Unterschied zwischen Plutonium und waffenfähigem Plutonium?

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2 Antworten

militärisches oder ziviles Plutonium?

Warum ist Reaktor-Plutonium nicht gleich Reaktor-Plutonium? Die spontane Kernspaltung ist bei der Waffentauglichkeit von Reaktor-Plutonium sehr relevant (

http://de.wikipedia.org/wiki/Spontanspaltung

). Ist im Isotopengemisch des Reaktor-Plutoniums zu viel Plutonium-240, -238,-242 enthalten, wird durch die relativ hohe Spontan-Spalt-Rate dieser Plutonium-Isotope ein etwa 4 fach höhere Neutron-Strahlung erzeugt, welches in einem Kernsprengsatz zu Frühzündung oder gar zum Totalausfall der Kernwaffe führt (bezogen auf einen Abbrand von

33 GW Tagen pro Tonne Uran

entspricht

ziviles Reaktor-Plutonium

).

Anschaulich kann man das vielleicht mit dem Motor-Klopfen beim Autofahren mit schlechtem Benzin vergleichen. Hier kommt es im Verbrennungsmotor zur Frühzündung, da das Benzin schlecht ist (zu wenig Oktan).

Man muss also militärisches vom zivilen Reaktor-Plutonium
unterscheiden. Hier ist die Isotopenzusammensetzung des Plutoniums
sehr relevant. Militärisches Plutonium besteht im schlechtesten Fall
aus 95% Plutonium-239, in der Realität wird die Plutonium-239-Anteil
jedoch weit höher sein. Der Rest ist Plutonum-240 und 238. Ziviles
Reaktor-Plutonium
mit typischem Abbrand von 33 GW Tagen pro
Tonne Uran besteht zu etwa 58% aus Plutonium-239, 24% Plutonium-240,
12% Plutonium-241, 4% Plutonium-242 und 2% aus Plutonium-238 (siehe
de.wikipedia.org/wiki/Reaktorplutonium#Waffenplutonium.2CReaktorplutonium,
ww.buerger-fuer-technik.de/bodyplutonium.html, ...).

Das Plutonium-240, -242, -238 erzeugt einen relativ hohen
Neutronen-Hintergrund (Wiki Spontanspaltung) . Das Plutonium-238
stellt weiter eine recht leistungsstarke Wärmequelle (560 W pro kg)
da, welche in Form von Radio-Isotopenbatterien auch in
Herzschrittmacher oder in Weltraumsonden Angewendet wird (Wikipedia
Isotopenbatterie). In einem Kern-Sprengsatzt müsste das
zivilen Reaktor-Plutonium immer gekühlt werden, da sonst der
chemische Zünder deformiert/zersetzt werden würde oder das chemisch
sehr unedle Plutonium sich selbst entzünden könnte (etwa ab 500°C).

Will man trotzdem aus zivilen Reaktor-Plutonium eine Kernwaffe
bauen, bedarf es einem Aufwand, welcher um Welten größer ist als
bei der klassischen Uran-235-Anreicherung aus natürlichem Uran.

Wie erzeugt man nun militärisches Plutonium? Hierzu verwendet man spezielle Kern-Reaktoren, bei denen man ständig an die Brennelemente kommt. Das muss so sein, damit man die Brennelemente rechtzeitig aus dem Reaktor entnehmen kann, bevor die unerwünschten Plutonium-Isotope sich zu stark anreichern. Die USA haben dazu spezielle Reaktoren in Hanford aufgebaut, welche nur zur Plutonium-Produktion gedacht sind. In der UDSSR hat man dafür die ADE-Reaktoren (Vorläufer der RBMK-Reaktoren) konstruiert. Beim RBMK-Reaktor (wie auch bei vielen westlichen Reaktortypen z.B. CANDU, MAGNOX,...) ist zwar die Brennstoffentnahme während des Betriebes möglich, da diese Reaktoren jedoch mit maximalen Abbrand betrieben werden um wirtschaftlich zu sein, trägt dieser Reaktortyp praktisch nicht zur Erzeugung von waffenfähigem Plutonium bei.

Die aktuell wirtschaftlichsten Reaktoren (DWR, SWR) bestehen aus einem großen Reaktor-Kessen (Reaktor-Druckgefäß), in welchem der eigentliche Reaktor-Kern ist. Dieser Reaktor-Kessel wird dann einmal im Jahr zu Revision geöffnet und abgebrannte Brennelemente entnommen und andere umgesetzt. Das bedeutet aber, dass sich nach diesem Jahr des Leistungsbetriebes bereits so viele von den unerwünschten Plutonium-Isotopen in den Brennelementen angereichert haben, dass das so entstandene Reaktor-Plutonium nicht mehr in der Kernwaffen-Technik eingesetzt werden kann.

Also, das Reaktor-Plutonium muss zwischen zivilen und militärischen
unterschieden werden!! Grund dafür ist der sehr unterschiedliche
Plutonium-Isotopen-Vektor (Spontanspalter)!

glühende Pu-238-Tablette, wegen Alpha-Zerfall - (Chemie, radioaktiv, Plutonium)
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Kommentar von ocin1
23.02.2017, 18:20

@Awesome9753: Vielen Dank für Deine Beurteilung :-)

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Waffenfähig ist jedes Plutonium, so wie auch jedes Uran. Ob der Penetrator aus ²³⁸U oder aus ²⁴⁰Pu besteht ist egal.

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Kommentar von ocin1
03.01.2017, 15:23

Deine Aussage "Waffenfähig ist jedes Plutonium" ist falsch. Warum? Es gibt erstens Pu-Isotope die sich nicht klassisch spalten lassen, es gibt Pu-Isotope die durch den Alpha-Zerfall sehr viel Hitze erzeugen (Pu-238 -> siehe Radionuklid-Batterie) und es gibt Pu-Isotope die vermehrt zur Spontanspaltung neigen und somit einen relativ hohen Neutronenstrahlungsuntergrund produzieren (ständig). Dieser Neutronenuntergrund würde zu einer Frühzündung der Kernwaffe führen, wenn die eigentliche kritische Geometrie noch nicht erreicht ist. Somit "verpufft" die Kernwaffe im 100 T TNT-Bereich, wie in Nordkorea geschehen. 

Spontanspalter (Pu-240) und die Wärme des klassischen Alpha-Zerfalls (Pu-238) sorgen dafür, dass eben nicht jede Pu-Isotopenmischung waffenfähig ist ! Aus genau diesem Grund unterscheidet man zwischen zivilem und militärischem Reaktorplutonium (Isotopen-Vektor des jeweiligen Reaktorplutonium)

Siehe unter Wikipedia:

https://de.wikipedia.org/wiki/Spontane_Spaltung

de.wikipedia.org/wiki/Radionuklidbatterie

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