¿Por qué los reactores nucleares de sal fundida (el tipo que se recomienda para los reactores de torio) representan un peligro de proliferación tan grande? ¿Por qué la gente está tan decidida a ignorar o negar un peligro tan simple y claro?

Answer 1

Los Reactores de sal fundida de torio, cuando se introduzcan comercialmente, serán reactores operativos más económicos y seguros que cualquier tecnología nuclear actual. Lamentablemente, lo que no siempre es revelado por los defensores del torio es que los reactores de sal fundida de torio también son una ruta mejor y más fácil de ocultar para producir materiales de armas: requieren una infraestructura nuclear mucho menos costosa que los métodos más tradicionales (cría de plutonio en reactores de producción – ultracentrífugas HEU) para producir fisionables de grado militar para una pequeña nación en desarrollo nuclear.

El punto clave para la discusión sobre la seguridad de la proliferación del ciclo del combustible de torio es que hay un método identificado bien conocido para comenzar con Protactinium de grado de reactor altamente contaminado (220 – 400 ppm Pa232) y luego producir económicamente armas utilizables U233 con menos de 50 PPM U232 ( e incluso armas de grado U233 con algo de química de acabado para eliminar elementos ligeros como litio y berilio).

La química requerida para la separación de uranio-protactinio para producir U233 (fluoración) de alta pureza está probada y es relativamente simple, pero aún no se ha demostrado a escala industrial del reactor completo; en parte porque el Protactinio es tan raro, el Protactinio en la corteza terrestre es 1000 veces más raro que el Oro,

Sin embargo, el proceso de producción de U233 ultra puro a partir de Protactinio de calidad de reactor requiere tiempo para que la mezcla irradiada de Protactinio Pa-233 / Pa-232 se desintegra hasta U233.

*** CLAVE para comprender la vulnerabilidad a la proliferación de Protactinium ***

Pa-233 tiene una vida media de 26.9 días

pero

Pa-232 tiene una vida media de solo 1.3 días –

Esta diferencia clave en la vida media proporciona un medio para producir U-233 de grado militar muy puro con muy baja contaminación de U-232.

Si separa Protactinium de un TMSR o una capa de sal o núcleo de DMSR y coloca el Protactinium separado (que contiene los isótopos Pa233 y Pa232) en un tanque de descarga para descomponerse, el isótopo Pa232 en la muestra de Protactinium tenderá a descomponerse primero en Uranio (U232) . Si separa uranio de protactinio en el tanque de descarga durante el transcurso de semanas, las primeras separaciones contendrán un alto porcentaje de U232. Después de aproximadamente 6,5 días (o cinco vidas medias de Pa-232), el U232 restante en el U233 producido será inferior al 1% de la concentración de U232 originalmente presente. Tenga en cuenta que si bien TMSR / LFTR y DMSR que utilizan ciclos mixtos que contienen Th / U238 PUEDEN extraer Protactinium, Th / U233 puro no requiere que el Protactinium se separe incluso, por lo que es mucho más fácil separar el U233 puro simplemente tirando de la sal de combustible o cubra la sal con el flujo y simplemente flotee dos veces más mientras se lava.

Se espera que los TMSR y los LFTR produzcan Protactinium que tenga entre 220 y 400 ppm de Pa-232. Entonces, si extrae uranio a través de la combinación de fluoración y destilación al vacío del tanque de descarga después de 6.5 días, su U233 contendrá menos del 1% del 220-400 U232 original (o aproximadamente 2.2 a 4 ppm de contaminación U232 en la muestra de U233) . El límite para U233 de grado militar es de 50 ppm de contaminación de U232 y todo el U233 retirado del tanque de descarga después de 6.5 días tendrá muy por debajo de ese límite (2.2 – 4 ppm de contaminación de U232). Para producir un verdadero grado militar U233 también se requiere un poco de química de acabado adicional para eliminar elementos ligeros como el litio de la muestra.

Una sucesión de separaciones de uranio / protactinio produce muestras de U233 con diferentes niveles de contaminación de U232 (las muestras más puras de U233 tienden a salir en las últimas separaciones de Protactinio / U233, con todas las separaciones realizadas después de 6,5 días teniendo solo 1% o menos del U232 originalmente presente en el material original de Protactinium de calidad de reactor).

