Plutonij oružja: primjena, proizvodnja, odlaganje

Čovječanstvo je uvijek tražilo nove izvore energije koji mogu riješiti mnoge probleme. Međutim, nisu uvijek sigurni. Dakle, osobito, naširoko koristi danas nuklearni reaktori iako su u stanju proizvesti samo ogromnu količinu takve električne energije koju svatko treba, oni još uvijek nose smrtnu opasnost. Ali, osim toga korištenje nuklearne energije za miroljubive svrhe, neke zemlje našeg planeta naučili su ga koristiti u vojsci, posebno za stvaranje nuklearnih bojevih glava. Ovaj članak će se baviti temeljem takvog destruktivnog oružja čije je ime plutonij oružja.

Kratke informacije

Ovaj kompaktni metalni oblik sadrži najmanje 93,5% izotopa 239Pu. Pluton oružja imenovan je tako da se može razlikovati od "reaktorskog kolege". U načelu, plutonij uvijek se formira u apsolutno bilo nuklearnog reaktora, koji se, pak, radi na niskim obogaćenog ili prirodnog urana, sadrži, za najveći dio, izotopa 238U.

Vojne primjene

Plutonij 239Pu, koji se koristi u oružju, temelj je nuklearnog oružja. U tom slučaju, uporaba izotopa s masovnim brojevima 240 i 242 je nevažno, jer oni proizvode vrlo visoku neutrona pozadine, što u konačnici sprječava stvaranje i dizajn visokih performansi nuklearnog tereta. Osim toga, plutonij izotopi 240Pu i 241Pu su znatno manji poluraspada u odnosu na 239Pu, međutim plutonijev snažno grijane dijelove. S tim u vezi u nuklearnom streljivu inženjeri su prisiljeni dodatno dodati elemente za uklanjanje viška topline. Usput, 239Pu u svom čistom obliku toplije je od ljudskog tijela. Ne može se, ali uzeti u obzir činjenicu da su produkti raspadanja teških izotopa podvrgnut štetne promjene u kristalnoj rešetci metala, i to je sasvim prirodna rekonfigurira dijelove plutonija, što u konačnici može uzrokovati potpuni neuspjeh nuklearnog eksplozivne naprave.

Općenito, sve gore navedene poteškoće mogu se prevladati. I u praksi je već nekoliko puta testirano eksplozivne naprave na osnovi plutonija "reaktora". Ali treba shvatiti da u nuklearnom oružju, njihova kompaktnost, njihova mala masa, trajnost i pouzdanost nisu posljednja. U svezi s tim, u njima se koristi isključivo plutonij.

Dizajniranje proizvodnih reaktora

Gotovo svi plutonijev u Rusiji proizvedeni su u reaktorima opremljenim s grafitnim usporivačem. Svaki od reaktora izgrađen je oko cilindrično sklopljenih grafitnih blokova.

U sastavljenom obliku, grafitni blokovi imaju posebne razmake između njih kako bi se osigurala kontinuirana cirkulacija hladnjaka, koja koristi izvor dušika. U sklopljenoj strukturi postoje i vertikalno postavljeni kanali stvoreni za prolazak kroz njih hlađenje vodom i gorivo. Sklop se čvrsto oslanja na strukturu s rupama ispod kanala koji se koriste za isporuku već ozračenog goriva. Svaki od kanala nalazi se u tankoj cijevi od lijevanog i iznimno jakog aluminijskog sloja. Većina opisanih kanala ima 70 šipki za gorivo. Voda za hlađenje struji neposredno oko štapova za gorivo, uklanjajući višak topline od njih.

Povećanje kapaciteta proizvodnih reaktora

U početku je prvi reaktor "Mayak" radio s kapacitetom od 100 termalnih MW. Međutim, glavni direktor sovjetskog programa za razvoj nuklearnog oružja Igor Kurchatov uvela je prijedlog da bi reaktor trebao raditi zimi s kapacitetom od 170 do 190 MW, a ljeti - 140-150 MW. Taj je pristup omogućio da reaktor proizvede gotovo 140 grama dragocjenog plutonija dnevno.

