Jaderná puma

Nejsnaze si opatrite palivove tyce z lehkovodniho reaktoru, oznacovaneho
VVER, u nas VVER-440 v Jaslovskych Bohunicich a v Dukovanech, nebo
VVER-1000 v Temeline.

Do jaderneho reaktoru se palivo vklada v tzv. palivovych kazetach.
Aktivni zona reaktoru obsahuje nekolik set takovychto palivovych kazet.
Palivova kazeta se sklada ze 100-200 palivovych prutu, delkou
odpovidajicich vysce aktivni zony reaktoru - t.j. 2-3m. Palivovy prut je
tvoren tyci o prumeru 10mm, slozene z na sobe postavenych tablet
sintrovaneho UO2 hermeticky uzavrenych v trubce ze specialni slitiny
zirkonu. Vsazka uranu do reaktoru VVER-440 je 42t obohacenych na 3.5%,
pro reaktor VVER-1000 je to 66t obohacenych na 3.3-4.4%. Palivove pruty
maji delku 2500mm pro VVER-440 nebo 3500mm pro VVER-1000.

Velmi dulezitou hodnotou pro vyhorele jaderne palivo je stupen vyhoreni.
Udava se nejcasteji jako pomer mnozstvi uvolnene tepelne energie ku
puvodnimu mnozstvi jaderneho paliva. Prakticky se udava v jednotkach
MW.den/tuna paliva. Vyhoreni 10000 MW.dni/1 tunu paliva odpovida cca
12.3 kg spotrebovaneho stepneho materialu, coz odpovida asi 1.2% paliva.
V soucasnych tepelnych reaktorech se dosahuje vyhoreni 10000-35000
MW.dni/t (1-3.5%).

Výroba jaderné pumy v amatérských podmínkách

neutronova puma
Tento typ ma omezenou emisi elektromagnetickeho zareni, nicivy
ucinek je smerovan predevsim proti zive sile a je zapricinen emisi
velkeho mnozstvi vysokoenergetickych neutronu, ziskanych reakci
9Be(ŕ,n)12C a zejmena reakci 9Be(X,n)8Be. Konstrukcne jde o
klasickou naloz (zdroj zareni gama) obalenou berylliovym plastem.
Puma ma snizene mechanicke destrukcni ucinky.

Zakladnim problemem je dostatecne mnozstvi stepneho materialu. Musi jim
byt bud uran (izotop 235U) nebo plutonium (izotop 239Pu), ktery navic
musi byt dost cisty (alespon 95%, radeji vice). Mate-li dostatecne
mnozstvi financnich prostredku, muzete si jej opatrit na cernem trhu,
nejlepe z byvaleho Sovetskeho svazu - odtamtud je nejlevnejsi.
Pravdepodobne vsak nebude mit pozadovanou cistotu. Nezoufejte, precistit
se da.

Pri nedostatku penez existuji dve reseni. Zpracovani uranove rudy
vylucuji, jde o praci nevdecnou a v domacich podminkach
neuskutecnitelnou - bylo by nutno zpracovat nekolik desitek tun rudy
(nebo spise mnohem vice). Zbyva tedy zpracovani vyhoreleho jaderneho
paliva.

Jak sehnat vyhorele palivo vam neporadim z duvodu mozne cenzury
casopisu. Legalne to vsak asi nepujde, doporucuji tedy sklady jaderneho
odpadu - pri dukladne priprave se vam snad podari prislusne mnozstvi
"ojetych" palivovych tyci sehnat.

Jaderna puma a její výroba v amatérských podmínkách

Pri vybuchu
vodikove pumy pripadaji v uvahu tyto reakce:

1H + 1H ---> 2H + 0+1e

2H + 1H ---> 3He + X

2H + 2H ---> 3H + 1H

2H + 2H ---> 3He + 10n

3H + 2H ---> 4He + 10n

3He + 3He ---> 4He + 1H + 1H

6Li + 10n ---> 4He + 3H

7Li + 10n ---> 4He + 3H + 10n

a nektere dalsi...