Las razones de “mostrar tapón” de por qué el U-233 es pésimo para las armas no resisten el examen y los diseñadores profesionales de armas de alto nivel creen que U233 con menos de 50 ppm de U232 y elementos ligeros eliminados es un excelente explosivo nuclear – .WK Woods “LLNL interés en U-233 “- Interés LRL en U-233 (Informe técnico)

El U233 producido a través de la extracción de Protactinium es un explosivo nuclear excelente, no solo bueno.

Ciclo de combustible de torio La ruta de extracción de prototactinio para producir materiales para armas requiere una infraestructura nuclear menos costosa y es más barata de realizar para una pequeña nación en desarrollo nuclear que solo necesita unas pocas armas para defender a la pequeña nación contra ataques y posibles acciones de cambio de régimen por parte de naciones más grandes con grandes Arsenales de armas Pu-239 y U-235.

Tenga en cuenta que mi respuesta no cubrió todas las formas posibles en que un Reactor de sal fundida podría usarse para producir materiales utilizables para armas. Mientras que ambos TMSR, LFTR y DMSR que usan ciclos Th / U238 desnaturalizados mezclados PUEDEN extraer Protactinio, los diseños de reactores Th / U233 puros como los LFTR de 2 regiones y 2 fluidos no requieren que el Protactinium se separe y el uranio en el combustible o la lata de sal ser directamente florecido produciendo U233 contaminado por U232. Esto parecería más simple que la extracción de Protactium, pero la pureza isotópica del U233 así producido es típicamente significativamente menor. Tal U233 producido directamente producido a partir de un MSR de torio contiene rutinariamente cantidades significativamente más altas de U232, por lo que está sujeto a preocupaciones con respecto a la detonación prematura y al menor rendimiento explosivo cuando se usa como material de armas.

La química de extracción de prototactinio es la ruta hacia la producción de U233 de grado militar real con menos de 50 ppm de contaminación U232. La producción de grado militar U233 requiere una separación química final de elementos ligeros (berilio y litio) en el material de muestra.

Answer 2

El Sr. Ledbetter menciona varios puntos buenos a continuación, pero el riesgo de proliferación, en mi opinión, no es tan grave como se muestra. Me doy cuenta de que esto me vuelve “loco, literalmente” desde la perspectiva del Sr. Ledbetter, pero vamos a salir del paso de todos modos.

El reactor en esta forma utiliza un combustible líquido: material fisible o fértil (ya sea Th-232 como material fértil para U-233 o U-238 como material fértil para Pu-239) como se describe.

Sin embargo, debe tenerse en cuenta que, para que los reactores MSR sean un riesgo de proliferación significativo, deben construirse para ese propósito. Cuando Th-232 captura un neutrón, no se descompone inmediatamente en U-233. Primero se reduce a un isótopo de Protactinium, que tiene una sección transversal muy grande para la captura de neutrones (lo que significa que puede capturar un neutrón y descomponerse en otra cosa, no en U-233). Para crear U-233 utilizable, el Protactinium debe desviarse del núcleo líquido y dejarse decaer del campo de neutrones en el reactor. La cría de Pu-239 a partir de U-238 sigue un patrón similar. Sí, puede criar U-233 y Pu-239 en MSR mientras está en funcionamiento normalmente, pero están en una mezcla tan grande de actínidos de alta actividad y otros productos de fisión y captura que necesita un centro de procesamiento altamente blindado y altamente complejo para sacar el material de la mezcla. Además, a menos que elija “hacer un ciclo corto”, el reactor funciona (lo que significa que funciona durante un tiempo muy corto, luego se apaga y realiza las separaciones complejas), termina con una mezcla intensamente radiactiva en una forma química inicialmente difícil de trabajar con.

Hay una serie de razones de seguridad para promover el uso de reactores de sales fundidas, por lo que ve que se proponen nuevamente y por qué ve a China siguiendo un programa de I + D basado en el trabajo realizado en Oak Ridge en los EE. UU. En la década de 1960. Hacer un MSR es un desafío importante, especialmente las aleaciones necesarias para fabricarlo y las medidas de manejo necesarias para hacerlo eficiente. Corea del Norte tiene dificultades con el reactor existente y los materiales que tienen: construir una instalación que necesita aleaciones de níquel especializadas, bombas complejas y trabajo de monitoreo y una forma completamente nueva de operar una planta (como señala acertadamente el Sr. Ledbetter), esto no es una tarea trivial y no la veo al alcance de ningún país, excepto los que ya tienen armas nucleares.

