Почему уран-235 не может нормально делиться без замедлителей нейтронов?

[Максим0]

В 16.11.2025 в 23:50, burbulis сказал:

А как вы думаете, реально ли построить любительский ядерный реактор на природном уране? Например, тяжеловодный, по типу CANDU. Одному человеку конечно построить не под силу, но я думаю, какая-нибудь коллаборация любителей ядерной физики из 20-30 чел смогла бы его построить. Весь цикл, начиная с выделения урана из руды, наработки достаточного количества тяжелой воды, возведения корпуса, и т.д. Конечно все это делать под надзором властей, но руками чисто любителей. Было бы любопытно в этом поучаствовать.

Ну-ну, власти никогда на это не согласятся! Скажи по честному: Меня смертельно обидели: островитяне, пиндосы, пейсатые, гансы, лягушатники, окраинцы и т. д. и я хочу как-нибудь раздобыть оружейный материал и спалить их Изделием. Тяжёловодники - самые любительские из всех реакторов - минимальная загрузка природного урана для критичности. Поэтому для тех, кому бабла некуда девать, он доступен для постройки, даже в тайне от государства... вот только, как только, его выведут на мощность, о том узнают все кому надо и ненадо + будут неизбежные жертвы, как минимум обслуживающий персонал - ТБ у любого работающего реактора совсем нелюбительская!

Вот накой вам реактор? Наработать плутоний для Изделия? Даже в самом лучшем любительском процессе потребуется много-много одноразовых burbulis для этого - которые начнут массово дохнуть от лейкемии через 2-7 лет после запуска тяжёловодника. В чём радость спалить врага Изделием, если на это придётся потратить состояние и "радоваться" тому лёжа вместе с соратниками в хосписе, погано умирая? Но даже это маловероятно - товарищи в форме, по выбросам РБГ, быстро отыщут любительский реактор и спасут любителей от поганой смерти через профилактику такого массового самоубийства - отправив любителей по этапу.

Если хотите изготовить Изделие, то единственно правильный материал для кустаря - уран-235 - если желаете сделать его, сохранив свою жизнь и здоровье. Притом если вам такие изделия нужны в количестве нескольких штук, то самый правильный способ выделить уран-235 - ионно-циклотронный резонанс. А ещё с ураном-235 доступна ствольная схема, дающая 100% надёжность без предварительных испытаний.

Я подозреваю что следующей темой будет "Ионно-циклотронный резонанс в гараже".

[Максим0]

В 21.11.2025 в 10:11, Вадим Вергун сказал:

Для реакторов CANDU пользуют тяжелую воду с обогащением 99.75%. Вода с меньшим обогащением будет больше поглощать нейтронов из-за чего снизится максимальная глубина выгорания топлива, которая у этих реакторов и так не высокая.

1,2% выгорания природного урана в КС-150! Рекордная эффективность использования природного урана среди всех типов тепловых реакторов, причём без затрат на обогащение урана... это картина маслом демонстрирующая неоптимальность современной ядерной энергетики для производства энергии. Потратить энергию на разделение изотопов урана для того чтобы в итоге произвести меньше энергии из урана! От такого топовые экономисты должны в гробах вращаться, осталось только к ним динамо прикрутить чтоб сэкономить на энергоблоке-другом.

[burbulis]

В 29.11.2025 в 20:10, Максим0 сказал:

вот только, как только, его выведут на мощность, о том узнают все кому надо и ненадо + будут неизбежные жертвы, как минимум обслуживающий персонал - ТБ у любого работающего реактора совсем нелюбительская!

Свинцовые трусы спасут кухонных ядерщиков! И толстый слой бетона вокруг активной зоны.

Не, мне кажется что самый опасный для здоровья этап это извлечение урана из руды. Тут еще на этапе дробления можно надышаться радиоактивной пылью и заработать рак всего чего угодно. Нужны полностью изолирующие костюмы для таких работ.

В 29.11.2025 в 20:10, Максим0 сказал:

Ну-ну, власти никогда на это не согласятся!

Мудрые власти согласились бы. Т.к. науку всегда двигают энтузиасты-любители "снизу", а не престарелые профессора и директора всяких НИИ.

Энтузиазм простых ботанов нужно всячески поощрять.

Изменено 29 Ноября, 2025 в 18:44 пользователем burbulis

[St2Ra3nn8ik]

В 29.11.2025 в 18:39, burbulis сказал:

самый опасный для здоровья этап это...

Работа с ОЯТ!

[Вадим Вергун]

В 29.11.2025 в 20:21, Максим0 сказал:

1,2% выгорания природного урана в КС-150! Рекордная эффективность использования природного урана среди всех типов тепловых реакторов, причём без затрат на обогащение урана... это картина маслом демонстрирующая неоптимальность современной ядерной энергетики для производства энергии. Потратить энергию на разделение изотопов урана для того чтобы в итоге произвести меньше энергии из урана! От такого топовые экономисты должны в гробах вращаться, осталось только к ним динамо прикрутить чтоб сэкономить на энергоблоке-другом.

