Aselaatuinen plutonium: levitys, tuotanto, hävittäminen

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Ihmiskunta on aina etsinyt uusia energialähteitä, jotka voivat ratkaista monia ongelmia. Aina ne eivät kuitenkaan ole turvallisia. Joten erityisesti nykyään laaj alti käytetyt ydinreaktorit, vaikka ne pystyvätkin tuottamaan yksinkertaisesti v altavan määrän sellaista sähköenergiaa, jota kaikki tarvitsevat, sisältävät silti kuolemanvaaran. Mutta ydinenergian rauhanomaisen käytön lisäksi jotkut planeettamme maat ovat oppineet käyttämään sitä armeijassa, erityisesti ydinkärkien luomiseen. Tässä artikkelissa käsitellään sellaisen tuhoavan aseen perustaa, jonka nimi on aselaatuinen plutonium.

Pikaopas

Tämä metallin kompakti muoto sisältää vähintään 93,5 % 239Pu-isotoopista. Aseluokan plutonium nimettiin siten, jotta se voitaisiin erottaa "reaktoriveljestään". Periaatteessa plutoniumia muodostuu aina ehdottomasti missä tahansa ydinreaktorissa, joka puolestaan toimii vähän rikastetulla tai luonnonuraanilla, joka sisältää suurimman osan isotooppia 238U.

Sotilaalliset sovellukset

Aselaatuinen plutonium 239Pu on ydinaseiden perusta. Samanaikaisesti isotooppien massaluvuilla 240 ja 242 ei ole merkitystä, koska ne luovatkorkea neutronien tausta, mikä vaikeuttaa viime kädessä erittäin tehokkaiden ydinammusten luomista ja suunnittelua. Lisäksi plutonium-isotoopeilla 240Pu ja 241Pu on paljon lyhyempi puoliintumisaika kuin 239Pu:lla, joten plutoniumin osat kuumenevat hyvin. Tämän yhteydessä insinöörit joutuvat lisäämään ydinaseeseen lisäelementtejä ylimääräisen lämmön poistamiseksi. Muuten, puhdas 239Pu on lämpimämpää kuin ihmiskeho. On myös mahdotonta olla ottamatta huomioon sitä tosiasiaa, että raskaiden isotooppien hajoamistuotteet altistavat metallikidehilan haitallisille muutoksille, mikä luonnollisesti muuttaa plutoniumosien konfiguraatiota, mikä voi lopulta aiheuttaa täydellisen hajoamisen ydinräjähde.

Yleensä kaikki nämä vaikeudet voidaan voittaa. Käytännössä "reaktorin" plutoniumiin perustuvia räjähteitä on jo testattu toistuvasti. Mutta on ymmärrettävä, että ydinammuksissa niiden tiiviys, alhainen oma paino, kestävyys ja luotettavuus ovat kaukana viimeisestä paikasta. Tässä suhteessa he käyttävät yksinomaan aselaatuista plutoniumia.

Teollisuusreaktorien suunnitteluominaisuudet

Käytännössä kaikki plutonium Venäjällä tuotettiin reaktoreissa, joissa oli grafiittihidastus. Jokainen reaktoreista on rakennettu sylinterimäisten grafiittilohkojen ympärille.

Koottuna grafiittilohkoissa on erityisiä rakoja niiden välissä jäähdytysnesteen jatkuvan kierron varmistamiseksi.typpeä käytetään. Kootussa rakenteessa on myös pystysuoraan sijoitetut kanavat, jotka on luotu vesijäähdytyksen ja polttoaineen kulkua varten niiden läpi. Itse kokoonpano on jäykästi tuettu rakenteella, jossa on reikiä jo säteilytetyn polttoaineen kuljettamiseen käytettyjen kanavien alla. Lisäksi jokainen kanava sijaitsee ohutseinäisessä putkessa, joka on valettu kevyestä ja erittäin vahvasta alumiiniseoksesta. Useimmissa kuvatuissa kanavissa on 70 polttoainesauvaa. Jäähdytysvesi virtaa suoraan polttoainesauvojen ympärille poistaen niistä ylimääräisen lämmön.

Tuotantoreaktorien kapasiteetin lisääminen

Ensimmäinen Mayak-reaktori toimi aluksi 100 termisellä MW:lla. Neuvostoliiton ydinaseohjelman pääjohtaja Igor Kurchatov ehdotti kuitenkin, että reaktorin tulisi toimia 170-190 MW:lla talvella ja 140-150 MW:lla kesällä. Tämän lähestymistavan ansiosta reaktori pystyi tuottamaan lähes 140 grammaa arvokasta plutoniumia päivässä.

Vuonna 1952 tehtiin täysimittaista tutkimustyötä toimivien reaktoreiden tuotantokapasiteetin lisäämiseksi seuraavilla menetelmillä:

• Lisäämällä jäähdytykseen käytettävän veden virtausta ja virtausta ydinlaitoksen aktiivisten vyöhykkeiden läpi.
• Lisäämällä vastustuskykyä korroosioilmiötä vastaan, joka tapahtuu kanavan vuorauksen lähellä.
• Grafiitin hapettumisnopeuden vähentäminen.
• Lämpötilan nousu polttokennojen sisällä.

