Cấp độ vũ khí plutonium: việc sử dụng, sản xuất, tái chế

Nhân loại luôn luôn là trong việc tìm kiếm các nguồn năng lượng mới có thể giải quyết nhiều vấn đề. Nhưng không phải lúc nào, họ được an toàn. Như vậy, đặc biệt, được sử dụng rộng rãi ngày nay hạt nhân lò phản ứng mặc dù có thể phát triển chỉ là một khối lượng khổng lồ như của tất cả các năng lượng điện cần thiết vẫn đang gặp nguy hiểm chết người. Nhưng, ngoài việc sử dụng năng lượng hạt nhân cho mục đích hòa bình, một số nước trên thế giới đã học được cách sử dụng nó, và trong quân đội, đặc biệt đối với việc tạo ra các đầu đạn hạt nhân. Bài viết này sẽ được thảo luận trên cơ sở các loại vũ khí hủy diệt như vậy, có tên - cấp độ vũ khí plutonium.

lý lịch

Ở dạng kim loại nhỏ gọn này nó chứa ít nhất 93,5% 239Pu đồng vị. Cấp độ vũ khí plutonium đã được đặt tên như vậy để làm cho nó có thể để phân biệt với "người anh em của lò phản ứng." Về nguyên tắc, plutonium luôn hình thành trong hoàn toàn bất kỳ lò phản ứng hạt nhân, trong đó, đến lượt nó, chạy trên uranium thấp giàu hay tự nhiên, chứa, đối với hầu hết các phần, các đồng vị 238U.

Sử dụng trong lĩnh vực quân sự

Cấp độ vũ khí plutonium 239Pu - cơ sở vũ khí hạt nhân. Trong trường hợp này, việc sử dụng đồng vị với số khối lượng 240 và 242 là không thích hợp, vì chúng tạo ra nền neutron rất cao, mà cuối cùng cản trở sự sáng tạo và thiết kế của tải hạt nhân hiệu suất cao. Bên cạnh đó, đồng vị plutonium 240Pu và 241Pu nhỏ hơn đáng kể chu kỳ bán rã so với 239Pu, tuy nhiên plutonium phần mạnh mẽ nóng. Đó là trong mối liên hệ này trong các kỹ sư vũ khí hạt nhân buộc phải thêm yếu tố bổ sung để loại bỏ nhiệt dư thừa. By the way, 239Pu tinh khiết cơ thể ấm hơn. Người ta không thể nhưng đưa vào tài khoản thực tế là các sản phẩm của sự phân rã của đồng vị nặng phải chịu những thay đổi có hại trong mạng tinh thể của kim loại, và nó là cấu hình lại phần hoàn toàn tự nhiên của plutonium, mà cuối cùng có thể gây ra một sự thất bại hoàn toàn của một thiết bị nổ hạt nhân.

Nhìn chung, tất cả những khó khăn có thể được khắc phục. Và, trong thực tế, chúng tôi đã nhiều lần vượt qua thử nghiệm của thiết bị nổ trên cơ sở của nó là "lò phản ứng" plutonium. Nhưng nó phải được hiểu rằng vũ khí hạt nhân không phải là vị trí cuối cùng là chiếm đóng bởi kích thước nhỏ gọn, trọng lượng lề đường thấp, độ bền và độ tin cậy. Về vấn đề này, họ chỉ sử dụng plutonium cấp độ vũ khí.

tính năng thiết kế của các lò phản ứng sản xuất

Hầu như tất cả các plutonium ở Nga được tạo ra trong lò phản ứng được trang bị với một người điều hành graphite. Mỗi phòng trong số các lò phản ứng được xây dựng xung quanh một khối trụ lắp ráp graphite.

Lắp ráp giữa các khối graphite có một khe cắm đặc biệt để cung cấp lưu thông liên tục của nước làm mát, được sử dụng như nitơ. Trong cơ cấu lắp ráp, và đang theo chiều dọc sắp xếp các kênh truyền hình được tạo ra cho việc thông qua nước làm mát vào chúng và nhiên liệu. Bởi chính nó, lắp ráp được cứng nhắc được hỗ trợ trên các cấu trúc với lỗ cho các kênh sử dụng cho lô hàng đã được chiếu xạ nhiên liệu. Như vậy mỗi kênh trong ống thành mỏng được đúc từ hợp kim nhôm nhẹ và thêm mạnh mẽ. Hầu hết các kênh được mô tả có 70 thanh nhiên liệu. nước làm mát chảy trực tiếp xung quanh các thanh nhiên liệu, loại bỏ nhiệt dư thừa từ họ.

Tăng lò phản ứng sản xuất điện

Ban đầu, các lò phản ứng đầu tiên "Ngọn hải đăng" được hoạt động với công suất 100 MW nhiệt. Tuy nhiên, các nhà lãnh đạo chính của chương trình phát triển vũ khí hạt nhân của Liên Xô, Igor Kurchatov đưa ra đề xuất, đó là các lò phản ứng là vào mùa đông, ông đã làm việc với công suất 170-190 MW, và trong thời gian mùa hè - 140-150 MW. Cách tiếp cận này cho phép các lò phản ứng để sản xuất khoảng 140 gram plutonium quý mỗi ngày.

