Źródło energii bomby atomowej
Rozwiązania (1)
Autor:
AndrzejKaron
232
dodano:
2013-07-14 20:43:20
Źródłem energii bomby jądrowej (zwanej dawniej bombą atomową) jest energia wyzwolona w krótkim czasie, w wyniku rozszczepienia jąder izotopu uranu U-235 lub sztucznego plutonu Pu-239.
W naturze izotop uranu U-235 występuje w stopniu tak bardzo rozproszonym, bo stanowi nikłe 0,7% ilości w uranie — iż w tej postaci nie nadaje się na budowę głowicy jądrowej — bowiem w naturalnym uranie aż 99,3% stanowi cięższy izotop U-238, który nie daje się w zasadzie rozszczepiać.
Rozwiązano ten problem na dwa sposoby:
1) Naturalny uran można wzbogacić, tj. specjalnymi metodami (opisze je dokładniej poniżej) — czyli zwiększać stopniowo procentową ilość 235-U, aż do osiągnięcia wartość wzbogacenia ok. 90% 235-U w uranie, wówczas to taki wysoko wzbogacony uran zwany HEU (z ang Highly Enriched Uranium), może się nadać na budowę głowic jądrowych.
2) W specjalnego typu reaktorach jądrowych (wojskowych) można produkować pluton Pu-239 z uranu U-238, który niekiedy pod wpływem neutronów przekształca się w krótkożyciowy izotop U-239, a ten już samorzutnie w Np-239 oraz w Pu-239, który też się nadaje jako źródło energii bomb "A".
TO I OWO O WZBOGACENIU URANU
Ponieważ zarówno U-235, jak i U-238 z chemicznego punktu widzenia są tym samym pierwiastkiem uranem, więc proste metody chemicznego oddzielania np. filtracja, odparowanie, krystalizacja, itp. — są tu nieprzydatne.
W przypadku uranu, wykorzystuje się to, że jądra U-235 są minimalnie lżejsze od jąder U-238, i wówczas to metodami mechanicznymi jest możliwe ich rozdzielenie, choć wszystkie te metody są żmudne i czasochłonne.
— metoda dyfuzji termicznej
Metoda ta wykorzystuje fakt, że podczas konwekcji cieplnej, lżejsze cząstki dyfundują nieco szybciej do góry, niż cięższe. Przykładem takiej instalacji były ex.zakłady "S-50":
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/67/S50plant.jpg/580px-S50plant.jpg
uruchomione we wrześniu 1944 r., w której znajdowało się aż 2142 kolumny, każda po o wysokości 15 m. Każda z tych rur składała się trzech koncentrycznych części: w zewnętrznej płynęła woda chłodząca, w środkowej ciekły UF6 (sześciofluorek uranu), w wewnętrznej podgrzewająca para. Zakład ten zużywał ogromne ilości energii, więc wkrótce po zakończeniu II Wojny Św. został zamknięty — poza tym tą metodą udało się uzyskać nikłe wzbogacenie z 0,7% do 0,86% 235-U.
— metoda dyfuzji gazowej
polega np przepuszczeniu gazu zawierającego uran (a dokładniej jest to sześciofluorek uranu UF6 w postaci gazowej), przez porowate przegrody, lżejszy U-235 szybciej dyfunduje przez te mikroskopijne przegrody o średnicach ok. 1 nm = 0,000001 mm, czyli w 1 cm² było kilka milionów otworków. Po każdym przejściu przez te przegrody stopniowo zwiększała się ilość rozszczepialnego izotopu w części gazu który przepłynął przez przegrody. Pojedynczy stopień wzbogacenia był minimalny, więc wymagało to połączenia komór dyfuzyjnych w kolejne kaskady. Dlatego też ogromne zakłady dyfuzji gazowej w OakRidge ("K-25"), uruchomione w pierwszej połowie 1943 r.:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/28/K-25_Aerial.jpg
były ówcześnie największym tego typu budynkiem na świecie! Miały długość 900 m, szerokość 320 m i powierzchnię ok. 180000 m²; wewnątrz pracowało aż maximum 75000 ludzi, którzy obsługiwali m.in. 3122 kaskad dyfuzji gazowej, tysiące pomp, tysiące kilometrów rur, oraz z pół miliona zaworów — daje to pojęcie o koniecznej wówczas skali przedsięwzięcia "Projektu Manhattan". Podczas budowy tego typu zakładów napotkano też wiele nieznanych wcześniej trudności, m.in. należano opracować metodę pokrywania rurociągów niklem, gdyż budowa ich z czystego niklu przerastała całą produkcję tego cennego metalu. Kolejną trudność stanowiło to, że UF6 jest silnie korodującą substancją i silną trucizną, stąd konieczne było opracowanie materiału odpornego na UF6. Ponieważ dotychczasowe smary w pompach były nieodporne na UF6, więc w firmie DuPont opracowano i zastosowano materiał, który je zastąpił — TEFLON — dziś powszechnie stosowany w gospodarstwach domowych.
