נשק כיתה פלוטוניום: השימוש, ייצור, מיחזור

האנושות היא תמיד בחיפוש אחר מקורות חדשים של אנרגיה שיכול לפתור בעיות רבות. אבל לא תמיד, הם בטוחים. לפיכך, בפרט, נעשה שימוש נרחב היום כורים גרעיניים למרות מסוגל לפתח כזו בדיוק כמות אדירה של כל האנרגיה החשמלית הדרושים הם עדיין בסכנת חיים. אבל, בנוסף על השימוש באנרגיה גרעינית למטרות שלום, במדינות מסוימות של העולם למדו להשתמש בו, וגם בצבא, בפרט ליצירת ראשי נפץ גרעיניים. מאמר זה יידון על בסיס נשק הרסני כזה, ששם - נשק כיתת פלוטוניום.

רקע

בשנת מתכת בצורה קומפקטית זו הוא מכיל לפחות איזוטופ 93,5% 239Pu. נשק כיתת פלוטוניום נקראת כך כדי לגרום לזה ניתן להבחין מן "אחיו של הכור." באופן עקרוני, הפלוטוניום נוצר תמיד באופן מוחלט בכל כור גרעיני, אשר, בתורו, פועל על אורניום מועשר ברמה נמוך או טבעי, המכיל, על פי רוב, האיזוטופ 238U.

השתמש במגזר הצבאי

נשק כיתה פלוטוניום 239Pu - בסיס נשק גרעיני. במקרה זה, השימוש באיזוטופים עם בהמוניהם 240 ו 242 אינו רלוונטי, שכן הם מייצרים רקע ניטרונים גבוה מאוד, אשר בסופו של דבר פוגע ביצירה ועיצוב של עומס גרעיני בעלת ביצועים גבוהים. יתר על כן, איזוטופים פלוטוניום 240Pu ו 241Pu שגודלן קטן משמעותית מחצית החיים לעומת 239Pu, אולם פלוטוניום חלקים מחומם בחום. זה בהקשר זה הופיע מהנדסי נשק גרעיניים נאלצים להוסיף אלמנטים נוספים להסרת עודף חום. אגב, הגוף חם טהור 239Pu. אי אפשר אבל לקחת בחשבון את העובדה כי המוצרים של הריקבון של איזוטופים כבדים נתון לשינויים מזיקים בסריג הגבישי של המתכת, וזה חלק reconfigures טבעי למדי של פלוטוניום, אשר בסופו של הדבר יכול לגרום לכשל מוחלט של מתקן נפץ גרעיני.

באופן כללי, כל הקשיים הללו ניתן להתגבר. וגם, בפועל, יש לנו שוב ושוב עברתי את המבחן של מטעני חבלה על בסיס זה הוא פלוטוניום "כור". אבל זה צריך להיות מובן כי נשק גרעיני אינו העמדה האחרונה היא נכבשה על ידי הקומפקטיות שלהם, משקל מדרכה נמוך, עמידות ואמינה. בהקשר זה, הם משתמשים פלוטוניום מוכן לשימוש רק.

תכונות עיצוב של כורים לייצור

כמעט כל פלוטוניום ברוסיה נוצר הכור מצויד המנחה גרפיט. כל אחד מהכורים בנויים סביב גושים התאספו cylindrically של גרפיט.

יש מורכבים בין גרפיט בלוקים חריץ מיוחד למתן במחזור רציף של נוזל קירור, אשר משמש חנקן. במבנה התאסף, והם מסודרים אנכיים ערוצים שנוצרו במשך חלוף קירור מים עליהם ודלק. כשלעצמו, ההרכבה נתמכת בנוקשות על המבנה עם חורים עבור ערוצים השתמשו למשלוח כבר מוקרנת דלק. לכן כל אחד מהערוצים ב צינור דק דופן מעוצבת מסגסוגת אלומיניום קלה משקל נוסף החזקה. רוב הערוצים תארו יש 70 מוטות דלק. קירור מים זורם ישירות סביב מוטות הדלק, הסרת עודף חום מהם.

הגדלת כורים לייצור חשמל

בתחילה, הכור הראשון "המגדלור" תפקד בהספק של 100 מגוואט תרמיים. עם זאת, המנהיג הראשי של תכנית פיתוח נשק גרעיני הסובייטית, איגור קורצ שנעשה בהצעה, אשר הייתה כי הכור נמצא החורף עבד עם קיבולת של 170-190 מגה ואט, ו בזמן הקיץ - 140-150 מגוואט. גישה זו אפשרה הכור לייצר כ 140 גרם של פלוטוניום יקרה ליום.

