Silah dərəcəli plutonium: tətbiqi, istehsalı, utilizasiyası

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 10:18

Bəşəriyyət həmişə bir çox problemləri həll edə biləcək yeni enerji mənbələri axtarışında olub. Bununla belə, onlar həmişə təhlükəsiz deyillər. Belə ki, xüsusən də bu gün geniş istifadə olunan nüvə reaktorları, sadəcə olaraq, hər kəsin ehtiyac duyduğu külli miqdarda elektrik enerjisi istehsal etməyə qadir olsalar da, hələ də ölümcül təhlükə daşıyırlar. Lakin, nüvə enerjisindən dinc məqsədlər üçün istifadə etməklə yanaşı, planetimizin bəzi ölkələri ondan hərbi sahədə, xüsusən də nüvə başlıqları yaratmaq üçün istifadə etməyi öyrəniblər. Bu məqalədə adı silah dərəcəli plutonium olan belə bir dağıdıcı silahın əsasları müzakirə ediləcək.

Tez istinad

Metalın bu yığcam forması 239Pu izotopunun ən azı 93,5%-ni ehtiva edir. Silah dərəcəli plutonium, onu "reaktor qardaşından" fərqləndirmək üçün belə adlandırıldı. Prinsipcə, plutonium həmişə tamamilə istənilən nüvə reaktorunda əmələ gəlir ki, bu da öz növbəsində az zənginləşdirilmiş və ya təbii uran üzərində işləyir, tərkibində əksər hallarda 238U izotopu vardır.

Hərbi proqramlar

Silah dərəcəli plutonium 239Pu nüvə silahlarının əsasını təşkil edir. Eyni zamanda, kütlə nömrələri 240 və 242 olan izotopların istifadəsi əhəmiyyətsizdir, çünki onlar çox saydaneytronların yüksək fonu, nəticədə yüksək effektiv nüvə sursatlarının yaradılmasını və dizaynını çətinləşdirir. Bundan əlavə, plutonium izotopları 240Pu və 241Pu 239Pu-dan çox daha qısa yarı ömrünə malikdir, buna görə də plutonium hissələri çox isti olur. Məhz bununla əlaqədardır ki, mühəndislər artıq istiliyi aradan qaldırmaq üçün nüvə silahına əlavə elementlər əlavə etməyə məcbur olurlar. Yeri gəlmişkən, təmiz 239Pu insan bədənindən daha istidir. Ağır izotopların parçalanma məhsullarının metal kristal qəfəsləri zərərli dəyişikliklərə məruz qoyması faktını nəzərə almamaq da mümkün deyil və bu, tamamilə təbii olaraq plutonium hissələrinin konfiqurasiyasını dəyişdirir ki, bu da sonda tam uğursuzluğa səbəb ola bilər. nüvə partlayıcı qurğu.

Ümumilikdə bütün bu çətinliklərin öhdəsindən gəlmək olar. Praktikada isə “reaktor” plutonium əsasında partlayıcı qurğular artıq dəfələrlə sınaqdan keçirilib. Ancaq başa düşmək lazımdır ki, nüvə döyüş sursatlarında onların yığcamlığı, aşağı çəkisi, davamlılığı və etibarlılığı son mövqedən uzaqdır. Bu baxımdan, onlar yalnız silah dərəcəli plutoniumdan istifadə edirlər.

Sənaye reaktorlarının dizayn xüsusiyyətləri

Rusiyada praktiki olaraq bütün plutonium qrafit moderatoru ilə təchiz olunmuş reaktorlarda istehsal olunurdu. Reaktorların hər biri silindrik qrafit blokları ətrafında qurulub.

Qrafit blokları yığıldıqda, soyuducu suyun davamlı dövriyyəsini təmin etmək üçün onların arasında xüsusi yuvalar olur.azotdan istifadə edilir. Yığılmış strukturda suyun soyudulması və yanacağın onlardan keçməsi üçün yaradılmış şaquli yerləşdirilmiş kanallar da var. Montajın özü, artıq şüalanmış yanacağın daşınması üçün istifadə olunan kanalların altında deşiklər olan bir quruluş tərəfindən sərt şəkildə dəstəklənir. Bundan əlavə, kanalların hər biri yüngül və əlavə güclü alüminium ərintisindən tökülmüş nazik divarlı boruda yerləşir. Təsvir edilən kanalların əksəriyyətində 70 yanacaq çubuğu var. Soyuducu su birbaşa yanacaq çubuqlarının ətrafında axır və onlardan artıq istiliyi çıxarır.

İstehsal reaktorlarının tutumunun artırılması

İlk olaraq ilk Mayak reaktoru 100 termal MVt gücündə işləyirdi. Bununla belə, Sovet nüvə silahı proqramının baş rəhbəri İqor Kurçatov reaktorun qışda 170-190 MVt, yayda isə 140-150 MVt işləməsini təklif etdi. Bu yanaşma reaktora gündə demək olar ki, 140 qram qiymətli plutonium istehsal etməyə imkan verdi.

