Как сделать плутоний в домашних условиях

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 05.09.2024

3 октября Президент Российской Федерации подписал указ № 511 "О приостановлении Российской Федерацией действия Соглашения между Правительством Российской Федерации и Правительством Соединённых Штатов Америки об утилизации плутония, заявленного как плутоний, не являющийся более необходимым для целей обороны, обращению с ним и сотрудничеству в этой области и протоколов к этому Соглашению".

Плутоний очень эффективен для изготовления ядерных бомб и в качестве "запала" для водородных. Поэтому он чрезвычайно опасен с политической точки зрения. Существует международное соглашение с жёстким механизмом контроля над производством и обращением этого трансуранового элемента, кроме того, было заключено несколько соглашений о сокращении его количества в мире. В частности, Российская Федерация в 2000 году заключила с Соединёнными Государствами Америки соглашение, по которому имеющиеся запасы оружейного (то есть чистого) плутония должны быть переработаны в реакторное топливо так называемого смешанного (МОХ) типа. Это сплав оксидов плутония и урана. Такая смесь хорошо работает в реакторах, но из неё довольно трудно выделить чистый плутоний. Таким образом, эта смесь неудобна для потенциальных террористов.

Российская Федерация очень быстро построила завод, полностью соответствующий всем требованиям, прописанным в соглашении. А Соединённые Государства Америки до сих пор не удосужились это сделать. Объясняют чем попало: то денег у них нет, то технологий, то ещё чего-то. В общем, янки своему слову хозяева: хотят — дают, хотят — берут обратно. В таких условиях понятно, что Российской Федерации нет смысла исполнять свою часть соглашения. Тем более что американцы заявили: они будут перерабатывать плутоний по другой технологии. То есть они тоже будут делать сплав, но такого состава, какой потом очень легко разделить. То есть получится, что они под видом исполнения соглашения оставят плутоний в таком состоянии, что в любой момент, когда захотят, могут снова его извлечь в "оружейном" качестве.

Естественно, нам нет смысла исполнять свою часть соглашения, когда партнёры отказываются исполнять свою часть. Это вообще-то общепринятая норма и в бизнесе, и в политике, так что удивляться здесь можно только одному: насколько долго мы терпели, надеясь, что наши партнёры всё-таки поймут, что им выгодней исполнить свою часть соглашения, а не крутиться, как уж на сковородке, в надежде что-то выгадать от собственной ушлости.

Что же касается переделки оружейного плутония в реакторный, что мы сейчас прекратили, то, во-первых, у нас сейчас уже запущены реакторы, обеспечивающие работу, по сути, на смеси свежего урана с радиоактивными отходами ядерной энергетики. То есть нам просто технически сейчас уже не требуется переработка оружейного плутония в реакторный. Мы добиваемся того же эффекта другими способами. И наши ядерные программы: хоть реакторные, хоть оружейные, — от остановки этого соглашения ничуть не пострадают.

Но всё-таки указ № 511 — это, в первую очередь, всё-таки политический документ. Потому что он, по сути, представляет собой ультиматум России Соединённым Государствам Америки, где содержится четкий перечень условий, при которых действие этого указа может быть отменено: отказ от антироссийских санкций, "закона Магнитского" и прочих "недружелюбных действий" по отношению к России.

Казалось бы, вообще — при чём тут сам по себе плутоний? Само соглашение (сокращенно — СОУП) было ратифицировано ещё в 2000 году (28 августа — российской стороной, 1 сентября — американской), оно предусматривало ежегодную утилизацию промышленным способом 34 тонн "избыточного" плутония, по 2 тонны ежегодно в течение 17 лет. Реализация началась с 2001 года. То есть сегодня, в конце 2016 года, когда от намеченных к утилизации объёмов "осталось всего ничего", данный шаг может носить только символический характер — тем более что указ вступит в силу только через 120 дней после "уведомления о вручении" представления российского МИДа американским коллегам, то есть не ранее даты инаугурации нового президента СГА, которая должна состояться 20 января 2017 года.

Значит, за этим указом Путина стоят какие-то намного более веские аргументы Кремля, чем те полторы-две тонны оружейного плутония, которые останутся непереработанными в МОХ-топливо для российских атомных реакторов.

