Armas-grade plutoniyum: ang paggamit, produksyon, recycling

Sangkatauhan ay palaging sa paghahanap ng bagong mga pinagkukunan ng enerhiya na maaaring malutas ang maraming mga problema. Ngunit hindi laging, ang mga ito ligtas. Kaya, sa partikular, ay malawak na ginagamit ngayon nuclear reactors kahit na magagawang upang bumuo lamang tulad ng isang napakalaking halaga ng lahat ng kinakailangang mga de-koryenteng enerhiya ay pa rin sa mortal na panganib. Ngunit, bilang karagdagan sa paggamit ng nuclear enerhiya para sa mapayapang layunin, ang ilang mga bansa sa mundo ay may natutunan upang gamitin ito, at sa militar, sa mga partikular na para sa paglikha ng mga nuclear warheads. Ang artikulong ito ay tatalakayin sa batayan ng naturang mapanirang armas, na ang pangalan - armas-grade plutoniyum.

likuran

Sa ganitong compact form na metal ay naglalaman ng hindi bababa sa 93,5% 239Pu isotope. Armas-grade plutoniyum ay pinangalanang ito upang gawing posible na makilala mula sa "kapatid ng reactor." Sa prinsipyo, ang plutoniyum ay palaging nabuo sa walang pasubali anumang nuclear reactor, na kung saan, sa pagliko, ay tumatakbo sa low-enriched o natural uranium, na naglalaman ng, para sa karamihan ng bahagi, ang mga isotope 238U.

Gamitin sa sektor ng militar

Armas-grade plutoniyum 239Pu - batayan ng nuclear weapons. Sa kasong ito, ang paggamit ng mga isotopes na may mass numero 240 at 242 ay walang katuturan, dahil sila makabuo ng mataas na neutron background, na kung saan sa huli ay impedes ang paglikha at disenyo ng mataas na pagganap nuclear load. Higit pa rito, plutonium isotopes 240Pu at 241Pu ay makabuluhang mas maliit half-life kumpara sa 239Pu, gayunpaman plutoniyum Matindi heated bahagi. Ito ay sa ganitong koneksyon sa nuclear mga inhinyero armas ay sapilitang upang magdagdag ng karagdagang mga elemento para sa pag-aalis ng labis na init. Siya nga pala, 239Pu purong mas maiinit na katawan. hindi ngunit ang isa ay maaaring isaalang-alang ang katunayan na ang mga produkto ng pagkabulok ng mabibigat na isotopes ay subjected sa mapanganib na mga pagbabago sa mga kristal sala-sala ng metal, at ito ay lubos na natural na reconfigures bahagi ng plutoniyum, na sa dulo ay maaaring maging sanhi ng isang kabuuang kabiguan ng isang nuclear bomba.

Sa pamamagitan ng at malalaking, ang lahat ng mga paghihirap ay maaaring pagtagumpayan. At, sa kasanayan, kami ay paulit-ulit na nakapasa sa pagsubok ng mga explosive device sa batayan ng mga ito ay ang "reactor" plutoniyum. Ngunit ito ay dapat na nauunawaan na ang isang nuclear armas ay hindi ang huling posisyon ay inookupahan ng kanilang pagiging masinsin, mababang gilid ng bangketa timbang, tibay at pagiging maaasahan. Kaugnay nito, ginagamit nila ang tanging armas-grade plutoniyum.

Disenyo tampok ng reactors production

Halos lahat ng plutoniyum sa Russia ay nabuo sa reactor nilagyan ng grapayt moderator. Ang bawat isa sa mga reactors ay binuo sa paligid ng isang cylindrically binuo ng mga bloke ng grapayt.

Binuo sa pagitan ng mga bloke grapayt may isang espesyal na puwang para sa pagbibigay ng tuloy-tuloy na sirkulasyon ng coolant, na kung saan ay ginagamit bilang nitrogen. Sa binuo istraktura, at patayo isagawa ang mga channels na nilikha para sa pagdaan ng paglamig tubig sa kanila at gasolina. Sa pamamagitan ng kanyang sarili, ang assembly ay rigidly suportado sa istraktura na may butas para sa mga channel na ginagamit para sa padala na irradiated gasolina. Kaya bawat isa sa mga channels sa manipis-napapaderan tube ay molded mula sa isang lightweight at dagdag malakas na aluminyo haluang metal. Karamihan sa mga inilarawan channels ay may 70 fuel rods. Paglamig tubig dumadaloy nang direkta sa buong rods gasolina, pag-aalis ng labis na init mula sa kanila.

Ang pagpapataas ng produksyon ng kapangyarihan reactors

Sa una, ang unang reactor "Lighthouse" ay gumagana na may kapasidad na 100 MW thermal. Gayunpaman, ang pangunahing lider ng Sobiyet programa nuclear armas-unlad, Igor Kurchatov na ginawa ng isang panukala, na kung saan ay na ang reactor ay sa taglamig ay nagtrabaho siya na may kapasidad na 170-190 MW, at sa panahon ng tag-init - 140-150 MW. Diskarte na ito ay naka-enable ang reactor upang makabuo ng tungkol sa 140 gramo ng mahalagang plutonium sa bawat araw.