¿Pueden los MSR ser la base de la proliferación de armas nucleares? Si. ¿Son las instalaciones necesarias para producir material de armas “misteriosas” o fáciles de encontrar en “Internet”? No estaría de acuerdo aquí. El truco está en el trabajo de separación radioquímica y las complejas instalaciones necesarias para apoyar ese trabajo y ese trabajo, mientras se usan diferentes químicas, no son tan diferentes de las requeridas para proliferar usando los diseños actuales de plantas de energía.

Answer 3

La pregunta más importante que debe hacerle al respecto es “¿qué reactor de sal fundida?”

Si habla de reactores construidos por Terrestrial Energy, Moltex Energy o Thorcon Power, la respuesta es un simple “no, no son un peligro de proliferación”. Cualquier U233 siempre se fabrica con U232, y cualquier Pu239 se fabrica con Pu240 . Tanto U232 como Pu240 son emisores de rayos gamma duros, que tienden a matar a las personas que intentan fabricar bombas. En los 3 diseños, nunca se intenta la separación, y el combustible nuclear se convierte en un verdadero caldero de isótopos y transuránicos, lo que hace que las bombas sean una imposibilidad virtual.

Incluso compañías como Flibe Energy persiguen una separación muy específica que de ninguna manera simplifica la producción de armas de grado U233. Con Flibe Energy, se deja Protactinium en el reactor hasta que se produce U233. Debido a esto, cualquier separación de uranio (que funciona solo en uranio y nada más) inevitablemente llevará consigo U232 que proviene de las reacciones secundarias inherentes en un reactor de torio. En los 4 casos, la separación inmediata de Pa-233 o Pu-239 no se explora y, por lo tanto, el conocimiento para hacerlo sigue siendo oscuro.

Los oponentes de MSR generalmente están tan mal informados que es gracioso, o se dirigen a un diseño muy específico del reactor de sal fundida: el reactor reproductor de sal fundida que extrae el protactinio recién hecho y lo almacena por separado en un tanque durante un mes. El diseño de este reactor probablemente nunca entrará en la fase de licencia. Basta con mirar el comentario del señor Ledbetter. “La tecnología MSR es literalmente” por definición “la capacidad de manipular y separar isótopos”. He enumerado 4 contraejemplos que no son inherentes a la capacidad de manipular y separar los isótopos relevantes para la producción de bombas. Su generalización es similar a llamar a todos los riesgos de proliferación de los reactores de agua ligera simplemente porque el diseño de un solo reactor RMBK es capaz de producir armas de grado Pu.

Answer 4

Tengamos una pequeña lección en la prevención de la proliferación nuclear … parece ser necesaria.

1. Los reactores nucleares de núcleo sólido (del tipo que el mundo tenía ahora) son inherentemente resistentes a la proliferación. La razón es que separar el material fisionable, Plutonio o U-233, de ese reactor es terriblemente difícil. Tienes que sacar las varillas y disolverlas en un líquido para refinar los fisibles.

2. Una planta a base de líquido y herramientas de transferencia para mover las varillas es enormemente costosa. Costaría más que el reactor original y requiere un conjunto de tecnologías y habilidades completamente diferentes, que son muy, muy raros. Esta tecnología nunca se ha comercializado y, por lo tanto, no está en el mercado negro.

3. Por esta razón, durante los últimos 50 años hemos tenido un gran obstáculo para que los terroristas y los estados corruptos creen su propio Plutonio / U-233 con reactores. Estos grupos se ven obligados a usar equipos de separación de uranio en su lugar.

4. Un reactor de sal fundida (por ejemplo, de Transatomic Power) es líquido desde el principio, y la tecnología de MSR es esencialmente equivalente a la tecnología de refinación de plutonio o U-233. Los MSR son básicamente sistemas autocontenidos “2 en 1” para crear y refinar / eliminar material de calidad para armas.

5. Una vez que se comercialicen los MSR, esa tecnología y su conjunto de habilidades asociadas se comunicarán instantáneamente al mercado negro nuclear. Los conglomerados industriales de todo el mundo, en Alemania, Japón, Corea, etc., podrán suministrar las herramientas y piezas.

6. Entonces los terroristas y los estados corruptos podrán comprar esa tecnología al instante. El “muro” que en el pasado les impidió refinar materiales de grado de armas de un reactor comercial, se romperá para siempre . Los defensores de la tecnología afirman que pueden “hacerla segura” al “agregar U-238 como un veneno” u otros mecanismos de control, pero, por supuesto, esto no tiene sentido. Los ingenieros que ejecutan o construyen los reactores pueden desconectar cualquier mecanismo de control. Dichas modificaciones serían invisibles para las autoridades internacionales.

