იარაღის კლასის პლუტონიუმი: გამოყენება, წარმოება, განადგურება

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

კაცობრიობა ყოველთვის ეძებდა ენერგიის ახალ წყაროებს, რომლებსაც შეუძლიათ მრავალი პრობლემის გადაჭრა. თუმცა, ისინი ყოველთვის არ არიან უსაფრთხო. ასე რომ, კერძოდ, დღეს ფართოდ გამოყენებული ატომური რეაქტორები, თუმცა მათ შეუძლიათ გამოიმუშაონ ისეთი ელექტროენერგიის უბრალოდ კოლოსალური რაოდენობა, რომელიც ყველას სჭირდება, მაინც მომაკვდინებელი საფრთხეა. მაგრამ, გარდა ბირთვული ენერგიის მშვიდობიანი მიზნებისათვის გამოყენებისა, ჩვენი პლანეტის ზოგიერთმა ქვეყანამ ისწავლა მისი გამოყენება სამხედრო სფეროში, განსაკუთრებით ბირთვული ქობინების შესაქმნელად. ამ სტატიაში განხილული იქნება ასეთი დესტრუქციული იარაღის საფუძველი, რომლის სახელია იარაღის კლასის პლუტონიუმი.

სწრაფი მითითება

მეტალის ეს კომპაქტური ფორმა შეიცავს 239Pu იზოტოპის მინიმუმ 93,5%-ს. იარაღის კლასის პლუტონიუმი ასე დაარქვეს, რათა განასხვავონ იგი მისი "რეაქტორი ძმისგან". პრინციპში, პლუტონიუმი ყოველთვის წარმოიქმნება აბსოლუტურად ნებისმიერ ბირთვულ რეაქტორში, რომელიც, თავის მხრივ, მუშაობს დაბალ გამდიდრებულ ან ბუნებრივ ურანზე, რომელიც უმეტესწილად შეიცავს იზოტოპს 238U..

სამხედრო განაცხადები

იარაღის ხარისხის პლუტონიუმი 239Pu არის ბირთვული იარაღის საფუძველი. ამავდროულად, იზოტოპების გამოყენება მასობრივი ნომრებით 240 და 242 არარელევანტურია, რადგან ისინი ქმნიან ძალიანნეიტრონების მაღალი ფონი, რაც საბოლოოდ ართულებს მაღალეფექტური ბირთვული საბრძოლო მასალის შექმნას და დიზაინს. გარდა ამისა, პლუტონიუმის იზოტოპებს 240Pu და 241Pu აქვთ ბევრად უფრო მოკლე ნახევარგამოყოფის პერიოდი, ვიდრე 239Pu, ამიტომ პლუტონიუმის ნაწილები ძალიან ცხელდება. სწორედ ამასთან დაკავშირებით ინჟინრები იძულებულნი არიან დაამატოთ დამატებითი ელემენტები ატომურ იარაღში ზედმეტი სითბოს მოსაშორებლად. სხვათა შორის, სუფთა 239Pu უფრო თბილია ვიდრე ადამიანის სხეული. ასევე შეუძლებელია არ გავითვალისწინოთ ის ფაქტი, რომ მძიმე იზოტოპების დაშლის პროდუქტები ექვემდებარება ლითონის კრისტალურ გისოსს მავნე ცვლილებებს და ეს ბუნებრივად ცვლის პლუტონიუმის ნაწილების კონფიგურაციას, რაც, საბოლოო ჯამში, შეიძლება გამოიწვიოს სრული უკმარისობა. ბირთვული ასაფეთქებელი მოწყობილობა.

ძირითადად, ყველა ამ სირთულის დაძლევა შესაძლებელია. პრაქტიკაში კი „რეაქტორის“პლუტონიუმზე დაფუძნებული ასაფეთქებელი მოწყობილობები უკვე არაერთხელ იქნა გამოცდილი. მაგრამ უნდა გვესმოდეს, რომ ბირთვულ საბრძოლო მასალაში მათი კომპაქტურობა, დაბალი საკუთარი წონა, გამძლეობა და საიმედოობა შორს არის ბოლო პოზიციისგან. ამასთან დაკავშირებით, ისინი იყენებენ ექსკლუზიურად იარაღის პლუტონიუმს.

სამრეწველო რეაქტორების დიზაინის მახასიათებლები

რუსეთში პრაქტიკულად მთელი პლუტონიუმი იწარმოებოდა გრაფიტის მოდერატორით აღჭურვილ რეაქტორებში. თითოეული რეაქტორი აგებულია ცილინდრული გრაფიტის ბლოკების გარშემო.

