základy štěpného materiálu

co jsou štěpné materiály?

štěpné materiály se skládají z atomů, které mohou být rozděleny neutrony v soběstačné řetězové reakci a uvolňovat obrovské množství energie. V jaderných reaktorech je proces štěpení řízen a energie je využívána k výrobě elektřiny. V jaderných zbraních se štěpná energie uvolňuje najednou, aby způsobila násilnou explozi. Nejdůležitějšími štěpnými materiály pro jadernou energii a jaderné zbraně jsou izotop plutonia, plutonia-239 a izotop uranu, uranu-235. Uran-235 se vyskytuje v přírodě. Pro všechny praktické účely plutonium-239 ne.

co je plutonium-239?

Plutonium-239 (dále jen „plutonium“) je těžký prvek sestávající z 94 protonů a 145 neutronů. Může mít řadu chemických forem. Jaderné zbraně používají plutonium kov. Oxid plutoničitý se používá jako součást některých jaderných paliv. Plutonium má poločas rozpadu přes 24 000 let (poločas rozpadu je čas potřebný k rozpadu poloviny daného množství radioaktivního materiálu na jiné prvky).

jak se vyrábí plutonium?

k získání plutonia jsou zapotřebí dvě klíčová zařízení. Za prvé, v jaderném reaktoru uran-238 absorbuje neutron. To vede k jaderným reakcím, které ji přeměňují na plutonium. Plutonium končí v vyhořelém jaderném palivu spolu s nevyužitým Uranem a vysoce radioaktivními produkty štěpení. V podstatě všechny jaderné reaktory na světě produkují plutonium tímto způsobem, ale plutonium v vyhořelém palivu není použitelné pro jadernou energii nebo jaderné zbraně. Dostat plutonium do použitelné podoby, druhý klíč zařízení, zařízení na regeneraci, je zapotřebí chemicky oddělit plutonium z jiných materiálů při nakládání s vyhořelým palivem. Přepracování je obecně považováno za jednu z klíčových vazeb mezi schopností civilní jaderné energie a schopností výroby jaderných zbraní (druhou je obohacování uranu-viz níže).

k čemu se používá plutonium?

jakmile je plutonium odděleno, může být zpracováno a vytvořeno do štěpného jádra jaderné zbraně, nazývané „jáma“. Jaderné zbraně obvykle vyžadují tři až pět kilogramů plutonia. Plutonium může být také přeměněno na oxid a smícháno s oxidem uranu za vzniku smíšeného oxidu (MOX) paliva pro jaderné reaktory.

Jako z roku 1995, tam bylo přibližně 270 tun separovaného plutonia ve vojenských zásob a zhruba 180 tun separovaného plutonia v civilní zásoby po celém světě.

kde se vyrábí plutonium?

Británie, Francie, Rusko, Indie, Japonsko, Izrael a Čína provozují přepracovací zařízení k získání plutonia (poslední dva pouze pro vojenské účely). Jiné země v západní Evropě vlastní plutonium, které bylo odděleno v Británii a / nebo ve Francii. Severní Korea také provozovala závod na přepracování.

v USA došlo k přepracování jaderných zbraní v rezervaci Hanford ve Washingtonu a v lokalitě Savannah River v Jižní Karolíně. Některé civilní a vojenské přepracování také došlo mezi 1966 a 1972 ve West Valley, New York. USA. reaktory na výrobu plutonia byly odstaveny v roce 1988 a zastavení přepracování pro vojenské účely bylo kodifikováno do formální politiky v červenci 1992. Spojené státy nepodporují přepracování kvůli nebezpečí šíření, ale v praxi USA byly selektivní v odporu proti přepracování v jiných zemích

co je vysoce obohacený uran?

další důležitou štěpný materiál, který byl použit pro výrobu jaderných zbraní je vysoce obohacený uran (HEU), obvykle definována jako uran, jehož podíl uranu-235, štěpného izotopu uranu, byla zvýšena na více než 90%. Přírodní uran se těží ze země se skládá z asi 0,7% uranu-235 (U-235), a o 99.3% uranu 238 (U 238), a obohacení je proces zvyšování poměr U-235 a U-238. Poločas rozpadu uranu-235 je 704 milionů let, zatímco poločas rozpadu U-238 je asi 4,5 miliardy let.

je důležité si uvědomit, že většina jaderných reaktorů běží na nízko obohacený uran (LEU), který je obvykle 3%-5% uranu-235. LEU nelze použít v jaderných zbraních.

jak se vyrábí vysoce obohacený uran?

tradičně se uran těží z podzemních a otevřených dolů. Tento přírodní uran je zpracován a poté obohacen. Pro obohacování uranu byly vyvinuty četné technologie, jako je plynná difúze, odstředivky a elektromagnetická separace. Všechny tyto technologie vyžadují velké počáteční investice a velké množství energie k provozu.

k čemu se HEU používá?

HEU byl poprvé vyvinut pro použití v jaderných zbraních. Může být kombinován s plutoniem za vzniku „jámy“ nebo jádra jaderné zbraně, nebo může být použit samostatně jako jaderná výbušnina. Bomba svržená na Hirošimu používala pouze HEU. Asi 15-20 kg HEU stačí k výrobě bomby bez plutonia.

HEU má také použití bez zbraní. Používá se jako palivo ve výzkumných reaktorech a jaderných reaktorech, které pohánějí některá námořní plavidla.

asi 2300 tun HEU bylo vyrobeno pro vojenské účely po celém světě-především Spojenými státy a Sovětským svazem. Ve výzkumných reaktorech po celém světě bylo použito asi 20 metrických tun HEU.

kde se HEU vyrábí?

HEU lze teoreticky vyrábět v jakémkoli zařízení na obohacování. Několik zemí pracovat obohacení rostlin k výrobě LEU pro jaderné reaktory, ale ne všechny tyto země používají své rostliny, aby se vysoce obohaceného uranu. Mezinárodní Agentura pro Atomovou Energii, agenturou organizace Spojených Národů, je pověřen zajištěním, že uran z civilních jaderných programů není přesměrovány na zbraně-účely pouze v non-jaderné zbraně, státy, které jsou signatáři Smlouvy o Nešíření jaderných zbraní. Heu byl vyroben ve Spojených státech v Oak Ridge, Tennessee a Portsmouth, Ohio. Spojené státy již nevyrábí HEU. Nadále využívá HEU ze svých zásob pro výzkumné reaktory a námořní pohon.

tento informační list byl vytvořen společně s lékaři pro společenskou odpovědnost.