Презентация на тему "Производство оружейного плутония"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Производство оружейного плутония

  1

• 
  Слайд 2

  Плутоний

  Плуто́ний (обозначается символом Pu; атомное число 94) — тяжёлый хрупкий радиоактивный металл серебристо-белого цвета. В периодической таблице располагается в семействе актиноидов. Циклотрон в Беркли, использовавшийся для получения нептуния и плутония. 2

• 
  Слайд 3
  

  Стабильных изотопов не имеет. «Природными» изотопами плутония считаются самый долгоживущий изотоп из всех трансурановых элементов 244Pu и 239Pu. В природе находится преимущественно в виде диоксида (PuO2), который в воде еще менее растворим, чем песок (кварц). Нахождение элемента в природе настолько мало, что его добыча нецелесообразна. Широко используется в производстве ядерного оружия (т. н. «оружейный плутоний»), ядерного топлива для атомных реакторов гражданского и исследовательского назначения и в качестве источника энергии для космических аппаратов 3

• 
  Слайд 4
  

  Второй после нептуния (ошибочно «получен» в 1934 году группой Э. Ферми; первый изотоп 239Np синтезирован и идентифицирован в мае 1940 года Э. Макмилланом и Ф. Абельсоном) искусственный элемент, полученный в микрограммовых количествах в конце 1940 г. в виде изотопа 238Pu. Первый искусственный химический элемент, производство которого началось в промышленных масштабах. В первой ядерной бомбе в мире, созданной и испытанной в 1945 году в США, использовался плутониевый заряд. Того же типа была и первая бомба, испытанная СССР в 1949 году. Соответственно США, а затем и СССР были первыми странами, освоившими его получение. 4

• 
  Слайд 5
  

  Производство плутония очень затратное. Один грамм плутония-238 стоил 1000 долларов США (примерно до 1971 года), в наше время ~4000, а один килограмм — миллион. Для получения плутония применяется как обогащенный, так и природный уран. Общее количество плутония, хранящегося в мире во всевозможных формах, оценивалось в 2003 г. в 1239 т. 23892U (d,2n) →23893Np → (β−)23894Pu 238 U+ n ->239U -> 239Np -> 239Pu 5

• 
  Слайд 6
  

  Самый первый в мире промышленный реактор по производству плутония - B-реактор в Хэнфорде. Заработал 26 сентября 1944, мощность - 250 МВт, производительность - 6 кг плутония в месяц. Он содержал около 200 тонн металлического урана, 1200 тонн графита и охлаждался водой со скоростью 5 кубометров/мин. Схема его работы. В реакторе для облучения урана-238 создаются нейтроны в результате стационарной цепной реакции деления ядер урана-235. В среднем на одно деление U-235 возникает 2.5 нейтрона. Для поддержания реакции и одновременной наработки плутония необходимо, чтобы в среднем один или два нейтрона поглотились бы U-238, а один вызвал бы деление следующего атома U-235. Панель загрузки хэнфордского реактора кассетами с ураном: 6

• 
  Слайд 7
  

  7

• 
  Слайд 8
  

  Первый циклотрон в СССР использовавшийся для получения плутония. 8

• 
  Слайд 9
  

  Из изотопов плутония на данный момент известно о существовании 19-ти его нуклидов с массовыми числами 228—247. Только 4 из них нашли свое применение. Свойства изотопов имеют некоторую характерную особенность, по которой можно судить об их дальнейшем изучении — четные изотопы имеют бо́льшие периоды полураспада, чем нечетные (однако данное предположение относится только к менее важным его нуклидам). Министерство энергетики США делит смеси плутония на три вида: оружейный плутоний (содержание 240Pu в 239Pu менее 7 %) топливный плутоний (от 7 до 18 % 240Pu) и реакторный плутоний (содержание 240Pu более 18 %) 9

• 
  Слайд 10
  

  10

• 
  Слайд 11
  

  Термин «сверхчистый плутоний» используется для описания смеси изотопов плутония, в которых содержатся 2—3 процента 240Pu. Всего два изотопа этого элемента (239Pu и 241Pu) являются более способными к ядерному делению, нежели остальные; более того, это единственные изотопы, которые подвергаются ядерному делению при действии тепловых нейтронов. Среди продуктов взрыва термоядерных бомб обнаружены также 247Рu и 255Рu, периоды полураспада которых несоизмеримо малы. 11

• 
  Слайд 12
  

  Кольцо чистого, электрорафинированного оружейного плутония (99,9 %). Кольцо весит 5,3 кг, имеет размер 11 см в диаметре. Эта форма не позволяет ему иметь критический размер. 12

• 
  Слайд 13

  Pu-240 вреден для производства оружия по следующим причинам:

  1. Он менее делящийся материал, чем Pu-239, поэтому требуется чуть большее количество плутония для изготовления оружия. 2. Вторая, гораздо более важная причина. Уровень спонтанного деления у Pu-240 гораздо выше, что создает сильный нейтронный фон. 13

• 
  Слайд 14
  

  Плутоний, производящийся в специальных реакторах, содержит относительно небольшой процент Pu-240 (

• 
  Слайд 15
  

  Непосредственная отливка и обработка плутония выполняется вручную в герметичных камерах с перчатками для оператора. Вроде таких: 15

• 
  Слайд 16
  

  Отливка из плутониево-галлиевого сплава, рекуперированного из оружейного ядра 16

• 
  Слайд 17
  

  Пресс для горячего прессования плутониево-галлиевого сплава в виде полусфер. Этот пресс использовался в Лос-Аламосе для изготовления плутониевых ядер для зарядов, взорванных в Нагасаки и в операции Тринити. 17

• 
  Слайд 18
  

  18

• 
  Слайд 19
  

  19

• 
  Слайд 20
  

  20

• 
  Слайд 21
  

  21

• 
  Слайд 22
  

  22

• 
  Слайд 23
  

  23

• 
  Слайд 24
  

  24

• 
  Слайд 25
  

  25

• 
  Слайд 26
  

  26

• 
  Слайд 27
  

  27

• 
  Слайд 28
  

  28

• 
  Слайд 29
  

  29

• 
  Слайд 30
  

  30

• 
  Слайд 31
  

  31

• 
  Слайд 32
  

  32