พลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์ (RGPu) ^{[ 1 ] [ 2 ]}คือเกรดไอโซโทปของพลูโทเนียมที่พบในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วหลังจากเชื้อเพลิงหลักยูเรเนียม-235 ที่ เครื่องปฏิกรณ์ นิวเคลียร์ ใช้ถูกเผาไหม้หมดแล้วยูเรเนียม-238ซึ่งไอโซโทปของพลูโทเนียม ส่วนใหญ่ ได้มาจากการจับนิวตรอน นั้น พบอยู่ร่วมกับ U-235 ใน เชื้อเพลิง ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำของเครื่องปฏิกรณ์พลเรือน

ตรงกันข้ามกับการเผาไหม้ในระดับต่ำที่ใช้เวลาเพียงไม่กี่สัปดาห์หรือหลายเดือน ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจำเป็นสำหรับการผลิตพลูโทเนียมเกรดอาวุธ (WGPu/ ²³⁹ Pu ) ระยะเวลาอันยาวนานในเครื่องปฏิกรณ์ที่ผลิตพลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของไอโซโทป²³⁹ Pu ที่ แตกตัวได้ ง่ายและมี ครึ่งชีวิตค่อนข้างยาว ไป เป็น ไอโซโทปพลูโทเนียมอื่นๆ อีกหลายชนิดที่แตกตัวได้ยากกว่าหรือมีกัมมันตภาพรังสีสูงกว่า เมื่อ²³⁹เมื่อพลูโทเนียมดูดซับนิวตรอน ก็ไม่ได้หมายความว่าจะเกิดปฏิกิริยาฟิชชันนิวเคลียร์ เสมอ ไป บางครั้งการดูดซับนิวตรอนอาจทำให้เกิด^{240 แทน}พลูโทเนียมที่อุณหภูมินิวตรอนและองค์ประกอบเชื้อเพลิงที่มีอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์น้ำเบา แบบทั่วไป โดยมีความเข้มข้น²⁴⁰ปริมาณพลูโทเนียมจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่อได้รับรังสีเป็นเวลานานขึ้น ส่งผลให้ได้พลูโทเนียมคุณภาพต่ำลงเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบนิวตรอนความร้อนรุ่นที่สอง (ซึ่ง เป็นโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่มีจำนวนมากที่สุดในปัจจุบัน) สามารถนำพลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์กลับมาใช้ใหม่ได้ในระดับจำกัดเท่านั้น ในฐานะเชื้อเพลิง MOXและใช้ได้เพียงรอบที่สองเท่านั้นส่วนเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบนิวตรอนเร็วซึ่งปัจจุบันมีอยู่ไม่กี่เครื่องที่กำลังใช้งานอยู่ และอีกประมาณครึ่งโหลกำลังอยู่ระหว่างการก่อสร้าง สามารถใช้เชื้อเพลิงพลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์เป็นวิธีการลด ปริมาณท รานส์ยูเรเนียมในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว /กากกัมมันตรังสี รัสเซียยังได้ผลิต เชื้อเพลิงรีมิกซ์ชนิดใหม่ที่นำพลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์กลับมาใช้ใหม่โดยตรงที่ความเข้มข้น 1% หรือน้อยกว่านั้น เพื่อผลิตเป็นเชื้อเพลิงยูเรเนียมใหม่หรือเชื้อเพลิงยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ ซึ่งเลียนแบบระดับพลูโทเนียม 1% ของเชื้อเพลิงเผาไหม้สูง

ในช่วงเริ่มต้นของการผลิตพลูโทเนียม-239 ในระดับอุตสาหกรรมในเครื่องปฏิกรณ์การผลิต ในยุคสงคราม พบว่ามีการปนเปื้อนเล็กน้อยหรือการผลิตร่วมกับพลูโทเนียม-240 ในปริมาณเล็กน้อย ซึ่งส่งผลให้ต้องยกเลิกการออกแบบอาวุธ Thin Manเนื่องจากใช้งานไม่ได้^{[ 3 ]}ความแตกต่างในความบริสุทธิ์ ไม่ว่าจะมากน้อยเพียงใด ยังคงมีความสำคัญในการประเมินความสำคัญในบริบทของการแพร่กระจายอาวุธนิวเคลียร์และความสามารถในการใช้งานอาวุธ

นิยามของพลูโทเนียมเกรดสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ของกระทรวงพลังงาน สหรัฐฯ (DOE)เปลี่ยนไปในปี 1976 ก่อนหน้านั้น มีการยอมรับพลูโทเนียมสามเกรด การเปลี่ยนแปลงนิยามของ พลูโทเนียม เกรดสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ จากเดิมที่กำหนดให้มีปริมาณ Pu-240มากกว่า 7% ก่อนปี 1976 มาเป็น พลูโทเนียมที่มีปริมาณ Pu-240 19% ขึ้นไปนั้น สอดคล้องกับการเปิดเผยข้อมูลเกี่ยวกับ " การทดสอบนิวเคลียร์ เกรดสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ " ในปี 1962 ในปี 1977 คำถามที่ว่านิยามหรือการกำหนดแบบใดที่ใช้กับ "การทดสอบเกรดสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์" ในปี 1962 นั้น ยังไม่มีการเปิดเผยอย่างเป็นทางการ

• เกรดอาวุธพิเศษ มี พลูโทเนียม -240น้อยกว่า 3%
• เกรดอาวุธ มี Pu-240 น้อยกว่า 7% และ
• เกรดสำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มีพลูโทเนียม-240 7% ขึ้นไป

ตั้งแต่ปี 1976 มีการแบ่งระดับการศึกษาออกเป็นสี่ระดับ:

• เกรดอาวุธพิเศษมีพลูโทเนียม-240น้อยกว่า 3%
• เกรดอาวุธนิวเคลียร์มีพลูโทเนียม-240 น้อยกว่า 7%
• เชื้อเพลิงเกรด 7% ถึง 19% Pu-240 และ
• เกรดเครื่องปฏิกรณ์มี Pu-240 มากกว่า 19% ^{[ 4 ]}

