Тред №93547

Этот пост возник как частичный ответ на вопрос Nobody на ветке "Ядерная энергетика", но может быть интересен и просто интересующимся околофизическими вопросами:


Изотопный состав природного урана (в скобках время полураспада):  0.71% "хорошего" урана-235 (700 млн лет), 0.006% урана-234 (245 тыс.лет), остальное уран-238 (4.5 млрд лет). Все они в природе альфа-источники. В норме (ВВЭР, РБМК) уран обогащают до ~4% концентрации урана-235.

Облучение нейтронами в реакторе меняет изотопный состав твэлов. Все помнят, что в обычных реакторах выжигают (ядерно) уран-235 до ~1% концентрации. Радиохимия позволяет отделить собственно уран в виде его нитрата, но в нем теперь урана-234 стало 0.01%, и появились уже искусственные изотопы от 232-го до 236-го. Есть даже 237-й, но он распадается в нептуний за 7 дней, так что о нем можно забыть. По такой же причине можно забыть о 231-м и легче его, которые живут от 20 дней до минут и десятков микросекунд: вынутые из реактора ТВС охлаждают и "мымачивают" под водой в бассейнах  не менее полугода, а уже потом пускают в радиохимию (ТВС для начала "рубят" и растворяют в азотной кислоте, затем уран и плутоний извлекают трибутилфосфатом.. продукты деления и трансураны остаются в водном растворе).


"Интересны" и  портят жизнь искуственные

1) уран-236 (23 млн лет) никуда в народном хозяйстве негодный поглотитель нейтронов
2) уран-234 ... постойте, он же был в природном уране??? ... да был, но из реактора выходит в возбужденном состоянии и становится гамма-излучателем, а гамма-излучение неприятнее альфа-излучения. Его могло бы быть и намного больше тех 0.01%, но он хорошо хватает нейтроны и в реакторе превращается в уран-235. Если бы ядра можно было покрасить, то было бы видно, что из первоначального природного урана -234 к концу облучения практически ничего не остается. Так или иначе, он делает облученный УРАН (очищенный радиохимией от всей прочей грязи) активнее природного.
3) уран-232 есть короткоживущая (70 лет) гадость, которая распадается-то достаточно быстро, но вдоль цепочки  распадов много гамма- и бета-активного, особенно висмут-212 и таллий-208 являются источниками жесткого гамма-излучения.

Обогащение 235-м и очистка от 232-го и продуктов его распада этой смеси возможны таки на центрифугах (точный состав смеси зависит от реактора).

Наши ядерные спецы могут дополнить.  Насколько мне известно, до полномасштабного обогащения облученного урана и его повторного использования как реакторного топлива дело пока не дошло.


P.S.
Чуть не забыл: после обогащения природного урана с 0.71 до тех реакторных 4 процентов 235-го, остается смесь с, дай бог памяти, 0.2 процента 235-го. С ростом эффективности центрифуг  его тоже можно обогащать дальше. Без этого геморроя с примесью плохих изотопов в облученном уране