W zakładach "K-25", udało się uzyskiwać wzbogacenie uranu do 7% — wystarczające aż za nadto do rdzeni reaktorów, ale jeszcze nie do budowy Bomby "A".
— metoda elektromagnetyczna
W metodzie elektromagnetycznej wykorzystuje się fakt, że w polu magnetycznym lżejsze jony uranu 235-U, poruszają się po nieco mniejszych torach, niż cięższe jony 238-U. Urządzenie te nazwano KALUTRONAMI.
W 1943 r., uruchomiono zakład "Y-12", składający się w sumie aż 268 budynków:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5b/Y-12_Aerial.jpg/580px-Y-12_Aerial.jpg
Z uwagi na to, że większość mężczyzn walczyła na wojnie, przy obsłudze Kalutronów zatrudniono kobiety — ze względu na tajność całego "Projektu Manhattan" nie wiedziały one jakie urządzenia obsługują:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/47/Y12_Calutron_Operators.jpg/580px-Y12_Calutron_Operators.jpg
Również i podczas budowy i tego zakładu, napotkano na wiele problemów technicznych, m.in. okazało się, że w całych USA jest za mała ilość miedzi do uzwojenia wymaganej w "Projekcie Manhattan" ilości elektromagnesów, więc od skarbca Stanów Zjednoczonych pożyczono w tym celu zastępczo 15000 t srebra o ówczesnej wartości 300 mln dolarów. (później stopniowo srebro to zostało w całości do lat 70-tych ub.w. oddane)
W zakładach "Y-12" uzyskiwano wzbogacenie do 15% (Kalutron alfa), oraz do 90% 235-U (Kalutron beta).
— metoda wirówkowa
Współcześnie najpopularniejszą metodą wzbogacania uranu jest metoda wirówkowa, wykorzystująca fakt, że pod wpływem siły odśrodkowej cięższy gazowy U-238, osiada bliżej ścianek, a lżejszy gazowy U-235 bliżej środka. Pomimo bardzo dużej prędkości obrotów 50000–70000 obr/min(dla porównania pralka w domowym gospodarstwie ma max. ok. 1000 obr./min) — Metoda ta jest żmudna: w przypadku jednego stopnia współczynnik wzbogacenie wynosi 1,00429, stąd wirówki łączy się w kaskady:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/69/Gas_centrifuge_cascade.jpg/580px-Gas_centrifuge_cascade.jpg
Współcześnie metoda ta wykorzystywana jest do wzbogacania uranu do wartości 3-5%, czyli takiej jaką używają reaktory energetyczne.
— metody laserowe
Najnowszymi metodami są metody wykorzystujące odrębne zachowania atomów/jonów 235-U i 235-U pod wpływem koherentnego światła laserowego.
W metodzie AVLIS (Atomic Vapor Laser Isotope Separation):
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/23/AVLIS_laser.jpg/580px-AVLIS_laser.jpg
wykorzystuje się tą właściwość, że szczyt absorbcji światłą w 238-U wynosi 502.74 nm, a w 235-U 502.73 nm. Specjalnego typu lasery barwnikowe mogą osiągać tak precyzyjne długości fali. Wówczas to pod wpływem światła laserowego, jonizacji ulegają w głównej mierze atomy 235-U, zaś atomy 2398-U pozostają (w zasadzie) elektrycznie obojętne — zaś jony 235-U mogą być wtedy oddzielone od 238-U metodą elektromagnetyczną.