7. Una vez que se comercialicen los MSR, todos los mecanismos de prevención de la proliferación nuclear que el mundo emplea actualmente se volverán instantáneamente ineficaces. De repente, Irán / Corea del Norte, etc. no necesitarán centrifugadoras para obtener material de grado de armas. Simplemente pueden comprar un MSR o adquirir los diseños en Internet y construirlos ellos mismos. Pueden afirmar que es “para la producción de energía” sin ninguna forma de contradecirlos. El peligro del terrorismo nuclear y la proliferación aumentará 10 veces o más, y nuevamente, Internet albergará para siempre los diseños.

¿Crees que el terrorismo nuclear es aterrador ahora? Cree MSR y verá que el peligro aumenta 10 veces. El mundo nunca volverá a estar a salvo.

————

Tenga en cuenta que esta descripción se simplifica enormemente. Probablemente veremos nitpicking de los aficionados nucleares aficionados y los apologistas que se subieron al carro de MSR. Ignora la nitidez. Céntrese en el tema central: los MSR desencadenarán un régimen nuclear completamente nuevo y completamente misterioso en el mundo, con un conjunto completamente nuevo de peligros que NUNCA han sido considerados por ningún experto nuclear.

Si eso no te asusta, estás loco. Literalmente.

Answer 5

Me encanta seguir a Tom Ledbetter (TL) en quora. Es una gran voz contraria, y el público los necesita para mantener a todos honestos. Pero aunque elogio el esfuerzo, el argumento presentado aquí está lleno de confusiones de tema y desvíos retóricos.

Permítanme comenzar aclarando que la preocupación de TL es clara e inequívocamente un actor basado en el estado . En el campo de la no proliferación, la distinción más importante es un actor estatal versus no estatal. Todavía puede tener riesgos no estatales en las principales instalaciones. Por ejemplo, un empleado en alguna instalación del Departamento de Defensa de los EE. UU. Podría poner un poco de uranio altamente enriquecido (HEU) en su bolsillo e intentar salir. Ese es un perfil específico de amenaza no estatal y extremadamente peligroso. Tal acción podría llevarse a cabo por capricho. Sin embargo, un actor estatal tiene control total de las instalaciones y puede hacer que los ingenieros pasen meses haciendo una planificación cuidadosa para desviar lentamente el material. Sin embargo, existen herramientas para presionar a los actores estatales, y cualquier actor estatal estaría jugando un juego de gato y ratón con el OIEA.

Por lo tanto, debemos considerar 1) cuán cerca está el material nuclear que se puede usar con armas y 2) cuán fácil es desviarlo. El plutonio separado, como Japón ha producido a través del reprocesamiento, es uno de los materiales más discutibles. Ciertos isótopos son claramente mejores para el uso de armas, pero el Pu graduado en reactores probablemente se puede convertir en una bomba nuclear inferior.

Sin embargo, el uranio tiene un isótopo inútil, U-238, que comprende la mayoría de su forma natural. El uranio de grado reactor aún tiene una barrera de enriquecimiento antes de que pueda usarse como arma. ¿Qué se propone para los MSR? Aquí hay dos ejemplos modernos y relevantes:

• Energía terrestre: propone utilizar uranio como combustible
• Energía transatómica: propone utilizar combustible nuclear gastado

Ambas propuestas son vagas. No puede iniciar un reactor con U-238, y solo tenemos algunas disertaciones del MIT para ayudarnos a adivinar la tecnología de reprocesamiento que tiene en mente la energía transatómica.

No obstante, lo más rápido y sucio es que la Energía Terrestre usará uranio poco enriquecido para hacer funcionar su reactor. Además, para el registro, el U-233 mezclado dentro del U-238 es tan seguro como el U-235 mezclado dentro del U-238. El mayor enriquecimiento es obtener el 235 de los 238, pero sería el mismo principio con cualquiera de los otros isótopos.

El mayor problema para la energía terrestre es que el combustible de cría producirá plutonio, y sospecho que una gran parte de su energía provendrá de esto. Esto podría separarse químicamente del combustible. Solo hay un problema: el diseño no requiere ninguna separación. Entonces, ¿cómo, por favor, dirá, este proceso ocurriría cuando normalmente no se acerca a una instalación capaz de hacerlo? Verá, esto es útil para construir un ciclo de combustible intrínsecamente resistente a la proliferación, incluso contra los actores estatales difíciles.