Năm 1952, các công trình khoa học nghiên cứu hoàn chỉnh đã được thực hiện nhằm tăng năng lực sản xuất của các lò phản ứng đang hoạt động các phương pháp như:

• Bằng cách tăng lưu lượng nước được sử dụng để làm mát và chảy qua các khu vực hoạt động của một cài đặt hạt nhân.
• Bằng cách tăng sức đề kháng cho hiện tượng ăn mòn xảy ra gần các kênh chèn.
• Giảm tỷ lệ của quá trình oxy hóa của graphite.
• Nhiệt độ tích tụ bên trong các tế bào nhiên liệu.

Kết quả là, năng lực của nước lưu thông được tăng lên đáng kể sau khi đã được tăng lên và khoảng cách giữa các bức tường kênh nhiên liệu. Ăn mòn cũng được quản lý để thoát khỏi. Với mục đích này, chúng tôi chọn các hợp kim nhôm phù hợp nhất đã được chủ động thêm natri dicromat, mà cuối cùng tăng cường sự mềm mại của nước làm mát (độ pH tương đương với khoảng 6,0-6,2). Quá trình oxy hóa của graphite đã không còn là một vấn đề thực tế, sau khi áp dụng thép nitơ (trước đây chỉ sử dụng đường hàng không) để làm mát.

Lúc hoàng hôn 1950 cải tiến đã được thực hiện đầy đủ trong thực tế, do đó làm giảm sưng do bức xạ uranium vô cùng cần thiết, làm giảm đáng kể thanh cứng nhiệt uranium để cải thiện sức đề kháng màng và cải thiện kiểm soát chất lượng sản xuất.

Sản xuất tại "Mayak"

"Chelyabinsk-65" - một trong những cây trồng nhạy cảm nhất mà trên đó nó được sản xuất vũ khí cấp plutonium. Các doanh nghiệp đã nhiều lò phản ứng, mỗi trong số đó chúng tôi sẽ xem xét kỹ hơn.

Một lò phản ứng

Quá trình cài đặt được thiết kế và xây dựng dưới sự lãnh đạo của N. A. huyền thoại Dollezhalya. Cô đã làm việc với công suất 100 MW. Các lò phản ứng có 1.149 kênh điều khiển và nhiên liệu được sắp xếp theo chiều dọc trong khối graphite. Toàn bộ trọng lượng cấu trúc khoảng 1.050 tấn. Hầu như tất cả các kênh truyền hình (trừ 25) được nạp với uranium, tổng khối lượng 120-130 tấn. 17 kênh được sử dụng cho các thanh kiểm soát và 8 - cho các thí nghiệm. Tốc độ thoát nhiệt tối đa thiết kế của pin nhiên liệu tương đương với 3,45 kW. Tại lò phản ứng đầu tiên được sản xuất khoảng 100 gram plutonium mỗi ngày. Đầu tiên plutonium kim loại đã được thực hiện ngày 16 tháng 4 năm 1949.

thiếu sót công nghệ

Hầu như một vấn đề khá nghiêm trọng, đó là sự ăn mòn của chèn nhôm và lớp phủ của tế bào nhiên liệu đã được xác định ngay lập tức. Ngoài ra chúng sẽ phồng và hư hỏng các thanh nhiên liệu và chảy trực tiếp vào nước làm mát của lõi lò phản ứng. Sau mỗi lò phản ứng rò rỉ phải được dừng lại cho đến 10 giờ để phát sóng graphite khô. Trong tháng 1 năm 1949 chèn vào các kênh truyền hình đã được thay thế. Sau đó, bắt đầu quá trình cài đặt diễn ra ngày 26 tháng 3 năm 1949.

sản xuất plutonium cấp trong lò phản ứng Một được kèm theo tất cả các loại khó khăn xây dựng trong những năm 1950-1954, với công suất trung bình của 180 MW đơn vị. công việc tiếp theo vào đầu của lò phản ứng tiếp theo là một sử dụng chuyên sâu hơn về nó, đó là hoàn toàn tự nhiên và đã dẫn đến điểm dừng thường xuyên hơn (lên đến 165 lần mỗi tháng). Kết quả là, trong tháng 10 năm 1963, các lò phản ứng đã bị đóng cửa và mở cửa trở lại chỉ vào mùa xuân năm 1964. vận động tranh cử là hoàn toàn hoàn thành vào năm 1987 và trong suốt thời gian hoạt động dài hạn sản xuất 4,6 tấn plutonium.

lò phản ứng AB

Doanh nghiệp "Chelyabinsk-65" ba lò phản ứng AB đã quyết định xây dựng vào mùa thu năm 1948. năng lực sản xuất của họ là 200-250 gam plutonium mỗi ngày. nhà thiết kế trưởng của dự án là Savin. Mỗi lò phản ứng bao gồm 1 996 kênh, 65 trong số đó là các điều khiển. mỗi kênh được cung cấp với một sự rò rỉ nước làm mát máy dò đặc biệt - Các nhà máy mới lạ kỹ thuật được sử dụng. một động thái như vậy sẽ cho phép tôi để tai mà không làm gián đoạn hoạt động của lò phản ứng.