აწყობისას, გრაფიტის ბლოკებს აქვთ სპეციალური ჭრილები მათ შორის გამაგრილებლის უწყვეტი მიმოქცევის უზრუნველსაყოფად, რომელიცაზოტი გამოიყენება. აწყობილ სტრუქტურაში ასევე არის ვერტიკალურად განლაგებული არხები, რომლებიც შექმნილია მათში წყლის გაგრილებისა და საწვავის გასავლელად. თავად ასამბლეა მყარად ეყრდნობა სტრუქტურას, რომელსაც აქვს ხვრელები არხების ქვეშ, რომლებიც გამოიყენება უკვე დასხივებული საწვავის გადასაზიდად. გარდა ამისა, თითოეული არხი განლაგებულია თხელკედლიან მილში, რომელიც ჩამოსხმულია მსუბუქი და ძალიან ძლიერი ალუმინის შენადნობიდან. აღწერილი არხების უმეტესობას აქვს 70 საწვავის ღერო. გამაგრილებელი წყალი მიედინება უშუალოდ საწვავის ღეროების გარშემო და შლის მათგან ზედმეტ სითბოს.

საწარმოო რეაქტორების სიმძლავრის გაზრდა

თავდაპირველად, მაიაკის პირველი რეაქტორი მუშაობდა 100 მგვტ სიმძლავრით. თუმცა, საბჭოთა ბირთვული იარაღის პროგრამის მთავარმა ხელმძღვანელმა, იგორ კურჩატოვმა შესთავაზა, რომ რეაქტორი ზამთარში 170-190 მეგავატი და ზაფხულში 140-150 მეგავატი უნდა მუშაობდეს. ამ მიდგომამ საშუალება მისცა რეაქტორს გამოემუშავებინა თითქმის 140 გრამი ძვირფასი პლუტონიუმი დღეში.

1952 წელს ჩატარდა სრულფასოვანი კვლევითი სამუშაოები მოქმედი რეაქტორების წარმოების სიმძლავრის გაზრდის მიზნით შემდეგი მეთოდებით:

• გაციებისთვის გამოყენებული წყლის ნაკადის გაზრდით და მიედინება ბირთვული დანადგარის აქტიურ ზონებში.
• არხის ლაინერის მახლობლად წარმოქმნილი კოროზიის ფენომენისადმი წინააღმდეგობის გაზრდით.
• გრაფიტის დაჟანგვის სიჩქარის შემცირება.
• ტემპერატურის მატება საწვავის უჯრედებში.

შედეგად, მოცირკულირე წყლის გამტარუნარიანობა მნიშვნელოვნად გაიზარდა მას შემდეგ, რაც გაიზარდა უფსკრული საწვავსა და არხის კედლებს შორის. ჩვენ ასევე მოვახერხეთ კოროზიისგან თავის დაღწევა. ამისათვის ჩვენ ავირჩიეთ ყველაზე შესაფერისი ალუმინის შენადნობები და დავიწყეთ ნატრიუმის ბიქრომატის აქტიური დამატება, რამაც საბოლოოდ გაზარდა გამაგრილებელი წყლის სირბილე (pH გახდა დაახლოებით 6.0-6.2). გრაფიტის დაჟანგვა შეწყდა გადაუდებელ პრობლემად მას შემდეგ, რაც მის გასაგრილებლად გამოიყენეს აზოტი (ადრე მხოლოდ ჰაერი გამოიყენებოდა).

როგორც 1950-იანი წლები დასასრულს მიუახლოვდა, ინოვაციები სრულად იქნა პრაქტიკაში ასახული, რაც ამცირებს რადიაციის შედეგად გამოწვეულ ურანის ძალზე არასაჭირო ბალონირებას, მნიშვნელოვნად ამცირებს ურანის ღეროების სითბოს გამკვრივებას, აუმჯობესებს მოპირკეთების წინააღმდეგობას და აუმჯობესებს წარმოების ხარისხის კონტროლს.

დამზადება მაიაკში

"ჩელიაბინსკი-65" არის ერთ-ერთი იმ ძალიან საიდუმლო ქარხანა, სადაც შეიქმნა იარაღის ხარისხის პლუტონიუმი. საწარმოში რამდენიმე რეაქტორი იყო, თითოეულ მათგანს უკეთ გავიცნობთ.