1952-ci ildə işlək reaktorların istehsal gücünü aşağıdakı üsullarla artırmaq üçün tam hüquqlu tədqiqat işləri aparılmışdır:

• Soyutma üçün istifadə olunan suyun axınının artırılması və nüvə qurğusunun aktiv zonalarından keçməsi ilə.
• Kanal layneri yaxınlığında baş verən korroziya fenomeninə qarşı müqaviməti artırmaqla.
• Qrafit oksidləşmə sürətinin azaldılması.
• Yanacaq elementlərinin daxilində temperaturun yüksəldilməsi.

Nəticədə, yanacaq və kanalın divarları arasındakı boşluq artırıldıqdan sonra dövriyyədə olan suyun ötürmə qabiliyyəti əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır. Korroziyadan da qurtula bildik. Bunu etmək üçün ən uyğun alüminium ərintilərini seçdik və natrium bikromat əlavə etməyə başladıq, nəticədə soyuducu suyun yumşaqlığını artırdı (pH təxminən 6.0-6.2 oldu). Azotun soyudulması üçün istifadə edildikdən sonra qrafit oksidləşməsi təcili problem olmaqdan çıxdı (əvvəllər yalnız hava istifadə olunurdu).

1950-ci illərin sonuna yaxınlaşdıqca, uranın radiasiyanın yaratdığı son dərəcə lazımsız balonlaşmasını azaldan, uran çubuqlarının istiliklə bərkiməsini əhəmiyyətli dərəcədə azaldan, üzlük müqavimətini yaxşılaşdıran və istehsal keyfiyyətinə nəzarəti yaxşılaşdıran yeniliklər tamamilə tətbiq olundu.

Mayakda istehsal

"Çelyabinsk-65" silah dərəcəli plutoniumun yaradıldığı çox gizli fabriklərdən biridir. Müəssisədə bir neçə reaktor var idi, onların hər biri ilə daha yaxından tanış olacağıq.

Reaktor A

Bölmə əfsanəvi N. A. Dollezhalın rəhbərliyi altında dizayn edilmiş və tikilmişdir. O, 100 MVt güclə işləyirdi. Reaktorda qrafit blokunda şaquli şəkildə yerləşdirilmiş 1149 idarəetmə və yanacaq kanalı var idi. Quruluşun ümumi kütləsi təxminən 1050 ton idi. Demək olar ki, bütün kanallar (25-dən başqa) ümumi kütləsi 120-130 ton olan uranla yüklənmişdi. 17 kanal idarəetmə çubuqları üçün, 8-i üçün istifadə edilmişdireksperimentlərin aparılması. Yanacaq elementinin maksimal dizayn istilik buraxılışı 3,45 kVt idi. Əvvəlcə reaktor gündə təxminən 100 qram plutonium istehsal edirdi. Plutonium metalı ilk dəfə 16 aprel 1949-cu ildə istehsal edilmişdir.

Texnoloji qüsurlar

Alüminium örtüklərin və yanacaq elementi örtüklərinin korroziyasından ibarət olan kifayət qədər ciddi problemlər, demək olar ki, dərhal müəyyən edildi. Uran çubuqları da şişdi və qırıldı və soyuducu su birbaşa reaktorun nüvəsinə sızdı. Hər sızmadan sonra qrafiti hava ilə qurutmaq üçün reaktor 10 saata qədər dayandırılmalı idi. 1949-cu ilin yanvarında kanal laynerləri dəyişdirildi. Bundan sonra quraşdırmanın işə salınması 26 mart 1949-cu ildə baş tutdu.

Reaktor A-da istehsalı hər cür çətinliklərlə müşayiət olunan silah dərəcəli plutonium 1950-1954-cü illərdə orta vahid gücü 180 MVt olan istehsal edilmişdir. Reaktorun sonrakı istismarı onun daha intensiv istifadəsi ilə müşayiət olunmağa başladı ki, bu da təbii olaraq daha tez-tez bağlanmalara səbəb oldu (ayda 165 dəfəyə qədər). Nəticədə, 1963-cü ilin oktyabrında reaktor bağlandı və yalnız 1964-cü ilin yazında fəaliyyətini bərpa etdi. O, kampaniyasını 1987-ci ildə başa vurdu və uzun illər işlədiyi bütün dövr ərzində 4,6 ton plutonium istehsal etdi.