การนำ เชื้อเพลิงใช้แล้วกลับมาแปรรูปหรือรีไซเคิล จาก เครื่องปฏิกรณ์ผลิตไฟฟ้าพลเรือนหรือเครื่องปฏิกรณ์พลังงาน ประเภทที่พบได้ทั่วไปมากที่สุด คือ LWR (ตัวอย่างเช่นPWRหรือBWR ) จะนำ พลูโทเนียม เกรดเครื่องปฏิกรณ์ กลับมาใช้ใหม่ (ตามที่กำหนดไว้ตั้งแต่ปี 1976) ไม่ใช่พลูโทเนียมเกรดเชื้อเพลิง^{[ 5 ] [ 6 ]}

การผสมทางกายภาพของไอโซโทปในพลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์ทำให้ยากต่อการจัดการและขึ้นรูปอย่างยิ่ง และด้วยเหตุนี้จึงอธิบายได้ว่าทำไมจึงไม่เป็นที่ต้องการในฐานะสารที่ใช้ในการผลิตอาวุธ ตรงกันข้ามกับพลูโทเนียมเกรดอาวุธซึ่งสามารถจัดการได้อย่างปลอดภัยพอสมควรด้วยถุงมือหนา^{[ 4 ]}

ในการผลิต พลูโทเนียม เกรดอาวุธเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ยูเรเนียมจะต้องอยู่ในแกนปฏิกรณ์ไม่เกินสองสามสัปดาห์ก่อนที่จะถูกนำออก ทำให้เกิดการเผาไหม้ เชื้อเพลิงต่ำ หากจะทำเช่นนี้ในเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันสูงซึ่งเป็นแบบเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้กันทั่วไปในการผลิตไฟฟ้า เครื่องปฏิกรณ์จะต้องหยุดทำงานก่อนกำหนดหลังจากเติมเชื้อเพลิงได้ไม่นาน ซึ่งหมายความว่าเครื่องปฏิกรณ์จะต้องระบายความร้อนจากการสลายตัว ออกไปก่อน จากนั้นจึง ลด แรงดันในภาชนะรับแรงดันของเครื่องปฏิกรณ์ตามด้วย การถอด แท่งเชื้อเพลิงออก หากดำเนินการดังกล่าว จะสามารถตรวจจับได้ง่าย^{[ 4 ​​] [ 1 ]}และต้องมีการดัดแปลงเครื่องปฏิกรณ์ที่มีค่าใช้จ่ายสูงมาก^{[ 7 ]}

ตัวอย่างหนึ่งของการตรวจจับกระบวนการนี้ในPWRคือ ในช่วงเวลาดังกล่าว จะมีช่วงเวลาหยุดทำงานที่ยาวนาน กล่าวคือ ช่วงเวลาที่ยาวนานที่เครื่องปฏิกรณ์ไม่ได้ผลิตกระแสไฟฟ้าให้กับโครงข่าย^{[ 8 ]}ในทางกลับกัน นิยามสมัยใหม่ของพลูโทเนียม "เกรดเครื่องปฏิกรณ์" นั้นผลิตขึ้นเฉพาะเมื่อเครื่องปฏิกรณ์ทำงานที่การเผาไหม้ สูง และด้วยเหตุนี้จึงผลิตปัจจัยกำลังการ ผลิตไฟฟ้าสูง ตามข้อมูลของสำนักงานข้อมูลพลังงานแห่งสหรัฐอเมริกา (EIA) ในปี 2552 ปัจจัยกำลังการผลิตของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของสหรัฐฯ สูงกว่าการผลิตพลังงานรูปแบบอื่น ๆ ทั้งหมด โดยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ผลิตพลังงานได้ประมาณ 90.3% ของเวลา และโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ถ่านหิน ที่ 63.8% โดยช่วงเวลาหยุดทำงานเป็นเพียงการบำรุงรักษาตามปกติและการเติมเชื้อเพลิง^{[ 9 ]}

ระดับที่ พลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์ที่ผลิต ด้วยการเผาไหม้สูง ทั่วไป ของรุ่นที่ 2มีประโยชน์น้อยกว่าพลูโทเนียมเกรดอาวุธสำหรับการสร้างอาวุธนิวเคลียร์นั้นยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ โดยหลายแหล่งข้อมูลโต้แย้งว่าผลผลิตทางทฤษฎีสูงสุดที่เป็นไปได้จะใกล้เคียงกับ การระเบิด แบบฟิซเซิลในช่วง 0.1 ถึง 2 กิโลตันใน อุปกรณ์ประเภท แฟตแมนเนื่องจากการคำนวณระบุว่าผลผลิตพลังงานของวัตถุระเบิดนิวเคลียร์ลดลงหนึ่งและสองอันดับหากปริมาณ 240 Pu เพิ่มขึ้นจาก 5% (เกือบเป็นพลูโทเนียมเกรดอาวุธ) เป็น 15% (2 กิโลตัน) และ 25% (0.2 กิโลตัน) ตามลำดับ^{[ 12 ]}การคำนวณเหล่านี้เป็นเชิงทฤษฎีและสมมติว่าปัญหาที่ไม่ธรรมดาของการจัดการกับการเกิดความร้อนจากปริมาณPu-238 ที่ไม่สามารถนำไปใช้เป็นอาวุธได้ในปริมาณที่สูงขึ้น นั้นสามารถแก้ไขได้ เนื่องจากการเริ่มต้นก่อนกำหนดจากการแตกตัวโดยธรรมชาติของPu-240จะทำให้ผลผลิตการระเบิดต่ำในอุปกรณ์ดังกล่าว การเอาชนะปัญหาทั้งสองในการสร้างอุปกรณ์นิวเคลียร์แบบดัดแปลงจึงถูกอธิบายว่าเป็นอุปสรรคที่ "ยากลำบาก" สำหรับ การออกแบบการระเบิดแบบยุบตัวในยุค Fat Manและความเป็นไปได้ที่ผู้ก่อการร้ายจะบรรลุ ผลผลิต ที่ลดลง นี้ ถือเป็นความกังวลที่ "เกินจริง" เนื่องจากมีมาตรการป้องกันอยู่แล้ว^{[ 13 ] [ 7 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