რეაქტორი A

დანაყოფი შეიქმნა და აშენდა ლეგენდარული N. A. Dollezhal-ის ხელმძღვანელობით. იგი მუშაობდა 100 მეგავატი სიმძლავრით. რეაქტორს ჰქონდა 1149 ვერტიკალურად განლაგებული საკონტროლო და საწვავის არხი გრაფიტის ბლოკში. სტრუქტურის მთლიანი მასა იყო დაახლოებით 1050 ტონა. თითქმის ყველა არხი (25-ის გარდა) დატვირთული იყო ურანით, რომლის საერთო მასა შეადგენდა 120-130 ტონას. 17 არხი გამოიყენებოდა საკონტროლო ღეროებისთვის და 8ექსპერიმენტების ჩატარება. საწვავის უჯრედის დიზაინის მაქსიმალური სითბოს გათავისუფლება იყო 3,45 კვტ. თავდაპირველად რეაქტორი დღეში დაახლოებით 100 გრამ პლუტონიუმს აწარმოებდა. მეტალი პლუტონიუმი პირველად წარმოიქმნა 1949 წლის 16 აპრილს.

ტექნოლოგიური ხარვეზები

საკმაოდ სერიოზული პრობლემები გამოვლინდა თითქმის მაშინვე, რაც შედგებოდა ალუმინის ლაინერებისა და საწვავის უჯრედების საფარის კოროზიისგან. ურანის ღეროებიც ადიდდა და გატყდა და გამაგრილებელი წყალი პირდაპირ რეაქტორის ბირთვში გაჟონა. ყოველი გაჟონვის შემდეგ რეაქტორი უნდა შეჩერებულიყო 10 საათით, რათა გრაფიტი ჰაერით გაშრეს. 1949 წლის იანვარში შეიცვალა არხის ლაინერები. ამის შემდეგ, ინსტალაციის გაშვება მოხდა 1949 წლის 26 მარტს.

იარაღის კლასის პლუტონიუმი, რომლის წარმოებას რეაქტორ A-ზე თან ახლდა ყველანაირი სირთულე, იწარმოებოდა 1950-1954 წლებში, ერთეულის საშუალო სიმძლავრით 180 მეგავატი. რეაქტორის შემდგომ მუშაობას თან ახლდა მისი უფრო ინტენსიური გამოყენება, რაც ბუნებრივად იწვევდა უფრო ხშირ გამორთვას (თვეში 165-ჯერ). შედეგად, 1963 წლის ოქტომბერში რეაქტორი დაიხურა და მუშაობა განაახლა მხოლოდ 1964 წლის გაზაფხულზე. მან დაასრულა თავისი კამპანია 1987 წელს და გამოუშვა 4,6 ტონა პლუტონიუმი მრავალი წლის მუშაობის განმავლობაში.

AB რეაქტორები

გადაწყდა სამი AB რეაქტორის აშენება ჩელიაბინსკი-65 საწარმოში 1948 წლის შემოდგომაზე. მათი წარმოების სიმძლავრე იყო 200-250 გრამი პლუტონიუმი დღეში. პროექტის მთავარი დიზაინერი იყო ა.სავინი.თითოეულ რეაქტორს ჰქონდა 1996 არხი, მათგან 65 იყო საკონტროლო არხი. ინსტალაციაში გამოყენებული იყო ტექნიკური სიახლე - თითოეული არხი აღჭურვილი იყო სპეციალური გამაგრილებლის გაჟონვის დეტექტორით. ამგვარმა ნაბიჯმა შესაძლებელი გახადა ლაინერების შეცვლა თავად რეაქტორის მუშაობის შეჩერების გარეშე.

რეაქტორების მუშაობის პირველმა წელმა აჩვენა, რომ ისინი დღეში დაახლოებით 260 გრამ პლუტონიუმს აწარმოებდნენ. თუმცა ექსპლუატაციის მეორე წლიდან სიმძლავრე თანდათან გაიზარდა და უკვე 1963 წელს მისი მაჩვენებელი 600 მეგავატი იყო. მეორე კაპიტალური რემონტის შემდეგ ლაინერების პრობლემა მთლიანად მოგვარდა და სიმძლავრე უკვე 1200 მეგავატი იყო, პლუტონიუმის წლიური წარმოებით 270 კილოგრამი. ეს მაჩვენებლები შენარჩუნდა რეაქტორების სრულ დახურვამდე.

AI-IR რეაქტორი

ჩელიაბინსკის საწარმო იყენებდა ამ ინსტალაციას 1951 წლის 22 დეკემბრიდან 1987 წლის 25 მაისამდე. ურანის გარდა, რეაქტორში ასევე იწარმოებოდა კობალტი-60 და პოლონიუმი-210. თავდაპირველად ადგილზე წარმოებული იყო ტრიტიუმი, მაგრამ მოგვიანებით დაიწყო პლუტონიუმის მიღება.

