено 5 декабря 2013.
- ↑ 1 2 [www.mid.ru/ns-dvbr.nsf/079fc0c578686a4e432569e70041c3b7/ab61d69e7db9c9c443256a0d004bd395?OpenDocument О международном сотрудничестве России в области утилизации избыточного оружейного плутония] — справочная информация МИД РФ, 11-03-2001: "оружейный плутоний, характеризующийся весьма высоким (свыше 90 %) содержанием делящегося изотопа PU-239 и малым содержанием изотопа PU-240 (до 5 %). Наличие последнего в больших пропорциях существенно осложняет задачу проектирования надежного боезаряда с заданными характеристиками (номинальная мощность, безопасность при длительном хранении и т. д.) по причине значительного спонтанного нейтронного излучения данного изотопа … «гражданский» плутоний, выделяемый при переработке (репроцессинге) отработавшего топлива ядерных реакторов АЭС и характеризующийся средним соотношением содержания изотопов 239 и 240 60 % к 40 %. … Какие-либо сведения об использовании «гражданского» плутония для изготовления ядерных боезарядов в открытой литературе отсутствуют. … Глоссарий гарантий МАГАТЭ (3) относит любой плутоний. к материалу прямого использования (ядерный материал, который может быть превращен в компоненты ядерных взрывных устройств без трансмутации или дополнительного обогащения). … "
- ↑ [www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Fuel-Recycling/Plutonium/#PluteAndWeapons Plutonium -> Plutonium and weapons] (англ.). World Nuclear Association (March 2012). — «The International Atomic Energy Agency (IAEA) is conservative on this matter so that, for the purpose of applying IAEA safeguards measures, all plutonium. is defined by the IAEA as a 'direct-use' material, that is, "nuclear material that can be used for the manufacture of nuclear explosives components without transmutation or further enrichment". The 'direct use' definition applies also to plutonium which has been incorporated into commercial MOX fuel, which as such certainly could not be made to explode.» Проверено 5 декабря 2013.
- ↑ [www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/nvs-3-cd/PDF/NVS3_scr.pdf#page=31 Определение direct use material] (англ.) 31. IAEA. Проверено 5 декабря 2013.
- ↑ [cns.miis.edu/pubs/ionp/swords.htm "Swords into Ploughshares: Canada Could Play Key Role in Transforming Nuclear Arms Material into Electricity,"] in The Ottawa Citizen (22 August 1994): "Four existing LWRs in the US (three operational at Palo Verde in Arizona, and one 75 percent complete in Washington State) were designed to use MOX in 100 percent of their cores"
- ↑ [books.google.ru/books?id=fCWKClWP_TwC&pg=PA217&lpg=PA217 Nuclear Energy: Principles, Practices, and Prospects] / David Bodansky. — P. 217. — ISBN 9780387269313.
- ↑ 1 2 3 [www.nda.gov.uk/documents/upload/Plutonium-Options-for-Comment-August-2008.pdf NDA Plutonium Options], Nuclear Decommissioning Authority, August 2008, <www.nda.gov.uk/documents/upload/Plutonium-Options-for-Comment-August-2008.pdf>. Проверено 7 сентября 2008.
- ↑ [www.world-nuclear.org/info/inf29.html Information from the World Nuclear Association about MOX].
Ссылки
- [www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Fuel-Recycling/Mixed-Oxide-Fuel-MOX/ Mixed Oxide (MOX) Fuel] // Worl Nuclear Association, May 2013
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий MOX-топливо
Юнкер был Ростов. Он держал одною рукой другую, был бледен, и нижняя челюсть тряслась от лихорадочной дрожи. Его посадили на Матвевну, на то самое орудие, с которого сложили мертвого офицера. На подложенной шинели была кровь, в которой запачкались рейтузы и руки Ростова.– Что, вы ранены, голубчик? – сказал Тушин, подходя к орудию, на котором сидел Ростов.
– Нет, контужен.
– Отчего же кровь то на станине? – спросил Тушин.
– Это офицер, ваше благородие, окровянил, – отвечал солдат артиллерист, обтирая кровь рукавом шинели и как будто извиняясь за нечистоту, в которой находилось орудие.
