Количественная оценка защищенности плутония

22.06.2018 2018 - №02 Физика и техника ядерных реакторов

Е.Г. Куликов Г.Г. Куликов В.А. Апсэ А.Н. Шмелев Н.И. Гераскин

https://doi.org/10.26583/npe.2018.2.04

Приведенная в [1] математическая модель может быть использована для получения количественной оценки защищенности плутония. При этом необходимо проанализировать прогрев ядерного взрывного устройства (ЯВУ) имплозивного типа различной структуры при разных условиях теплоотвода и определить такой вариант, при котором оно сохраняет работоспособное состояние максимально долго. Долю изотопа 238Pu, при которой даже в этом случае ЯВУ окажется работоспособным только достаточно короткий период времени, можно будет признать достаточной, чтобы считать плутоний такого состава защищенным материалом.

Цель работы состоит в получении количественной оценки содержания 238Pu в плутонии для обеспечения его защищенности, а также определении факторов, оказывающих существенное влияние на эту оценку. При выполнении работы использовались исходные данные, методика и результаты предыдущих работ по данной тематике, а также собственные оценки и расчеты авторов.

Показано, что при оценке защищенности плутония важными факторами являются уровень технологии ЯВУ, а также требуемое «время жизни» устройства.

В зависимости от необходимого «времени жизни» более жесткие требования к содержанию 238Pu могут выдвигаться с позиций ЯВУ как высокой, так и низкой технологии.

Если ориентироваться на «время жизни», равное пяти часам (маловероятно, что за столь короткое время удастся осуществить окончательную стадию сборки, транспортировку и использование ЯВУ), то лишь плутоний, содержащий 55% 238Pu, может считаться защищенным делящимся материалом.

Ссылки

1. Куликов Е.Г., Куликов Г.Г., Апсэ В.А., Шмелев А.Н., Гераскин Н.И. Расчетная модель и физико-технические факторы, определяющие защищенность плутония. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2018. – № 1. – С. 23-32.
2. Carson Mark J. Explosive Properties of Reactor-Grade Plutonium. // Science & Global Security. – 1993. – Vol. 4. – PP. 111-128.
3. Massey J.V., Schneider A. The Role of Plutonium-238 in Nuclear Fuel Cycles. // Nuclear Technology, – 1982. – Vol. 56.
4. De Volpi A. Denaturing Fissile Materials. // Progress in Nuclear Energy. – 1982. – Vol. 10. – No. 2. – PP. 161-220.
5. Heising-Goodman C.D. An Evaluation of the Plutonium Denaturing Concept as an Effective Safeguards Method. // Nuclear Technology. – 1980. – Vol. 50. – PP. 242-251.
6. Kessler G. Plutonium Denaturing by 238Pu. // Nuclear Science and Engineering. – 2007. – Vol. 155. – PP. 53-73.
7. Kessler G., Chen X.-N. Thermal Analysis of Hypothetical Nuclear Explosive Devices Containing Reactor-grade Plutonium with Higher Content of Pu-238. Obninsk workshop, 29 September – 3 October 2008.
8. Kessler G. Proliferation-Proof Uranium. Plutonium Fuel Cycles. Safeguards and Non-Proliferation. – KIT Scientific Publishing, Germany, 2011.
9. TATB. In Wikipedia, the free encyclopedia. Available at: https://en.wikipedia.org/wiki/TATB (accessed 27 Oct. 2017).
10. Mulford R.N., Romero J.A. Sensitivity of the TATB-based explosive PBX-9502 after thermal expansion. – AIP Conf. Proc. 429, 1998.
11. Singh Arjun, Kumar Mahesh, Soni Pramod, Singh Manjit, Srivastava Alok. Mechanical and Explosive Properties of Plastic Bonded Explosives Based on Mixture of HMX and TATB. // Defence Science Journal. – 2013. – Vol. 63(6). – PP. 622-629.
12. Hollowell B.C., Gustavsen R.L., Dattelbaum D.M., Bartram B.D. Shock initiation of the TATB-based explosive PBX 9502 cooled to 77 Kelvin. // Journal of Physics Conference Series. – 2014, Vol. 500(18).
13. Куликов Е.Г., Шмелев А.Н., Апсэ В.А., Куликов Г.Г. Расчетные модели для количественной оценки защищенности делящихся материалов. // Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. – 2010. – № 2. – С. 184-195.
14. Kulikov E., Shmelev A., Apse V., Kulikov G. Mathematical models for quantitative evaluation of fissionable materials proliferation protection, American Nuclear Society. 4-th Topical Meeting on Advances in Nuclear Fuel Management 2009 (ANFM IV). – Hilton Head Island, South Carolina, USA, April 12-15, 2009.
15. Плутоний. Фундаментальные проблемы. Т. 1. / Пер. с англ. под ред. Б.А. Надыкто и Л.Ф. Тимофеевой. – Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2003.
16. Плутоний. Фундаментальные проблемы. Т. 2. / Пер. с англ. под ред. Б.А. Надыкто и Л.Ф. Тимофеевой. – Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2003.
17. Papadopoulos A.M. State of the art in thermal insulation materials and aims for future developments. // Energy and Buildings. – 2005. – Vol. 37. – PP. 77-86.
18. Аэрогель. – Википедия. Электронный ресурс: http://ru.wikipedia.org/wiki/Аэрогель. (дата доступа 11.11.2017).
19. Gurav Jyoti L., Jung In-Keun, Park Hyung-Ho, Kang Eul Son, Nadargi Digambar Y. Silica Aerogel: Synthesis and Applications. // Hindawi Publishing Corporation, Journal of Nanomaterials. – Vol. 2010. – Article ID 409310.
20. Ayers Michael R., Hunt Arlon J. Synthesis and properties of chitosan–silica hybrid aerogels. // Journal of Non-Crystalline Solids. – 2001. No. 1-3. – PP. 123-127.
21. Parvathy Rao A., Venkateswara Rao A., Bangi Uzma K.H. Low thermalconductive, transparent and hydrophobic ambient pressure dried silica aerogels with various preparation conditions using sodium silicate solutions. // Journal of Sol-Gel Science and Technology. –
22. – No. 1. – PP. 85-94.
23. IAEA Safeguards Glossary. 2001 Edition. International Nuclear Verification Series No. 3. – Vienna: International atomic energy agency, 2002.

плутоний плутоний 238 защищенность от распространения ядерное взрывное устройство взрывчатое вещество криогенные температуры

Ссылка для цитирования статьи: Куликов Е.Г., Куликов Г.Г., Апсэ В.А., Шмелев А.Н., Гераскин Н.И. Количественная оценка защищенности плутония. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2018. – № 2. – С. 37-46. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2018.2.04 .