hasadóanyag alapjai

mik azok a hasadóanyagok?

a hasadóanyagok olyan atomokból állnak, amelyeket neutronokkal lehet felosztani egy önfenntartó láncreakció során, hogy hatalmas mennyiségű energiát szabadítsanak fel. Az atomreaktorokban a hasadási folyamatot szabályozzák, és az energiát villamos energia előállítására használják fel. A nukleáris fegyverekben a hasadási energia egyszerre szabadul fel, hogy erőszakos robbanást idézzen elő. A nukleáris energia és a nukleáris fegyverek legfontosabb hasadóanyagai a plutónium izotópja, a plutónium-239 és az urán izotópja, az urán-235. Az urán-235 a természetben fordul elő. Minden gyakorlati célra a plutónium – 239 nem.

mi az a plutónium-239?

a plutónium-239 (a továbbiakban “plutónium”) 94 protonból és 145 neutronból álló nehéz elem. Számos kémiai formája lehet. A nukleáris fegyverek plutónium fémet használnak. A plutónium-dioxidot egyes nukleáris üzemanyagok összetevőjeként használják. A plutónium felezési ideje meghaladja a 24 000 évet (a felezési idő az az idő, amely alatt egy adott mennyiségű radioaktív anyag fele más elemekké bomlik).

hogyan készül a plutónium?

két kulcsfontosságú létesítményre van szükség a plutónium előállításához. Először is, egy atomreaktorban az urán-238 elnyeli a neutronot. Ez nukleáris reakciókhoz vezet, amelyek plutóniummá alakítják. A plutónium a kiégett nukleáris fűtőanyagba kerül, a fel nem használt uránnal és az erősen radioaktív hasadási termékekkel együtt. Lényegében a világ összes atomreaktora ilyen módon termel plutóniumot, de a kiégett fűtőelemekben lévő plutónium nem használható nukleáris energiához vagy nukleáris fegyverekhez. A plutónium felhasználható formába juttatásához egy második kulcsfontosságú létesítményre, egy újrafeldolgozó üzemre van szükség a plutónium kémiai elválasztásához a kiégett fűtőelemek többi anyagától. Az újrafeldolgozást általában a polgári atomenergia — kapacitás és az atomfegyver-előállítási képesség közötti egyik legfontosabb kapcsolatnak tekintik (a másik az urándúsítás-lásd alább).

mire használják a plutóniumot?

miután a plutóniumot elválasztották, feldolgozható és átalakítható egy nukleáris fegyver hasadási magjává, amelyet “gödörnek”neveznek. A nukleáris fegyverekhez általában három-öt kilogramm plutónium szükséges. A plutónium oxiddá alakítható, és urán-dioxiddal keverve vegyes oxid (MOX) üzemanyagot képezhet az atomreaktorok számára.

1995-től világszerte körülbelül 270 metrikus tonna elkülönített plutónium volt a katonai készletekben, és nagyjából 180 metrikus tonna elkülönített plutónium a polgári készletekben.

hol állítják elő a plutóniumot?

Nagy-Britannia, Franciaország, Oroszország, India, Japán, Izrael és Kína újrafeldolgozó üzemeket üzemeltet plutónium előállítására (az utóbbi kettő csak katonai célokra). Más nyugat-európai országok saját plutóniummal rendelkeznek, amelyet Nagy-Britanniában és/vagy Franciaországban különítettek el. Észak-Korea egy újrafeldolgozó üzemet is működtetett.

az Egyesült Államokban a nukleáris fegyverek újrafeldolgozása a washingtoni Hanford rezervátumban és a dél-karolinai Savannah River telepen történt. Néhány polgári és katonai újrafeldolgozás is történt 1966 és 1972 között a New York-i West Valley-ben. U. S. a plutóniumtermelő reaktorokat 1988-ban leállították, a katonai célú újrafeldolgozás leállítását pedig 1992 júliusában kodifikálták a hivatalos politikába. Az Egyesült Államok nem támogatja az újrafeldolgozást proliferációs veszélyei miatt, de a gyakorlatban az Egyesült Államok szelektív módon ellenezte az újrafeldolgozást más országokban

mi az erősen dúsított urán?

a nukleáris fegyverekhez használt másik fontos hasadóanyag az erősen dúsított urán (HEU), amelyet általában uránként határoznak meg, amelynek aránya urán-235, az urán hasadó izotópja, több mint 90% – ra nőtt. A földből bányászott természetes urán körülbelül 0,7% urán-235-ből (U-235) és körülbelül 99,3% urán-238-ból (U-238) áll, és a dúsítás az U-235 és U-238 arányának növelése. Az urán-235 felezési ideje 704 millió év, míg az U-238 felezési ideje körülbelül 4,5 milliárd év.

fontos megjegyezni, hogy a legtöbb atomreaktor alacsony dúsítású uránnal (LEU) működik, amely általában 3-5% urán-235. A LEU nem használható nukleáris fegyverekben.

hogyan készül az erősen dúsított urán?

hagyományosan az uránt föld alatti és nyílt aknákból nyerik ki. Ezt a természetes uránt feldolgozzák, majd dúsítják. Számos technológiát fejlesztettek ki az urán dúsítására, például gázdiffúziót, centrifugákat és elektromágneses elválasztást. Mindezek a technológiák nagy kezdeti beruházást és nagy mennyiségű energiát igényelnek a működéshez.

milyen betegségek esetén alkalmazható a HEU?

a HEU-t először nukleáris fegyverekben való felhasználásra fejlesztették ki. Plutóniummal kombinálva létrehozható a” gödör”, vagy egy nukleáris fegyver magja, vagy önmagában használható nukleáris robbanóanyagként. A Hirosimára dobott bomba csak HEU-t használt. Körülbelül 15-20 kg HEU elegendő ahhoz, hogy plutónium nélküli bombát készítsen.

a HEU-nak nem fegyverhasználata is van. Üzemanyagként használják a kutatóreaktorokban és az atomreaktorokban, amelyek egyes haditengerészeti hajókat táplálnak.

körülbelül 2300 tonna HEU — t állítottak elő katonai célokra világszerte-elsősorban az Egyesült Államokban és a Szovjetunióban. Körülbelül 20 metrikus tonna HEU-t használtak a kutatóreaktorokban világszerte.

hol gyártják a HEU-t?

HEU elméletileg bármely dúsító üzemben előállítható. Számos ország üzemeltet dúsító üzemeket LEU előállítására atomreaktorokhoz, de ezek az országok nem mindegyike használta erőműveit erősen dúsított urán előállítására. A Nemzetközi Atomenergia-Ügynökség, az Egyesült Nemzetek Szervezete, feladata annak biztosítása, hogy a polgári nukleáris programokból származó uránt ne irányítsák fegyvercélokra csak az atomsorompó-szerződést aláíró nem nukleáris fegyverekkel rendelkező államokban. A HEU-t az Egyesült Államokban gyártották Oak Ridge-ben, Tennessee-ben és Portsmouth-ban, Ohio-ban. Az Egyesült Államok már nem termel HEU-t. Továbbra is használja a HEU-t a készletéből kutatóreaktorokhoz és haditengerészeti meghajtáshoz.

ez a tájékoztató közösen készült orvosok a társadalmi felelősségvállalásért.