Насилу, с помощью пехоты, вывезли орудия в гору, и достигши деревни Гунтерсдорф, остановились. Стало уже так темно, что в десяти шагах нельзя было различить мундиров солдат, и перестрелка стала стихать. Вдруг близко с правой стороны послышались опять крики и пальба. От выстрелов уже блестело в темноте. Это была последняя атака французов, на которую отвечали солдаты, засевшие в дома деревни. Опять всё бросилось из деревни, но орудия Тушина не могли двинуться, и артиллеристы, Тушин и юнкер, молча переглядывались, ожидая своей участи. Перестрелка стала стихать, и из боковой улицы высыпали оживленные говором солдаты.
– Цел, Петров? – спрашивал один.
– Задали, брат, жару. Теперь не сунутся, – говорил другой.
– Ничего не видать. Как они в своих то зажарили! Не видать; темь, братцы. Нет ли напиться?
Французы последний раз были отбиты. И опять, в совершенном мраке, орудия Тушина, как рамой окруженные гудевшею пехотой, двинулись куда то вперед.
В темноте как будто текла невидимая, мрачная река, всё в одном направлении, гудя шопотом, говором и звуками копыт и колес. В общем гуле из за всех других звуков яснее всех были стоны и голоса раненых во мраке ночи. Их стоны, казалось, наполняли собой весь этот мрак, окружавший войска. Их стоны и мрак этой ночи – это было одно и то же. Через несколько времени в движущейся толпе произошло волнение. Кто то проехал со свитой на белой лошади и что то сказал, проезжая. Что сказал? Куда теперь? Стоять, что ль? Благодарил, что ли? – послышались жадные расспросы со всех сторон, и вся движущаяся масса стала напирать сама на себя (видно, передние остановились), и пронесся слух, что велено остановиться. Все остановились, как шли, на середине грязной дороги.
Засветились огни, и слышнее стал говор. Капитан Тушин, распорядившись по роте, послал одного из солдат отыскивать перевязочный пункт или лекаря для юнкера и сел у огня, разложенного на дороге солдатами. Ростов перетащился тоже к огню. Лихорадочная дрожь от боли, холода и сырости трясла всё его тело. Сон непреодолимо клонил его, но он не мог заснуть от мучительной боли в нывшей и не находившей положения руке. Он то закрывал глаза, то взглядывал на огонь, казавшийся ему горячо красным, то на сутуловатую слабую фигуру Тушина, по турецки сидевшего подле него. Большие добрые и умные глаза Тушина с сочувствием и состраданием устремлялись на него. Он видел, что Тушин всею душой хотел и ничем не мог помочь ему.
Со всех сторон слышны были шаги и говор проходивших, проезжавших и кругом размещавшейся пехоты. Звуки голосов, шагов и переставляемых в грязи лошадиных копыт, ближний и дальний треск дров сливались в один колеблющийся гул.
Теперь уже не текла, как прежде, во мраке невидимая река, а будто после бури укладывалось и трепетало мрачное море. Ростов бессмысленно смотрел и слушал, что происходило перед ним и вокруг него. Пехотный солдат подошел к костру, присел на корточки, всунул руки в огонь и отвернул лицо.
– Ничего, ваше благородие? – сказал он, вопросительно обращаясь к Тушину. – Вот отбился от роты, ваше благородие; сам не знаю, где. Беда!
Вместе с солдатом подошел к костру пехотный офицер с подвязанной щекой и, обращаясь к Тушину, просил приказать подвинуть крошечку орудия, чтобы провезти повозку. За ротным командиром набежали на костер два солдата. Они отчаянно ругались и дрались, выдергивая друг у друга какой то сапог.
– Как же, ты поднял! Ишь, ловок, – кричал один хриплым голосом.
Потом подошел худой, бледный солдат с шеей, обвязанной окровавленною подверткой, и сердитым голосом требовал воды у артиллеристов.
– Что ж, умирать, что ли, как собаке? – говорил он.
Тушин велел дать ему воды. Потом подбежал веселый солдат, прося огоньку в пехоту.