คนอื่นๆ ไม่เห็นด้วยในเชิงทฤษฎีและระบุว่า แม้ว่าจะไม่เหมาะสมสำหรับการสะสมหรือติดตั้งบนขีปนาวุธเป็นเวลานาน แต่ก็สามารถบรรลุผลผลิต ที่ไม่ ล้มเหลว ในระดับสูงได้อย่างน่าเชื่อถือ ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] โดยโต้แย้งว่าจะเป็น "เรื่องง่าย" สำหรับหน่วยงานที่มีเงินทุนสนับสนุนอย่างดี และ}สามารถเข้าถึงทริเทียม ที่ ช่วยเพิ่มปฏิกิริยาฟิวชั่น และความเชี่ยวชาญเพื่อเอาชนะปัญหาการระเบิดก่อนกำหนดที่เกิดจากการมีอยู่ของ Pu-240 และสามารถใช้สิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดการระยะไกล ในการประกอบชิ้นส่วนระเบิดที่ปล่อย รังสีแกมมา ที่มีกัมมันตภาพรังสีสูง ควบคู่ไปกับวิธีการระบายความร้อนของหลุม อาวุธ ในระหว่างการจัดเก็บเพื่อป้องกันไม่ให้พลูโทเนียมที่บรรจุอยู่ในหลุมละลาย และการออกแบบที่ป้องกันไม่ให้วัตถุระเบิดแรงสูง ของ กลไก การระเบิด เสื่อมสภาพจากความร้อนของหลุม อย่างไรก็ตาม แม้จะรวมการพิจารณาการออกแบบที่สำคัญทั้งหมดเหล่านี้แล้ว พลูโทเนียมหลักเกรดเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นที่เพิ่มกำลังนี้ก็ยังคงล้มเหลวหากส่วนประกอบฟิสชันของเครื่องปฏิกรณ์หลักไม่ให้ผลผลิตมากกว่า 0.2 กิโลตัน ซึ่งถือเป็นพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในการเริ่มต้นการเผาไหม้ฟิวชั่น^{[ 24 ]}ความน่าจะเป็นที่อุปกรณ์ฟิสชันจะล้มเหลวในการบรรลุผลผลิตตามเกณฑ์นี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อ ค่า การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้น^{[ 18 ]}

ไม่มีข้อมูลใดๆ ในโดเมนสาธารณะที่บ่งชี้ว่าหน่วยงานที่มีเงินทุนสนับสนุนอย่างดีเคยพยายามอย่างจริงจังในการสร้างอาวุธนิวเคลียร์ที่มีองค์ประกอบไอโซโทปคล้ายกับพลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์ที่มีการเผาไหม้สูงในปัจจุบันรัฐที่มีอาวุธนิวเคลียร์ ทั้งหมด ได้เลือกเส้นทางแบบดั้งเดิมมากกว่าในการสร้างอาวุธนิวเคลียร์โดยการเสริมสมรรถนะยูเรเนียมหรือการผลิตพลูโทเนียมเกรดเชื้อเพลิงและเกรดอาวุธที่มีการเผาไหม้ต่ำในเครื่องปฏิกรณ์ที่สามารถทำงานเป็นเครื่องปฏิกรณ์การผลิต ได้ โดยเนื้อหาไอโซโทปของพลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์ที่สร้างขึ้นโดยการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์พลังงานเชิงพาณิชย์ที่พบได้ทั่วไปมากที่สุด คือเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันสูงไม่เคยถูกนำมาพิจารณาโดยตรงสำหรับการใช้เป็นอาวุธ^{[ 25 ] [ 26 ]}

ณ เดือนเมษายน พ.ศ. 2555 มี ประเทศ ที่มีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์พลเรือนจำนวน 31 ประเทศ^{[ 27 ]}ซึ่งในจำนวนนี้9 ประเทศมีอาวุธนิวเคลียร์และเกือบทุกประเทศที่มีอาวุธนิวเคลียร์เริ่มผลิตอาวุธก่อนแทนที่จะสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชิงพาณิชย์ การนำอุตสาหกรรมนิวเคลียร์พลเรือนมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางทหารจะเป็นการละเมิดสนธิสัญญาไม่แพร่ กระจายอาวุธ นิวเคลียร์

เนื่องจากการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มีหลากหลายรูปแบบและบางครั้งก็ได้รับการปรับปรุงเมื่อเวลาผ่านไป อัตราส่วนไอโซโทปของสิ่งที่ถือว่าเป็น "พลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์" ในการออกแบบหนึ่ง เมื่อเปรียบเทียบกับการออกแบบอื่น อาจแตกต่างกันอย่างมาก ตัวอย่างเช่น เครื่องปฏิกรณ์ Magnox ของอังกฤษ ซึ่ง ^เป็นเครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยแก๊ส (GCR) รุ่นที่ 1 แทบจะไม่สามารถผลิต การเผาไหม้ เชื้อเพลิงได้ มากกว่า 2-5 GWd / t U ^{[ 28} ] ^{[ 29 ]}ดังนั้น "พลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์" และความบริสุทธิ์ของ Pu-239 จากเครื่องปฏิกรณ์ Magnox ที่ปลดระวางแล้วจึงอยู่ที่ประมาณ 80% ขึ้นอยู่กับค่าการเผาไหม้^{[ 30 ]} ในทางตรงกันข้าม เครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันสูงสำหรับพลเรือนทั่วไปมักจะเผาไหม้เชื้อเพลิง ได้ 45 GWd /tU (โดยทั่วไปสำหรับ เครื่องปฏิกรณ์รุ่นที่ 2 ปี 2015) ส่งผลให้ความบริสุทธิ์ของ Pu-239 อยู่ที่ 50.5% พร้อมกับปริมาณ Pu-240 ที่ 25.2% ^{[ 5 ] [ 6 ]}ส่วนที่เหลือประกอบด้วยไอโซโทปPu-238และPu-241 ที่สร้างความร้อน ได้มากกว่าที่พบใน "พลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์" จากเครื่องปฏิกรณ์ Magnox  

