Starzenie plutonu — Pu-241 → Am-241

Przejdź do artykułu: Ameryk-241 — od Pu-241 do czujek dymu ↗

Ten kalkulator pokazuje, jak Pu-241 zamienia się z czasem w Am-241 i zmienia własności mieszaniny plutonu. Kluczowa intuicja jest taka, że materiał promieniotwórczy nie tylko „słabnie”, ale może produkować inny izotop o własnej aktywności i emisji gamma. Narzędzie liczy, ile Am-241 narasta po zadanym czasie i jaka ilość Pu-241 musiała być na początku obecna. Pomaga to zrozumieć problem starzenia zapasów plutonu, samonagrzewania i rosnących wymagań ochrony radiologicznej. Model zakłada jednorodny skład i prosty rozpad, więc nie zastępuje analizy całego wektora izotopowego.

Żądana masa Am-241 [gramy]

Masa Am-241, którą chcesz uzyskać. Przykłady skali: czujka dymu (jonizacyjna) — ok. 0,0003 g (0,3 μg) Am-241. Masa krytyczna Am-241: ok. 83,5 kg. Moc cieplna Am-241 wynosi ~114,7 W/kg — starzejący się pluton ciepłeje. Am-241 emituje gammy 59 keV, które utrudniają pracę z zapasami Pu.

Czas starzenia plutonu [lata]

T½(Pu-241) = 14,33 roku. Po tym czasie połowa Pu-241 zamieniła się w Am-241. W praktyce: składowany pluton broniowy po 10–20 latach ma zauważalny problem z Am-241 — trzeba go regularnie oczyszczać chemicznie.

Zawartość Pu-241 w plutonie [%]

Udział Pu-241 zależy od historii napromieniowania: Pluton broniowy (krótkie napromieniowanie): 0,5–2% Pu-241. Pluton reaktorowy (długie napromieniowanie): 10–17% Pu-241. Im więcej Pu-241, tym szybciej rośnie Am-241 w składowanych zasobach.

Resetuj

Dane źródłowe i granice precyzji

Burnup, odpady i ciepło powyłączeniowe

Nuklid	Źródło	Status	Independent	Cumulative	Blok energii
U-235	ORIP-TORI	aktywna baza główna	podstawowe ind_yield	1820 rekordów cum/ind	termiczne + szybkie
U-235	ENDF-B	baza dostępna	Yind(Cs-137)=6.000e-4; rekordy: 2501	Ycum(Cs-137)=0.0619; rekordy: 2501	0.0253 eV
U-235	JEFF	baza dostępna	Yind(Cs-137)=8.372e-4; rekordy: 2090	Ycum(Cs-137)=0.0628; rekordy: 2090	0.0253 eV
U-238	ORIP-TORI	aktywna baza główna	podstawowe ind_yield	903 rekordów cum/ind	termiczne + szybkie
U-238	ENDF-B	baza dostępna	Yind(Cs-137)=1.121e-4; rekordy: 1733	Ycum(Cs-137)=0.0605; rekordy: 1733	5.000e+5 eV
U-238	JEFF	baza dostępna	Yind(Cs-137)=2.515e-5; rekordy: 1391	Ycum(Cs-137)=0.06; rekordy: 1391	4.000e+5 eV
Pu-239	ORIP-TORI	aktywna baza główna	podstawowe ind_yield	1911 rekordów cum/ind	termiczne + szybkie
Pu-239	ENDF-B	baza dostępna	Yind(Cs-137)=0.006; rekordy: 3301	Ycum(Cs-137)=0.0661; rekordy: 3301	0.0253 eV
Pu-239	JEFF	baza dostępna	Yind(Cs-137)=0.0048; rekordy: 1495	Ycum(Cs-137)=0.0668; rekordy: 1495	0.0253 eV
Pu-241	ORIP-TORI	aktywna baza główna	podstawowe ind_yield	1843 rekordów cum/ind	termiczne + szybkie
Pu-241	ENDF-B	baza dostępna	Yind(Cs-137)=9.236e-4; rekordy: 1687	Ycum(Cs-137)=0.0665; rekordy: 1687	0.0253 eV
Pu-241	JEFF	baza dostępna	Yind(Cs-137)=9.234e-4; rekordy: 1407	Ycum(Cs-137)=0.0669; rekordy: 1407	0.0253 eV

Jak czytać: MT=454 to yieldy niezależne, MT=459 to yieldy kumulacyjne. Komórki pokazują kontrolny yield Cs-137 oraz liczbę rekordów w danej sekcji. Liczniki MT=454 i MT=459 mogą być takie same, bo obie sekcje opisują tę samą siatkę produktów, ale wartości Yind i Ycum są różne.

Audyt modelu: Starzenie Pu-241 do Am-241

Kalkulator pokazuje rozpad Pu-241, narastanie Am-241, pozostały Pu-241 oraz moc cieplną Am-241 w czasie.

Najważniejsze uproszczenia

Skupia się na jednej ścieżce, a nie na pełnym wektorze izotopowym plutonu.
Moc cieplna dotyczy Am-241; pozostałe izotopy plutonu nie są jeszcze w pełnym bilansie ciepła i promieniowania.
Nie porównuje plutonu niskowypalonego, reaktorowego i mieszanin historycznych.

Co można liczyć dokładniej

Dodać pełny wektor Pu-238/Pu-239/Pu-240/Pu-241/Pu-242/Am-241.
Dodać aktywność alfa i gamma dla całego wektora izotopowego.
Dodać presety składu początkowego.
Presety składów warto dodać jako dane pomocnicze.
Presety składu są niezależną warstwą pomocniczą.