Armament plutoniu: aplicare, producție, eliminare

Omenirea a căutat mereu noi surse de energie care pot rezolva multe probleme. Cu toate acestea, nu întotdeauna sunt în siguranță. Deci, în special, pe scară largă astăzi reactori nucleari deși sunt capabili să producă doar o cantitate enormă de energie electrică de care are nevoie toată lumea, ei încă poartă un pericol muritor. Dar, pe lângă asta utilizarea energiei nucleare în scopuri pașnice, unele țări ale planetei noastre au învățat să o folosească în armată, în special pentru crearea de focoase nucleare. Acest articol se va ocupa de baza unei astfel de arme distructive, al cărei nume este plutoniul de arme.

Informații succinte

Această formă compactă de metal conține cel puțin 93,5% din izotopul 239Pu. Armamentul de plutoniu a fost numit astfel încât să poată fi distins de un "coleg al reactorului". În principiu, plutoniul este întotdeauna format în absolut orice reactor nuclear, care, la rândul său, operează pe uraniu slab îmbogățit sau natural care conține, în cea mai mare parte, izotopul 238U.

Aplicații militare

Arme plutoniu de calitate 239Pu - bază de arme nucleare. În acest caz, utilizarea izotopilor cu numere de masă 240 și 242 este lipsită de relevanță, deoarece acestea produc de fond foarte mare de neutroni, care împiedică în cele din urmă crearea și proiectarea de încărcare nucleare de înaltă performanță. Mai mult, izotopii plutoniului 240Pu și 241Pu sunt semnificativ mai mici timp de înjumătățire comparativ cu 239Pu, cu toate acestea plutoniu părți puternic încălzite. Este în acest sens în inginerii de arme nucleare sunt obligați să adauge elemente suplimentare pentru eliminarea excesului de căldură. Apropo, 239Pu pur corp mai cald. Nu se poate, dar să ia în considerare faptul că produsele din dezintegrarea izotopilor grele este supus unor schimbări dăunătoare în rețeaua cristalină a metalului, și este reconfigurează părți destul de naturale de plutoniu, care, în cele din urmă poate provoca un eșec total al unui dispozitiv exploziv nuclear.

În ansamblu, toate dificultățile de mai sus pot fi depășite. În practică, de mai multe ori au fost deja testate dispozitive explozive bazate pe plutoniu "reactor". Dar ar trebui să se înțeleagă că în armele nucleare, compactitatea lor, mica lor masă, durabilitatea și fiabilitatea nu sunt ultimul. În legătură cu aceasta, se utilizează exclusiv plutoniu de arme.

Caracteristicile de proiectare ale reactoarelor de producție

Practic, întregul plutoniu din Rusia a fost produs în reactoare echipate cu un retarder de grafit. Fiecare dintre reactoare este construit în jurul blocurilor cilindrice asamblate din grafit.

În forma asamblată, blocurile de grafit au goluri speciale între ele pentru a asigura o circulație continuă a răcitorului, care utilizează azotul ca sursă. În structura asamblată există, de asemenea, canale dispuse vertical pentru a trece prin ele răcirea cu apă și combustibilul. Ansamblul însăși se sprijină rigid pe o structură cu găuri sub canalele utilizate pentru a transporta combustibilul deja iradiat. Fiecare dintre canale este într-un tub cu pereți subțiri, turnat dintr-un aliaj de aluminiu ușor și extra-puternic. Majoritatea canalelor descrise au 70 de tije de combustibil. Apa pentru răcire curge direct în jurul barelor de combustibil, eliminând excesul de căldură din ele.

Creșterea capacității reactoarelor de producție

Inițial, primul reactor "Mayak" a funcționat cu o capacitate de 100 MW termice. Cu toate acestea, directorul-șef al programului sovietic de dezvoltare a armelor nucleare Igor Kurchatov a introdus o propunere ca reactorul să funcționeze iarna cu o capacitate de 170-190 MW, iar în vara - 140-150 MW. Această abordare a permis reactorului să producă aproape 140 de grame de plutoniu prețios pe zi.