Năm đầu tiên hoạt động của các lò phản ứng tiết lộ rằng họ tạo ra khoảng 260 gram plutonium mỗi ngày. Tuy nhiên, từ năm thứ hai của điện hoạt động đang dần tăng lên, và đã vào năm 1963 tỷ lệ của nó là 600 MW. Sau khi đại tu thứ hai đã được hoàn toàn giải quyết vấn đề với chèn, và sức mạnh đã đạt 1.200 MW với sản lượng hàng năm của plutonium 270 kg. Các chỉ số này vẫn còn tồn tại để hoàn thành việc đóng cửa các lò phản ứng.

Reactor AI-IR

doanh nghiệp Chelyabinsk để sử dụng thiết lập này trong khoảng thời gian từ ngày 22 tháng mười hai năm 1951 cho đến ngày 25 tháng 5 năm 1987. Ngoài urani, các lò phản ứng sản xuất như cobalt-60, và polonium-210. Ban đầu, cơ sở sản xuất tritium, nhưng sau đó bắt đầu tiếp nhận và plutonium.

Ngoài ra chế biến nhà máy vũ khí cấp plutonium đã phải xây dựng các lò phản ứng đang hoạt động trên mặt nước nặng và lò phản ứng nước nhẹ chỉ (tên của mình - "Ruslan").

khổng lồ Siberia

"Tomsk-7" - đó là cái tên mang thực vật, trong đó có năm lò phản ứng để tạo ra plutonium. Mỗi phòng trong số uẩn graphite áp dụng để làm chậm neutron, và nước bình thường để đảm bảo đủ làm mát.

Và lò phản ứng-1 làm việc với hệ thống làm mát, trong đó nước được chuyển một lần. Tuy nhiên, bốn đơn vị khác được trang bị với một mạch chính khép kín trang bị trao đổi nhiệt. Thiết kế này cho phép phát triển hơn nữa vẫn còn và hơi nước, do đó giúp trong việc sản xuất điện và sưởi ấm các phòng xưởng khác nhau.

"Tomsk-7", và lò phản ứng cũng được gọi là EI-2, trong đó, đến lượt nó, có một mục đích kép: để sản xuất plutonium tại các chi phí của sản xuất hơi nước tạo ra điện 100 MW và 200 MW năng lượng nhiệt.

thông tin quan trọng

Trên sự đảm bảo của các nhà khoa học, các chu kỳ bán rã của cấp độ vũ khí plutonium là khoảng 24 360 năm. Một con số khổng lồ! Về vấn đề này, một câu hỏi đặc biệt nghiêm trọng trở thành: "Làm thế nào một cách chính xác để làm với việc sản xuất chất thải của mục" Tùy chọn tốt nhất được coi là việc xây dựng của các doanh nghiệp đặc biệt để chế biến tiếp của cấp độ vũ khí plutonium. Lý do là trong trường hợp này, nguyên tố này có thể không còn được sử dụng cho mục đích quân sự và sẽ được điều khiển bởi con người. Đó là cách xử lý plutonium cấp độ vũ khí tại Nga, nhưng Hoa Kỳ đã đi theo cách khác, do đó vi phạm các cam kết quốc tế của mình.

Do đó, Chính phủ Mỹ đề xuất để tiêu diệt các cao làm giàu nhiên liệu hạt nhân được không công nghiệp sản xuất, và bằng cách pha loãng của plutonium và lưu nó trong thùng chứa đặc biệt ở độ sâu 500 mét. Không cần phải nói, mà trong trường hợp này, vật liệu có thể dễ dàng được ở bất cứ lúc nào để loại bỏ khỏi mặt đất, và một lần nữa đưa anh ta vào các mục tiêu quân sự. Theo Tổng thống Nga Vladimir Putin, cả nước bước đầu đã đồng ý không để tiêu diệt plutonium theo cách này, và để thực hiện tái chế tại các cơ sở công nghiệp.

Đặc biệt chú ý giá trị của cấp độ vũ khí plutonium. Các chuyên gia ước tính rằng hàng chục tấn của nguyên tố này cũng có thể trị giá hàng tỉ USD. Nhưng một số chuyên gia trong E không có ước tính 500 tấn vũ khí cấp plutonium càng nhiều càng tốt 8 nghìn tỷ USD. Lượng thực sự ấn tượng. Để làm cho nó rõ ràng hơn, như rất nhiều tiền, chúng ta hãy nói rằng trong thập niên cuối cùng của thế kỷ 20, tỷ lệ trung bình hàng năm của GDP của Nga là 400 tỷ $. Đó là, trên thực tế, giá thực sự của vũ khí cấp plutonium bằng hai mươi GDP hàng năm của Liên bang Nga.