בשנת 1952, העבודות מדעית-המחקר השלמות בוצעו על מנת להגדיל את כושר הייצור של פועלים כורה שיטות כגון:

• על ידי גברת זרימת מים המשמשת לקירור ו זורמים דרך האזור הפעיל של מתקן גרעיני.
• על ידי הגדלת ההתנגדות לתופעת קורוזיה המתרחשים סמוכים ערוצי הכנס.
• הקטנת קצב חמצון גרפיט.
• הצטברות טמפרטורה בתוך תאי דלק.

כתוצאה מכך, קיבולת של המים במחזור גדלה באופן משמעותי לאחר הוגדל ואת הפער בין קירות ערוץ דלק. קורוזיה גם הצליחה להיפטר. לשם כך, בחרנו את סגסוגות האלומיניום המתאימות ביותר כבר הוסיפו dichromate נתרן באופן פעיל, אשר בסופו של דבר שפר את הרכות של מי קירור (pH היה שווה כ 6.0-6.2). חמצון של גרפיט חדל להיות בעיה בפועל, לאחר הפלדה להחיל חנקן (השתמש בעבר אוויר בלבד) לקירור.

לעת השקיעה 1950 חידושים התממשו במלואם בפועל, ובכך להקטין את הנפיחות מושרת-הקרינה של אורניום מיותר מאוד, לצמצם במידה ניכרת מוטות התקשות תרמית של אורניום כדי לשפר עמידות קרום ולשפר בקרת איכות ייצור.

הפקה בבית "Mayak"

"צ'ליאבינסק-65" - אחד הצמחים הרגישים ביותר שעליו הופק פלוטוניום מוכן לשימוש. העסק היה יותר כורה, שכל אחד מהם נוכל להעיף מבט מקרוב.

כור

המיצב תוכנן ונבנה תחת הנהגתו של א נ האגדי Dollezhalya. היא עבדה עם קיבולת של 100 מגה וואט. היה הכור 1149 מסודרים אנכיים ערוצים מלאי דלק בגוש גרפיט. משקל מבנה שלם היה כ 1050 טון. כמעט בכל הערוצים (למעט 25) נטענים עם אורניום, המסה הכוללת של 120-130 טון. 17 ערוצים משמשים מוטות מלאות 8 - עבור הניסויים. שיעור שחרור החום המרבי של העיצוב של תא דלק שווה 3.45 כ"ס. בשעת הכור הראשון המיוצר על 100 גרם של פלוטוניום ליום. מתכת פלוטוניום ראשית נעשתה 16 אפריל, 1949.

חסרונות טכנולוגיים

כמעט די בעיה רצינית, המהווה את הקורוזיה של מוסיף אלומיניום וציפויים של תא הדלק זוהתה מייד. כמו כן הם תפחו פגומים מוטות דלק זרמו ישירות לתוך מי הקירור של ליבת הכור. לאחר כל כור דליפה שצריך לעצור אותה עד 10 שעות כדי לאוורר גרפיט יבש. בינואר 1949 נכנס לתוך הערוצים הוחלפו. אחרי זה, להתחיל בהתקנה התקיימה 26 במרץ, 1949.

ייצור פלוטוניום כיתה ב כור אשר לוותה כל מיני קשיים פירט במהלך השנים 1950-1954, עם הספק ממוצע של 180 MW יחידה. מחקרים מאוחרים יותר שנעשה בתחילת הכור ואחריו שימוש אינטנסיבי יותר מזה, וזה די טבעי הוביל עצירות תכופות יותר (עד 165 פעמים בחודש). כתוצאה מכך, בחודש אוקטובר 1963, הכור נסגר ונפתח מחדש רק באביב 1964. הקמפיין שלו נגמר לחלוטין בשנת 1987 ובמהלך כל תקופת המבצע לטווח ארוך פיק 4.6 טונות של פלוטוניום.

הכורים AB

מיזם "צ'ליאבינסק-65" שלושה כורים AB הוחלט לבנות בסתיו של 1948. כושר הייצור שלהם הוא 200-250 גרם של פלוטוניום ליום. המעצב הראשי של הפרויקט היה Savin. כור כל כלל 1 996 ערוצים, 65 מתוכם היו שולטים. ערוץ אחד מסופק עם דליפת נוזל קירור גלאי מיוחדת - צמחי החידוש הטכניים שמשו. מהלך כזה יאפשר לי באוזן, בלי להפריע את פעולת הכור.