În 1952, sa realizat o cercetare științifică completă pentru a crește capacitatea de producție a reactoarelor de operare prin astfel de metode:

• Prin creșterea fluxului de apă utilizat pentru răcirea și curgerea prin zonele active ale instalației nucleare.
• Prin creșterea rezistenței la fenomenul de coroziune care se produce în apropierea canalelor de căptușire.
• Reducerea ratei de oxidare a grafitului.
• Creșteți temperatura în interiorul celulelor de combustie.

Ca rezultat, debitul de apă circulant a crescut semnificativ după ce diferența dintre combustibil și pereții canalului a crescut. De asemenea, coroziunea a reușit să scape. În acest scop s-au ales cele mai potrivite aliaje de aluminiu și s-a adăugat activ dicromatul de sodiu, care a mărit în cele din urmă moliciunea apei de răcire (pH-ul a devenit de aproximativ 6,0-6,2). Oxidarea grafitului a încetat să mai reprezinte o problemă reală după folosirea azotului pentru răcirea acestuia (înainte de aceasta sa folosit numai aer).

La apusul soarelui 1950 inovațiile au fost pe deplin realizat în practică, reducând astfel umflarea indusă de radiație a uraniului extrem de inutile, reduce considerabil tije de întărire termică a uraniului pentru a îmbunătăți rezistența membranei și pentru a îmbunătăți controlul calității producției.

Producție la Mayak

"Chelyabinsk-65" este una dintre fabricile secrete pe care a avut loc crearea plutoniului de arme. Planta avea mai multe reactoare, fiecare dintre care ne vom cunoaște reciproc.

Reactorul A

Instalarea a fost proiectată și creată sub îndrumarea legendarului NA Dollezhal. A funcționat cu o capacitate de 100 MW. Reactorul a avut 1.149 poziții de control și canale de combustibil dispuse vertical într-un bloc de grafit. Masa totală a structurii a fost de aproximativ 1050 de tone. Practic toate canalele (cu excepția celor 25) au fost încărcate cu uraniu, masa totală a căruia era de 120-130 tone. Au fost utilizate 17 canale pentru tije de control și 8 pentru experimente. Indicatorul maxim al debitului proiectat de căldură al celulei de combustibil a fost de 3,45 kW. La început, reactorul a produs aproximativ 100 de grame de plutoniu pe zi. Pentru prima dată, plutoniul metalic a fost produs la 16 aprilie 1949.

Dezavantaje tehnologice

Aproape imediat, au fost identificate probleme destul de grave, care au constat în coroziunea căptușelilor de aluminiu și acoperirea celulelor de combustie. De asemenea, tijele de uraniu s-au umflat și s-au deteriorat, iar apa de răcire a trecut direct în miezul reactorului. După fiecare scurgere, reactorul a trebuit oprit până la 10 ore pentru a usca grafitul cu aer. În ianuarie 1949, garniturile au fost înlocuite cu canale. După aceasta, instalarea a fost lansată pe 26 martie 1949.

Plutoniul de arme, a cărui producție la reactorul A a fost însoțită de diverse dificultăți, a fost dezvoltată în perioada 1950-1954, cu o capacitate medie de 180 MW. Funcționarea ulterioară a reactorului a început să fie însoțită de o utilizare mai intensă a acestuia, ceea ce a dus în mod natural la opriri frecvente (de până la 165 de ori pe lună). În consecință, în octombrie 1963, reactorul a fost oprit și și-a reluat activitatea doar în primăvara anului 1964. El și-a încheiat campania în 1987 și pentru întreaga perioadă de mulți ani de funcționare a produs 4.6 tone de plutoniu.

Reactorii AB

La uzina din Chelyabinsk-65, trei reactoare AB au fost decise să fie construite în toamna anului 1948. Capacitatea lor de producție a fost de 200-250 de grame de plutoniu pe zi. Principalul designer al proiectului a fost A. Savin. Fiecare reactor a numărat canalele din 1996, dintre care 65 au fost controlate. În instalații a fost utilizată o noutate tehnică - fiecare canal a fost echipat cu un detector special pentru scurgerea lichidului de răcire. Această mișcare a făcut posibilă schimbarea căptușelilor fără a termina funcționarea reactorului în sine.