W metodzei MLIS (Molecular Laser Isotope Separation), jest podobna do AVLIS, różni się jednak tym że może być w niej wykorzystywany UF6 o znacznie niższej temperaturze parowania w odróżnieniu od metalicznego uranu w fazie lotnej (wykorzystywanego w AVLIS), co jest łatwiejsze technicznie. W metodzie MLIS molekuły UF6, są wpierw naświetlane celem wzbudzenia laserem podczerwonym (16 µm), np. CO₂ o przesuniętej pracy wyjściowej z 10,6 do 16 µm, a następnie po wzbudzeniu oświetlane innym laserem podczerwonym lub nadfioletowym, np. Ksenono-Chlorowym Laserem Ekscymerowym o długości fali 0,308 µm.
Pod wpływem tego drugiego lasera, cząsteczki UF6, zawierające 235-U, ulegają rozpadowi pod wpływem światła (czyli FOTOLIZIE), w wyniku czego wytrąca się stały uran wzbogacony, zaś UF6 zawierający 238-U, pozostaje nadal w fazie gazowej. Metoda ta wymaga pracy kaskadowej (podobnie jak przy wykorzystaniu wirówek).
JESZCZE SŁÓW KILKA O PRODUKCJI PLUTONU
W odróżnieniu od uranu, który występuje w naturze i który aby się dało wykorzystać w bombie należy "tylko" wzbogacić (co było i jest związane z trudnościami technicznymi, ale jest od kilkudziesięciu lat wykonalne) — to pluton jest pierwiastkiem niewystępującym w zasadzie w naturze, więc musi być on wyprodukowany. Wykorzystuje się do tego celu specjalnego typu reaktory wojskowe, w których podczas pracy powstaje stopniowo pewna ilość 239-Pu w wyniku oddziaływania neutronów z 238-U.
Jednym z pierwszych reaktorów tergo typu (jeszcze w zasadzie eksperymentalnym) był X-10 w OakRidge:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/16/X10_Reactor_Face.jpg/580px-X10_Reactor_Face.jpg
…z którego wpierw w 1943 wyprodukowano pierwsze 0,00154 g plutonu (1,54 mg Pu), a który posłużył do pierwszych badań nad tym nowym pierwiastkiem. Docelowo udało się w nim wyprodukować 200 g Plutonu, który wykorzystano w teście "Trinity" 15.VII.1945, oraz także m.in polon 210-Po z bizmutu 209-Bi, który w połączeniu z bizmutem. tworzy wydajne źródło neutronów "Po-Be", umieszczanego wewnątrz Bomb "A", celem zainicjowania reakcji łańcuchowej w chwili wybuchu tejże bomby.
Natomiast inny reaktor, tym razem w Hanford "Reaktor B", był już w pełni produkcyjnym reaktorem wojskowym:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e5/Hanford_B_Reactor.jpg/580px-Hanford_B_Reactor.jpg
W tego typu reaktorach po określonym czasie wyjmuje się pręty paliwowe, gdyż zbyt długie ich przebywanie w reaktorze powoduje niekorzystne przemiany 239-Pu w 240-Pu i kolejne izotopy plutonu — które z militarnego punktu widzenia utrudniają konstrukcję działającej bomby "A".
"Wypalone" paliwo jest silnie promieniotwórcze i emituje duże ilości niebezpiecznego promieniowania jonizujące, więc musi być przez co najmniej kilka tygodni "ostudzone", aby jego aktywność się zmniejszyła nieco, a następnie poddane zdalnie sterowanym procesom technologicznym oddzielania chemicznego składników od siebie uranu, plutonu, produktów rozszczepienia, aktynowców (neptunu, kiuru, ameryku itp.).
W czasie "Projektu Manhattan" powstały w Hanford spory zakład gdzie tego dokonywany, zwany "Zakładem T":
http://www.atomicarchive.com/History/sites/Images/T_Plant.jpg
Zakład ten ze względu na swe wymiary: 264 × 31 × 26 metrów — nazywany był "Queen Mary" (od nazwy słynnego transatlantyka).
Dokonywano w nim ekstrakcji plutonu z "wypalonego" paliwa.
Miano więc tu do czynienia z wysoce promieniotwórczymi materiałami — zatem "Zakład T" siłą rzeczy musiał być zautomatyzowany w maksymalnym stopniu, przez co był tym samym ówczesną największą zautomatyzowaną fabryką na świecie!