การทดสอบนิวเคลียร์พลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์ เป็นการ ทดสอบนิวเคลียร์ใต้ดิน ที่มี "ผลผลิตต่ำ (ต่ำกว่า 20 กิโลตัน)" โดยใช้ พลูโทเนียมที่ไม่ใช่เกรดอาวุธซึ่งดำเนินการที่ศูนย์ทดสอบเนวาดา ของสหรัฐอเมริกา ในปี 1962 ^{[ 31 ] [ 32 ]}ข้อมูลบางส่วนเกี่ยวกับการทดสอบนี้ได้รับการเปิดเผยในเดือนกรกฎาคม 1977 ตามคำสั่งของประธานาธิบดีจิมมี คาร์เตอร์เพื่อเป็นข้อมูลประกอบการตัดสินใจของเขาในการห้ามการแปรรูปนิวเคลียร์ในสหรัฐอเมริกา

พลูโทเนียมที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ทดสอบในปี พ.ศ. 2505 ผลิตโดยสหราชอาณาจักร และจัดหาให้กับสหรัฐอเมริกาภายใต้ข้อตกลงป้องกันร่วมกันระหว่างสหรัฐอเมริกาและสหราชอาณาจักรในปี พ.ศ. 2491 ^{[ 31 ]}

ชื่อรหัสเริ่มต้นของการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ Magnox ในหน่วยงานรัฐบาลที่กำหนดให้คือUKAEAคือPressurised Pile Producing Power and Plutonium (PIPPA)และดังที่ชื่อรหัสนี้บ่งบอก เครื่องปฏิกรณ์นี้ได้รับการออกแบบให้เป็นทั้งโรงไฟฟ้าและเมื่อใช้งานด้วย "การเผาไหม้" เชื้อเพลิงต่ำ ก็จะสามารถผลิตพลูโทเนียม-239 สำหรับโครงการอาวุธนิวเคลียร์ที่เพิ่งเริ่มต้นในสหราชอาณาจักรได้^{[ 33 ]}แนวทางการใช้งานแบบสองทางโดยตั้งใจนี้ในการสร้างเครื่องปฏิกรณ์ไฟฟ้าที่สามารถใช้งานเป็นเครื่องปฏิกรณ์ผลิตได้ในช่วงต้น^ยุคสงครามเย็นเป็นเรื่องปกติของเครื่องปฏิกรณ์รุ่นที่ 1 ของหลายประเทศ ^[ 34 ^]โดยการออกแบบเหล่านี้ทั้งหมดมุ่งเน้นไปที่การเข้าถึงเชื้อเพลิงหลังจากการเผาไหม้ในระยะเวลาสั้นๆ ซึ่งเรียกว่าการเติมเชื้อเพลิงแบบออนไลน์

การทดสอบนิวเคลียร์ของเกาหลีเหนือในปี 2549ซึ่งเป็นการทดสอบครั้งแรกของเกาหลีเหนือ กล่าวกันว่าใช้เครื่องปฏิกรณ์ Magnox เป็นแหล่งกำเนิดพลูโทเนียมหลัก โดยดำเนินการที่ศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ยงบยอนในเกาหลีเหนือ การระเบิดทดสอบครั้งนี้ส่งผลให้เกิดการระเบิดแบบฟิซเซิลที่มีผลผลิตต่ำ โดยมีผลผลิตโดยประมาณ 0.48 กิโลตัน^{[ 35 ]}จากองค์ประกอบไอโซโทปที่ไม่เปิดเผยการทดสอบนิวเคลียร์ของเกาหลีเหนือในปี 2552ก็ใช้พลูโทเนียมเป็นพื้นฐานเช่นกัน^{[ 36 ]}ทั้งสองครั้งให้ผลผลิต 0.48 ถึง 2.3 กิโลตันเทียบเท่า TNT ตามลำดับ และทั้งสองครั้งถูกอธิบายว่าเป็นเหตุการณ์ฟิซเซิลเนื่องจากผลผลิตต่ำ โดยนักวิจารณ์บางคนถึงกับคาดเดาว่า หากพิจารณาจากประมาณการผลผลิตที่ต่ำกว่าสำหรับการทดสอบในปี 2549 การระเบิดอาจเทียบเท่ากับแอมโมเนียมไนเตรตมูลค่า 100,000 ดอลลาร์สหรัฐ ^{[ 37 ] [ 38 ]}

องค์ประกอบไอโซโทปของการทดสอบระหว่างสหรัฐฯ-สหราชอาณาจักรในปี 1962 ก็ไม่ได้ถูกเปิดเผยเช่นกัน นอกเหนือจากคำอธิบายว่า " เกรดเครื่องปฏิกรณ์"และก็ไม่ได้มีการเปิดเผยว่าใช้คำจำกัดความใดในการอธิบายวัสดุสำหรับการทดสอบนี้ว่าเป็นเกรดเครื่องปฏิกรณ์^{[ 31 ]}ตามที่ Alexander DeVolpi กล่าว องค์ประกอบไอโซโทปของพลูโทเนียมที่ใช้ในการทดสอบระหว่างสหรัฐฯ-สหราชอาณาจักรในปี 1962 ไม่น่าจะเป็นสิ่งที่เราถือว่าเป็นเกรดเครื่องปฏิกรณ์ในปัจจุบัน และ กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (DOE)ในปัจจุบันได้บอกเป็นนัย แต่ไม่ได้ยืนยันว่าพลูโทเนียมนั้นเป็นเกรดเชื้อเพลิง^{[ 14 ]}ในทำนองเดียวกันสมาคมนิวเคลียร์โลกแนะนำว่าการทดสอบระหว่างสหรัฐฯ-สหราชอาณาจักรในปี 1962 มีพลูโทเนียม-239 อย่างน้อย 85% ซึ่งเป็นความเข้มข้นของไอโซโทปที่สูงกว่ามากเมื่อเทียบกับสิ่งที่มักพบในเชื้อเพลิงใช้แล้วจากเครื่องปฏิกรณ์พลเรือนที่ใช้งานอยู่ส่วนใหญ่^{[ 39 ]}

ในปี พ.ศ. 2545 อดีตรองผู้อำนวยการใหญ่ของ IAEA บรูโน เปลาด์ ระบุว่าคำแถลงของ DoE นั้นทำให้เข้าใจผิด และการทดสอบจะมีนิยามที่ทันสมัยของเชื้อเพลิงเกรดที่มีปริมาณ Pu-240 เพียง 12% ^{[ 40 ]}

