Zbraňové plutonium: aplikace, výroba, likvidace

Lidstvo vždy hledalo nové zdroje energie, které mohou vyřešit mnoho problémů. Nejsou však vždy bezpečné. Takže, zejména, široce používán dnes jaderné reaktory i když jsou schopni vyrábět jen obrovské množství takové elektrické energie, kterou každý potřebuje, stále nesou smrtelné nebezpečí. Ale kromě toho využívání jaderné energie pro mírové účely se některé země naší planety naučily používat v armádě, zejména pro vytvoření jaderných hlavic. Tento článek se bude zabývat základem takové destruktivní zbraně, jejíž název je zbraně plutonia.

Stručné informace

V tomto kompaktním provedení kovu obsahuje alespoň 93,5% 239Pu izotop. Plutonia pro vojenské účely byl pojmenován tak, aby bylo možné odlišit od „bratr reaktoru.“ V zásadě platí, že plutonium je vždy vytvořen v absolutně jaderného reaktoru, který na oplátku vede k nízkým obohaceného nebo přírodního uranu, obsahující, z větší části, izotopu 238U.

Vojenské aplikace

Plutonia pro vojenské účely 239Pu - základem jaderných zbraní. V tomto případě, je použití izotopů s hmotnostními čísly 240 a 242, je irelevantní, protože produkují velmi vysokou neutronovou pozadí, což v konečném důsledku brání vytvoření a konstrukce vysoce výkonných jaderné zatížení. Kromě toho, izotopy plutonia 240Pu a 241Pu jsou výrazně menší poločas ve srovnání s 239Pu však plutonium silně vyhřívané části. To je v této souvislosti v inženýrů jaderných zbraní jsou nuceni přidat další prvky pro odvádění přebytečného tepla. Mimochodem, 239Pu čistý teplejší těla. Nelze se však vzít v úvahu skutečnost, že produkty rozkladu těžkých izotopů je vystavena škodlivým změnám v krystalové mřížce kovu, a je zcela přirozené, změní konfiguraci částí plutonia, které se na konci mohou způsobit úplné selhání jaderného výbušného zařízení.

Celkově lze překonat všechny výše uvedené obtíže. A v praxi již několikrát byly testovány výbušné zařízení na bázi plutonia "reaktoru". Mělo by však být jasné, že v jaderných zbraních jejich kompaktnost, malá hmotnost, trvanlivost a spolehlivost nejsou poslední. V souvislosti s tím se v nich používá výhradně plutonium pro zbraně.

Návrhové charakteristiky výrobních reaktorů

Prakticky veškeré plutonium v ​​Rusku bylo vyrobeno v reaktorech vybavených retardérem grafitu. Každý z reaktorů je vybudován kolem válcově sestavených bloků grafitu.

V sestavené formě mají grafitové bloky mezi sebou zvláštní mezery, aby zajistily nepřetržitou cirkulaci chladiče, který jako zdroj využívá dusík. V sestavené konstrukci jsou vytvořeny také vertikálně uspořádané kanály pro průchod vodním chlazením a palivem. Samotná sestava pevně spočívá na konstrukci s otvory pod kanály používanými k přepravě již ozařovaného paliva. Každý kanál je v tenkostěnné trubce odlité z lehké a extra silné slitiny hliníku. Většina popsaných kanálů má 70 palivových tyčí. Voda pro chlazení proudí přímo kolem palivových tyčí a odstraňuje přebytečné teplo z nich.

Zvyšování kapacity výrobních reaktorů

Zpočátku první reaktor "Mayak" pracoval s výkonem 100 tepelných MW. Nicméně, hlavní ředitel sovětského programu pro vývoj jaderných zbraní Igor Kurchatov představil návrh, že reaktor by měl fungovat v zimě s výkonem 170-190 MW a v letním období 140-150 MW. Tento přístup umožnil reaktoru vyrobit téměř 140 gramů vzácného plutonia denně.

V roce 1952 byl uskutečněn plnohodnotný vědecký výzkum zaměřený na zvýšení výrobní kapacity provozních reaktorů těmito způsoby:

• Zvyšováním toku vody používaného pro chlazení a protékání aktivních zón jaderného zařízení.
• Zvýšením odolnosti proti korozi, ke kterému dochází v blízkosti kanálů vložky.
• Snížení rychlosti oxidace grafitu.
• Zvyšte teplotu uvnitř palivových článků.

Výsledkem toho bylo, že propustnost cirkulující vody se významně zvýšila po zvětšení meze mezi palivem a stěnami kanálu. Koroze se také podařilo zbavit. Pro tento účel jsme si vybrali nejvhodnější hliníkové slitiny byly aktivně přidávání dichroman sodný, což v konečném důsledku zvýšenou měkkost chladicí vody (pH bylo rovno asi 6,0-6,2). Oxidace grafitu přestala být skutečným problémem po použití dusíku pro jeho chlazení (předtím byl použit pouze vzduch).

Při západu slunce 1950 inovace byly plně realizován v praxi, čímž se snižuje otok záření vyvolané uranu velmi zbytečné, což výrazně snižuje tepelné vytvrzení tyče uranu pro zlepšení odolnosti membrány a zlepšení kontroly kvality výroby.

Produkce v Mayaku

"Chelyabinsk-65" je jednou z těch tajných továren, na kterých se uskutečnilo vytvoření plutonia se zbraněmi. Rostlina měla několik reaktorů, z nichž každý se poznáme.