Человечество всегда пребывало в поисках новых источников энергии, способных решить множество проблем. Однако далеко не всегда они являются безопасными. Так, в частности, широко применяемые сегодня атомные реакторы хотя и способны выработать просто колоссальное количество такой нужной всем электрической энергии, все же несут в себе смертельную опасность. Но, помимо использования ядерной энергии в мирных целях, некоторые страны нашей планеты научились использовать ее и в военных, в особенности для создания ядерных боеголовок. В данной статье пойдет речь об основе такого разрушительного оружия, название которой - оружейный плутоний.

Краткая справка

Применение в военной отрасли

Оружейный плутоний 239Pu – основа ядерного вооружения. При этом применение изотопов с массовыми числами 240 и 242 неактуально, поскольку они создают очень высокий фон нейтронов, что в итоге затрудняет создание и конструирование высокоэффективных ядерных боекомплектов. Помимо этого, изотопы плутония 240Pu и 241Pu обладают значительно меньшим периодом полураспада по сравнению с 239Pu, поэтому детали из плутония сильно нагреваются. Именно в связи с этим в ядерный боеприпас инженеры вынуждены дополнительно добавлять элементы для отвода лишнего тепла. Кстати, 239Pu в чистом виде теплее тела человека. Нельзя также не учитывать и факт того, что продукты процесса распада тяжелых изотопов подвергают вредоносным изменениям кристаллическую решетку металла, а это вполне закономерно изменяет конфигурацию деталей из плутония, что, в конце концов, может вызвать полный отказ ядерного взрывного устройства.

Конструктивные особенности производственных реакторов

Практически весь плутоний в России был выработан в реакторах, оборудованных графитовым замедлителем. Каждый из реакторов возведен вокруг цилиндрически собранных блоков из графита.

В собранном виде графитовые блоки имеют между собой специальные щели для обеспечения беспрерывной циркуляции охладителя, в качестве которого используется азот. В собранной конструкции имеются и вертикально расположенные каналы, созданные для прохождения по ним водяного охлаждения и топлива. Сама по себе сборка жестко опирается на структуру с отверстиями под каналами, используемыми для отгрузки уже облученного топлива. При этом каждый из каналов находится в тонкостенной трубе, отлитой из легковесного и особопрочного алюминиевого сплава. Большая часть описываемых каналов имеет 70 топливных стержней. Вода для охлаждения протекает непосредственно вокруг стержней с топливом, отводя от них излишки тепла.

Повышение мощности производственных реакторов

В 1952 году были проведены полноценные научно-исследовательские работы, с целью увеличения производственной мощности функционирующих реакторов такими методами:

Путем увеличения потока воды, используемой для охлаждения и протекающей через активные зоны ядерной установки.
Посредством наращивания сопротивления явлению коррозии, возникающей вблизи вкладыша каналов.
Уменьшением скорости окисления графита.
Наращиванием температуры внутри топливных элементов.

В итоге пропускная способность циркулирующей воды значительно возросла после того, как был увеличен зазор между топливом и стенками канала. От коррозии также удалось избавиться. Для этого выбрали наиболее подходящие алюминиевые сплавы и начали активно добавлять бихромат натрия, что, в конечном счете, повысило мягкость охлаждающей воды (рН стал равен порядка 6.0-6.2). Окисление графита перестало быть актуальной проблемой после того, как для его охлаждения стали применять азот (до этого использовался исключительно воздух).

На закате 1950-х нововведения были полностью реализованы на практике, что позволило уменьшить вызываемое радиацией крайне ненужное раздувание урана, значительно снизить тепловое упрочнение стержней из урана, улучшить сопротивление оболочки и повысить контроль качества производства.

"Челябинск-65" – один из тех самых секретных заводов, на котором происходило создание оружейного плутония. На предприятии было несколько реакторов, с каждым из которых мы познакомимся поближе.

Реактор А

Установка была спроектирована и создана под руководством легендарного Н. А. Доллежаля. Работала она с мощностью 100 МВт. В реакторе имелось 1149 вертикально расположенных управляющих и топливных каналов в графитовом блоке. Полная масса конструкции составляла порядка 1050 тонн. Практически все каналы (кроме 25) загружались ураном, полная масса которого составляла 120-130 тонн. 17 каналов использовались для управляющих стержней, а 8 - для проведения экспериментов. Максимальный показатель проектного тепловыделения топливного элемента равнялось 3,45 кВт. На первых порах реактор производил около 100 грамм плутония в день. Впервые металлический плутоний был произведен 16 апреля 1949 года.