Noong 1952, ang kumpletong mga gawa-agham na pananaliksik ay natupad upang madagdagan ang produksyon kapasidad ng operating reactors tulad pamamaraan:

• Sa pamamagitan ng pagtaas ng daloy ng tubig na ginagamit para sa paglamig at pag-agos sa pamamagitan ng mga aktibong zone ng isang nuclear-install.
• Sa pamamagitan ng pagtaas ng pagtutol sa kaagnasan phenomenon na nagaganap malapit sa insert channels.
• Decreasing ang rate ng oksihenasyon ng grapayt.
• Temperatura buildup sa loob ng mga cell gasolina.

Bilang isang resulta, kapasidad ng nagpapalipat-lipat ng tubig ay makabuluhang mas mataas na pagkatapos ng pagkakaroon ng nadagdagan at ang puwang sa pagitan ng mga pader ng gasolina channel. Kaagnasan din pinamamahalaang upang makakuha ng mapupuksa. Para sa layuning ito, pinili namin ang pinaka-angkop aluminyo alloys ay aktibong pagdaragdag ng sosa dichromate, na ganap na pinahusay na ang lambot ng paglamig tubig (pH ay katumbas ng tungkol sa 6.0-6.2). Oksihenasyon ng grapayt ay tumigil sa pag maging isang aktwal na problema, pagkatapos steel aplay nitrogen (dating ginagamit lamang air) para sa paglamig.

Sa paglubog ng araw 1950 mga makabagong-likha ay ganap na maisasakatuparan sa kasanayan, sa gayon pagbabawas ng radiation-sapilitan pamamaga ng uranium lubos na hindi kinakailangan, lubos na mabawasan ang thermal hardening rods ng uranium upang mapabuti ang lamad paglaban at mapabuti ang kalidad ng produksyon control.

Produksyon sa "Mayak"

"Chelyabinsk-65" - isa sa mga pinaka-sensitibong mga halaman kung saan ito ay ginawa armas-grade plutoniyum. enterprise ay mas reactors, ang bawat isa ay magsasagawa kami ng isang mas malapit hitsura.

Ang isang reactor

Ang pag-install ay dinisenyo at binuo sa ilalim ng pamumuno ng maalamat N. A. Dollezhalya. Siya ay nagtrabaho na may kapasidad na 100 MW. Ang reaktor ay nagkaroon 1149 patayo isagawa ang control at fuel channels sa grapayt block. Kumpletuhin ang istraktura ng timbang ay tungkol sa 1,050 tons. Halos lahat ng channel (maliban 25) na-load na may uranium, ang kabuuang masa ng 120-130 tons. 17 channels ay ginagamit para sa control rods at 8 - para sa mga eksperimento. Ang maximum na init release rate ng disenyo ng cell gasolina katumbas ng 3.45 kW. Sa una reactor na ginawa tungkol sa 100 gramo ng plutoniyum sa bawat araw. Una plutonium metal ay ginawa Abril 16, 1949.

teknolohikal na mga pagkukulang

Halos lubos na isang malubhang problema, na kung saan ay ang kaagnasan ng aluminum pagsingit at Pintura ng cell gasolina ay agad na makikilala. Gayundin sila swelled at nasira fuel rods at dumaloy nang direkta sa paglamig tubig ng reactor core. Pagkatapos ng bawat butas na tumutulo reactor nagkaroon na huminto sa para sa hanggang 10 na oras upang maisahimpapawid dry grapayt. Sa Enero 1949 pagsingit sa mga channel ay napalitan. Pagkatapos nito, simulan ang pag-install ay naganap Marso 26, 1949.

Grade plutoniyum produksyon sa reactor A kung saan ay sinamahan ng lahat ng uri ng paghihirap elaborated sa panahon ng taon 1950-1954, na may isang average na kapangyarihan ng 180 MW unit. Ang mga kasunod na trabaho sa pamamagitan ng simula ng reactor na sinusundan ng isang mas masinsinang paggamit ng mga ito, na kung saan ay lubos na natural at ay humantong sa mas madalas na hinto (hanggang sa 165 beses bawat buwan). Bilang isang resulta, sa Oktubre 1963, ang reactor Nag-shut down at muling binuksan lamang sa tagsibol ng 1964. Ang kanyang kampanya ay ganap na natapos sa 1987 at sa panahon ng buong panahon ng pang-matagalang operasyon na ginawa 4.6 tonelada ng plutoniyum.

reactors AB

Ang enterprise "Chelyabinsk-65" tatlong reactors AB ay nagpasya na bumuo sa taglagas ng 1948. Ang kanilang produksyon kapasidad ay 200-250 gramo ng plutoniyum sa bawat araw. Chief designer ng proyekto ay Savin. Ang bawat reactor ay binubuo ng 1 996 channels, 65 sa mga ito ay mga kontrol. bawat channel ay ibinibigay sa isang espesyal na detector coolant tulo - Ang teknikal na mga halaman novelty ay nagamit. Tulad ng isang ilipat ay magbibigay-daan sa akin upang tainga nang walang interrupting ang operasyon ng reactor.