Pracownicy "Zakładu T" mieli do dyspozycji wówczas będące wtedy novum, a dziś są to standardowe urządzenia i wyposażenie zakładów jądrowych, jak m.in.:
• tzw. "gorące komory" (pomieszczenia z osłonami radiologicznymi, gdzie manipulowano materiałami radioaktywnymi)
• specjalne mechaniczne manipulatory, którymi się posługiwali w procesach rozpuszczania, współstrącania i odwirowywania związków zawierających: uran, produkty rozszczepienia i ten jakże wtedy poszukiwany pluton
• do obserwacji wnętrza komór służyły im peryskopy i… wówczas zupełne "novum": telewizja przemysłowa!
LITERATURA:
G.Jezierski, Energia jądrowa wczoraj i dziś, WNT 2005
Kubowski J., Nowoczesne elektrownie jądrowe, WNT 2010
http://atom.edu.pl/index.php/technologia/reakcja-rozszczepienia/294-rozszczepienie-i-reaktor.html
http://www.atomowe.kei.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=46&Itemid=60
W naturze izotop uranu U-235 występuje w stopniu tak bardzo rozproszonym, bo stanowi nikłe 0,7% ilości w uranie — iż w tej postaci nie nadaje się na budowę głowicy jądrowej — bowiem w naturalnym uranie aż 99,3% stanowi cięższy izotop U-238, który nie daje się w zasadzie rozszczepiać.
Rozwiązano ten problem na dwa sposoby:
1) Naturalny uran można wzbogacić, tj. specjalnymi metodami (opisze je dokładniej poniżej) — czyli zwiększać stopniowo procentową ilość 235-U, aż do osiągnięcia wartość wzbogacenia ok. 90% 235-U w uranie, wówczas to taki wysoko wzbogacony uran zwany HEU (z ang Highly Enriched Uranium), może się nadać na budowę głowic jądrowych.
2) W specjalnego typu reaktorach jądrowych (wojskowych) można produkować pluton Pu-239 z uranu U-238, który niekiedy pod wpływem neutronów przekształca się w krótkożyciowy izotop U-239, a ten już samorzutnie w Np-239 oraz w Pu-239, który też się nadaje jako źródło energii bomb "A".
TO I OWO O WZBOGACENIU URANU
Ponieważ zarówno U-235, jak i U-238 z chemicznego punktu widzenia są tym samym pierwiastkiem uranem, więc proste metody chemicznego oddzielania np. filtracja, odparowanie, krystalizacja, itp. — są tu nieprzydatne.
W przypadku uranu, wykorzystuje się to, że jądra U-235 są minimalnie lżejsze od jąder U-238, i wówczas to metodami mechanicznymi jest możliwe ich rozdzielenie, choć wszystkie te metody są żmudne i czasochłonne.
— metoda dyfuzji termicznej
Metoda ta wykorzystuje fakt, że podczas konwekcji cieplnej, lżejsze cząstki dyfundują nieco szybciej do góry, niż cięższe. Przykładem takiej instalacji były ex.zakłady "S-50":
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/67/S50plant.jpg/580px-S50plant.jpg
uruchomione we wrześniu 1944 r., w której znajdowało się aż 2142 kolumny, każda po o wysokości 15 m. Każda z tych rur składała się trzech koncentrycznych części: w zewnętrznej płynęła woda chłodząca, w środkowej ciekły UF6 (sześciofluorek uranu), w wewnętrznej podgrzewająca para. Zakład ten zużywał ogromne ilości energii, więc wkrótce po zakończeniu II Wojny Św. został zamknięty — poza tym tą metodą udało się uzyskać nikłe wzbogacenie z 0,7% do 0,86% 235-U.
