Thread by @EternalPhysics

پرسیدند که آیا میتوان از سوخت مصرف شده (بعد از یک سال تابش) در راکتور نیروگاه ۳۰۰۰ مگاوات حرارتی بوشهر، با پلوتونیوم به دست آمده (اگر به روسیه منتقل نشود) بدون نیاز به ساخت کارخانه تفکیک پلوتونیومی (که ایران از آن در قالب برجام محروم شد) بمب هسته‌ای ساخت؟

با توجه به اینکه هیچ کشوری تا به حال از سوخت مصرف شده یک راکتور نیروگاه تولید برق بمبی نساخته است، اما باید گفت که امکان ساخت بمب با سوخت مصرف شده وجود دارد. چنین بمبی که در اصطلاح Fizzle Bomb نامیده میشود دارای بازده بسیار کمی‌ بین یک تا دو کیلوتن خواهد بود که

به هر روی همچنان از قدرت تخریب بالایی برخوردار است. اما ساخت چنین بمبی از سوخت مصرف شده، سازنده سلاح را با چالش‌های تکنیکی‌ جدی روبرو می‌کند که شاید بتوان بر آنها فائق آمد.

ترکیب ایزوتوپی پلوتونیوم درجه راکتور (R-Pu) در مقایسه با پلوتونیوم درجه سلاح (W-Pu) که حاوی بیش از ۹۳ درصد پلوتونیوم ۲۳۹ در هسته فلز پلوتونیوم است ، منجر به چهار تفاوت بین R-Pu و W-Pu می شود:

1. جرم بحرانی "کره لخت" (هسته سلاح هسته‌ای بدون بازتابنده) برای R-Pu حدود ۱۳ کیلوگرم در مقابل ۱۰ کیلوگرم برای W-Pu است.

جرم بحرانی بیشتر برای R-Pu به این معنی است که برای ساخت سلاح حدود ۳۰ درصد بیشتر به فلز R-Pu در مقایسه با W-Pu نیاز است. این افزایش جرم آنچنان چشمگیر نیست و میتوان آن را مهیا کرد.

2. در سوخت مصرف شده ترکیبی‌ از ایزوتوپ های پلوتونیوم را داریم که خود ذرات الفا آزاد میکنند که باعث گرم شدن هسته فلزی تا به ۱۹۰ درجه سانتی گراد خواهند شد. این باعث میشود قرار دادن این هسته در سلاح یا باید همراه با خنک کاری باشد، یا ماکزیموم چند

ساعت قبل از تصمیم برای استفاده از سلاح در داخل سلاح قرار گیرد یا فکر دیگری برای انتقال گرما به بیرون اتخاذ شود تا این گرمای زیاد

به ساختار درونی‌ و اجزای مهم برای اطمینان از روند کاری سلاح آسیب نزند. اما اگر به جای پلوتونیوم درجه راکتور ، از درجه سلاح استفاده کنیم این گرما تنها چیزی حدود ۶۰ درجه سانتی گراد خواهد بود.

3. یکی‌ دیگر از مشکلات استفاده از پلوتونیوم تولید شده در سوخت مصرفی نیروگاه ها، وجود پلوتنیوم ۲۴۰ می‌‌باشد، که این پلوتونیوم به دلیل تمایل شدید به واپاشی هسته ای، قادر به آزاد کردن ۴۶۰۰۰۰ نوترون در هر ۵۰۰ گرم در هر ثانیه است که برای کارکرد سلاح هسته‌ای بسیار مضر است، زیرا

آزاد سازی این خیل عظیم از نوترون‌ها باعث پیش انفجاری (predetonation) مواد هسته‌ای پیش از رسیدن به جرم فوق بحرانی‌ میشود که کاهش شدید بازده سلاح تا ۱ کیلوتن را به بار خواهد آورد، اما

نکته کلیدی اینجاست که با وجود این تعداد نوترون‌ها بازده سلاح از یک کیلوتن (که خود رقم قابل توجهی‌ است) پایین تر نمی‌‌آید و از همچین سلاحی میتوان به عنوان یک تهدید جدی یاد کرد.

4. یکی‌ دیگر از چالش‌ها در ساخت هسته پلوتونیومی برگرفته شده از سوخت مصرف شده (که حاوی یک مجموعه از ایزوتوپ‌های پلوتونیوم و عنصر‌های ماورای اورانیوم میباشند) شدید سمی و رادیواکتیو بودن این مواد است که

کار با آن را برای تولید هسته فلزی دشوار میسازد که البته در اینجا شاید بتوان با به کارگیری از ربات ها بر این دشواری نیز فائق آمد.

نتیجه: با پلوتونیوم موجود در سوخت مصرف شده نیروگاه بوشهر (اگر به روسیه منتقل نشود) میتوان سلاح هسته‌ای ساخت، اما این سلاح بسیار ضعیف خواهد بود (نسبت به سلاح متعارف اما بسیار قوی خواهد بود)، نیاز به یک سیستم خنک کننده خواهد بود یا اینکه هسته چند ساعت

قبل از استفاده باید در جایگاه خود قرار گیرد و همچنین افرادی که هسته را میسازند در معرض تشعشعات زیادی خواهند بود. نگهداری این سلاح با مشکل روبرو خواهد بود و نمیتوان آن را تولید انبوه کرد. اما راهی‌ که در جهان پیش گرفته میشود، ساخت یک یا چند راکتور چند ده مگاواتی

به خصوص طراحی شده برای تولید پلوتونیوم ۲۳۹ با زمان تابش سوخت بسیار کوتاه بین یک تا ۳ ماه است. سپس این سوخت از راکتور خارج شده و در کارخانه تفکیک از دیگر عنصر‌های ماورای اورانیوم (transuranic elements) و خود اورانیوم ۲۳۸ تفکیک می‌ شود.

بدین گونه میتوان پلوتونیوم ۲۳۹ با خلوص بالا (بیش از ۹۳ درصد) بدست آورد که قادر بر زنده نگهداشتن زنجیره هسته‌ای و رشد تصاعدی آن در مقیاس میکرو ثانیه خواهد بود، که در نهایت به انفجاری عظیم منجر خواهد شد.

در کل اگر ایران تصمیم به ساخت سلاح هسته‌ای بگیرد، آن را از طریق غنی سازی اورانیوم پیگیری خواهد کرد، از آنجا که همهٔ پیش زمینه‌ها طی‌ سالیان گذشته فراهم گردیده است.

t.me/T_neutrino