Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Причины жесткого гамма-излучения в цепочке распада 232U, защищающей уран от неконтролируемого использования

20.03.2022 2022 - №01 Физика в ядерной энергетике

Г.Г. Куликов А.Н. Шмелёв В.А. Апсэ Е.Г. Куликов

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2022.1.12

УДК: 621.039.58

Цель работы – показать ядерно-физические причины жёсткого гамма-излучения в цепочке распада урана-232, предложить тактику обращения с ураном, содержащим уран-232, и оценить величину его защитного гаммабарьера от неконтролируемого использования урана.

Показана общая картина распадов цепочки нуклидных превращений урана-232, на которых основана защита урана от его неконтролируемого использования. При распаде ядер испускание ими α- или β-частиц является лишь первым этапом сложнейшего процесса перестройки как внутренней структуры самого ядра, состоящей в перестройке нейтронных и протонных оболочек и уровней его возбуждения, так и в перестройке электронных оболочек атома. Как правило, дочернее ядро оказывается в сильно возбуждённом состоянии, которое снимается испусканием жёстких γ-квантов и электронов внутренней конверсии. После второго случая оставшееся возбуждение атома снимается испусканием характеристических γ-квантов и Оже-электронов с характеристическими γ-квантами.

Объяснены квантово-механические причины жёсткого γ-излучения таллия-208 и висмута-212, завершающих цепочку распада урана-232.

Предложена тактика обращения с ураном, содержащим уран-232. Поскольку жёсткие γ-кванты таллия-208 и висмута-212 появляются лишь в конце цепочки распада урана-232, то после химической очистки урана-232 от продуктов его распада сам уран-232 не представляет радиационной опасности, поэтому в это время целесообразно провести с ним все необходимые операции по транспортировке материала на завод, изготовлению топлива на основе урана, содержащего уран-232, а также перевозке топлива на ядерную установку, где топливо будет использоваться.

Ссылки

  1. Национальный центр ядерных данных Брукхейвенской национальной лаборатории США. Электронный ресурс: https://www.nndc.bnl.gov/nudat3/ (дата доступа 12.10.2021).
  2. Варламов В.В., Ишханов Б.С, Комаров С.Ю. Атомные ядра. Основные характеристики: учебное пособие. – М.: Университетская книга, 2010. – 334 c. ISBN 978-5-91304-145-6.
  3. Kang J., Von Hippel F.N. U-232 and Proliferation Resistance of U-233 in Spent Fuel. // Science and Global Security. – 2001. – Vol. 9. – PP. 1-32. DOI: https://doi.org/10.1080/08929880108426485 .
  4. De Volpi A. Denaturing Fissile Materials. // Progress in Nuclear Energy. – 1982. – Vol.
  5. – PP. 161-220. DOI: https://doi.org/10.1016/0149-1970(82)90022-1 .
  6. Kulikov G.G., Shmelev A.N., Apse V.A., Kulikov E.G. Physical aspects for involvement of thermonuclear reactors into nuclear power systems. // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – Vol. 1689. – Article 012033. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1689/1/012033.
  7. Kulikov G.G., Shmelev A.N., Kruglikov A.E., Apse V.A., Kulikov E.G. Possibility assessment for production of non-traditional nuclear fuel in thorium blanket of hybrid thermonuclear reactor. // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – Vol. 1689. – Article 012034. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1689/1/012034.
  8. Андрианов А.А., Купцов И.С., Осипова Т.А., Андрианова О.Н., Утянская Т.В. Оптимизационные модели двухкомпонентной ядерной энергетики с тепловыми и быстрыми реакторами в замкнутом ядерном топливном цикле. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2018. – № 3. – С. 100-112. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2018.3.09 .
  9. Kulikov G.G., Shmelev A.N., Geraskin N.I., Kulikov E.G., Apse V.A. Advanced Nuclear Fuel Cycle for the RF Using Actinides Breeding in Thorium Blankets of Fusion Neutron Source. // Nuclear Energy and Technology. – 2016. – Vol. 2. – PP. 147-150. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nucet.2016.05.014.
  10. Orlov V.V., Shatalov G.E., Marin S.V. Evolution of fuel isotope composition in blanket of hybrid thermonuclear reactor. // Report of Kurchatov Institute on Nuclear Energy. – 1979. – PP. 29-30.
  11. Shief H.E.J. et al. Measurements of the Reaction Rate Distributions Produced in a Large Thorium Cylinder by a Central Source of DT Neutrons. – United Kingdom Atomic Energy Authority, 1977.
  12. Krumbein A., Lemanska M., Segev M., Wagschal J.J., Yaari A. Reaction rate calculations in Uranium and Thorium blankets surrounding a central Deuterium-Tritium neutron source. // Nuclear Technology. – 1980. – Vol. 48. – PP. 110-116. DOI: https://doi.org/10.13182/NT80-A32457.

жёсткое гамма-излучение цепочка нуклидных превращений урана-232 защищенность урана