Godine 1952. provedeno je punopravno znanstveno istraživanje radi povećanja proizvodnih kapaciteta operativnih reaktora takvim metodama:

• Povećanjem protoka vode koja se koristi za hlađenje i prolazak kroz aktivne zone nuklearnog postrojenja.
• Povećanjem otpornosti na fenomen korozije koji se pojavljuje u blizini linijskih kanala.
• Smanjenje brzine oksidacije grafita.
• Povećajte temperaturu unutar gorivih ćelija.

Kao rezultat toga, propusnost cirkulirajuće vode znatno se povećala nakon što je povećan razmak između goriva i zidova kanala. Korozija se također uspjela riješiti. U tu svrhu, odabrani se najprikladnije aluminijeve legure aktivno dodavanjem natrijevog dikromata, što u konačnici poboljšane mekoću rashladne vode (pH je oko 6.0-6.2). Oksidacija grafita prestala je biti stvarni problem nakon što je dušik korišten za njegovo hlađenje (prije toga se koristio samo zrak).

U sumrak 1950 inovacije u potpunosti su ostvareni u praksi, čime se smanjuje oticanje zračenja izazvanog urana izuzetno nepotrebno, uvelike smanjuju toplinske kaljenje šipke urana za poboljšanje otpornosti membrane i poboljšati kontrolu kvalitete proizvodnje.

Proizvodnja u Mayaku

"Chelyabinsk-65" jedna je od onih tajnih tvornica na kojima je nastalo stvaranje oružja grade plutonij. Biljka je imala nekoliko reaktora, od kojih ćemo se međusobno upoznati.

Reaktor A

Instalacija je dizajnirana i izrađena pod vodstvom legendarnog NA Dollezhal. Radilo se s kapacitetom od 100 MW. Reaktor je imao 1,149 vertikalno raspoređenih upravljačkih i gorivnih kanala u grafitnom bloku. Ukupna masa strukture bila je oko 1050 tona. Gotovo svi kanali (osim 25) napunjeni su uranijem, ukupne mase 120-130 tona. Za kontrolne šipke korišteno je 17 kanala, a 8 za eksperimente. Maksimalni pokazatelj projiciranog otpuštanja topline gorivom je iznosio 3,45 kW. Isprva je reaktor proizvedeo oko 100 grama plutonija dnevno. Prvi put je metalni plutonij proizveden 16. travnja 1949. godine.

Tehnološki nedostaci

Gotovo odmah, identificirani su vrlo ozbiljni problemi, koji se sastojao od korozije aluminijskih košuljica i oblaganja gorivih ćelija. Isto tako, štapići urana su nabubljeni i oštećeni, a rashladna voda teče izravno u jezgru reaktora. Nakon svake propuštanja, reaktor je trebao zaustaviti do 10 sati kako bi se grafit osušio zrakom. U siječnju 1949. brodovi su zamijenjeni kanalima. Nakon toga instalacija je pokrenuta 26. ožujka 1949. godine.

U razdoblju 1950.-1954. Razvijen je oružani plutonij, čija je proizvodnja na reaktoru A bila popraćena različitim poteškoćama, s prosječnom snagom od 180 MW. Naknadni rad reaktora počeo se pratiti njegovom intenzivnom uporabom, što je naravno dovelo do učestalijih zaustavljanja (do 165 puta mjesečno). Kao rezultat toga, u listopadu 1963. reaktor je zaustavljen i nastavio s radom tek u proljeće 1964. godine. Završio je svoju kampanju 1987. godine i za čitavo razdoblje dugogodišnjeg rada proizveo je 4,6 tona plutonija.

Reaktori AB

Na tvornici Chelyabinsk-65, tri AB reaktora odluèila se graditi u jesen 1948. Njihov proizvodni kapacitet bio je 200-250 grama plutonija dnevno. Glavni projektant projekta bio je A. Savin. Svaki je reaktor brojeo 1996 kanala, od kojih je 65 kontrolirano. U postrojenjima je korištena tehnička novost - svaki je kanal opremljen posebnim detektorom za propuštanje rashladnog sredstva. Ovaj potez omogućio je promjenu košuljica bez prekida rada samog reaktora.