Primul an de funcționare a reactoarelor a arătat că au produs aproximativ 260 de grame de plutoniu pe zi. Cu toate acestea, de la al doilea an de funcționare, capacitatea a crescut treptat, iar deja în 1963 cifra a fost de 600 MW. După cea de-a doua revizie, problema cu garniturile a fost complet rezolvată, iar capacitatea era deja de 1200 MW, cu o producție anuală de 270 kg de plutoniu. Acești indicatori au fost păstrați până când reactoarele au fost complet închise.

Reactor AI-IR

Întreprinderea Chelyabinsk a folosit această instalație între 22 decembrie 1951 și 25 mai 1987. Pe lângă uraniu, reactorul a produs, de asemenea, cobalt-60 și poloniu-210. Inițial, tritiumul a fost produs la locul respectiv, dar mai apoi a fost produs și plutoniu.

De asemenea, instalația de procesare a plutoniului de arme a avut reactoare care funcționau pe apă grea și un singur reactor de apă ușoară (numele său era Ruslan).

Si gigantul siberian

"Tomsk-7" - acesta este numele fabricii, care a găzduit cinci reactoare pentru a crea plutoniu. Fiecare unitate a folosit grafitul pentru a încetini neutronii și apa obișnuită pentru a asigura răcirea corespunzătoare.

Reactorul I-1 a funcționat cu un sistem de răcire în care apa a trecut o singură dată. Cu toate acestea, cele patru unități rămase au fost echipate cu circuite primare închise echipate cu schimbătoare de căldură. Un astfel de proiect a făcut posibilă dezvoltarea în continuare a aburului, care, la rândul său, a contribuit la producerea de energie electrică și la încălzirea diferitelor încăperi de locuit.

„Tomsk-7“, iar reactorul a fost, de asemenea, numit EI-2, care, la rândul său, a avut un dublu scop: de a produce plutoniu în detrimentul aburului produs generat energie electrică de 100 MW și 200 MW de energie termică.

Informații importante

La asigurările oamenilor de știință, jumătatea degradării plutoniului de arme este de aproximativ 24 360 de ani. O cifră uriașă! În acest sens, o chestiune deosebit de acută devine: „Cum corect de a face cu producerea de deșeuri a elementului“ Cea mai bună opțiune este considerată a fi construirea de întreprinderi speciale pentru prelucrarea ulterioară a armelor-plutoniu de calitate. Acest lucru se explică prin faptul că, în acest caz, elementul nu mai poate fi folosit în scopuri militare și va fi controlat de o persoană. Acesta este modul în care plutoniul de arme este eliminat în Rusia, dar Statele Unite ale Americii au luat o altă rută, încălcând astfel obligațiile sale internaționale.

Astfel, guvernul SUA propune distrugerea extrem de îmbogățită combustibil nuclear nu printr-o metodă industrială, ci prin diluarea plutoniului și depozitarea în recipiente speciale la o adâncime de 500 de metri. Este de la sine înțeles că, în acest caz, materialul poate fi ușor extras în orice moment de la sol și relansat în scopuri militare. Potrivit președintelui rus Vladimir Putin, inițial țările au convenit să distrugă plutoniul nu prin această metodă, ci să recicleze la instalațiile industriale.

Costul plutonului de arme merită o atenție deosebită. Experții estimează că zeci de tone din acest element ar putea costa câteva miliarde de dolari americani. Iar unii experți au estimat 500 de tone de plutoniu de arme la fel de mult ca 8 trilioane de dolari. Suma este cu adevărat impresionantă. Pentru a clarifica cât de mari sunt acești bani, să spunem că în ultimul deceniu al secolului XX, PIB-ul anual al Rusiei a fost de 400 miliarde de dolari. De fapt, prețul real al plutoniului de arme a fost egal cu douăzeci de PIB anual al Federației Ruse.