عمومی و مهندسی

اورانیوم غنی شده کم (LEU)

غلظت اورانیوم غنی شده کم (LEU) کمتر از 20٪ 235U است. به عنوان مثال ، در LWR تجاری ، رایج ترین راکتورهای قدرت در جهان ، اورانیوم به 3 تا 5٪ 235U غنی شده است. LEU با سنجش بالا (HALEU) از 5-20٪ غنی شده است. [5] LEU تازه ای که در راکتورهای تحقیقاتی استفاده می شود معمولاً 12 تا 19.75٪ 235U غنی شده است ، غلظت دوم برای جایگزینی سوخت های HEU هنگام تبدیل به LEU استفاده می شود.

اورانیوم بسیار غنی شده (HEU)

یک شمع فلز اورانیوم بسیار غنی شده

غلظت اورانیوم بسیار غنی شده (HEU) 20٪ یا بالاتر 235U است. اورانیوم شکاف پذیر در مقدماتی سلاح های هسته ای معمولاً حاوی 85٪ یا بیشتر از 235U است که به عنوان درجه سلاح شناخته می شود ، اگرچه از نظر تئوری برای طراحی انفجار ، حداقل 20٪ می تواند کافی باشد (که قابل استفاده از سلاح است) اگرچه به صدها کیلوگرم نیاز دارد مواد و "برای طراحی عملی نخواهد بود" ؛ حتی غنی سازی کمتری از نظر فرضی امکان پذیر است ، اما با کاهش درصد غنی سازی ، جرم بحرانی برای نوترون های سریع اصلاح نشده به سرعت افزایش می یابد ، به عنوان مثال ، یک جرم بی نهایت 5.5٪ 235U مورد نیاز است. برای آزمایش های حساسیت ، غنی سازی اورانیوم به بیش از 97 انجام شده است.

اولین بمب اورانیوم ، Little Boy ، که توسط ایالات متحده در هیروشیما در سال 1945 پرتاب شد ، از 64 کیلوگرم اورانیوم غنی شده 80٪ استفاده کرد. پیچاندن هسته شکاف پذیر سلاح در یک بازتابنده نوترونی (که در تمام مواد منفجره هسته ای استاندارد است) می تواند جرم بحرانی را به طرز چشمگیری کاهش دهد. از آنجا که هسته توسط یک بازتابنده نوترونی خوب احاطه شده بود ، هنگام انفجار تقریباً 2.5 جرم بحرانی را تشکیل می داد. بازتابنده های نوترونی ، فشرده سازی هسته شکاف پذیر از طریق انفجار ، تقویت همجوشی و "دستکاری" ، که باعث گسترش هسته شکاف پذیر با اینرسی می شود ، اجازه می دهد تا طرح های سلاح هسته ای استفاده شود که کمتر از آنچه که یک جرم بحرانی کره برهنه در تراکم نرمال است استفاده شود. وجود مقدار زیادی از ایزوتوپ 238U باعث مهار واکنش زنجیره ای هسته ای فراری می شود که مسئول قدرت سلاح است. جرم بحرانی برای 85٪ اورانیوم بسیار غنی شده حدود 50 کیلوگرم (110 پوند) است که در تراکم طبیعی کره ای با قطر 17 سانتی متر (6.7 اینچ) خواهد بود.

سلاح های هسته ای بعدی ایالات متحده معمولاً از پلوتونیوم 239 در مرحله اولیه استفاده می کنند ، اما در مرحله دوم ژاکت یا دستکاری که توسط انفجار هسته ای فشرده می شود ، اغلب از HEU با غنی سازی بین 40 تا 80 درصد همراه با سوخت همجوشی لیتیوم دوترید استفاده می شود. برای ثانویه یک سلاح هسته ای بزرگ ، جرم بحرانی بالاتر اورانیوم غنی شده کمتر می تواند یک مزیت باشد زیرا به هسته اجازه می دهد در زمان انفجار مقدار بیشتری سوخت داشته باشد. گفته نمی شود 238U شکاف پذیر است اما هنوز توسط نوترون های سریع (> 2 MeV) مانند آنهایی که در هنگام همجوشی D-T تولید می شوند ، قابل شکافت است.

HEU همچنین در راکتورهای سریع نوترونی ، که هسته آنها به حدود 20٪ یا بیشتر ماده شکاف پذیر نیاز دارد ، و همچنین در راکتورهای دریایی ، که اغلب حاوی حداقل 50٪ 235UU است ، استفاده می شود ، اما به طور معمول از 90٪ فراتر نمی رود. نمونه اولیه راکتور سریع تجاری Fermi-1 از HEU با 26.5 23 235U استفاده کرد. مقادیر قابل توجهی از HEU در تولید ایزوتوپ های پزشکی استفاده می شود ، به عنوان مثال مولیبدن 99 برای ژنراتورهای تکنسیوم 99m

[ بازدید : 3893 ] [ امتیاز : 3 ] [ نظر شما : ]