— metoda dyfuzji gazowej
polega np przepuszczeniu gazu zawierającego uran (a dokładniej jest to sześciofluorek uranu UF6 w postaci gazowej), przez porowate przegrody, lżejszy U-235 szybciej dyfunduje przez te mikroskopijne przegrody o średnicach ok. 1 nm = 0,000001 mm, czyli w 1 cm² było kilka milionów otworków. Po każdym przejściu przez te przegrody stopniowo zwiększała się ilość rozszczepialnego izotopu w części gazu który przepłynął przez przegrody. Pojedynczy stopień wzbogacenia był minimalny, więc wymagało to połączenia komór dyfuzyjnych w kolejne kaskady. Dlatego też ogromne zakłady dyfuzji gazowej w OakRidge ("K-25"), uruchomione w pierwszej połowie 1943 r.:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/28/K-25_Aerial.jpg
były ówcześnie największym tego typu budynkiem na świecie! Miały długość 900 m, szerokość 320 m i powierzchnię ok. 180000 m²; wewnątrz pracowało aż maximum 75000 ludzi, którzy obsługiwali m.in. 3122 kaskad dyfuzji gazowej, tysiące pomp, tysiące kilometrów rur, oraz z pół miliona zaworów — daje to pojęcie o koniecznej wówczas skali przedsięwzięcia "Projektu Manhattan". Podczas budowy tego typu zakładów napotkano też wiele nieznanych wcześniej trudności, m.in. należano opracować metodę pokrywania rurociągów niklem, gdyż budowa ich z czystego niklu przerastała całą produkcję tego cennego metalu. Kolejną trudność stanowiło to, że UF6 jest silnie korodującą substancją i silną trucizną, stąd konieczne było opracowanie materiału odpornego na UF6. Ponieważ dotychczasowe smary w pompach były nieodporne na UF6, więc w firmie DuPont opracowano i zastosowano materiał, który je zastąpił — TEFLON — dziś powszechnie stosowany w gospodarstwach domowych.
W zakładach "K-25", udało się uzyskiwać wzbogacenie uranu do 7% — wystarczające aż za nadto do rdzeni reaktorów, ale jeszcze nie do budowy Bomby "A".
— metoda elektromagnetyczna
W metodzie elektromagnetycznej wykorzystuje się fakt, że w polu magnetycznym lżejsze jony uranu 235-U, poruszają się po nieco mniejszych torach, niż cięższe jony 238-U. Urządzenie te nazwano KALUTRONAMI.
W 1943 r., uruchomiono zakład "Y-12", składający się w sumie aż 268 budynków:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5b/Y-12_Aerial.jpg/580px-Y-12_Aerial.jpg
Z uwagi na to, że większość mężczyzn walczyła na wojnie, przy obsłudze Kalutronów zatrudniono kobiety — ze względu na tajność całego "Projektu Manhattan" nie wiedziały one jakie urządzenia obsługują:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/47/Y12_Calutron_Operators.jpg/580px-Y12_Calutron_Operators.jpg
Również i podczas budowy i tego zakładu, napotkano na wiele problemów technicznych, m.in. okazało się, że w całych USA jest za mała ilość miedzi do uzwojenia wymaganej w "Projekcie Manhattan" ilości elektromagnesów, więc od skarbca Stanów Zjednoczonych pożyczono w tym celu zastępczo 15000 t srebra o ówczesnej wartości 300 mln dolarów. (później stopniowo srebro to zostało w całości do lat 70-tych ub.w. oddane)
W zakładach "Y-12" uzyskiwano wzbogacenie do 15% (Kalutron alfa), oraz do 90% 235-U (Kalutron beta).
— metoda wirówkowa
Współcześnie najpopularniejszą metodą wzbogacania uranu jest metoda wirówkowa, wykorzystująca fakt, że pod wpływem siły odśrodkowej cięższy gazowy U-238, osiada bliżej ścianek, a lżejszy gazowy U-235 bliżej środka. Pomimo bardzo dużej prędkości obrotów 50000–70000 obr/min(dla porównania pralka w domowym gospodarstwie ma max. ok. 1000 obr./min) — Metoda ta jest żmudna: w przypadku jednego stopnia współczynnik wzbogacenie wynosi 1,00429, stąd wirówki łączy się w kaskady:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/69/Gas_centrifuge_cascade.jpg/580px-Gas_centrifuge_cascade.jpg
Współcześnie metoda ta wykorzystywana jest do wzbogacania uranu do wartości 3-5%, czyli takiej jaką używają reaktory energetyczne.
— metody laserowe
Najnowszymi metodami są metody wykorzystujące odrębne zachowania atomów/jonów 235-U i 235-U pod wpływem koherentnego światła laserowego.
