Plutoni per a armes: l'ús, la producció, el reciclatge

La humanitat està sempre a la recerca de noves fonts d'energia que poden resoldre molts problemes. Però no sempre, són segurs. D'aquesta manera, en particular, és àmpliament utilitzat avui en dia els reactors nuclears , tot i que capaços de desenvolupar només una enorme quantitat tal de tota l'energia elèctrica necessària encara es troben en perill de mort. Però, a més de la utilització de l'energia nuclear amb fins pacífics, alguns països del món han après a usar-lo, i en l'exèrcit, en particular per a la creació de caps nuclears. En aquest article es discutirà sobre la base d'aquest tipus d'armes destructives, el nom - plutoni.

fons

En aquesta forma de metall compacte que conté almenys 93,5% 239Pu isòtop. plutoni va ser nomenat així per tal que sigui possible distingir entre el "germà del reactor." En principi, el plutoni està sempre formada en absolutament qualsevol reactor nuclear, que, al seu torn, s'executa en poc enriquit o natural d'urani, que conté, en la seva major part, l'isòtop 238U.

L'ús en el sector militar

De grau d'armes de plutoni 239Pu - base d'armes nuclears. En aquest cas, l'ús d'isòtops amb nombres de massa 240 i 242 és irrellevant, ja que produeixen fons molt alt de neutrons, que en última instància impedeix la creació i el disseny de la càrrega nuclear d'alt rendiment. A més, els isòtops de plutoni 240Pu i 241Pu són significativament més petits vida mitjana en comparació amb 239Pu, però plutoni peces escalfades fortament. És per aquest concepte en els enginyers d'armes nuclears es veuen obligats a afegir elements addicionals per eliminar l'excés de calor. Per cert, 239Pu pura cos més calent. No es pot deixar de tenir en compte el fet que els productes de la desintegració d'isòtops pesats se sotmet a canvis perjudicials en la xarxa cristal·lina del metall, i és reconfigura parts bastant naturals de plutoni, que a l'extrem poden causar una fallada total d'un dispositiu explosiu nuclear.

En general, totes aquestes dificultats es poden superar. I, en la pràctica, hem passat diverses vegades la prova d'artefactes explosius sobre la base que és el plutoni "reactor". No obstant això, s'ha d'entendre que una arma nuclear no és l'última posició està ocupada per la seva grandària compacta, baix pes en buit, durabilitat i fiabilitat. En aquest sentit, només utilitzen armes de plutoni.

Les característiques de disseny dels reactors de producció

Gairebé tot el plutoni a Rússia va ser generada al reactor equipat amb un moderador de grafit. Cadascun dels reactors es construeix al voltant d'un blocs acoblats cilíndrica de grafit.

Muntat entre els blocs de grafit tenen una ranura especial per proporcionar circulació contínua de líquid refrigerant, que s'utilitza com a nitrogen. En l'estructura muntada, i estan disposats verticalment canals creats per al pas d'aigua de refrigeració en ells i combustible. Per si mateix, el conjunt està suportat rígidament sobre l'estructura amb forats per a canals utilitzades per l'enviament ja combustible irradiat. Per tant cada un dels canals en tub de paret prima està modelat a partir d'un aliatge d'alumini de pes lleuger i extra fort. La majoria dels canals descrits té 70 barres de combustible. L'aigua de refrigeració flueix directament al voltant de les barres de combustible, eliminant l'excés de calor d'ells.

L'augment dels reactors de producció d'energia

Inicialment, el primer reactor del "far" estava funcionant amb una capacitat de 100 MW tèrmica. No obstant això, el líder principal del programa de desenvolupament d'armes nuclears soviètic, Igor Kurchatov va fer una proposta, que va ser que el reactor està en l'hivern va treballar amb una capacitat de 170-190 MW, i en l'horari d'estiu - 140-150 MW. Aquest enfocament va permetre al reactor per produir al voltant de 140 grams de plutoni per dia preciós.