Вы наверное имеете ввиду только выгорание 235 урана или 0.06% от суммы 235 и 238. На реакторах БН с нитридным топливом возможно 3% выгорание всей суммы актинидов и обоих уранов и плутония и минорных актинидов.

[grau]

В 29.11.2025 в 23:39, burbulis сказал:

Энтузиазм простых ботанов нужно всячески поощрять.

 

Иногда это приводит к непредсказуемым результатам. К примеру, вот тут тётя захотела приобщиться к науке.

 

Спойлер

 

[Максим0]

В 30.11.2025 в 03:08, Вадим Вергун сказал:

Вы наверное имеете ввиду только выгорание 235 урана или 0.06% от суммы 235 и 238. На реакторах БН с нитридным топливом возможно 3% выгорание всей суммы актинидов и обоих уранов и плутония и минорных актинидов.

Я имел в виду 1,2% от всего природного урана! То есть по урану-235 получится 166%. Притом при открытом ядерном цикле в таких тяжёловодниках, природный уран используется примерно как в ВВЭРах с обогащением природного и рециклированного урана, радиохимией, остекловыванием и изготовлением МОХ.

С экономической точки зрения выходит как лютый бред: обогащение урана, радиохимия, МОХ и остекловывание вместо того чтобы получать тяжёлую воду и просто бетонировать ОЯТ в глубокой шахте вовсе без переработки.

Это всё было касательно тепловых, а не упомянутых вами быстрых реакторов.

Но я могу пройтись и по экономической дури в теме быстрых реакторов, как класса:

Быстрые реакторы в любом случае требуют радиохимии. Но если сравнивать быстрый реактор с радиохимией и тепловой, ториевый тяжёловодник с радиохимией, то выясняются удивительные факты:

0) Время удвоения количества делящегося материала: у БН коэффициент воспроизводства около 1,6, а у ториевого - около 1,1... вот только содержание плутония в уране БНов на порядок больше, чем урана-233 в тории тяжёловодников, а значит уран-233 в тяжёловодике оборачивается гораздо быстрее плутония в БНе - и это перекрывает меньший коэффициент воспроизводства.

1) Безопасность: Запаздывающие нейтроны в БНе даёт преимущественно продукты деления  плутония-239, а в ториевом тяжёловоднике - продукты деления урана-233 и фотонейтроны от дейтерия - в результате чего с управляемостью у ториевого тяжёловодника гораздо лучше чем у БНа!

2) Безопасность: Если всё-таки реактор долбанёт, то в случае БНа активности по окрестностям разлетится на порядок больше, чем если долбанёт ториевый тяжёловодник той же мощности!

3) Экологичность: минорных актиноидов в ториевом тяжёловоднике образуется меньше чем в плутониевом БНе!

А ещё тяжёловодники производят огромные количества трития - весьма полезного для экономии плутония в ядерном арсенале и безальтернативного для изготовления безактиноидного термоядерного оружия. Кроме того, продукт распада трития - драгоценный для термоядерных исследований гелий-3!

Куда-то не туда плывёт росатом.

[burbulis]

А при какой степени обогащения уран уже пригоден для изготовления изделия ?

Я где-то читал что даже реакторный уран с обогащением 2,5% при некоторых ухищрениях можно заставить сработать в изделии, но масса и размер этого изделия со всеми ухищрениями будет измеряться сотнями тонн.

[CRV90]

В 03.12.2025 в 09:24, burbulis сказал:

А при какой степени обогащения уран уже пригоден для изготовления изделия ?

Я где-то читал что даже реакторный уран с обогащением 2,5% при некоторых ухищрениях можно заставить сработать в изделии, но масса и размер этого изделия со всеми ухищрениями будет измеряться сотнями тонн.

А смысл в таком Изделии? Это получится гигантская бандура, которую не поднимет ни один носитель. Единственное ее применение, и то спорное, жахнуть когда противник полностью займет твою территорию. Но это тоже дичь, т.к. в XXI веке войны за территории уже не ведутся.

[Максим0]

В 03.12.2025 в 11:24, burbulis сказал:

А при какой степени обогащения уран уже пригоден для изготовления изделия ?

Я где-то читал что даже реакторный уран с обогащением 2,5% при некоторых ухищрениях можно заставить сработать в изделии, но масса и размер этого изделия со всеми ухищрениями будет измеряться сотнями тонн.