– Огоньку горяченького в пехоту! Счастливо оставаться, землячки, благодарим за огонек, мы назад с процентой отдадим, – говорил он, унося куда то в темноту краснеющуюся головешку.
За этим солдатом четыре солдата, неся что то тяжелое на шинели, прошли мимо костра. Один из них споткнулся.
– Ишь, черти, на дороге дрова положили, – проворчал он.
– Кончился, что ж его носить? – сказал один из них.
– Ну, вас!
И они скрылись во мраке с своею ношей.
– Что? болит? – спросил Тушин шопотом у Ростова.
– Болит.
– Ваше благородие, к генералу. Здесь в избе стоят, – сказал фейерверкер, подходя к Тушину.
– Сейчас, голубчик.
Тушин встал и, застегивая шинель и оправляясь, отошел от костра…
Недалеко от костра артиллеристов, в приготовленной для него избе, сидел князь Багратион за обедом, разговаривая с некоторыми начальниками частей, собравшимися у него. Тут был старичок с полузакрытыми глазами, жадно обгладывавший баранью кость, и двадцатидвухлетний безупречный генерал, раскрасневшийся от рюмки водки и обеда, и штаб офицер с именным перстнем, и Жерков, беспокойно оглядывавший всех, и князь Андрей, бледный, с поджатыми губами и лихорадочно блестящими глазами.
В избе стояло прислоненное в углу взятое французское знамя, и аудитор с наивным лицом щупал ткань знамени и, недоумевая, покачивал головой, может быть оттого, что его и в самом деле интересовал вид знамени, а может быть, и оттого, что ему тяжело было голодному смотреть на обед, за которым ему не достало прибора. В соседней избе находился взятый в плен драгунами французский полковник. Около него толпились, рассматривая его, наши офицеры. Князь Багратион благодарил отдельных начальников и расспрашивал о подробностях дела и о потерях. Полковой командир, представлявшийся под Браунау, докладывал князю, что, как только началось дело, он отступил из леса, собрал дроворубов и, пропустив их мимо себя, с двумя баталионами ударил в штыки и опрокинул французов.
– Как я увидал, ваше сиятельство, что первый батальон расстроен, я стал на дороге и думаю: «пропущу этих и встречу батальным огнем»; так и сделал.
Полковому командиру так хотелось сделать это, так он жалел, что не успел этого сделать, что ему казалось, что всё это точно было. Даже, может быть, и в самом деле было? Разве можно было разобрать в этой путанице, что было и чего не было?
– Причем должен заметить, ваше сиятельство, – продолжал он, вспоминая о разговоре Долохова с Кутузовым и о последнем свидании своем с разжалованным, – что рядовой, разжалованный Долохов, на моих глазах взял в плен французского офицера и особенно отличился.
– Здесь то я видел, ваше сиятельство, атаку павлоградцев, – беспокойно оглядываясь, вмешался Жерков, который вовсе не видал в этот день гусар, а только слышал о них от пехотного офицера. – Смяли два каре, ваше сиятельство.
На слова Жеркова некоторые улыбнулись, как и всегда ожидая от него шутки; но, заметив, что то, что он говорил, клонилось тоже к славе нашего оружия и нынешнего дня, приняли серьезное выражение, хотя многие очень хорошо знали, что то, что говорил Жерков, была ложь, ни на чем не основанная. Князь Багратион обратился к старичку полковнику.
– Благодарю всех, господа, все части действовали геройски: пехота, кавалерия и артиллерия. Каким образом в центре оставлены два орудия? – спросил он, ища кого то глазами. (Князь Багратион не спрашивал про орудия левого фланга; он знал уже, что там в самом начале дела были брошены все пушки.) – Я вас, кажется, просил, – обратился он к дежурному штаб офицеру.
– Одно было подбито, – отвечал дежурный штаб офицер, – а другое, я не могу понять; я сам там всё время был и распоряжался и только что отъехал… Жарко было, правда, – прибавил он скромно.
Кто то сказал, что капитан Тушин стоит здесь у самой деревни, и что за ним уже послано.
– Да вот вы были, – сказал князь Багратион, обращаясь к князю Андрею.