W metodzie AVLIS (Atomic Vapor Laser Isotope Separation):
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/23/AVLIS_laser.jpg/580px-AVLIS_laser.jpg
wykorzystuje się tą właściwość, że szczyt absorbcji światłą w 238-U wynosi 502.74 nm, a w 235-U 502.73 nm. Specjalnego typu lasery barwnikowe mogą osiągać tak precyzyjne długości fali. Wówczas to pod wpływem światła laserowego, jonizacji ulegają w głównej mierze atomy 235-U, zaś atomy 2398-U pozostają (w zasadzie) elektrycznie obojętne — zaś jony 235-U mogą być wtedy oddzielone od 238-U metodą elektromagnetyczną.
W metodzei MLIS (Molecular Laser Isotope Separation), jest podobna do AVLIS, różni się jednak tym że może być w niej wykorzystywany UF6 o znacznie niższej temperaturze parowania w odróżnieniu od metalicznego uranu w fazie lotnej (wykorzystywanego w AVLIS), co jest łatwiejsze technicznie. W metodzie MLIS molekuły UF6, są wpierw naświetlane celem wzbudzenia laserem podczerwonym (16 µm), np. CO₂ o przesuniętej pracy wyjściowej z 10,6 do 16 µm, a następnie po wzbudzeniu oświetlane innym laserem podczerwonym lub nadfioletowym, np. Ksenono-Chlorowym Laserem Ekscymerowym o długości fali 0,308 µm.
Pod wpływem tego drugiego lasera, cząsteczki UF6, zawierające 235-U, ulegają rozpadowi pod wpływem światła (czyli FOTOLIZIE), w wyniku czego wytrąca się stały uran wzbogacony, zaś UF6 zawierający 238-U, pozostaje nadal w fazie gazowej. Metoda ta wymaga pracy kaskadowej (podobnie jak przy wykorzystaniu wirówek).
JESZCZE SŁÓW KILKA O PRODUKCJI PLUTONU
W odróżnieniu od uranu, który występuje w naturze i który aby się dało wykorzystać w bombie należy "tylko" wzbogacić (co było i jest związane z trudnościami technicznymi, ale jest od kilkudziesięciu lat wykonalne) — to pluton jest pierwiastkiem niewystępującym w zasadzie w naturze, więc musi być on wyprodukowany. Wykorzystuje się do tego celu specjalnego typu reaktory wojskowe, w których podczas pracy powstaje stopniowo pewna ilość 239-Pu w wyniku oddziaływania neutronów z 238-U.
Jednym z pierwszych reaktorów tergo typu (jeszcze w zasadzie eksperymentalnym) był X-10 w OakRidge:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/16/X10_Reactor_Face.jpg/580px-X10_Reactor_Face.jpg
…z którego wpierw w 1943 wyprodukowano pierwsze 0,00154 g plutonu (1,54 mg Pu), a który posłużył do pierwszych badań nad tym nowym pierwiastkiem. Docelowo udało się w nim wyprodukować 200 g Plutonu, który wykorzystano w teście "Trinity" 15.VII.1945, oraz także m.in polon 210-Po z bizmutu 209-Bi, który w połączeniu z bizmutem. tworzy wydajne źródło neutronów "Po-Be", umieszczanego wewnątrz Bomb "A", celem zainicjowania reakcji łańcuchowej w chwili wybuchu tejże bomby.
Natomiast inny reaktor, tym razem w Hanford "Reaktor B", był już w pełni produkcyjnym reaktorem wojskowym:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e5/Hanford_B_Reactor.jpg/580px-Hanford_B_Reactor.jpg
W tego typu reaktorach po określonym czasie wyjmuje się pręty paliwowe, gdyż zbyt długie ich przebywanie w reaktorze powoduje niekorzystne przemiany 239-Pu w 240-Pu i kolejne izotopy plutonu — które z militarnego punktu widzenia utrudniają konstrukcję działającej bomby "A".
"Wypalone" paliwo jest silnie promieniotwórcze i emituje duże ilości niebezpiecznego promieniowania jonizujące, więc musi być przez co najmniej kilka tygodni "ostudzone", aby jego aktywność się zmniejszyła nieco, a następnie poddane zdalnie sterowanym procesom technologicznym oddzielania chemicznego składników od siebie uranu, plutonu, produktów rozszczepienia, aktynowców (neptunu, kiuru, ameryku itp.).
