fissile Material Basics

ce sunt fissile materiale?

materialele fisionabile sunt compuse din atomi care pot fi împărțiți de neutroni într-o reacție în lanț auto-susținută pentru a elibera cantități enorme de energie. În reactoarele nucleare, procesul de fisiune este controlat și energia este valorificată pentru a produce electricitate. În armele nucleare, energia de fisiune este eliberată dintr-o dată pentru a produce o explozie violentă. Cele mai importante materiale fisionabile pentru energia nucleară și armele nucleare sunt un izotop de plutoniu, plutoniu-239 și un izotop de uraniu, uraniu-235. Uraniul-235 apare în natură. Pentru toate scopurile practice, plutoniul-239 nu.

ce este plutoniul-239?

plutoniul-239 (denumit în continuare „plutoniu”) este un element greu format din 94 de protoni și 145 de neutroni. Poate avea o serie de forme chimice. Armele nucleare folosesc plutoniu metalic. Dioxidul de plutoniu este utilizat ca o componentă a unor combustibili nucleari. Plutoniul are un timp de înjumătățire de peste 24.000 de ani (un timp de înjumătățire este timpul necesar pentru ca jumătate dintr-o anumită cantitate de material radioactiv să se descompună în alte elemente).

cum se face plutoniul?

sunt necesare două facilități cheie pentru a obține plutoniu. În primul rând, într-un reactor nuclear, uraniul-238 absoarbe un neutron. Acest lucru duce la reacții nucleare care îl transformă în plutoniu. Plutoniul ajunge în combustibilul nuclear uzat împreună cu uraniul neutilizat și produsele de fisiune foarte radioactive. În esență, toate reactoarele nucleare din lume produc plutoniu în acest fel, dar plutoniul din combustibilul uzat nu este utilizabil pentru energia nucleară sau armele nucleare. Pentru a obține plutoniul într-o formă utilizabilă, este necesară o a doua instalație cheie, o instalație de reprocesare, pentru a separa chimic plutoniul de celelalte materiale din combustibilul uzat. Reprocesarea este în general considerată ca fiind una dintre legăturile cheie dintre capacitatea civilă de energie nucleară și capacitatea de producție a armelor nucleare (cealaltă este îmbogățirea uraniului — a se vedea mai jos).

pentru ce se utilizează plutoniul?

odată ce plutoniul este separat, acesta poate fi prelucrat și transformat în nucleul de fisiune al unei arme nucleare, numită „groapă”. Armele nucleare necesită de obicei trei până la cinci kilograme de plutoniu. Plutoniul poate fi, de asemenea, transformat într-un oxid și amestecat cu dioxid de uraniu pentru a forma combustibil cu oxid mixt (MOX) pentru reactoarele nucleare.

începând din 1995, existau aproximativ 270 de tone metrice de plutoniu separat în inventarele militare și aproximativ 180 de tone metrice de plutoniu separat în inventarele civile din întreaga lume.

unde se produce plutoniul?

Marea Britanie, Franța, Rusia, India, Japonia, Israel și China operează fabrici de reprocesare pentru a obține plutoniu (ultimele două doar în scopuri militare). Alte țări din Europa de Vest dețin plutoniu care a fost separat în Marea Britanie și / sau Franța. Coreea de nord a operat, de asemenea, o fabrică de reprocesare.

în SUA, reprocesarea armelor nucleare a avut loc la Rezervația Hanford, Washington și situl Savannah River, Carolina de Sud. Unele reprocesări civile și militare au avut loc și între 1966 și 1972 la West Valley, New York. U. S. reactoarele de producție de plutoniu au fost închise în 1988, iar oprirea reprocesării în scopuri militare a fost codificată în Politica formală în iulie 1992. Statele Unite nu sprijină reprocesarea din cauza pericolelor sale de proliferare, dar în practică SUA a fost selectivă în opoziția reprocesării în alte țări

ce este uraniul puternic îmbogățit?

celălalt material fisionabil important care a fost folosit pentru armele nucleare este uraniul puternic îmbogățit (HEU), de obicei definit ca uraniu a cărui proporție de uraniu-235, izotopul fisionabil al uraniului, a fost crescută la peste 90%. Uraniul natural extras de pe pământ este format din aproximativ 0,7% uraniu – 235 (U-235) și aproximativ 99,3% uraniu-238 (U-238), iar îmbogățirea este procesul de creștere a raportului dintre U-235 și U-238. Timpul de înjumătățire al uraniului-235 este de 704 milioane de ani, în timp ce timpul de înjumătățire al U-238 este de aproximativ 4,5 miliarde de ani.

este important de menționat că majoritatea reactoarelor nucleare funcționează cu uraniu slab îmbogățit (LEU), care este de obicei 3% -5% uraniu-235. Leul nu poate fi folosit în arme nucleare.

cum se face uraniul puternic îmbogățit?

în mod tradițional, uraniul a fost extras din minele subterane și în aer liber. Acest uraniu natural este procesat și apoi îmbogățit. Au fost dezvoltate numeroase tehnologii pentru îmbogățirea uraniului, cum ar fi difuzia gazoasă, centrifugele și separarea electromagnetică. Toate aceste tehnologii necesită o investiție inițială mare și cantități mari de energie pentru a funcționa.

pentru ce se utilizează HEU?

HEU a fost dezvoltat pentru prima dată pentru utilizarea în arme nucleare. Poate fi combinat cu plutoniu pentru a forma” groapa ” sau miezul unei arme nucleare sau poate fi folosit singur ca exploziv nuclear. Bomba a scăzut pe Hiroshima folosit doar HEU. Aproximativ 15-20 kg de HEU sunt suficiente pentru a face o bombă fără plutoniu.

HEU are, de asemenea, utilizări non-arme. Este folosit ca combustibil în reactoarele de cercetare și reactoarele nucleare care alimentează unele nave navale.

aproximativ 2300 de tone metrice de HEU au fost produse în scopuri militare la nivel mondial — în principal de către Statele Unite și Uniunea Sovietică. Aproximativ 20 de tone metrice de HEU au fost utilizate în reactoarele de cercetare din întreaga lume.

unde este produs HEU?

HEU poate fi, teoretic, produs în orice instalație de îmbogățire. Mai multe țări operează instalații de îmbogățire pentru a produce LEU pentru reactoare nucleare, dar nu toate aceste țări și-au folosit plantele pentru a produce uraniu puternic îmbogățit. Agenția Internațională pentru Energie Atomică, o agenție a Națiunilor Unite, este însărcinată să se asigure că uraniul din programele nucleare civile nu este deviat în scopuri de arme numai în statele non-nucleare care sunt semnatare ale Tratatului de neproliferare. HEU a fost produs în Statele Unite la Oak Ridge, Tennessee și Portsmouth, Ohio. Statele Unite nu mai produc HEU. Continuă să folosească HEU din stocul său pentru reactoare de cercetare și propulsie navală.

această fișă informativă a fost elaborată împreună cu medicii pentru Responsabilitate Socială.