Pri kazde z techto reakci se uvolni 2-18 MeV energie (vyjma posledni
reakce, kde se 2.5 MeV spotrebuje). Tato uvolnena energie mnohonasobne
zvysuje ucinnost vodikove pumy oproti pume jaderne.Jaderna puma se zde
pouziva pouze jako rozbuska. Smrtici ucinek ma vlna zareni, tlakova vlna
a vysokoenergeticke neutrony.

Rozeznavame tri zakladni typy jadernych pum:

klasicka jaderna puma
Jde o zakladni typ, jehoz princip je popsan vyse.

termojaderna puma
U tohoto typu se uvolnuje vetsi mnozstvi energie, jejiz hlavni cast
pochazi z termojaderne reakce. Konstrukcne jde o klasickou naloz
(zdroj aktivacni energie) obalenou vrstvou hydridu a deuteridu
lithneho LiH a LiD (neskodne vyhlizejici bily prasek).

Jaderna puma a její výroba v amatérských podmínkách

Z toho vyuzitelna energie
se pocita cca 201 MeV, nebot asi 10 MeV odnaseji neutrina, ktera maji
obrovskou pronikavost.

Vlastni retezova reakce bohuzel nema 100%ni ucinnost, protoze cast
zasazenych jader se nerozstepi, cast neutronu je pohlcena nestepitelnymi
primesmi a konstrukcnimi prvky a cast neutronu ze soustavy unika. Na
techto vlivech zavisi hodnota multiplikacniho faktoru k, coz je pomer
poctu neutronu vzniklych stepenim k poctu neutronu pohlcenych v soustave
za urcity casovy interval. Je-li k>1 (cim vetsi, tim lepe), dochazi k
retezove stepne reakci se vsemi dusledky (svetelne a zvukove efekty).

Kriticka hmotnost soustavy je stav, kdy je unik neutronu z povrchu
soustavy kompenzovan zvysenim poctu neutronu vzniklych v celem objemu
soustavy. Zavisi na slozeni soustavy (neucinne zachycovani neutronu),
materialu okoli (odraz uniklych neutronu zpet do soustavy - pouzitim
neutronovych zrcadel lze kritickou hmotnost soustavy znacne snizit) a
geometricke forme (na te zavisi pocet uniklych neutronu - nejlepsi je
koule). Kriticke hmotnosti je v soustave s kovovym uranem mozne
dosahnout jen zvysenim podilu stepitelneho izotopu - obohacovanim uranu.
Pro uran obohaceny na 90% je to 24.5 kg pro kouli obklopenou vodou
(doporucuji pouzit neutronova zrcadla a pridat male mnozstvi moderatoru
- snizeni pravdepodobnosti neucinneho zachytu neutronu (pozn.aut.)).

U termojaderne pumy se vyuziva principu jaderne fuze. Vysokou vazebnou
energii vztazenou na 1 nukleon ma helium 42He, proto se jadra s nizsi
vazebnou energii mohou premenovat na helium. Reakce mohou probihat pouze
za velmi vysoke teploty a tlaku (zajisti jaderna puma).

Jaderna puma a její výroba v amatérských podmínkách

Principem jaderne pumy je nahle uvolneni velkeho mnozstvi energie ve
forme elektromagnetickeho zareni pestre palety vlnovych delek a
kineticke energie vzniklych castic. Tato energie vznika pri stepeni
atomoveho jadra za dodani maleho mnozstvi energie zachycenym neutronem.
Z prirozenych nuklidu je pouze nuklid 235U schopny samovolneho stepeni
jadra po zachytu tepelneho neutronu. Jadro tohoto izotopu uranu je jiz v
klidovem stavu deformovane, po zachyceni neutronu se rozkmita a posleze
se zaskrcuje a rozpada na dve stepne trosky, 2-3 neutrony (ale nekdy i
0-8) stepici dalsi jadra a zpusobujici retezovou reakci a nekolik kvant
zareni X. Stepne reakci vsak konkuruje reakce (n,X), protoze emise
fotonu je alternativni metoda ztraty energie. Neutron vsak muze byt
zachycen i jadrem 238U, pricemz probihaji reakce 238U(n,X) ---> 239U,
239U ---> 239Np ---> 239Pu. Teto reakce se vyuziva v tzv. mnozivych
reaktorech, perspektivnich pro jadernou energetiku, protoze vznikajici
plutonium lze pouzit jako stepny material pro jadernou reakci.