El 1952, els treballs d'investigació científica completes s'han dut a terme per tal d'augmentar la capacitat de producció de reactors en funcionament aquests mètodes:

• En augmentar el flux d'aigua utilitzada per a la refrigeració i flueix a través de la zona activa d'una instal·lació nuclear.
• Mitjançant l'augment de la resistència al fenomen de corrosió que es produeix a prop dels canals d'inserció.
• La disminució de la velocitat d'oxidació del grafit.
• l'acumulació de temperatura a l'interior de les cèl·lules de combustible.

Com a resultat, la capacitat de l'aigua en circulació s'incrementa significativament després d'haver estat augmentat i la bretxa entre les parets de la cadena de combustible. La corrosió també va aconseguir desfer-se'n. Amb aquesta finalitat, es van seleccionar els aliatges d'alumini més adequats han estat afegint activament dicromat de sodi, que en última instància, millora la suavitat de l'aigua de refrigeració (pH era igual a aproximadament 6,0-6,2). L'oxidació de grafit ha deixat de ser un problema real, després d'acer s'aplica nitrogen (prèviament utilitzat només l'aire) per a la refrigeració.

A la posta del sol 1950 innovacions s'han realitzat plenament en la pràctica, el que redueix la inflamació induïda per la radiació d'urani extremadament innecessària, reduir en gran mesura les barres d'enduriment tèrmic d'urani per millorar la resistència de la membrana i millorar el control de qualitat de la producció.

La producció a la "Mayak"

"Chelyabinsk-65" - una de les plantes més sensibles en la qual es va produir el plutoni per a armes. L'empresa era més reactors, cadascun dels quals anem a fer una ullada més de prop.

un reactor

La instal·lació va ser dissenyat i construït sota la direcció del llegendari N. A. Dollezhalya. Es va treballar amb una capacitat de 100 MW. El reactor tenia 1.149 canals de control i de combustible disposades verticalment en el bloc de grafit. Completa pes de l'estructura va ser d'al voltant de 1.050 tones. Pràcticament tots els canals (excepte 25) es carreguen amb urani, la massa total de 120-130 tones. 17 canals s'utilitzen per barres de control i 8 - per als experiments. La taxa màxima d'alliberament de calor de disseny de la cèl·lula de combustible igual a 3,45 kW. En primer reactor produït prop de 100 grams de plutoni per dia. En primer lloc plutoni metàl·lic es van realitzar 16 abril 1949.

deficiències tecnològiques

Gairebé tot un problema greu, que és la corrosió de capes d'alumini i revestiments de la pila de combustible es van identificar immediatament. També es van inflar i danyats barres de combustible i fluir directament a l'aigua de refrigeració del nucli del reactor. Després de cada reactor de fuga haver de ser detingut durant un màxim de 10 hores a l'aire grafit sec. Al gener de 1949 s'han substituït s'insereix en els canals. Després d'això, s'inicia la instal·lació es va dur a terme 26 de de març de 1949.

Grau producció de plutoni en el reactor A que va ser acompanyat per tota mena de dificultats elaborat durant els anys 1950-1954, amb una potència mitjana de 180 MW de potència unitària. Els treballs posteriors pel començament del reactor seguit d'un ús més intensiu de la mateixa, que és bastant natural i ha donat lloc a parades més freqüents (fins a 165 vegades per mes). Com a resultat d'això, a l'octubre de 1963, el reactor va ser tancat i reobert només a la primavera de 1964. La seva campanya està completament acabat el 1987 i durant tot el període de funcionament a llarg termini produeix 4,6 tones de plutoni.

reactors AB

L'empresa "Chelyabinsk-65" tres reactors AB es va decidir construir a la tardor de 1948. La seva capacitat de producció és de 200-250 grams de plutoni per dia. El cap de disseny del projecte va ser Savin. Cada reactor consistia a 1996 canals, 65 de les quals eren controls. cada canal es subministra amb una fuga de refrigerant especial detector - es va utilitzar Les plantes novetat tècnica. Tal mesura que em permetrà a orella sense interrompre el funcionament del reactor.