בשנה הראשונה של המבצע של כורים גילו כי הם מייצרים כ 260 גרם של פלוטוניום ליום. עם זאת, החל מהשנה השנייה של הכוח המבצע היא להגדיל בהדרגה, וכבר בשנת 1963 ושיעורו היה 600 מגה וואט. לאחר השיפוץ השני נפתר לחלוטין את הבעיה עם המוסיף, ואת הכח הגיע כבר 1200 MW עם ייצור שנתי של קילו 270 פלוטוניום. אינדיקטורים אלה שרדו כדי להשלים סגירת הכורים.

כור AI-IR

חברות צ'ליאבינסק להשתמש בהגדרה זו בתקופה מ -22 בדצמבר 1951 עד 25 מאי 1987. בנוסף אורניום, הכור מיוצר כמו קובלט-60, ו פולוניום 210. בתחילה, המתקן מיוצר טריטיום, אך מאוחר יותר החל לקבל פלוטוניום.

כמו כן מפעל לעיבוד פלוטוניום מוכן לשימוש נאלץ לבנות כורים הפועלים על מים כבדים בכור מים קלים בלבד (שמו - "רוסלן").

ענקי סיבירי

"טומסק-7" - כי הוא שם נשא את הצמח, אשר יש חמישה כורים ליצור פלוטוניום. כל המצרפים של גרפיט מוחל להאט ניטרונים, ומים רגילים כדי להבטיח קירור נאות.

והכור-1 עבד עם מערכת קירור מים שבו מועבר פעם. עם זאת, ארבע יחידות אחרות צוידו במעגל סגור העיקרי מצויד מחליפי חום. עיצוב זה מאפשר לפתח עוד יותר עדיין אדים, שעוזר בייצור חשמל וחימום לחדרים שונים.

"טומסק-7", ואת הכור נקראים גם EI-2, אשר, בתורו, היה תפקיד כפול: כדי לייצר פלוטוניום על חשבון חשמל שנוצר קיטור מיוצר של 100 MW ו 200 MW של אנרגית חום.

מידע חשוב

על הבטחות של מדענים, את זמן מחצית החיים של פלוטוניום בדרגת החימוש הוא כ 24 360 שנים. דמות ענקית! בהקשר זה, שאלה חריפה במיוחד הופכת: "איך נכון לעשות עם הייצור פסולת של הפריט" האפשרות הטובה ביותר נחשבת הקמת מפעלי מיוחד לעיבוד נוסף של פלוטוניום מוכן לשימוש. הסיבה לכך היא כי במקרה זה, האלמנט כבר לא יכול לשמש למטרות צבאיות יהיה בשליטת איש. כך לרשות פלוטוניום מוכן לשימוש ברוסיה, אך ארצות הברית של אמריקה הלך לכיוון השני, ובכך מפרה התחייבויותיה הבינלאומיות.

לפיכך, ממשלת ארה"ב מציעה להרוס את מועשר בדלק גרעיני הוא לא מיוצר באופן תעשייתי, ועל ידי דילול של פלוטוניום ולאחסן אותו במיכלים מיוחדים בעומק של 500 מטרים. למותר לציין, כי במקרה זה, החומר יכול להיות בקלות בכל עת להסיר מן האדמה, ושוב לשים אותו על מטרות צבאיות. לדברי נשיא רוסיה ולדימיר פוטין, במדינה בתחילה הסכימו שלא להרוס פלוטוניום בדרך זו, ועל מנת לבצע מיחזור במתקני תעשייה.

תשומת לב מיוחדת ניתנת הערך של פלוטוניום בדרגת חימוש. מומחים מעריכים כי עשרות טונות של אלמנט זה עשוי להיות שווה כמה מיליארדי דולרים. אבל כמה מומחים E אין מעריכים 500 טונות של פלוטוניום מוכן לשימוש ככל 8 טריליון דולר. הכמות באמת מרשימה. כדי לעשות את זה יותר ברור, כמו הרבה כסף, נניח כי בעשור האחרון של המאה ה -20 בשיעור שנתי ממוצע של התמ"ג הרוסי היה 400 מיליארד $. כלומר, למעשה, את המחיר האמיתי של פלוטוניום לנשק כיתה שווה עשרים מהתמ"ג השנתי של הפדרציה הרוסית.