W czasie "Projektu Manhattan" powstały w Hanford spory zakład gdzie tego dokonywany, zwany "Zakładem T":
http://www.atomicarchive.com/History/sites/Images/T_Plant.jpg
Zakład ten ze względu na swe wymiary: 264 × 31 × 26 metrów — nazywany był "Queen Mary" (od nazwy słynnego transatlantyka).
Dokonywano w nim ekstrakcji plutonu z "wypalonego" paliwa.
Miano więc tu do czynienia z wysoce promieniotwórczymi materiałami — zatem "Zakład T" siłą rzeczy musiał być zautomatyzowany w maksymalnym stopniu, przez co był tym samym ówczesną największą zautomatyzowaną fabryką na świecie!
Pracownicy "Zakładu T" mieli do dyspozycji wówczas będące wtedy novum, a dziś są to standardowe urządzenia i wyposażenie zakładów jądrowych, jak m.in.:
• tzw. "gorące komory" (pomieszczenia z osłonami radiologicznymi, gdzie manipulowano materiałami radioaktywnymi)
• specjalne mechaniczne manipulatory, którymi się posługiwali w procesach rozpuszczania, współstrącania i odwirowywania związków zawierających: uran, produkty rozszczepienia i ten jakże wtedy poszukiwany pluton
• do obserwacji wnętrza komór służyły im peryskopy i… wówczas zupełne "novum": telewizja przemysłowa!
LITERATURA:
G.Jezierski, Energia jądrowa wczoraj i dziś, WNT 2005
Kubowski J., Nowoczesne elektrownie jądrowe, WNT 2010
http://atom.edu.pl/index.php/technologia/reakcja-rozszczepienia/294-rozszczepienie-i-reaktor.html
http://www.atomowe.kei.pl/index.php?option=com_content&task=view&id=46&Itemid=60
Dodaj rozwiązanie
Podobne zadania
- silnik termodynamiczny pobiera Q1=3200J w T1=300K i oddaje Q2=2100J w temp...
- kula metalowa o masie m=5kg spada swobodnie z wysokości h = 3m na płytę o...
- Okręt piratów znajduje sie w odległości500m od fortu broniącego wejścia do...
- W cyklotronie przyspieszone protony, średnica duantów wynosi 1m, a wartość...
- Model samolotu o masie 2kg porusza się po okręgu o promieniu 4m. Oblicz...
- Samochód poruszający się z prędkością 90km/h zaczą gwałtownie hamować...
- Oblicz prędkość odrzutu karabinu o masie 5kg jeśli oddano strzał pociskiem o...
- 6,37 * 10do6 * 9.81 m/s2 --------------------------------- 6.67* 10do-11...
- Oblicz prędkość z jaką uderzy o ziemię ciało spadające swobodnie z wysokości 5m.
- Oblicz stopnie utlenienia pierwiastków w następujących związkach: a)....
-
Biologia (541)
-
Fizyka (28)
-
Geografia (138)
-
Historia (730)
-
Informatyka (127)
-
Język Angielski (530)
-
Język Niemiecki (107)
-
Język Polski (3861)
-
Matematyka (2514)
-
Muzyka (132)
-
Pozostałe (618)
-
Religia (368)
-
Biologia (357)
-
Chemia (572)
-
Fizyka (849)
-
Geografia (439)
-
Historia (611)
-
Informatyka (113)
-
Język Angielski (763)
-
Język Niemiecki (537)
-
Język Polski (3132)
-
Matematyka (2498)
-
Muzyka (68)
-
PO (16)
-
Pozostałe (337)
-
Religia (267)
-
WOS (267)
-
Biologia (267)
-
Chemia (589)
-
Fizyka (931)
-
Geografia (252)
-
Historia (388)
-
Informatyka (195)
-
Język Angielski (753)
-
Język Niemiecki (440)
-
Język Polski (1819)
-
Matematyka (2603)
-
Muzyka (11)
-
PO (35)
-
Pozostałe (411)
-
Przedsiębiorczość (219)
-
Religia (67)
-
WOS (179)
-
Ekonomiczne (125)
-
Humanistyczne (102)
-
Informatyczne (83)
-
Matematyka (253)
-
Pozostałe (350)
-
Techniczne (132)