ในปี 1997 นักวิเคราะห์การเมืองMatthew Bunnและที่ปรึกษาด้านเทคโนโลยีของประธานาธิบดีJohn Holdrenซึ่งทั้งคู่ทำงานอยู่ที่Belfer Center for Science and International Affairsได้อ้างถึงการประเมินอย่างเป็นทางการของสหรัฐฯ ในช่วงทศวรรษ 1990 เกี่ยวกับทางเลือกเชิงโปรแกรมสำหรับการกำจัดพลูโทเนียม แม้ว่าจะไม่ได้ระบุว่าหมายถึงคำจำกัดความ RGPu ใด แต่ก็ระบุว่า "พลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์ (ที่มีองค์ประกอบไอโซโทปที่ไม่ระบุ) สามารถนำมาใช้ผลิตอาวุธนิวเคลียร์ได้ในทุกระดับของความซับซ้อนทางเทคนิค" และ "รัฐที่มีอาวุธนิวเคลียร์ขั้นสูง เช่น สหรัฐอเมริกาและรัสเซีย โดยใช้การออกแบบที่ทันสมัย ​​สามารถผลิตอาวุธจาก "พลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์" ที่มีผลผลิตการระเบิดที่เชื่อถือได้ น้ำหนัก และลักษณะอื่นๆ ที่โดยทั่วไปเทียบได้กับอาวุธที่ทำจากพลูโทเนียมเกรดอาวุธ" ^{[ 41 ]}

ในบทความปี 2008 Kessler และคณะได้ใช้การวิเคราะห์ความร้อนเพื่อสรุปว่าอุปกรณ์ระเบิดนิวเคลียร์สมมุตินั้น "ไม่สามารถทำได้ในทางเทคนิค" โดยใช้พลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์จากเครื่องปฏิกรณ์ที่มีค่าการเผาไหม้ 30 GWd/t โดยใช้การออกแบบ "เทคโนโลยีต่ำ" ที่คล้ายกับFat Manที่มีเลนส์ระเบิดทรงกลม หรือ 55 GWd/t สำหรับการออกแบบ "เทคโนโลยีปานกลาง" ^{[ 42 ]}

ตามเกณฑ์ของ Kessler และคณะ อุปกรณ์ระเบิดนิวเคลียร์สมมุติฐาน "เทคโนโลยีขั้นสูง" (HNEDs) ที่อาจผลิตได้โดยรัฐที่มีอาวุธนิวเคลียร์ (NWSs) ที่มีประสบการณ์ จะไม่สามารถผลิตได้ในทางเทคนิคหากใช้พลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์ที่มี ไอโซโทปPu-238ที่สร้างความร้อนมากกว่าประมาณ 9% ^{[ 43 ] [ 44 ]}

เครื่องปฏิกรณ์ Magnox ของอังกฤษ ซึ่ง เป็นเครื่องปฏิกรณ์ระบายความร้อนด้วยแก๊ส (GCR) รุ่นที่ 1 แทบจะไม่สามารถเผาไหม้ เชื้อเพลิง ได้มากกว่า 2-5 GWd / t U ^{[ 45 ] [ 29 ]}การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ Magnox ได้รับรหัสว่าPIPPA (Pressurised Pile Producing Power and Plutonium) โดยUKAEA เพื่อบ่งบอกถึงบทบาทเชิงพาณิชย์ ( เครื่องปฏิกรณ์ผลิตพลังงาน ) และทางทหาร ( เครื่องปฏิกรณ์ผลิต ) ของโรงงานความบริสุทธิ์ของ Pu-239 จากเครื่องปฏิกรณ์ Magnox ที่ปล่อยออกมานั้นอยู่ที่ประมาณ 80% ขึ้นอยู่กับค่าการเผาไหม้^{[ 30 ]} 

ในทางตรงกันข้าม ตัวอย่างเช่น องค์ประกอบไอโซโทป ของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วของเครื่องปฏิกรณ์น้ำแรงดันสูงสำหรับ พลเรือนทั่วไป ตามเครื่องปฏิกรณ์รุ่นที่ 2 ทั่วไปที่ มีการเผาไหม้ 45 GWd /tU คือพลูโทเนียม 1.11% ซึ่ง 0.56% เป็น Pu-239 และ 0.28% เป็น Pu-240 ซึ่งสอดคล้องกับปริมาณ Pu-239 ที่ 50.5% และปริมาณ Pu-240 ที่ 25.2% ^{[ 46 ]}สำหรับอัตราการเผาไหม้ทั่วไปที่ต่ำกว่าที่ 43,000 MWd /t ตามที่ตีพิมพ์ในปี 1989 ปริมาณพลูโทเนียม-239 คิดเป็น 53% ของไอโซโทปพลูโทเนียมทั้งหมดในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วของเครื่อง ปฏิกรณ์ ^{[ 6 ]} NRC ของสหรัฐฯระบุว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบน้ำเบา (LWR) เชิงพาณิชย์ ที่ใช้ผลิตไฟฟ้าให้กับบ้านเรือนในปัจจุบัน มีการเผาไหม้ โดยเฉลี่ย ประมาณ 35 GWd/MTU ในปี 1995 ในขณะที่ในปี 2015 ค่าเฉลี่ยดีขึ้นเป็น 45 GWd/MTU ^{[ 47 ]} 

ไอโซโทปพลูโทเนียมฟิสไซล์เลขคี่ที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว เช่น Pu-239 จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อคิดเป็นเปอร์เซ็นต์ขององค์ประกอบทั้งหมดของไอโซโทปพลูโทเนียมทั้งหมด (ซึ่งอยู่ที่ 1.11% ในตัวอย่างแรกข้างต้น) เมื่อมีการเผาไหม้สูงขึ้นเรื่อยๆ ในขณะที่ไอโซโทปพลูโทเนียมที่ไม่ใช่ฟิสไซล์เลขคู่ (เช่นPu-238 , Pu-240และPu-242 ) จะสะสมในเชื้อเพลิงมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป^{[ 48 ]}

