Быстрый реактор и замкнутый цикл

Высокообогащенный уран (ВОУ) - доля  U-235 более 20%, обычно 80-93%. Легко может быть использован для изготовления атомного оружия с очень продолжительным сроком годности.

Регенерированный  уран (рефабрикованный) – уран, извлеченный из отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Содержит 1-3% невыгоревшего U-235, до 1% U-236 и небольшие количества U-233 U-232 . Примеси продуктов деления и конструкционных материалов не позволяют работать с таким ураном в обычных условиях. В основном хранится в виде закиси-окиси.

Плутоний оружейного качества (низкофоновый плутоний) – плутоний с содержанием Pu-239 более 80%. Обычно 90-95%. Остальное – смесь Pu-240 и Pu-241 в соотношении 2:1. Относительно легко может быть использован для изготовления атомного оружия. Свежий материал обладает низкой МЭД (мощность эквивалентной дозы), поэтому и называется низкофоновым. При хранении короткоживущий Pu-241 распадается в Am-241, что ограничивает срок годности плутониевого оружия. 

Энергетический  плутоний (высокофоновый плутоний) – плутоний с содержанием Pu-239 от 50% до 80%. Остальное – более тяжелые изотопы от Pu-240 до Pu-244. МЭД такого плутония в 10 – 100 раз выше, чем у низкофонового, и достигает 500 мкР/с (при норме 0,4 для персонала категории А) на расстоянии 1 м от контейнера с 1 кг материала. Изготовить из такого материала атомное оружие возможно, но нужно суперсовременное дистанционное оборудование  и высококвалифицированный персонал.

Равновесный  плутоний (бесконечный плутоний) – гипотетический материал, который образуется при бесконечно долгом облучении слабым потоком тепловых нейтронов изотопа U-238, находящегося в равновесии с накапливающимся плутонием. Содержит Pu-239 22%, Pu-240 14%, Pu-241 5%, Pu-241 5%, Pu-242 59%, Pu-244 – менее 1%.

Нераспространение атомного оружия – организационные и технические мероприятия, препятствующие распространению по земному шару ядерного оружия, ядерных материалов, ядерных технологий 20-го века. Под нераспространение попадает уран с обогащением 20% и более и весь плутоний и уран-233.

Неразделимость  атомной промышленности - Сегодняшняя позиция МАГАТЭ по отношению к мирной и военной атомной промышленности выражена следующими словами: «наличие или отсутствие политической воли — это всё, что может помешать любому государству, развивающему ядерную энергетику, создать собственную ядерную бомбу».

Выгорание топлива – для химика - доля тяжелых атомов, расколовшихся в процессе работы топливного элемента атомного реактора. Измеряется в % т.а. Для физика – количество энергии, выделившегося на единицу массы топливной смеси. Измеряется в МВт*сут/кг или ГВт*сут/т. Соотношение между единицами точно определить невозможно, так как энергия деления отдельных изотопов варьируется от 199 до 210 МэВ/атом, не вся энергия передается теплоносителю, приблизительно 9 ГВт*сут/т = 1 % выгорания т.а.

Быстрый реактор – реактор, работающий на быстрых нейтронах. В отличие от теплового реактора, который работает на термализованных нейтронах, имеющих энергию, равную энергии молекул окружающей среды. При комнатной температуре термализованные нейтроны имеют энергию 0,023 эВ. Быстрыми считают нейтроны с энергией более 100000 еВ, или 0,1МэВ.

Быстрые реакторы могут быть с оксидным топливом и натриевым  теплоносителем – серия быстрые  натриевые (БН); с керметным или оксидным топливом  и свинцово-висмутовым теплоносителем – серия транспортных реакторов (СВБР). Остальные быстрые реакторы – только в проектах – ВТГР (высокотемпературный гелиевый), БРЕСТ (быстрый со свинцовым теплоносителем естественной безопасности).

Есть опытные реакторные установки малой или нулевой  электрической мощности - БОР-60/12 и БР – они предназначены для испытаний топлива, теплоносителей, конструкционных материалов и т.д.

Равновесное топливо  быстрого реактора (уран-плутониевый цикл) – топливо будущего, на котором будет работать быстрый реактор будущего. В этом топливе не будет U-235, а только U-238 и более тяжелые изотопы. В разный момент времени работы отдельной ТВС (тепловыделяющей топливной сборки) изотопный состав будет меняться  (в соответствие с будущими расчетными кодами реактора), приблизительный усредненный состав тяжелых атомов будет следующим: