Итак, это вопрос, который озадачил меня по многим причинам. Будь то пропаганда ядерной энергетики, или немного гнева ботана при просмотре научно-фантастического произведения, или спор с кем-то.
Почти все знают, что вам нужно столько урана-235, сколько вы можете получить в данной концентрации урана, чтобы сделать осуществимую и практичную бомбу, поскольку присутствие урана-238 замедляет реакцию. Итак, действуя в обратном направлении, существует ли концентрация U238-U235, при которой невозможно, чтобы он стал сверхкритическим, потому что слишком много атомов U238 поглощают нейтроны и, следовательно, не могут вызвать ядерную детонацию?
Я просмотрел вики для этого: https://en.wikipedia.org/wiki/Enriched_uranium#Highly_enriched_uranium_.28HEU.29
Если я правильно читаю предпоследнее предложение в первом абзаце, это будет означать, что любой уран с обогащением ниже 5,4 будет физически неспособен к ядерной детонации, независимо от массы задействованного урана. Но я не уверен, что правильно интерпретирую то, что они говорят, поэтому прошу здесь дополнительных разъяснений.
Поскольку уран реакторного качества имеет обогащение всего 3-4%, это должно означать, что для этого сорта урана невозможно когда-либо достичь ядерного взрыва, даже если вы попытаетесь. В этих кадрах Чернобыля также есть реклама об этом понятии (факте?), Но, учитывая его возраст и отсутствие объяснения, почему, я не уверен, что это достоверный источник. https://youtu.be/Cc-vvhWXL9Q?t=14m50s
Итак, если я получил всю свою утку подряд и понял это правильно, предполагая, что используется 3-4% обогащенный уран, будет ли правильно сказать, что ядерные реакторы (с вышеперечисленными параметрами) не могут и никогда не будут взорваться в смысле атомной бомбы?
Да, уран ядерного качества никогда не может взорваться в смысле атомной бомбы по разным причинам.
1) Только уран 235 способен поддерживать цепные ядерные реакции, а, как вы сказали, уран реакторного качества имеет только 3-4% этого, тогда как бомба, сброшенная на У Хиросимы было более 80%.
2) Критическая масса : этот термин просто означает, что имеется достаточно делящегося материала для поддержания цепной реакции, а сверхкритическая масса - это место, где присутствует достаточно материала для увеличения скорости деления.
Ядерное оружие предназначено для высвобождения всей своей энергии в одном невероятно разрушительном взрыве, а это означает, что материал должен быть максимально плотно упакован делящимся материалом в однородной сфере (почти)
В то время как активные зоны реакторов предназначены для стабильного контролируемого выброса энергии, и даже такое накопление энергии, которое необходимо для расплавления, никогда не может достичь скорости и интенсивности, необходимых для взрывного выброса ядерной энергии. Геометрическое расположение урана-235 в ядерном реакторе принципиально не способствует сферическому расположению, необходимому для взрывной цепной реакции, а количество неделящегося урана-238 в реакторном уране также останавливает любые неуправляемые реакции.
Чтобы добавить к правильному ответу Прабхдипа Сингха , есть еще одна фундаментальная причина, по которой реактор никогда не взорвется, как бомба, даже при использовании высокообогащенного урана. И это просто то, что взрывающаяся критическая масса, ну, взрывается, поэтому она рассеивается и таким образом гасит реакцию. Более того, повышение температуры также приводит к остановке реакции. Критические массы, если их не сконструировать очень тщательно, не склонны к большим ядерным взрывам: они склонны разорваться на части.
Если вам нужно сделать бомбу, то вы должны спроектировать вещи так, чтобы расщепляющийся материал оставался вместе в сверхкритической массе достаточно долго, чтобы значительная его часть подверглась синтезу. В оружии деления имплозивного типа необходимо создать огромную акустическую сферическую волну, которая совершенно симметрично дробит делящийся материал, так что поступающий импульс материала удерживает его вместе достаточно долго, прежде чем взрывное гашение реакции положит конец всему процессу.
Было несколько известных аварий, когда критическая масса U235 была случайно собрана с ужасными последствиями, но ни один из этих результатов не был взрывом. Смотрите мой ответ здесь для более подробной информации.
Конечно, ядерный реактор выделяет огромное количество тепла, поэтому, хотя он и не может закончиться ядерным взрывом, если операторы потеряют контроль над реакцией, сам выход тепла может привести к катастрофическим взрывам (обычно от мгновенного испарения воды, т.к. произошло в Чернобыле) или разрушение станции и утечка радиоактивных материалов.
Тепловой реактор использует топливо с обогащением около 4% и требует, чтобы замедлитель был критическим; время жизни генерации мгновенных нейтронов слишком велико для использования такого низкообогащенного топлива в качестве ядерного оружия.
Реактор на быстрых нейтронах использует топливо с более высоким обогащением (около 20%) и не требует наличия критического замедлителя; он имеет достаточно короткое время жизни мгновенных нейтронов, так что возможно, что топливо быстрого реактора можно было бы взять и превратить в ядерную взрывчатку (см. Willrich and Taylor, Nuclear Theft Risks and Safeguards). Однако обогащение далеко не так высоко, как уран (высокообогащенный), используемый в ядерном оружии. В настоящее время США используют плутоний, а не высокообогащенный уран (около 90%), в качестве основного элемента деления для ядерного оружия в арсенале.
Потребность в высокообогащенном/высокообогащенном уране для эффективного ядерного оружия – вот почему все внимание уделяется уровню, на котором Иран обогащает уран с помощью центрифуг.
В приведенном выше обсуждении речь идет о том, чтобы взять реакторное топливо и попытаться настроить его как оружие, а не использовать реактор как оружие. Ядерный реактор не может взорваться, как ядерное оружие. В реакторе (быстром или тепловом) нет механизма создания и поддержания сверхбыстрой критической сборки достаточно долго для значительного выделения энергии деления. Вы должны очень много работать, чтобы собрать правильный материал для создания ядерного оружия; вам нужно создать систему, которая является сверхбыстрой критической с использованием быстрых нейтронов и остается достаточно долго, чтобы цепная реакция произвела достаточно энергии, прежде чем давление вызовет разборку в некритическую конфигурацию. Под сверхбыстрым критическим подразумевается сверхкритическое значение только для мгновенных нейтронов без необходимости ждать вклада запаздывающих нейтронов. В действии, реакторы критичны, но не критичны по скорости; для критичности требуются запаздывающие нейтроны.
тпг2114
Селена Рутли