เมื่อเทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์พลังงานพัฒนาขึ้น เป้าหมายหนึ่งคือการลดปริมาณเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้แล้วโดยการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงและลดเวลาหยุดทำงานให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อเพิ่มความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจของการผลิตไฟฟ้าจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ แบบฟิสชัน ด้วยเหตุนี้ เครื่องปฏิกรณ์ในสหรัฐอเมริกาจึงเพิ่มอัตราการเผาไหม้เฉลี่ยเป็นสองเท่าจาก 20 ถึง 25 GWd/ MT U ในช่วงทศวรรษ 1970 เป็นมากกว่า 45 GWd/ MT U ในช่วงทศวรรษ 2000 ^{[ 29 ] [ 49 ]}เครื่องปฏิกรณ์รุ่นที่ 3ที่อยู่ระหว่างการก่อสร้างมี อัตรา การเผาไหม้ ที่ออกแบบไว้ ใน ช่วง 60 GWd/tU และจำเป็นต้องเติมเชื้อเพลิงทุกๆ 2 ปีหรือประมาณนั้น ตัวอย่างเช่นเครื่องปฏิกรณ์ความดันของยุโรปมีอัตราการเผาไหม้ที่ออกแบบไว้ที่ 65  GWd/t ^{[ 50 ]}และAP1000มีอัตราการเผาไหม้เฉลี่ยที่ออกแบบไว้ที่ 52.8  GWd/t และสูงสุดที่ 59.5  GWd/t ^{[ 50 ]}เครื่องปฏิกรณ์รุ่นที่ 4ที่ออกแบบไว้จะมี อัตรา การเผาไหม้ที่สูงขึ้นไปอีก

เครื่องปฏิกรณ์แบบหน่วง/ความร้อนในปัจจุบันส่วนใหญ่ทำงานบนวงจรเชื้อเพลิงแบบใช้ครั้งเดียวแม้ว่าจะสามารถนำพลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์แบบใช้ครั้งเดียวกลับมาใช้ใหม่ได้ในระดับจำกัดในรูปแบบของเชื้อเพลิงออกไซด์ผสมหรือ MOXซึ่งเป็นแนวปฏิบัติทางการค้าทั่วไปในประเทศส่วนใหญ่นอกสหรัฐอเมริกา เนื่องจากเป็นการเพิ่มความยั่งยืนของการแตกตัวของนิวเคลียร์และลดปริมาณของกากกัมมันตรังสีระดับสูง^{[ 54 ]}

หนึ่งในสามของพลังงาน/การแตกตัวที่ปลายสุดของอายุการใช้งานเชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์ความร้อนมาจากพลูโทเนียม การสิ้นสุดของวงจรเกิดขึ้นเมื่อเปอร์เซ็นต์ของU-235ลดลง ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงหลักที่ขับเคลื่อนเศรษฐกิจนิวตรอนภายในเครื่องปฏิกรณ์ และการลดลงนี้ทำให้จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงใหม่ ดังนั้นโดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงการออกแบบ หนึ่งในสามของเชื้อเพลิงฟิสไซล์ในชุดเชื้อเพลิงใหม่สามารถเป็นพลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์ฟิสไซล์ได้ โดย ต้องเติม ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำ น้อยลงหนึ่งในสาม เพื่อดำเนินปฏิกิริยาลูกโซ่ต่อไป จึงทำให้เกิดการรีไซเคิลบางส่วน^{[ 55 ]}

เชื้อเพลิง MOX ที่มีพลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์ 5.3% ทั่วไป จะถูกเปลี่ยนสภาพเมื่อถูกเผาอีกครั้ง ซึ่งเป็นวิธีปฏิบัติทั่วไปในเครื่องปฏิกรณ์ความร้อนของฝรั่งเศส กลายเป็นพลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์แบบผ่านสองครั้ง โดยมีองค์ประกอบไอโซโทป 40.8% ²³⁹Puและ 30.6% ²⁴⁰พลูโทเนียมที่จุดสิ้นสุดของวงจร (EOC) ^{[ 56 ] [หมายเหตุ 2 ] พลูโทเนียมเกรด MOX (MGPu) โดยทั่วไปกำหนดไว้ว่ามี 240}มากกว่า 30%ปู . ^{[ 1 ]}

มีข้อจำกัดในจำนวนการรีไซเคิลภายในเครื่องปฏิกรณ์ความร้อนซึ่งแตกต่างจากสถานการณ์ในเครื่องปฏิกรณ์เร็ว เนื่องจากใน สเปกตรัมของ นิวตรอนความร้อน มี เพียงไอโซโทปมวลคี่ของพลูโทเนียม เท่านั้น ที่สามารถแตกตัวได้ไอโซโทปมวลคู่จึงสะสมตัวในทุกสถานการณ์การเผาไหม้สเปกตรัมความร้อนสูงพลูโทเนียม-240ซึ่งเป็นไอโซโทปมวลคู่ ภายในสเปกตรัมของนิวตรอนความร้อน เป็นวัสดุที่อุดมสมบูรณ์เช่นเดียวกับยูเรเนียม-238กลายเป็นพลูโทเนียม-241 ที่สามารถแตกตัวได้เมื่อจับนิวตรอน อย่างไรก็ตาม พลูโทเนียม-242มวลคู่ไม่เพียงแต่มีภาคตัดขวางการจับนิวตรอน ต่ำ ภายในสเปกตรัมความร้อนเท่านั้น แต่ยังต้องการการจับนิวตรอน 3 ครั้ง ก่อนที่จะกลายเป็นนิวไคลด์ที่สามารถแตกตัวได้^{[ 55 ]}

ในขณะที่เครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนความร้อนส่วนใหญ่ต้องจำกัดเชื้อเพลิง MOX ให้น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของปริมาณเชื้อเพลิงทั้งหมดด้วยเหตุผลด้านเสถียรภาพนิวเคลียร์ เนื่องจากการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ทำงานภายใต้ข้อจำกัดของสเปกตรัมความร้อนของนิวตรอนในทางกลับกันเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนเร็ว สามารถใช้พลูโทเนียมที่มีองค์ประกอบไอโซโทปใดก็ได้ ทำงานโดยใช้พลูโทเนียมที่นำกลับมาใช้ใหม่ทั้งหมด และในโหมด " เผาไหม้ " เร็ว หรือวงจรเชื้อเพลิง จะเกิดการแตกตัวและกำจัดพลูโทเนียมทั้งหมดที่มีอยู่ในคลังเชื้อเพลิงใช้แล้วแบบใช้ครั้งเดียวทั่วโลก^{[ 57 ]} การออกแบบ IFR ที่ทันสมัย ​​ซึ่งรู้จักกันในชื่อ แนวคิด S-PRISMและ แนวคิด เครื่องปฏิกรณ์เกลือเสถียร เป็นเครื่องปฏิกรณ์เร็วสองแบบที่เสนอให้เผาไหม้/กำจัดคลังพลูโทเนียมในสหราชอาณาจักรซึ่งเกิดจากการใช้งานเครื่องปฏิกรณ์ Magnox ที่สร้างคลังพลูโทเนียมเกรดเชื้อเพลิง/"เกรดเครื่องปฏิกรณ์" ที่ใหญ่ที่สุดในโลก^{[ 58 ]}

ในสมการของ Bathke เกี่ยวกับ "ระดับความน่าดึงดูด" ของวัสดุนิวเคลียร์เกรดอาวุธค่า Figure of Merit (FOM) ที่การคำนวณสร้างขึ้น แสดงให้เห็นว่าเครื่องปฏิกรณ์แบบโซเดียมฟาสต์บรีดเดอร์ไม่น่าจะบรรลุระดับความต้านทานการแพร่กระจายที่ต้องการ ในขณะที่เครื่องปฏิกรณ์แบบมอลเทนซอลต์บรีดเดอร์มีแนวโน้มที่จะทำได้มากกว่า^{[ 59 ]}

ใน วงจร เครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็วหรือโหมดเร่งปฏิกิริยาเร็ว ซึ่งแตกต่างจากเครื่องปฏิกรณ์แบบเผาไหม้เร็ว เครื่องปฏิกรณ์ Phénix ของฝรั่งเศส ได้แสดงให้เห็นถึงการรีไซเคิลและการนำพลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์กลับมาใช้ซ้ำได้หลายครั้ง อย่างเป็นเอกลักษณ์ ^{[ 60 ]}แนวคิดเครื่องปฏิกรณ์และการหมุนเวียนเชื้อเพลิงที่คล้ายคลึงกัน โดยเครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็วแบบอินทิกรัล ที่เป็นที่รู้จักมากที่สุด ถือเป็นหนึ่งในไม่กี่เครื่องปฏิกรณ์ที่สามารถบรรลุ "ความยั่งยืนในระดับดาวเคราะห์" ได้อย่างแท้จริง โดยสามารถให้พลังงานแก่ประชากรโลก 10 พันล้านคน ในขณะที่ยังคงรักษาผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมให้น้อยที่สุด^{[ 61 ]}ดังนั้น ในโหมดเร่งปฏิกิริยาเร็ว เครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็วจึงมักถูกเสนอให้เป็นรูปแบบของพลังงานนิวเคลียร์หมุนเวียนหรือยั่งยืน แม้ว่า เศรษฐกิจพลูโทเนียม "[เกรดเครื่องปฏิกรณ์] " ที่มันจะสร้างขึ้นในปัจจุบันจะก่อให้เกิดความไม่พอใจทางสังคมและข้อโต้แย้งต่างๆ เกี่ยวกับศักยภาพในการแพร่กระจายอาวุธนิวเคลียร์ในความคิดของสาธารณชน

โดยทั่วไปแล้ว ในเครื่องปฏิกรณ์ความร้อนพลเรือนของยุโรป ชุดเชื้อเพลิง MOX ที่มีพลูโทเนียม 5.3% ซึ่งผลิตโดยกระบวนการแปรรูป เชื้อเพลิงแบบเปียก/PUREX ทั่วไป ของชุดเชื้อเพลิงเริ่มต้นที่สร้างความร้อน 33 GWd/t ก่อนที่จะกลายเป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว เมื่อถูกเผาในเครื่องปฏิกรณ์ความร้อน จะได้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วที่มีองค์ประกอบไอโซโทปของพลูโทเนียม 40.8% ²³⁹Puและ 30.6% ²⁴⁰ปู . ^{[ 56 ] [หมายเหตุ 2 ]}

จากการคำนวณพบว่า พลังงานที่ได้จากการระเบิดนิวเคลียร์จะลดลงถึงสองลำดับขนาดหากใช้²⁴⁰ปริมาณ Puเพิ่มขึ้นเป็น 25% (0.2 kt) ^{[ 12 ]}

การแปรรูปเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นการนำพลูโทเนียมเกรดสำหรับเครื่องปฏิกรณ์กลับมาใช้ในเครื่องปฏิกรณ์เดิมหรือเครื่องปฏิกรณ์ที่ทันสมัยกว่าเดิมนั้น ได้รับการวางแผนในสหรัฐอเมริกาในช่วงทศวรรษ 1960 ในเวลานั้นตลาดยูเรเนียมคาดว่าจะแออัดและอุปทานจะขาดแคลน ดังนั้นเมื่อรวมกับการรีไซเคิลเชื้อเพลิงแล้วเครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็ว ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า จึงถูกมองว่ามีความจำเป็นเร่งด่วนในการใช้ยูเรเนียมที่มีอยู่อย่างจำกัดอย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม ความเร่งด่วนนี้ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากมีการคาดการณ์ความต้องการที่ลดลงและการค้นพบแร่ยูเรเนียมที่เพิ่มขึ้น ด้วยเหตุผลทางเศรษฐกิจเหล่านี้ เชื้อเพลิงใหม่และการพึ่งพาเชื้อเพลิงใหม่เพียงอย่างเดียวจึงยังคงมีราคาถูกกว่าในเชิงพาณิชย์เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงรีไซเคิล

