Fissile Material Basics

Vad är fissile material?

klyvbara material består av atomer som kan delas av neutroner i en självbärande kedjereaktion för att frigöra enorma mängder energi. I kärnreaktorer styrs klyvningsprocessen och energin utnyttjas för att producera el. I kärnvapen släpps fissionsenergin på en gång för att producera en våldsam explosion. De viktigaste klyvbara materialen för kärnenergi och kärnvapen är en isotop av plutonium, plutonium-239 och en isotop av uran, uran-235. Uran – 235 förekommer i naturen. För alla praktiska ändamål gör plutonium-239 det inte.

vad är plutonium-239?

Plutonium-239 (nedan kallat ”plutonium”) är ett tungt element som består av 94 protoner och 145 neutroner. Det kan ha ett antal kemiska former. Kärnvapen använder plutoniummetall. Plutoniumdioxid används som en del av vissa kärnbränslen. Plutonium har en halveringstid på över 24 000 år (en halveringstid är den tid det tar för hälften av en given mängd radioaktivt material att sönderfalla till andra element).

hur görs plutonium?

två viktiga anläggningar behövs för att erhålla plutonium. För det första absorberar uran-238 i en kärnreaktor en neutron. Detta leder till kärnreaktioner som omvandlar det till plutonium. Plutoniet hamnar i det använda kärnbränslet tillsammans med oanvänt uran och mycket radioaktiva fissionsprodukter. I huvudsak producerar alla kärnreaktorer i världen plutonium på detta sätt, men plutonium i använt bränsle kan inte användas för kärnenergi eller kärnvapen. För att få plutonium till en användbar form behövs en andra nyckelanläggning, en upparbetningsanläggning, för att kemiskt separera plutoniet från de andra materialen i använt bränsle. Upparbetning betraktas allmänt som en av de viktigaste kopplingarna mellan Civil kärnkraftskapacitet och kärnvapenproduktionskapacitet (den andra är urananrikning — se nedan).

vad används plutonium för?

när plutonium har separerats kan det bearbetas och formas till klyvningskärnan i ett kärnvapen, kallat en ”grop”. Kärnvapen kräver vanligtvis tre till fem kilo plutonium. Plutonium kan också omvandlas till en oxid och blandas med urandioxid för att bilda blandad oxid (MOX) bränsle för kärnreaktorer.

från och med 1995 fanns det cirka 270 ton separerat plutonium i militära lager och ungefär 180 ton separerat plutonium i civila lager över hela världen.

var produceras plutonium?

Storbritannien, Frankrike, Ryssland, Indien, Japan, Israel och Kina driver upparbetningsanläggningar för att erhålla plutonium (de två sista endast för militära ändamål). Andra länder i Västeuropa äger plutonium som separerades i Storbritannien och / eller Frankrike. Nordkorea har också drivit en upparbetningsanläggning.

i USA inträffade upparbetning av kärnvapen vid Hanford Reservation, Washington och Savannah River Site, South Carolina. En del civila och militära upparbetningar inträffade också mellan 1966 och 1972 i West Valley, New York. USA. plutoniumproduktionsreaktorer stängdes 1988 och stopp av upparbetning för militära ändamål kodifierades i formell politik i juli 1992. USA stöder inte upparbetning på grund av dess spridningsrisker, men i praktiken har USA varit selektivt när det gäller att motsätta sig upparbetning i andra länder

Vad är höganrikat uran?

det andra viktiga klyvbara materialet som har använts för kärnvapen är höganrikat uran (HEU), vanligtvis definierat som uran vars andel uran-235, den klyvbara isotopen av uran, har ökats till över 90%. Det naturliga uran som bryts från jorden består av cirka 0,7% uran-235 (U-235) och cirka 99,3% uran-238 (U-238), och anrikning är processen att öka förhållandet mellan U-235 och U-238. Halveringstiden för uran-235 är 704 miljoner år, medan halveringstiden för U-238 är cirka 4,5 miljarder år.

det är viktigt att notera att de flesta kärnreaktorer körs på låganrikat uran (LEU), som vanligtvis är 3% -5% uran-235. LEU kan inte användas i kärnvapen.

hur tillverkas höganrikat uran?

traditionellt har uran extraherats från underjordiska och öppna gruvor. Detta naturliga uran bearbetas och berikas sedan. Många tekniker har utvecklats för att berika uran, såsom gasdiffusion, centrifuger och elektromagnetisk separation. Alla dessa tekniker kräver en stor initial investering och stora mängder energi för att fungera.

vad används HEU för?

HEU utvecklades först för användning i kärnvapen. Det kan kombineras med plutonium för att bilda ”gropen” eller kärnan i ett kärnvapen, eller det kan användas ensamt som kärnkraftsexplosiv. Bomben som släpptes på Hiroshima använde endast HEU. Cirka 15-20 kg HEU är tillräckliga för att göra en bomb utan plutonium.

HEU har också icke-vapen användningsområden. Det används som bränsle i forskningsreaktorer och kärnreaktorer som driver vissa marinfartyg.

cirka 2300 ton HEU har producerats för militära ändamål över hela världen — främst av USA och Sovjetunionen. Cirka 20 ton HEU har använts i forskningsreaktorer över hela världen.

var produceras HEU?

HEU kan i teorin produceras i vilken anrikningsanläggning som helst. Flera länder driver anrikningsanläggningar för att producera LEU för kärnreaktorer, men inte alla dessa länder har använt sina anläggningar för att göra höganrikat uran. Internationella atomenergiorganet, ett FN-organ, har till uppgift att se till att uran från civila kärnenergiprogram inte avleds till vapenändamål endast i icke-kärnvapenstater som har undertecknat icke-spridningsfördraget. HEU producerades i USA På Oak Ridge, Tennessee och Portsmouth, Ohio. USA producerar inte längre HEU. Det fortsätter att använda HEU från sitt lager för forskningsreaktorer och marin framdrivning.

detta faktablad producerade tillsammans med läkare för socialt ansvar.