В теории можно заставить рвануть и тяжёловодный реактор на природном, необогащённом уране. Но смысла в том нет - гексоген той же массы рванёт не слабее, но гораздо дешевле. Проблема эффективного взрыва реактора - разогрев замедлителя с утратой эффективного замедления. И температуры прогрева выходят там скромные, потому и эффективность никакая. Потому в бомбе замедлять нейтроны не следует, а отражать - напротив, весьма полезно! Лучшие отражатели - бериллий, оксид бериллия и никель-58. Но оксид бериллия не прочен, а никель требует изотопного обогащения. Можно конечно сделать металлокерамику оксида бериллия с природным никелем, но всё-таки это эрзац, по совокупности характеристик металлический бериллий лучший.

Процесс деления обогащённого урана детально исследован в быстрых реакторах, и потому известно, что в бесконечном куске урана критичность достигается при 7-8% урана-235. Но если требуется доставляемый заряд, то требуется обогащение существенно выше. Кроме того есть ещё один фактор, критичный для эффективного взрыва - предетонация вызванная преждевременными нейтронами, к примеру от спонтанного деления урана-238. Предетонация ограничит мощность вашего устройства диапазоном сотен тонн.  Есть ещё такой забавный факт... для получения оружейного урана из 5% энергетического требуется меньше работы разделения чем для получения соответствующего количества энергетического урана. Поэтому если бомбодел собрал изотопный разделитель, то существенно рисковать предетонацией весьма нерентабельно! Это если рассматривать силу взрыва как доход, а работу обогащения урана как затраты. Провести основную часть вложений позволяющую достичь лишь хлопок и не сделать оставшуюся часть позволяющую получить настоящую мощь - как-то неправильно - если это не задача саботажа ВПК противника.

Теперь к вопросу о минимальном достаточном обогащении. Такой универсальной цифры нет! Она определяется конструктивом заряда и приемлемой вероятностью хлопка. К примеру пиндосы в "Малыше" использовали 64 кг урана со средним обогащением 81,6% Это значит что  в ствольной конструкции 12 кг урана-238 несущественны в плане предетонации. Если используется заряд с конструктивом встречного выстрела, то скорость сближения будет удвоенной, значит допустимое количество урана-238 станет 24 кг. Но пиносы использовали посредственный отражатель - карбид урана, что его высокая плотность компенсировала лишь частично. Применение толстого бериллиевого отражателя преображает ситуацию - критическая масса голого шара уменьшается впятеро. Определим теперь оптимальное количество "голошарных" критических масс для следующего конструктива: Выстреливаются урановые цилиндры навстречу друг другу. В задней части к цилиндрам крепятся бериллиевые цилиндры. Урановые цилиндры сталкиваются в толстостенной трубе образуя оптимальную цилиндрическую форму наивысшей сверхкритичности. Это соответствует равенству высоты и диаметра цилиндра (цилиндр с минимальной поверхностью). Размеры цилиндров подбираются так, чтоб при аварии с выстрелом одного цилиндра, когда столкновение с другим цилиндром произойдёт вне бериллиевой трубы, критичность была чуть меньшей 1. Исходя из этого, при штатном взрыве будет достигаться сверхкритичность чуть более 1,35 (в модели урановый цилиндр между бериллиевых цилиндров в вакууме). С другой стороны она чуть меньше 1,45 (в модели половинка уранового цилиндра в бериллиевом стакане) исходя из условия субкритичности про пролёте сквозь бериллиевую трубу без столкновения. Интегрировать по объёму лениво, даже при радиальной симметрии объёмно выйдет, потому ограничусь оценками по первым членам разложения. Небольшим изменением формы цилиндра (отклонится от равенства высоты диаметру на единицы %) можно будет достичь критичности 1,4 при одновременном достижении критичности чуть меньше 1 по обоим условиям безопасности. Эта масса будет соответствовать критичности 0,9 для голого цилиндра, или 0,68 критмассы голого цилиндра, или 0,78 критмассы для голого шара. У Бекмана есть цифры: критичны шар массой 52 кг 93,5% и 160 кг 50%. Интерполировав их получаем 93,3 кг 67,5% Для пушечной же схемы такого потребуется 73 кг - чуть меньше чем в "Малыше" по урану-235, но гораздо мощней оного из-за высокой сверхкритичности. Резюмирую: если ваш уран обогащён до 67,5%, из него точно можно сделать надёжный и мощный, лёгкий заряд ствольной схемы, не требующий предварительных испытаний. Заряд можно сделать и из менее обогащённого урана, но потребуется имплозия и испытания. Кстати... у Ирана 400 кг 60% урана-235... его должно хватить штук на 5 мощных зарядов - если стрельба будет не 300 м/с как в "Малыше", а 400 м/с и скруглить задние плоскости урановых снарядов, приблизив их форму к шарикам. Может они уже стоят у них на боевом дежурстве?