Технологические недостатки

Практически сразу были выявлены довольно серьёзные проблемы, которые заключались в коррозии алюминиевых вкладышей и покрытия топливных элементов. Также разбухали и повреждались урановые стержни и вытекала охлаждающая вода непосредственно в сердцевину реактора. После каждой протечки реактор приходилось останавливать на время до 10 часов с целью осушить графит воздухом. В январе 1949 года были заменены вкладыши в каналы. После этого запуск установки произошел 26 марта 1949 года.

Оружейный плутоний, производство которого на реакторе А сопровождалось всяческими трудностями, вырабатывался в период 1950-1954 годов при средней мощности агрегата 180 МВт. Последующая работа реактора начала сопровождаться более интенсивным его использованием, что вполне закономерно привело и к более частым остановкам (до 165 раз в месяц). В итоге, в октябре 1963 года реактор был остановлен и возобновил свою работу лишь весной 1964 года. Свою кампанию он полностью закончил в 1987 году и за весь период многолетнего функционирования произвел 4,6 тонны плутония.

Реакторы АВ

На предприятии "Челябинск-65" три реактора АВ было решено построить осенью 1948 года. Их производственная мощность составляла 200-250 грамм плутония в день. Главным конструктором проекта был А. Савин. Каждый реактор насчитывал 1996 каналов, 65 из них были контрольными. В установках была использована техническая новинка – каждый канал снабдили специальным детектором утечки охлаждающей жидкости. Такой ход позволил менять вкладыши без прекращения работы самого реактора.

Первый год функционирования реакторов показал, что они вырабатывали порядка 260 граммов плутония в сутки. Однако уже со второго года работы мощность постепенно наращивали, и уже в 1963 году ее показатель составил 600 МВт. После второго капитального ремонта была полностью решена проблема с вкладышами, а мощность уже составила 1200 МВт с ежегодным производством плутония 270 килограмм. Эти показатели сохранились до полного закрытия реакторов.

Реактор АИ-ИР

Челябинское предприятие использовало данную установку в период с 22 декабря 1951 года до 25 мая 1987 года. Помимо урана, реактор также производил кобальт-60 и полоний-210. Изначально на объекте производили тритий, но позже начали получать и плутоний.

Сибирский гигант

"Томск-7" – именно такое название носил завод, на котором расположились пять реакторов для создания плутония. Каждый из агрегатов применял графит с целью замедлить нейтроны и обычную воду для обеспечения надлежащего охлаждения.

Реактор И-1 работал с системой охлаждения, в которой вода проходила единожды. Однако остальные четыре установки были снабжены замкнутыми первичными контурами, оборудованными теплообменниками. Такая конструкция позволяла дополнительно вырабатывать еще и пар, который в свою очередь помогал в производстве электричества и обогрева различных жилых помещений.

"Томск-7" имел также и реактор под названием ЭИ-2, который, в свою очередь, имел двойное назначение: производил плутоний и за счет вырабатываемого пара генерировал 100 МВт электроэнергии, а также 200 МВт тепловой энергии.

Важная информация

Так, американское правительство предлагает уничтожать высокообогащенное ядерное топливо не промышленным способом, а путем разбавления плутония и хранения его в специальных емкостях на глубине равной 500 метрам. Само собой, что в таком случае материал легко можно будет в любой момент извлечь из земли и вновь пустить его на военные цели. Как утверждает президент РФ Владимир Путин, изначально страны договаривались уничтожать плутоний не таким методом, а проводить утилизацию на промышленных объектах.

Отдельного внимания заслуживает стоимость оружейного плутония. По оценкам экспертов, десятки тонн этого элемента вполне могут стоить несколько миллиардов американских долларов. А некоторые специалисты ми вовсе оценили 500 тонн оружейного плутония аж в 8 триллионов долларов. Сумма реально впечатляющая. Чтобы было понятнее, насколько это большие деньги, скажем, что в последние десять лет 20 века среднегодовой показатель ВВП России составлял 400 миллиардов долларов. То есть, по сути, реальная цена оружейного плутония равнялась двадцати годовым ВВП Российской Федерации.

Сейчас на странице 1 пользователь

Ответы 71
Создано 6 г
Последний ответ 5 г

Лучшие авторы в этой теме

ponchikdemon 5 публикаций

crower 4 публикации

HikaruT 28 публикаций

YoBu 4 публикации