Tekst napisał mój tato jako uzupełnienie do facebookowej dyskusji o tym, czy pluton z RBMK służył do budowy bomb atomowych. Spoiler alert: nie ma tu relacji z pierwszej ręki o noszeniu Pu239 wiaderkiem z elektrowni do fabryki zbrojeniowej.
1. Pu239 w przyrodzie nie występuje, ale można go wytworzyć dzięki określonym przemianom jądrowym: pochłanianie neutronu przez U238 i dalej dwa rozpady beta.
2. Pu239 robi się, bo jest to znakomite poszerzenie bazy paliwowej dla energetyki jądrowej, ale robi się i dla bomb, bo w tym zastosowaniu jest bardziej efektywny od U235.
3. Jedno rozszczepienie Pu239 daje około 3 (nie 2,5) nowe neutrony, a równocześnie rodzi mniej neutronów opóźnionych, bo tylko około 0,6% (nie 0,7%).
4. Bomby, w przeciwieństwie do reaktorów, nie lubią neutronów opóźnionych.
5. Każdy reaktor pracujący na U235 generuje Pu239, jeżeli tylko temu U235 towarzyszy U238, a w znakomitej większości konstrukcji - towarzyszy.
6. I
dlatego, że każdy generuje, to każdy podlega międzynarodowym regulacjom: „Układ
o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej” (MAEA – Wiedeń).
7. Reaktor pracujący na neutronach szybkich generuje lepiej niż rektor pracujący na neutronach termicznych; stąd rodzina FBR – efektywna, ale trudna (ciekły sód).
8. Pu239 rodzi się dzięki neutronom pochłanianym przez U238, ale przez to, że jest rozszczepiany, jest też przez te neutrony jest „konsumowany”.
9. Taka „konsumpcja” (rozszczepienie) jest dobra dla reakcji łańcuchowej, ale gromadzeniu plutonu nie służy.
10. Jeżeli Pu239 ma służyć konstrukcji bomb, to dążymy do wydobycia go z pola neutronów reaktora, gdy osiąga maksimum koncentracji w tym czy innym miejscu rdzenia reaktora.
11. Celowi temu nie sprzyjają konstrukcje zbiornikowe: PWR, BWR, FBR, natomiast bliższe temu celowi są reaktory kanałowe, jak np. RBMK.
12. Przepracowane paliwo, po wydobyciu z reaktora, poddane jest wyrafinowanej procedurze zwanej „spent fuel treatment”, której jednym z produktów jest Pu239.
13.„Zerowym” etapem tej procedury jest „schładzanie” wypalonego paliwa poprzez jego przetrzymywanie w przyreaktorowych basenach paliwa wypalonego (chyba około 3 lata).
14. Dalszy los tak otrzymanego Pu239 może być różny: i pokojowy i militarny; decyduje dysponent zależnie od tego, czego potrzebuje bardziej: czy się zbroi, czy preferuje energię.
15. Chyba żadne nasze działanie nie jest podporządkowane tylko jednemu celowi, a priorytety przypisywane różnym celom na pewno na przestrzeni lat podlegają modyfikacjom.
16. Był czas gwałtownych zbrojeń jądrowych, ale uwarunkowania mogły się zmienić i nie dziwota, że to, co służyło głównie zbrojeniom, mogło znaleźć inne, niemilitarne zastosowanie.
17. Jeżeli cel pokojowy, to Pu239 stanowi rozszczepialny komponent świeżego paliwa reaktorowego, w tym najczęściej wespół z U235; takie paliwo nazywane jest MOx.
18. Jeżeli militarny, to Pu239 służy do produkcji bomb jądrowych, efektywniejszych od bomb jądrowych z U235; efektywniejszych dzięki już przywołanym dwu liczbom: „3” i „0,6%”.
19. I to by było na tyle.
Wrocław, 25.02.2021. Andrzej Nawrocki
