De Secreto / О Секрете

Отметим, что наиболее эффективным замедлителем в ЯР является «тяжёлая» вода D₂O, но можно использовать и простую («лёгкую») воду Н₂0. Однако в случае ЯР типа РБМК для этого использован особо чистый графит, почему они и называются уран-графитовыми (кипящими) реакторами. А в общем-то при работе ЯР образуются около двухсот изотопов в качестве продуктов деления, но только часть их — как осколки в процессе (1), остальные же — как продукты распада других изотопов [9]. Та же реакция (1) используется при создании оружия, хотя для этого необходимо повысить содержание ²³⁵U до более 90 %, и разрушающее действие атомной бомбы обусловлено колоссальным выделением энергии. Но взрыв получается лишь тогда, когда лёгкий уран сплотится в единое компактное тело критической массы (которая для него составляет около 50 кг)!

ЯР же использует энергию деления ²³⁵U«постепенно» — для нагревания теплоносителя, поэтому И.В. Курчатов называл его «тлеющей атомной бомбой»; другое название — «атомный котёл», что тоже понятно, почему… Но кроме лёгкого урана, в ЯР присутствует гораздо больше изотопа ²³⁸U. А с последним ситуация несколько иная: попадание нейтрона (притом быстрого — с энергией ~15 Мэв) в ядро урана-238, хотя и не расщепляет его, однако тоже приводит к ядерным трансмутациям, которые можно изобразить следующей цепочкой:

²³⁸U + п® ²³⁹U® ²³⁹Np ® ²³⁹Ри. (2)

Из неё видно, что в этом процессе появляется новый элемент — нептуний (с номером 93 в М-таблице) ²³⁹Np, который тоже нестабилен, имея период полураспада всего в 56 часов, после чего появляется ещё один новый элемент (№ 94 в М-таблице), названный плутонием Ри. Также выделяется определённая порция энергии, хотя и меньшая, чем в (1), но об этом скажем позже.

Замечание 13. Вышеуказанные две реакции являются главными для понимания нашей темы, и тут стоит отметить отличие физики микрообъектов от обычной классической физики. Если в рамках последней нейтрон (и протон) представлять в виде маленького твёрдого шарика, а атомное ядро — в виде большого шара, «склеенного» из таких шариков, то ясно, что попадание медленно двигающегося (низкоэнергетиче-ского) шарика в большой (состоящий из 235 таковых) произведёт незначительный эффект. А попадание быстрого (высокоэнергетического) шарика даже в больший (из 238) вполне может разбить его (т. е. ядро) вдребезги. В физике же микромира, как видим, эффект совершенно обратный — в этом-то и проявляется её специфика…

Вернёмся к плутонию. Он был обнаружен при изучении ядерных реакций в ЯР, хотя позже нашли его следы и в природе, правда, настолько редкие, что общий вес его на Земле оценивают не более чем в один килограмм. С другой стороны, на всех работающих АЭС на планете за год нарабатывается ныне около 60 тонн плутония (см. [26])!

Плутоний имеет 15 изотопов (с массовыми числами от 232 до 246), но и тут делящимися среди них есть лишь три изотопа: ²³³ Ри, ²³⁹Ри, да ещё ²⁴¹ Ри, которые потому обычно и используются на практике. Но при этом лишь два последних могут порождать цепную реакцию — поскольку они делятся при поглощении медленных нейтронов, а значит, могут использоваться в качестве топлива для ЯР. ²³⁹Ри часто используется и для создания атомных бомб, тем более что его критическая масса почти на порядок меньше таковой для урана — она составляет от 5,6 до 10,5 кг (в зависимости от чистоты ²³⁹Ри от примесей). Кроме всего прочего, отметим: плутоний очень и очень ядовит…

Однако нам он интересен здесь тем, что при работе ЯР лёгкий уран потребляется (или выгорает), тогда как плутоний накапливается, причём его «коэффициент размножения со временем увеличивается…, сечение ²³⁹Ри больше, чем в два раза превосходит сечение ²³⁵U», согласно очень интересной книге американских авторов [9]. Вот откуда взялись те полтонны плутония в ЯР, о коих говорил акад. Велихов!

Но это не всё — еще академик Прохоров привлёк моё внимание к работам авторов-радиохимиков, точнее, к результатам измерений изотопного состава остатков топлива, которые были проведены ранее академиком Э.В. Соботовичем с сотрудниками ещё в 1986 г. (и опубликованы в статье [20], а затем и в ряде позднейших его работ), как и к работам других авторов.