7:47 PM
Плутоний, получение и использование

Плутоний открыт в 1940 г. Он был получен в результате облучения 238U по ядерной реакции:

Получение плутония

Среди нескольких изотопов плутония практическое значение имеет 239Рu. В значительном количестве он образуется в ядерных реакторах в результате захвата нейтронов ядрами урана-238 и последующих ядерных превращений:

последующие ядерные превращения для получения плутония

Плутоний принадлежит к семейству актиноидов и по своим физико-химическим свойствам близок к урану.

Плутоний

Металлический плутоний быстро окисляется на воздухе при высокой температуре и низкой влажности, а в порошкообразной форме воспламеняется при комнатной температуре.

Источники. Плутоний в природе почти не встречается, поскольку периоды полураспада  большинства его изотопов относительно малы (по сравнению с возрастом Земли): 238Рu -19 лет; 239Рu - 24300 лет; 240Рu - 660 лет; 241Рu -13 лет; 242Рu - 380 тыс. лет; 244Рu - 80 млн. лет. Однако в урановых рудах, где нейтроны образуются в результате самопроизвольного деления ядер урана и цепных (а, n) - реакций, небольшое количество плутония образуется по (п, у)- реакции. В наиболее богатых рудах на 10 тыс. т руды приходится 1 мг плутония.

Получение. Плутоний содержится в ядерном топливе, в основном в уране, и образуется в реакторе. Кроме плутония, ядерное топливо, в частности тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы), содержит большое количество продуктов деления и других радионуклидов, образующихся при захвате нейтронов материалами, из которых состоит ТВЭЛ.

Облученные ТВЭЛы, извлекаемые из реактора для выделения из них плутония, являются источниками мощного ионизирующего излучения. Для снижения опасности, связанной с их транспортировкой и переработкой, ТВЭЛы, извлеченные из реактора, первоначально выдерживают в хорошо экранированных хранилищах поблизости от реактора в течение по крайней мере 40 дн. Общая активность ТВЭЛов по истечении такого срока хранения снижается (в сотни или даже тысячи раз) в результате естественного распада короткоживущих изотопов.

Первоначальная химическая обработка отработанных ТВЭЛов производится в закрытых, хорошо вентилируемых «горячих» боксах, снабженных системой дистанционного управления и надежной радиационной защитой, достаточной для того, чтобы мощность излучения вокруг бокса не превышала максимально допустимую. Кроме того, бокс должен быть спроектирован таким образом, чтобы исключить контакт людей в рабочей зоне с радиоактивными веществами.

После удаления основной массы продуктов деления из соединений плутония дальнейшую обработку этих соединений можно проводить в помещениях, к которым предъявляются менее строгие требования по защите (защитные камеры, боксы, снабженные перчатками, и вытяжные шкафы), поскольку плутоний является очень слабым источником у-излучения. Защита от его ос-излучения не представляет проблем. Следует, однако, иметь в виду, что в присутствии легких элементов соединения плутония могут являться источниками достаточно интенсивного нейтронного излучения.

Поскольку плутоний-239 способен к цепной реакции деления под воздействием нейтронов еще в большей степени, чем уран-235, количество плутония, обрабатываемого за одну операцию, не должно превышать 200 г для водного раствора и 1 кг-для металлического плутония. При большем количестве может начаться неконтролируемая цепная реакция.

В целом процесс получения и обработки плутония можно разделить на следующие этапы: загрузка ядерного топлива в реактор, сгорание в реакторе, удаление из реактора, «выдержка», химическая переработка с целью отделения вновь образовавшегося продукта деления (плутония), извлечение ядерного топлива (урана), удаление продуктов деления, производство нового ядерного топлива и подача его в реактор.

Применение. Очищенный плутоний используют в качестве ядерного топлива. Сплавы плутония с бериллием (РuВе) широко применяют в качестве источника быстрых нейтронов. Используют плутоний также в научных целях.

Плутоний-239 является в основном источником ос- излучения с энергией 5,15 МэВ (длина свободного пробега a-частиц в воздухе равна примерно 3,61 см, в воде и тканях тела-45 мкм). Одному a-распаду плутония-239 соответствует 0,17 и 0,11 у - кванта с энергией 34 и 60 кэВ соответственно. у-Излучение соединений плутония обусловлено в основном наличием продуктов деления примесей; нейтронное излучение вызывает (а, n) - реакция. Удельная a-активность чистого плутония-239 составляет 6,17-10 -2 Ки/г.

Категория: Плутоний | Просмотров: 249 | Добавил: laborsafety | Теги: получение плутония, использование плутония, плутоний | Рейтинг: 0.0/0