AB Reaktorları

1948-ci ilin payızında Çelyabinsk-65 müəssisəsində üç AB reaktorunun tikintisi qərara alındı. Onların istehsal gücü gündə 200-250 qram plutonium idi. Layihənin baş dizayneri A. Savin olub. Hər bir reaktorda 1996 kanal var idi, onlardan 65-i idarəetmə kanalı idi. Qurğularda texniki yenilikdən istifadə edilmişdir - hər bir kanal xüsusi soyuducu sızma detektoru ilə təchiz edilmişdir. Belə bir hərəkət reaktorun özünün işini dayandırmadan laynerləri dəyişməyə imkan verdi.

Reaktorların istismarının ilk ili onların gündə təxminən 260 qram plutonium istehsal etdiyini göstərdi. Bununla belə, istismarın ikinci ilindən etibarən güc tədricən artırıldı və artıq 1963-cü ildə onun göstəricisi 600 MVt idi. İkinci əsaslı təmirdən sonra laynerlər problemi tamamilə həll olundu və illik plutonium hasilatı 270 kiloqram olan güc artıq 1200 MVt idi. Bu göstəricilər reaktorlar tam bağlanana qədər qaldı.

AI-IR reaktor

Çelyabinsk müəssisəsi bu qurğudan 22 dekabr 1951-ci ildən 1987-ci il mayın 25-dək istifadə edib. Reaktor uranla yanaşı, kob alt-60 və polonium-210 da istehsal edirdi. Əvvəlcə sayt tritium istehsal etdi, lakin sonradan plutonium almağa başladı.

Həmçinin, silah dərəcəli plutoniumun emalı zavodunda ağır su reaktorları və yeganə yüngül su reaktoru (adı Ruslandır) işləyirdi.

Sibir nəhəngi

"Tomsk-7" - plutonium istehsalı üçün beş reaktorun yerləşdiyi zavodun adı belədir. Bölmələrin hər biri neytronları yavaşlatmaq üçün qrafitdən və lazımi soyutma təmin etmək üçün adi sudan istifadə edib.

Reaktor I-1 sistemlə işləyirdisuyun bir dəfə keçdiyi soyutma. Bununla belə, qalan dörd aqreqat istilik dəyişdiriciləri ilə təchiz olunmuş qapalı birincil sxemlərlə təmin edilmişdir. Bu dizayn əlavə olaraq buxar istehsal etməyə imkan verdi ki, bu da öz növbəsində elektrik enerjisi istehsalına və müxtəlif yaşayış binalarının qızdırılmasına kömək etdi.

"Tomsk-7"nin EI-2 adlı reaktoru da var idi ki, bu da öz növbəsində ikili məqsəd daşıyırdı: o, plutonium istehsal edir və yaranan buxardan 100 MVt elektrik, həmçinin 200 MVt istilik enerjisi istehsal edirdi. enerji.

Vacib məlumat

Alimlərin fikrincə, silah dərəcəli plutoniumun yarı ömrü təxminən 24.360 ildir. Böyük rəqəm! Bu baxımdan sual xüsusilə kəskinləşir: "Bu elementin istehsal tullantıları ilə necə düzgün mübarizə aparmaq olar?" Ən optimal variant silah dərəcəli plutoniumun sonrakı emalı üçün xüsusi müəssisələrin tikintisidir. Bu onunla izah olunur ki, bu halda element artıq hərbi məqsədlər üçün istifadə edilə bilməz və şəxs tərəfindən idarə olunacaq. Rusiyada silah dərəcəli plutonium belə utilizasiya edilir, lakin Amerika Birləşmiş Ştatları fərqli yol tutdu və bununla da beynəlxalq öhdəliklərini pozdu.

Beləliklə, ABŞ hökuməti yüksək dərəcədə zənginləşdirilmiş nüvə yanacağını sənaye üsulu ilə yox, plutoniumun seyreltilərək xüsusi qablarda 500 metr dərinlikdə saxlanması yolu ilə məhv etməyi təklif edir. Sözsüz ki, bu vəziyyətdə material asanlıqla ola biləronu yerdən çıxarın və hərbi məqsədlər üçün yenidən işə salın. Rusiya prezidenti Vladimir Putinin sözlərinə görə, əvvəlcə ölkələr plutoniumun bu üsulla yox, sənaye obyektlərində utilizasiyası barədə razılığa gəliblər.

Silah dərəcəli plutoniumun dəyəri xüsusi diqqətə layiqdir. Ekspertlərin fikrincə, bu elementin on tonları bir neçə milyard ABŞ dollarına başa gələ bilər. Bəzi ekspertlər hətta 500 ton silah dərəcəli plutoniumun 8 trilyon dollara qədər olduğunu təxmin etdilər. Məbləğ həqiqətən təsir edicidir. Bunun nə qədər pul olduğunu aydınlaşdırmaq üçün deyək ki, 20-ci əsrin son on ilində Rusiyanın orta illik ÜDM-i 400 milyard dollar olub. Yəni, əslində, silah dərəcəli plutoniumun real qiyməti Rusiya Federasiyasının iyirmi illik ÜDM-inə bərabər idi.