Prva godina rada reaktora pokazala je da su proizvele oko 260 grama plutonija dnevno. Međutim, od druge godine poslovanja postupno se povećava kapacitet, a već 1963. njegova brojka iznosi 600 MW. Nakon drugog remonta, problem s linijama je potpuno riješen, a kapacitet je već 1200 MW s godišnjom proizvodnjom 270 kg plutonija. Ovi pokazatelji su sačuvani do završetka reaktora.

AI-IR reaktor

Tvrtka Chelyabinsk koristila je ovu instalaciju između 22. prosinca 1951. i 25. svibnja 1987. godine. Osim urana, reaktor je također proizveo kobalt-60 i polonij-210. Izvorno, tritij je proizveden na mjestu, ali kasnije je također proizveden plutonij.

Također, postrojenje za preradu oružja grade plutonij imao reaktore koji rade na teškoj vodi i jedan reaktor lake vode (njegovo ime je Ruslan).

Sibirski div

"Tomsk-7" - ovo je naziv postrojenja koja je smještena u pet reaktora za stvaranje plutonija. Svaka od jedinica koristila je grafit kako bi usporio neutrone i običnu vodu kako bi se osiguralo pravilno hlađenje.

Reaktor I-1 radio je s rashladnim sustavom u kojem je voda jednom prolazila. Međutim, preostale četiri jedinice bile su opremljene zatvorenim primarnim krugovima opremljenim izmjenjivačima topline. Takav dizajn omogućio je daljnji razvoj pare, što je pak pomoglo u proizvodnji električne energije i grijanja različitih stambenih jedinica.

„Tomsk 7”, a reaktor je također pozvao EI-2, koji je, pak, imao dvostruku svrhu: za proizvodnju plutonija na štetu proizvedene pare proizvedene električne energije od 100 MW i 200 MW toplinske energije.

Važne informacije

Na uvjeravanje znanstvenika, pola propadanja oružja grade plutonij je oko 24 360 godina. Velika figura! U tom smislu, osobito akutne pitanje postaje: „Kako pravilno raditi s proizvodnjom otpada na stavku” Najbolja opcija se smatra izgradnja posebnih poduzeća za daljnju obradu oružja-razred plutonija. To se objašnjava činjenicom da se u ovom slučaju element više ne može koristiti u vojne svrhe i da će ga kontrolirati osoba. Tako se u Rusiji nalazi oružani plutonij, ali Sjedinjene Američke Države poduzimaju drugačiji put, čime se krši međunarodne obveze.

Dakle, američka vlada predlaže uništiti visoko obogaćenu nuklearno gorivo ne industrijskom metodom, već razrjeđivanjem plutonija i pohranjivanjem u specijalne spremnike na dubini od 500 metara. Jasno je da se u ovom slučaju materijal lako može izvući u bilo kojem trenutku s tla i ponovno pokrenuti u vojne svrhe. Prema riječima ruskog predsjednika Vladimira Putina, u početku zemlje su se dogovorile da unište plutonij ne ovom metodom, nego da se recikliraju u industrijskim objektima.

Trošak oružja plutonija zaslužuje posebnu pažnju. Stručnjaci procjenjuju da desetke tona ovog elementa može koštati nekoliko milijardi američkih dolara. A neki stručnjaci procjenjivali su čak 500 tona oružja plutonija čak 8 trilijuna dolara. Iznos je stvarno impresivan. Da bi se jasnije utvrdilo koliko je taj novac, recimo da je u posljednjem desetljeću 20. stoljeća prosječni godišnji BDP u Rusiji bio 400 milijardi dolara. To je, zapravo, stvarna cijena oružja grade plutonij je bio jednak dvadeset godišnjeg BDP-a Ruske Federacije.