Thread by @EternalPhysics

در ادامه رشته توییت پیشین، در بخش دوم به باز طراحی راکتور اراک می‌‌پردازیم که باعث کاهش شدید تولید پلوتونیوم در طی‌ سال‌های کارکرد این راکتور آب سنگین خواهد شد.

راکتور پیشین ایران که پس از در آوردن از گودال ۹ متری در راستای تعهدات ننگین برجامی با بتن ریزی درون حفره‌های آن عملا از بین رفت و متاسفانه ایران سال‌های گران بهایی را به منظور باز طراحی راکتور جدید با وعده سر خمن‌های غربی‌ها و شرقی‌‌ها از دست داد!

راکتور تحقیقاتی 40 مگاواتی اراک یکی از نگرانی های غربی‌ها در ارتباط با گسترش سلاح های هسته ای بود زیرا کشورهای دیگر از جمله هندوستان، پاکستان و اسرائیل از این نوع راکتورها برای تولید پلوتونیوم برای سلاح های هسته ای استفاده کرده اند. راکتورهایی که از سوخت اورانیوم طبیعی

استفاده می کنند به ویژه برای تولید پلوتونیوم مناسب هستند زیرا در واقع تمام نوترونهای تولیدی بیش از حد نیاز (برای حفظ واکنش زنجیره شکافت) در اورانیوم 238 جذب می شوند که 99.3 درصد سوخت را تشکیل می دهد. با جذب نوترون، U-238 به اورانیوم 239 تبدیل می شود که ناپایدار بوده و سپس به

سرعت به پلوتونیوم 239 تبدیل می شود. بنابراین تعداد بسیار کمی از نوترون ها برای استفاده در تحقیقات و تولید رادیوایزوتوپ باقی می‌ مانند.

برای بدست آوردن نوترون های بیشتر، راکتورهای آب سنگین برای کار با قدرت بالا طراحی شده اند که به سوخت هسته ای بیشتر و هسته های راکتوری بزرگتر نیاز دارند.

اما غربی‌ها چه کردند تا میزان تولید پلوتونیوم کاهش یابد؟
مقدار پلوتونیوم تولید شده در راکتور اراک می تواند با اجرای دو اقدام مکمل به شدت کاهش یابد.

راکتور را از استفاده از سوخت اورانیوم طبیعی به سوخت اورانیوم با غنی سازی کم تبدیل کنید. در این صورت مقدار U-238 بسیار کاهش یافته و بدین سبب مقدار پلوتونیوم تولید شده هم کاهش می یابد.

همچنین با سوخت کم غنی شده، می توان انرژی را به 20 یا حتی 10 مگاوات کاهش داد، و بدین روی تولید پلوتونیوم بیشتر کاهش می یابد. اما راکتور جدید با یک هسته نسبتاً کوچکتر،

همچنان توان تولید نوترون برای ایزوتوپ های پزشکی و تحقیقات علمی به اندازه یک راکتور 40 مگاواتی که توسط اورانیوم طبیعی کار می‌‌کند، را دارد.

در واقع در طرح جدید راکتور، راکتور قابلیت‌های گذشته خود را با توان حرارتی کمتر کمو بیش حفظ کرده، اما به شدت تولید پلوتونیوم خود را به نسبت به قبل کاهش می‌‌دهد (به زیر یک کیلو در سال).

در عکس زیر می‌‌توانید این باز طراحی‌ را بهتر درک کنید.

در هسته A طراحی اول (قدیمی‌) راکتور توسط ایران را می‌‌بینید.

شش گوش‌های سفید با با دایره‌های سیاه در مرکز، کانال هایی هستند که میله‌های سوخت در آنها قرار می‌‌گیرند. شش گوش‌های خاکستری مکان هایی هستند که آب سنگین نگه داری می‌‌شود که به عنوان منعکس کننده نوترونی عمل می‌‌کند تا

نوترون‌ها از راکتور خارج نشوند و شش گوش‌های خاکستری که در مرکز قرار دارند، حفره‌های هستند که رادیو ایزوتوپ‌ها مستقر می‌‌شوند. این راکتور ۴۰ مگاوات حرارتی با قطری بالغ بر ۳.۲ متر حاوی تقریبا ۹ تن اورانیوم طبیعی بود.

در طراحی‌ هسته B, راکتور با قطری بالغ بر ۲.۴ متر توان حرارتی ۱۰ مگاوات خواهد داشت و میله‌های سوخت حاوی اورانیوم با غنای ۵ درصدی خواهند بود.

همان طور که در تصویر می‌بینید، هندسه راکتور در این باز طراحی‌ تغییر نکرده، اما تعداد میله‌های سوخت به صورت چشمگیری کاهش و مقدار آب سنگین مورد نیاز افزایش پیدا کرده است، به عبارت دیگر ایران برای راه اندازی این راکتور جدید مجبور خواهد بود، آب سنگین بیشتری تولید کند یا اینکه

از ترکیبی‌ از آب سنگین و آب سبک استفاده کند که عملا این راکتور آب سنگین ماهیت خود به عنوان یک راکتور آب سنگین را از دست خواهد داد،

اما این گونه که گفته می‌‌شود قابلیت انجام ماموریت در نظر گرفته شده که همان تولید رادیو ایزوتوپ‌های پزشکی‌ و دیگر موارد تحقیقاتی‌ هستند را همچنان (؟) حفظ خواهد کرد.

در باز طراحی‌ این راکتور همان طور گفته شد میزان تولید پلوتونیوم از ۱۰ تا ۱۲ کیلوگرم به زیر یک کیلوگرم در سال به شدت کاهش خواهد یافت.

البته باز طراحی‌‌های دیگری هم وجود دارند که همه به هر حال به یک نقطه ختم خواهند شد و آن هم از دست ایران در آوردن پلوتونیوم گران بها خواهد بود. باشد که از این تجربه بد تاریخی برای آینده درس بگیریم!

t.me/T_neutrino