ასევე, იარაღის კლასის პლუტონიუმის გადამამუშავებელ ქარხანას ჰქონდა მძიმე წყლის რეაქტორები და ერთადერთი მსუბუქი წყლის რეაქტორი (მისი სახელია Ruslan).

ციმბირული გიგანტი

"ტომსკი-7" - ასე ჰქვია ქარხანას, სადაც განთავსებულია პლუტონიუმის წარმოების ხუთი რეაქტორი. თითოეულმა ერთეულმა გამოიყენა გრაფიტი ნეიტრონების შესანელებლად და ჩვეულებრივი წყალი სათანადო გაგრილების უზრუნველსაყოფად.

რეაქტორი I-1 მუშაობდა სისტემასთანგაგრილება, რომელშიც წყალი ერთხელ გაიარა. თუმცა, დანარჩენ ოთხ ერთეულს უზრუნველყოფილი ჰქონდა დახურული პირველადი სქემები, რომლებიც აღჭურვილი იყო სითბოს გადამცვლელებით. ამ დიზაინმა შესაძლებელი გახადა ორთქლის დამატებით გამომუშავება, რაც თავის მხრივ დაეხმარა ელექტროენერგიის წარმოებას და სხვადასხვა საცხოვრებელი ფართის გათბობას.

"ტომსკ-7"-ს ასევე გააჩნდა რეაქტორი სახელწოდებით EI-2, რომელსაც, თავის მხრივ, ორმაგი დანიშნულება ჰქონდა: ის აწარმოებდა პლუტონიუმს და გამოიმუშავებდა 100 მგვტ ელექტროენერგიას წარმოქმნილი ორთქლიდან, ასევე 200 მგვტ თერმულ ენერგიას. ენერგია.

მნიშვნელოვანი ინფორმაცია

მეცნიერთა აზრით, იარაღის კლასის პლუტონიუმის ნახევარგამოყოფის პერიოდი დაახლოებით 24360 წელია. უზარმაზარი რიცხვი! ამასთან დაკავშირებით, განსაკუთრებით მწვავე ხდება კითხვა: "როგორ სწორად გავუმკლავდეთ ამ ელემენტის წარმოების ნარჩენებს?" ყველაზე ოპტიმალური ვარიანტია სპეციალური საწარმოების მშენებლობა იარაღის ხარისხის პლუტონიუმის შემდგომი დამუშავებისთვის. ეს აიხსნება იმით, რომ ამ შემთხვევაში ელემენტი სამხედრო მიზნებისთვის ვეღარ იქნება გამოყენებული და მას ადამიანი გააკონტროლებს. ასე განადგურდება რუსეთში იარაღის ხარისხის პლუტონიუმი, მაგრამ ამერიკის შეერთებულმა შტატებმა სხვა გზა აიღო, რითაც დაარღვია თავისი საერთაშორისო ვალდებულებები.

ამგვარად, აშშ-ს მთავრობა გვთავაზობს ძლიერ გამდიდრებული ბირთვული საწვავის განადგურებას არა ინდუსტრიული გზით, არამედ პლუტონიუმის განზავებით და მისი შენახვით სპეციალურ კონტეინერებში 500 მეტრის სიღრმეზე. ცხადია, რომ ამ შემთხვევაში მასალა ადვილად შეიძლება იყოსამოიღეთ იგი მიწიდან და ხელახლა გაუშვით სამხედრო მიზნებისთვის. რუსეთის პრეზიდენტის ვლადიმერ პუტინის თქმით, თავდაპირველად ქვეყნები შეთანხმდნენ პლუტონიუმის განადგურებაზე არა ამ მეთოდით, არამედ სამრეწველო ობიექტებში განთავსებაზე.

იარაღის კლასის პლუტონიუმის ღირებულება განსაკუთრებულ ყურადღებას იმსახურებს. ექსპერტების აზრით, ამ ელემენტის ათობით ტონა შესაძლოა რამდენიმე მილიარდი აშშ დოლარი დაჯდეს. ზოგიერთმა ექსპერტმა კი შეაფასა 500 ტონა იარაღის კლასის პლუტონიუმი 8 ტრილიონ დოლარამდე. თანხა მართლაც შთამბეჭდავია. იმის გასაგებად, თუ რა თანხაა ეს, ვთქვათ, რომ მე-20 საუკუნის ბოლო ათი წლის განმავლობაში რუსეთის საშუალო წლიური მშპ 400 მილიარდი დოლარი იყო. ანუ, ფაქტობრივად, იარაღის ხარისხის პლუტონიუმის რეალური ფასი უდრიდა რუსეთის ფედერაციის ოცი წლიურ მშპ-ს..