U-232 и противодействие распространению ядерного оружия с U-233

Проводится исследование факторов, влияющих на уровень загрязнения U-233 изотопом U-232 в реакторах-размножителях с охлаждением расплавленными металлами и с замедлителем из тяжелой или обычной воды, загруженных топливом с природным или низкообогащенным ураном, и содержащим торий, перемешанный с ураном, или помещенный в отдельные каналы для мишеней. U-232 распадается с периодом полураспада в 69 лет через Th-228 с периодом полураспада в 1,9 года до Tl-208, который при распаде испускает гамма-квант с энергией 2,6 МэВ. Мы обнаружили, что реакторы на обычной воде под давлением, загруженные топливом с низкообогащенным ураном и торием, при высокой степени выгорания (70 МВт день на килограмм) производят U-233 со степенью загрязнения U-232 около 0,4%. При таком уровне загрязнения мощность дозы облучения гамма-лучей от сферы из U-233 массой в 5 кг на расстоянии в 1 метр составит соответственно 13 и 38 бэр в час через 1 и 10 лет после химической очистки. Связанный с этим циклом плутоний будет содержать 7,5% нежелательного тепловыделяющего изотопа Pu-238 с периодом полураспада в 88 лет. 
Однако, точно так же, как можно получать плутоний оружейного качества из топлива с малой степенью выгорания, возможно практически использовать тяжеловодные реакторы для производства U-233, содержащего всего лишь несколько частей U-232 на миллион, если помещать торий в отдельные каналы-мишени и разгружать его в несколько раз чаще, чем основное топливо из природного урана. Мощность дозы облучения от сферы из U-233 массой в 5 кг, содержащей 5 частей U-232 на миллион, можно сократить еще в 30 раз, примерно до 2 мбэр в час, поместив ее в свинцовую сферу с точно соответствующими размерами и массой в 100 кг. Таким образом, противодействие распространению в ториевом топливном цикле очень сильно зависит от метода его реализации.

Оригинал статьи на английском языке | PDF файл статьи на русском языке