¿Qué pasa con Transatomic? Tendrán que reprocesar el combustible nuclear gastado y muy probablemente crearán una forma de sal que sea más vulnerable que las tecnologías de reprocesamiento actuales. Simplemente no son relevantes. A MUCHOS ingenieros nucleares se les ocurren diseños de reactores que tienen altas cargas fisibles. Demonios, si estuviéramos señalando con el dedo, habría dicho Hyperion / Gen4 Energy. Algunos de sus diseños pasados ​​fueron casi irresponsables. Hay muchas cosas que llamar “lunáticas” en la literatura. ¿Y qué? La energía terrestre tiene un respaldo industrial serio, y nadie llega a ese nivel sin una buena respuesta a las preocupaciones de proliferación.

Realmente, todo es solo recoger cerezas. U-233 no es realmente relevante en este momento, y no es remotamente relevante para los objetivos actuales de TL. La única tecnología MSR con la posibilidad de ver la luz del día no usa esa cadena de isótopos.

Si quisieras, podrías rediseñar los reactores actuales para ser un riesgo de proliferación. Cambie el combustible de óxido de uranio con una matriz inerte que contenga material altamente enriquecido. De hecho, algunos conceptos híbridos de combustible de torio requieren esto. Podría usar la lógica de TL para gritar y gritar sobre CUALQUIER concepto de reactor nuclear, porque cualquier tipo de reactor podría estar DISEÑADO para tener poca resistencia a la proliferación. Si desea hacer las suposiciones menos generosas sobre la tecnología que aún no se utiliza, obtendrá ese resultado. Obviamente.

Answer 6

Los MSR en general no son problemas de proliferación.

Son desafíos de VERIFICACIÓN de proliferación.

Los reactores de combustible sólido mantienen el combustible en elementos discretos, que deben ser robados / cortados para que el material nuclear sea retirado. Un conteo visual es suficiente para garantizar que no se produzca ningún desvío.

En los MSR, el combustible es una gran masa sólida / fundida de refrigerante mixto con el combustible nuclear. Los productos de fisión pueden eliminarse con el reactor en línea (la forma más común es un sistema sin gas). El combustible de recuperación se agrega para completar la masa de combustible. Por lo tanto, el conteo visual o la ponderación de la masa central son métodos ineficaces para garantizar que los materiales no se desvíen.

Toda esta explicación ignora el simple hecho de que extraer U235 o Pu239 isotópico muy puro y suficientemente alto del material MSR desviado sería una pesadilla.

La pesadilla es que las barreras percibidas son insuficientes para satisfacer a las agencias reguladoras nucleares y al OIEA. No es suficiente para ellos que algo sea extremadamente duro, peligroso para quienes manejan esos materiales, lo que sea. Quieren un proceso férreo, que los MSR no pueden proporcionar.

En conclusión, NO es un peligro simple y claro. Es un desafío procesal.

Los reactores de combustible sólido son mucho más fáciles de usar para obtener plutonio. Haga algunos pasadores de combustible con U238 (casi) puro, haga un ciclo de quemado más corto y luego vuelva a procesar ese pasador para separar el plutonio del resto en ese pasador.

Intentar reprocesar el combustible MSR para su plutonio dará como resultado concentraciones inseguras de los isótopos de plutonio malos (Pu240 / 238/242), porque no hay forma de irradiar un pequeño lote de U238 puro.

No existe un método comprobado para separar Pu239 de otros isótopos de plutonio. La diferencia de masa atómica es demasiado pequeña.

Answer 7

Depende del diseño real del reactor.

LFTR Technologies quiere hacer un reactor generador de dos fluidos de espectro térmico (el diseño MSBR de la década de 1970). Esto tiene una separación en línea de Protactinium de la sal general de la raza de torio, y ese protactinium se puede manipular fácilmente para producir U233 fisible puro (literalmente 99.99% puro). Dado que se demuestra una bomba U233, esto, por supuesto, está creando material puro de grado de bomba constantemente, y una planta de 1 GWe generaría el material para una bomba cada semana, aunque no podría usar eso; en su lugar, puede extraer el material para obtener una bomba cada 16 semanas (con un BR de 1.06) y aún así mantener su reactor funcionando de la mejor manera.

Un sistema como Thor-Con no sería un riesgo en absoluto, ya que el combustible está en una lata sellada, no se reproduce de forma positiva, y la lata se envía de vuelta a un sitio seguro para ser restaurado cada 5 años, donde el fisible sería separados y utilizados para alimentar la próxima serie de latas.