Ang unang taon ng operasyon ng reactors nagsiwalat na sila bumuo ng tungkol sa 260 gramo ng plutoniyum sa bawat araw. Gayunpaman, mula sa pangalawang taon ng operasyon ng kapangyarihan ay dahan-dahan pagtaas ng, at na sa 1963 ang rate ay 600 MW. Matapos ang ikalawang overhaul ay ganap na malutas ang problema sa mga pagsingit, at ang kapangyarihan ay umabot sa 1,200 MW na may taunang produksyon ng plutoniyum 270 kilo. Ang mga tagapagpabatid ay may survived upang makumpleto ang pagsasara ng reactors.

Reactor Ai-IR

Chelyabinsk negosyo upang gamitin ang setting na ito sa panahon mula sa Disyembre 22, 1951 hanggang 25 Mayo 1987. Bilang karagdagan sa uranium, ang reactor na ginawa ng kobalt-60, at polonium-210. Sa una, ang mga pasilidad na ginawa tritiyum, ngunit sa ibang pagkakataon ay nagsimulang tumanggap at plutoniyum.

Gayundin pagproseso ng halaman armas-grade plutoniyum ay nagkaroon na bumuo ng reactors operating sa mabigat na tubig at ang tanging ilaw-tubig reaktor (ang kanyang pangalan - "Ruslan").

Siberian giant

"Tomsk-7" - iyon ay ang pangalan natupad ang halaman, na may limang reactors upang lumikha ng plutoniyum. Ang bawat isa sa Pinagsasama-sama ng grapayt inilapat upang mapabagal neutrons, at ordinaryong tubig upang matiyak ang sapat na paglamig.

At ang reactor-1 nagtrabaho sa paglamig sistema ng pagpapatulo ng tubig ang pumasa sa isang beses. Gayunpaman, ang ibang apat na mga yunit ay sa gamit sa isang closed primary circuit nilagyan ng exchangers init. Disenyo na ito ay nagbibigay-daan upang bumuo ng karagdagang pa rin at steam, na siya namang tumutulong sa produksyon ng koryente at pag-init ng iba't-ibang mga lugar.

"Tomsk-7", at ang reactor ay tinatawag din EI-2, na kung saan, sa turn, ay nagkaroon ng isang dual layunin: upang makabuo ng plutoniyum sa gastos ng ginawa steam nabuo electric kapangyarihan ng 100 MW at 200 MW ng init enerhiya.

mahalagang impormasyon

Sa assurances ng mga siyentipiko, ang half-life ng mga armas-grade plutoniyum ay tungkol sa 24 360 taon. Ang isang malaking figure! Kaugnay nito, isang partikular na talamak na tanong ay magiging: "Paano tama ang gagawin sa ang basura produksyon ng mga item na" Ang pinakamahusay na opsyon ay itinuturing na ang konstruksiyon ng mga espesyal na negosyo para sa karagdagang processing ng mga armas-grade plutoniyum. Ang dahilan dito ay na sa kasong ito, ang elemento ay hindi na maaaring gamitin para sa mga layuning militar at ay kinokontrol ng tao. Iyon ay kung paano ang pagtatapon ng mga armas-grade plutoniyum sa Russia, ngunit ang Estados Unidos ng Amerika nagpunta ang iba pang mga paraan, at sa gayon ay paglabag sa kanyang international commitments.

Kaya, ang pamahalaan ng US ay nagmumungkahi upang sirain ang mga mataas na enriched nuclear fuel ay hindi tungkol sa industrya ginawa, at sa pamamagitan ng pagbabanto ng plutoniyum at mag-imbak ang mga ito sa mga espesyal na mga lalagyan na may lalim na 500 metro. Hindi na kailangang sabihin, na sa kasong ito, ang materyal ay madaling maaaring sa anumang oras upang alisin mula sa lupa, at muli ilagay sa kanya sa militar mga target. Ayon sa Russian President Vladimir Putin, ang bansa sa una ay sumang-ayon hindi upang sirain plutonium sa paraan na ito, at upang isagawa ang recycling sa pang-industriya pasilidad.

Espesyal na atensiyon ay ibinibigay ang halaga ng mga armas-grade plutoniyum. Eksperto inestima na sampu-sampung tons ng mga elementong ito ay maaaring maging mahusay nagkakahalaga ng ilang bilyong US dollars. Ngunit ang ilang mga eksperto sa E ay may tinatayang 500 tonelada ng mga armas-grade plutoniyum mas maraming bilang 8 trilyon dolyar. Ang halaga ng tunay na kahanga-hanga. Upang gawin itong mas malinaw, tulad ng isang pulutong ng pera, sabihin natin na sa mga huling dekada ng ika-20 siglo ang average na taunang rate ng Russian GDP ay $ 400 bilyon. Iyon ay, sa katunayan, ang tunay na presyo ng armas-grade plutoniyum ay katumbas ng dalawampung taunang GDP ng Russian Federation.