反应堆级钚

反应堆级钚 (RGPU) 是核动力反应堆使用的铀 235 主要燃料燃烧后在乏核燃料中发现的钚的同位素等级。 在民用反应堆的低浓缩铀燃料中发现了铀 238，其中大多数钚同位素都是通过中子俘获获得的。

与生产武器级钚 (WGPu/239Pu) 通常需要数周或数月的低燃耗相比，生产反应堆级钚的反应堆中的长时间会导致大部分裂变物质发生嬗变，相对较长的一半 -life 同位素 239Pu 转化为许多不易裂变或更具放射性的钚的其他同位素。 当 239_{Pu 吸收一个中子时，它并不总是发生核裂变。 有时中子吸收会产生 240Pu 在典型轻水反应堆中存在的中子温度和燃料成分下，浓度 240Pu 随着辐照时间的延长而稳定上升，随着时间的推移产生越来越低品位的钚。< /sub>}

第二代热中子反应堆（当今数量最多的核电站）只能在有限程度上将反应堆级钚作为 MOX 燃料进行再利用，并且只能用于第二个循环。 快中子反应堆目前有少数几个在运行，还有六个正在建设中，它们可以使用反应堆级钚燃料作为减少乏核燃料/核废料中超铀含量的一种手段。 俄罗斯还生产了一种新型 Remix 燃料，可将浓度为 1% 或更低的反应堆级钚直接回收成新鲜或再浓缩铀燃料，模仿 1% 钚水平的高燃耗燃料。

在战时生产反应堆开始工业规模生产钚 239 时，最初观察到痕量污染或与钚 240 的共同生产，这些痕量导致瘦人武器设计被认为不可行。 纯度和程度的差异对于评估核扩散和武器可用性背景下的重要性仍然很重要。

DOE 对反应堆级钚的定义在 1976 年发生了变化。在此之前，三个等级被认可。 反应堆等级定义的变化，从 1976 年之前描述钚 Pu-240 含量超过 7%，到反应堆等级被定义为含有 19% 或更多的 Pu-240，与 1977 年发布的关于 1962 年的信息一致 反应堆级核试验。 1962 年反应堆级试验适用哪个定义或名称的问题，即旧方案还是新方案，尚未正式披露。

• 超级武器级，低于 3% Pu-240，
• 武器等级，低于 7% Pu-240 和
• 反应堆级，7% 或更多 Pu-240。

从 1976 年起，承认了四个等级：

• 超级武器级，低于 3% Pu-240
• 武器等级，低于 7% Pu-240，
• 燃料等级，7% 至 19% Pu-240 和
• 反应堆级，超过 19% Pu-240。

对来自最常见的民用发电或动力反应堆设计 LWR（例如 PWR 或 BWR）的乏燃料进行后处理或回收，回收反应堆级钚（自 1976 年起定义），而不是燃料级。

反应堆级钚中同位素的物理混合物使其极难处理和成型，因此解释了它作为武器制造物质的不受欢迎之处，与武器级钚相比，武器级钚可以用厚手套相对安全地处理。

为了生产武器级钚，铀核燃料在被移除之前在反应堆堆芯中的停留时间不得超过几周，从而产生低燃料燃耗。

要在加压水反应堆（最常见的发电反应堆设计）中进行这项工作，反应堆必须在最近才加燃料后过早地达到冷停堆状态，这意味着反应堆需要冷却衰变热，然后 其反应堆压力容器被减压，随后是燃料棒放燃料。 如果要进行这样的操作，它将很容易被检测到，并且需要昂贵的反应堆改造。

如何在 PWR 中检测到这一过程的一个例子是，在这些时期内，会有相当长的停机时间，即反应堆在很长一段时间内不向电网发电。 另一方面，现代定义的反应堆级钚只有在反应堆以高燃耗运行并因此产生高发电能力时才会产生。