El primer any de funcionament dels reactors revelar que generen prop de 260 grams de plutoni per dia. No obstant això, a partir del segon any d'operació de l'energia està augmentant gradualment, i ja en 1963 la taxa era de 600 MW. Després de la segona revisió s'ha resolt completament el problema amb els inserits, i el poder ja ha arribat a 1.200 MW amb una producció anual de plutoni 270 quilograms. Aquests indicadors han sobreviscut fins a completar el tancament dels reactors.

Reactor AI-IR

empreses Chelyabinsk Per utilitzar aquesta configuració en el període del 22 de desembre 1951-25 maig de de 1987. A més d'urani, el reactor produeix com cobalt-60, i el poloni-210. Inicialment, la instal·lació produeix triti, però més tard va començar a rebre i plutoni.

També planta de processament de plutoni per a armes va haver de construir reactors que operen en aigua pesada i l'únic reactor d'aigua lleugera (el seu nom - "Ruslan").

gegant siberià

"Tomsk-7" - que és el nom porta a la planta, que compta amb cinc reactors per a crear plutoni. Cadascun dels agregats de grafit aplicat a frenar neutrons, i aigua ordinària per assegurar una refrigeració adequada.

I el reactor-1 va treballar amb el sistema de refrigeració en el qual l'aigua es fa passar una vegada. No obstant això, les altres quatre unitats van ser equipades amb un circuit primari tancat equipat amb intercanviadors de calor. Aquest disseny permet desenvolupar encara més lluny i vapor, que al seu torn ajuda a la producció d'electricitat i calefacció dels locals diferents.

"Tomsk-7", i el reactor també va ser anomenat EI-2, que, al seu torn, tenia un doble propòsit: per produir plutoni a costa de produït el vapor generat d'energia elèctrica de 100 MW i 200 MW d'energia calorífica.

informació important

En les garanties dels científics, la vida mitjana del plutoni és d'aproximadament 24.360 anys. Una enorme figura! En aquest sentit, una pregunta particularment agut es converteix en: "Com correctament a veure amb la producció de residus del nombre" La millor opció és considerat com la construcció de les empreses especials per al seu posterior processament de plutoni per a armes. La raó és que, en aquest cas, l'element ja no pot ser utilitzat amb fins militars i serà controlat per l'home. Així és com l'eliminació del plutoni a Rússia, però els Estats Units d'Amèrica van ser a una altra banda, violant així els seus compromisos internacionals.

Per tant, el govern d'Estats Units proposa destruir l'altament enriquit combustible nuclear es no produeix industrialment, i per dilució de plutoni i l'emmagatzema en contenidors especials a una profunditat de 500 metres. No cal dir, que en aquest cas, el material pot ser fàcilment en qualsevol moment de treure de la terra, i de nou el va posar en objectius militars. D'acord amb el president rus, Vladímir Putin, el país inicialment es va comprometre a no destruir el plutoni d'aquesta manera, i per dur a terme el reciclatge a les instal·lacions industrials.

Es presta especial atenció al valor de plutoni per a armes. Els experts estimen que desenes de tones d'aquest element poden bé ser un valor de diversos milions de dòlars nord-americans. No obstant això, alguns experts en E no han estimat 500 tones de plutoni apte per a armes tant com 8 bilions de dòlars. La quantitat de realment impressionant. Per fer-ho més clar, ja que una gran quantitat de diners, diguem que en l'última dècada del segle 20 la taxa mitjana anual del PIB de Rússia va ser de $ 400 mil milions. Això és, de fet, el preu real de plutoni d'ús militar és igual al vint PIB anual de la Federació de Rússia.