Reaktor A

Instalace byla navržena a vytvořena pod vedením legendární NA Dollezhal. Pracovala s kapacitou 100 MW. Reaktor měl 1 149 vertikálně uspořádaných řídících a palivových kanálů v grafitovém bloku. Celková hmotnost konstrukce činila přibližně 1050 tun. Prakticky všechny kanály (kromě 25) byly naplněny uranem, jehož celková hmotnost činila 120-130 tun. 17 kanálů bylo použito pro kontrolní tyče a 8 pro experimenty. Maximální indikátor předpokládaného uvolnění tepla palivového článku byl 3,45 kW. Reaktor nejdříve vyrobil asi 100 gramů plutonia denně. Poprvé bylo vyrobeno kovové plutonium 16. dubna 1949.

Technologické nevýhody

Téměř okamžitě byly zjištěny poměrně vážné problémy, které spočívaly v korozi hliníkových obložení a potažení palivových článků. Také uranové tyče se zvětšily a poškodily a chladicí voda proudila přímo do jádra reaktoru. Po každém úniku se reaktor musela zastavit až 10 hodin, aby se grafit vysypal vzduchem. V lednu 1949 byly linky nahrazeny kanály. Instalace byla zahájena 26. března 1949.

Stupeň výrobu plutonia v reaktoru A, který se spolu se všemi druhy obtíží zpracován v letech 1950-1954, s průměrným výkonem 180 MW jednotky. Následná práce na začátku reaktoru následuje intenzivnější využívání informačních technologií, což je zcela přirozené a vedlo k častějším zastávek (až 165 krát za měsíc). V důsledku toho byl v říjnu 1963 reaktor zastaven a pokračoval v jeho práci až na jaře 1964. Svou kampaň dokončil v roce 1987 a po celé dlouhé roky provozu vyrobil 4,6 tuny plutonia.

Reaktory AB

V závodě Chelyabinsk-65 bylo rozhodnuto, že tři reaktory AB budou postaveny na podzim roku 1948. Jejich výrobní kapacita činila 200-250 gramů plutonia denně. Hlavní návrhář projektu byl A. Savin. Každý z reaktorů počítal 1996 kanálů, z nichž 65 bylo ovládáno. V zařízeních byla použita technická novinka - každý kanál byl vybaven speciálním detektorem pro únik chladicí kapaliny. Tento pohyb umožnil výměnu vložky bez ukončení provozu samotného reaktoru.

První rok provozu reaktorů ukázal, že produkují asi 260 gramů plutonia denně. Od druhého roku provozu se kapacita postupně zvyšovala a již v roce 1963 činila 600 MW. Po druhé generální opravě byl problém s vložkami zcela vyřešen a kapacita byla již 1200 MW s roční produkcí 270 kg plutonia. Tyto ukazatele byly zachovány až do úplného uzavření reaktorů.

AI-IR reaktor

Podnik Chelyabinsk používal toto zařízení od 22. prosince 1951 do 25. května 1987. Kromě uranu také reaktor produkoval kobalt-60 a polonium-210. Původně byl v lokalitě vyroben tritium, ale později byl také vyroben plutonium.

Závod na zpracování plutonia se zbraněmi měl také reaktory působící na těžkou vodu a jediný lehký vodní reaktor (jeho název byl Ruslan).

Sibiřský obr

"Tomsk-7" - toto je název rostliny, v níž se nacházelo pět reaktorů, které vytvořily plutonium. Každá jednotka používala grafit pro zpomalování neutronů a obyčejné vody, aby zajistila řádné chlazení.

Reaktor I-1 pracoval s chladicím systémem, ve kterém voda jednou prošla. Zbývající čtyři jednotky však byly vybaveny uzavřenými primárními obvody vybavenými výměníky tepla. Takový design umožnil další rozvoj páry, což navíc pomohlo při výrobě elektřiny a vytápění různých obytných prostor.

„Tomsk-7“, a reaktor byl také nazýván EI-2, který, podle pořadí, měl dvojí účel: vyrábět plutonium na úkor vyrobené páry generované elektrickým výkonem 100 MW a 200 MW tepelné energie.

Důležité informace

Na vědomí vědců je polovina rozpadu plutonia o zbraních kolem 24 360 let. Obrovská postava! V tomto ohledu je zvláště akutní otázka stojí: „Jak správně dělat s produkcí odpadu položky“ Nejlepší možností je považována za výstavbu speciálních podniků pro další zpracování plutonia pro vojenské účely. To se vysvětluje skutečností, že v tomto případě tento prvek již nemůže být používán pro vojenské účely a bude ovládat osoba. To je, jak se likvidace plutonia pro vojenské účely v Rusku, ale Spojené státy americké šel na druhou stranu, čímž došlo k porušení mezinárodních závazků.

Tak vláda USA navrhuje zničit vysoce obohacený jaderné palivo nikoliv průmyslovou metodou, ale zředěním plutonia a jeho ukládáním do speciálních kontejnerů v hloubce 500 metrů. Je samozřejmé, že v tomto případě může být materiál snadno vytažen kdykoliv ze země a znovu uveden do provozu pro vojenské účely. Podle ruského prezidenta Vladimira Putina se země původně dohodly na ničení plutonia ne touto metodou, ale na recyklaci v průmyslových zařízeních.

Náklady na zbraně plutonium si zaslouží zvláštní pozornost. Odborníci odhadují, že desítky tun tohoto prvku může stát několik miliard dolarů. A někteří odborníci odhadovali 500 tun zbraní plutonia až 8 bilionů dolarů. Částka je opravdu působivá. Aby bylo jasnější, jak velké jsou tyto peníze, řekněme, že v posledním desetiletí 20. století činil průměrný roční průměr Ruska 400 miliard dolarů. To znamená, že skutečná cena plutonia pro zbraně se rovná dvacátému ročnímu HDP Ruské federace.