Stepna reakce probiha podle rovnice:


1 235 A1 A2 1
n + U ---> L + M + z n + x X
0 Z1 Z2 0

kde Z1 + Z2 = 92, A1 + A2 + z = 236 a z = 2.41.

Produkty stepne reakce jsou velmi ruznorode. Muze vzniknout pres 90
ruznych jader s vytezky mezi 0.001 ppm az 7%. Maximalni vytezky jsou pri
stepeni tepelnymi neutrony v oblasti jader s A = 85-105 a A = 130-150,
pri stepeni rychlymi neutrony (obvykle v mnozivych reaktorech a zejmena
v jadernych zbranich) mezi 158-178. V nezanedbatelnem mnozstvi vznika
jeste treti jadro - tzv. minoritni stepna troska, kterou je obvykle
tritium, helium, lithium ci beryllium. Pomer A/Z u vznikajicich jader je
stejny jako u 236U, tedy 1.57 coz je pro dane nuklidy nevyhodne a pomer
se upravuje negatronovou premenou v kratsich ci delsich generickych
retezcich (lze odvodit z tabulkovych udaju). Celkova energie uvolnena
pri stepne reakci je 211 MeV (vcetne energie vznikle pri radioaktivnich
premenach sekundarnich produktu - cca 14 MeV).

CHEMIKÁLIE:

zboží balení ceny
KYSELINY:
Kyselina solná technická 30% 1l. 22,-
Kyselina solná technická 30% 0.5l. 16-
Kyselina sírová aku.32bé 1l. 22,-
Kyselina sírová aku.32bé 0.5l. 15,-
Kyselina dusičná čistá 65% 900ml 59.-
Kyselina fosforečná čistá 85% 900ml 155,-
Kyselina octová čistá 99% 900ml 130,-
Kyselina mravenčí 85-87% 900ml 120,-
Kyselina oxalová(šťavelová) vážená 50kg 1kg 100,-
Kyselina fluorovodíková p.a.38-40% 900ml 169,-
Kyselina sírová 96% 900ml 108,-
ChEMIKÁLIE:
Fosforečnan sodný vážený 50kg 1kg 35,-
Kamenec chromito draselný vážený 50kg 1kg 57,-
Soda kalcinovaná bezvodá vážená 25kg 1kg 20,-
(uhličitan sodný bezvodý)
Siřičitan sodný vážený 50kg 1kg 30,-
Pyrosiřičitan draselný vážený 50kg 1kg 130,-
(kaliopyrosulfit)
CHlorid amonný (salmiak) vážený 50kg 1kg 50,-
Síran hořečnatý (hořká sůl) vážená 50kg 1kg 25,-
Síran hlinitý vážený 50kg 1kg 25,-
Pyrosiřičitan sodný vážený 50kg 1kg 44,-
Thiosíran sodný (sirnatan) vážený 50kg 1kg 55,-
Dusičnan draselný (sanitr) vážený 25kg 1kg 65,-
Hydroxid sodný 1kg 45,-
Hydroxid draselný vážený 50kg 1kg 65,-
Manganistan dras.prášek vážený 1kg 99,-
Kamenec hlinitodraselný vážený 50kg 1kg 89,-
(síran)
Síran měďnatý (modrá skalice) vážený 50kg 1kg 60,-
Síran amonný syntetický vážený 50kg 1kg 20,-
Perboritan sodný tetrahydrát vážený 50kg 1kg 49,-
Síra mletá vážená 50kg 1kg 25,-
Síra srážená ČsL 4 500g 114,-
Suřík vážený 50kg 1kg 89,-
Magnesium vážený 25kg 1kg 140,-
Mastek vážený 25kg 1kg 50,-
Peroxid vodíku 30% 500ml 30,-
Peroxid vodíku PA čistý 30% 1000ml 155,-
Thiomočovina p.a. 500g 126,-