ในปี พ.ศ. 2520 รัฐบาลคาร์เตอร์ได้สั่งห้ามการแปรรูปเชื้อเพลิงใช้แล้ว เพื่อเป็นการสร้างแบบอย่างในระดับนานาชาติ เนื่องจากภายในสหรัฐอเมริกา มีความเชื่อกันว่าการกระทำดังกล่าวจะนำไปสู่การแพร่กระจายอาวุธนิวเคลียร์^{[ 62 ]}การตัดสินใจนี้ยังคงเป็นที่ถกเถียงและนักฟิสิกส์และวิศวกรชาวอเมริกันจำนวนมากมองว่าเป็นการตัดสินใจที่ผิดพลาดอย่างร้ายแรง เนื่องจากทำให้ผู้เสียภาษีชาวอเมริกันและกองทุนที่สร้างขึ้นโดยผู้ประกอบการโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ของสหรัฐฯ ต้องเสีย ค่าใช้จ่ายไปกับโครงการที่ถูกยกเลิกและการลงทุนกว่า 1 พันล้านดอลลาร์ในทางเลือกอื่นที่เสนอ นั่นคือสถานที่จัดเก็บกากกัมมันตรังสีนิวเคลียร์ที่ภูเขายุกกาซึ่งจบลงด้วยการประท้วง การฟ้องร้อง และการตัดสินใจที่หยุดชะงักและดำเนินต่อไปซ้ำแล้วซ้ำเล่า ขึ้นอยู่กับความคิดเห็นของประธานาธิบดีคนใหม่ที่เข้ามา^{[ 63 ] [ 64 ]}

เนื่องจากสารปนเปื้อนที่ "ไม่พึงประสงค์" จากมุมมองของการผลิตอาวุธ²⁴⁰Puสลายตัวเร็วกว่า²³⁹Puมีครึ่งชีวิต 6,500 และ 24,000 ปี ตามลำดับ คุณภาพของพลูโทเนียมเกรดจะเพิ่มขึ้นตามเวลา (แม้ว่าปริมาณรวมจะลดลงในช่วงเวลานั้นเช่นกัน) ดังนั้น นักฟิสิกส์และวิศวกรจึงชี้ให้เห็นว่า เมื่อเวลาผ่านไปหลายร้อย/หลายพันปี ทางเลือกอื่นนอกเหนือจากการ "เผา" เครื่องปฏิกรณ์เร็วหรือการรีไซเคิลพลูโทเนียมจากกองเครื่องปฏิกรณ์ทั่วโลกจนกว่าจะถูกเผาไหม้หมด ซึ่งเป็นทางเลือกที่เสนอกันบ่อยที่สุด นั่นคือ การเก็บไว้ในแหล่งกักเก็บทางธรณีวิทยา ที่ลึก เช่นแหล่งกักเก็บเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว Onkaloมีศักยภาพที่จะกลายเป็น "เหมืองพลูโทเนียม" ซึ่งสามารถหาวัสดุเกรดอาวุธสำหรับอาวุธนิวเคลียร์ได้โดย การสกัด PUREX อย่างง่าย ๆ ในอีกหลายศตวรรษถึงหลายพันปีข้างหน้า^{[ 67 ] [ 22 ] [ 68 ]}

กลุ่ม Aum Shinrikyoซึ่งประสบความสำเร็จในการพัฒนาก๊าซพิษSarinและ VX ถือว่าขาดความเชี่ยวชาญทางเทคนิคในการพัฒนาหรือขโมยอาวุธนิวเคลียร์ ในทำนองเดียวกัน กลุ่มอัลเคด้าก็ถูกหลอกลวงหลายครั้งเกี่ยวกับการขายกากกัมมันตรังสีและวัสดุอื่นที่ไม่ใช่เกรดอาวุธบริษัท RANDแนะนำว่าประสบการณ์ความล้มเหลวและการถูกหลอกลวงซ้ำแล้วซ้ำเล่าอาจทำให้ผู้ก่อการร้ายสรุปว่าการได้มาซึ่งอาวุธนิวเคลียร์นั้นยากและมีค่าใช้จ่ายสูงเกินกว่าจะคุ้มค่าที่จะดำเนินการ^{[ 69 ]}

• ระเบิดยูเรเนียมไฮไดรด์ - ให้ผลผลิตประมาณ 0.2 กิโลตัน

• พลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์สามารถนำมาใช้สร้างอาวุธนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้FAS , Richard Garwin, CFR , คำให้การต่อสภาคองเกรส, 1998
• พลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์และเกรดอาวุธในวัตถุระเบิดนิวเคลียร์กลุ่มพันธมิตรแคนาดาเพื่อความรับผิดชอบด้านนิวเคลียร์
• อาวุธนิวเคลียร์และพลูโทเนียมจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ , อมอรี บี. โลวินส์ , 28 กุมภาพันธ์ 1980, เนเจอร์ , เล่มที่ 283, ฉบับที่ 5750, หน้า 817–823
• การ์วิน, ริชาร์ด แอล. (15 มิถุนายน 1999). "วัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์: การแปรรูปเชื้อเพลิงนิวเคลียร์มีประโยชน์หรือไม่?"ใน บี. ฟาน เดอร์ ซวาน (บรรณาธิการ). พลังงานนิวเคลียร์ . เวิลด์ ไซเอนซ์. หน้า 144. ISBN 978-981-02-4011-0แต่ไม่มีข้อสงสัยเลยว่าพลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์ที่ได้จากการแปรรูปเชื้อเพลิง ใช้แล้วของเครื่องปฏิกรณ์น้ำเบา ( LWR ) สามารถนำไปใช้ผลิตอาวุธนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพสูงและน่าเชื่อถือสูงได้อย่างง่ายดาย ดังที่ได้อธิบายไว้ในเอกสาร ของคณะกรรมการความมั่นคงระหว่างประเทศและการควบคุมอาวุธ (CISAC) ปี 1994
• ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดสอบอาวุธนิวเคลียร์ใต้ดินโดยใช้พลูโทเนียมเกรดเครื่องปฏิกรณ์
• เหตุผลที่คุณไม่สามารถสร้างระเบิดจากเชื้อเพลิงใช้แล้วได้
• ไอโซโทปของพลูโทเนียม - ประเด็นด้านการไม่แพร่กระจายอาวุธนิวเคลียร์และการคุ้มครองความปลอดภัยเก็บถาวรเมื่อ 2015-04-08 ที่Wayback Machine
• พลูโทเนียมในฐานะแหล่งพลังงาน โดย อาร์จุน มาคิยานี สถาบันวิจัยพลังงานและสิ่งแวดล้อม