Tämän seurauksena kiertoveden läpivirtaus on kasvanut merkittävästi, kun polttoaineen ja kanavan seinämien välistä rakoa on kasvatettu. Onnistuimme myös pääsemään eroon korroosiosta. Tätä varten valitsimme sopivimmat alumiiniseokset ja aloimme aktiivisesti lisätä natriumbikromaattia, mikä lopulta lisäsi jäähdytysveden pehmeyttä (pH tuli noin 6,0-6,2). Grafiitin hapettuminen lakkasi olemasta kiireellinen ongelma sen jälkeen, kun sen jäähdyttämiseen käytettiin typpeä (aiemmin käytettiin vain ilmaa).

Kun 1950-luku lähestyi loppuaan, innovaatiot otettiin täysin käytäntöön, mikä vähensi säteilyn aiheuttamaa erittäin tarpeetonta uraanin ilmapalloa, vähensi huomattavasti uraanisauvojen lämpökovettumista, paransi päällysteen kestävyyttä ja tehosti valmistuksen laadunvalvontaa.

Tuotanto Mayakissa

"Chelyabinsk-65" on yksi niistä hyvin salaisista tehtaista, joissa valmistettiin aselaatuista plutoniumia. Yrityksessä oli useita reaktoreita, tutustumme jokaiseen paremmin.

Reaktori A

Yksikkö on suunniteltu ja rakennettu legendaarisen N. A. Dollezhalin ohjauksessa. Hän työskenteli 100 MW:n teholla. Reaktorissa oli 1149 pystysuoraan järjestettyä ohjaus- ja polttoainekanavaa grafiittilohkossa. Rakenteen kokonaismassa oli noin 1050 tonnia. Lähes kaikki kanavat (25 lukuun ottamatta) olivat ladattu uraanilla, jonka kokonaismassa oli 120-130 tonnia. Säätösauvoja varten käytettiin 17 kanavaa ja 8 kanavaakokeiden suorittamista. Polttokennon suurin mitoituslämmönpäästö oli 3,45 kW. Aluksi reaktori tuotti noin 100 grammaa plutoniumia päivässä. Plutoniummetalli valmistettiin ensimmäisen kerran 16. huhtikuuta 1949.

Teknologiset puutteet

Melkein välittömästi havaittiin melko vakavia ongelmia, jotka koostuivat alumiinivuorausten ja polttokennopinnoitteiden korroosiosta. Myös uraanisauvat turposivat ja rikkoutuivat, ja jäähdytysvettä vuoti suoraan reaktorin sydämeen. Jokaisen vuodon jälkeen reaktori oli pysäytettävä jopa 10 tunniksi grafiitin kuivaamiseksi ilmalla. Tammikuussa 1949 kanavavaipat vaihdettiin. Sen jälkeen asennuksen julkaisu tapahtui 26. maaliskuuta 1949.

Aselaatuista plutoniumia, jonka tuotantoon reaktorissa A liittyi kaikenlaisia vaikeuksia, tuotettiin vuosina 1950-1954 keskimääräisellä yksikköteholla 180 MW. Reaktorin myöhempää käyttöä alkoi seurata sen intensiivisempi käyttö, mikä luonnollisesti johti useampaan seisokkiin (jopa 165 kertaa kuukaudessa). Tämän seurauksena reaktori suljettiin lokakuussa 1963 ja se aloitti toimintansa uudelleen vasta keväällä 1964. Hän sai kampanjansa päätökseen vuonna 1987 ja tuotti 4,6 tonnia plutoniumia useiden vuosien aikana.

AB Reactors

Tšeljabinsk-65-yritykseen päätettiin rakentaa kolme AB-reaktoria syksyllä 1948. Niiden tuotantokapasiteetti oli 200-250 grammaa plutoniumia päivässä. Hankkeen pääsuunnittelija oli A. Savin. Jokaisessa reaktorissa oli 1996 kanavaa, joista 65 oli ohjauskanavia. Asennuksissa käytettiin teknistä uutuutta - jokainen kanava oli varustettu erityisellä jäähdytysnesteen vuodonilmaisimella. Tällainen liike mahdollisti vuorausten vaihdon pysäyttämättä itse reaktorin toimintaa.

Reaktoreiden ensimmäinen toimintavuosi osoitti, että ne tuottivat noin 260 grammaa plutoniumia päivässä. Toisesta käyttövuodesta lähtien kapasiteettia lisättiin kuitenkin asteittain ja jo vuonna 1963 sen luku oli 600 MW. Toisen remontin jälkeen vuorausten ongelma ratkesi täysin ja kapasiteetti oli jo 1200 MW ja vuotuinen plutoniumtuotanto 270 kiloa. Nämä indikaattorit säilyivät reaktorien täydelliseen sulkemiseen asti.

AI-IR-reaktori

Tšeljabinskin yritys käytti tätä asennusta 22. joulukuuta 1951 - 25. toukokuuta 1987. Reaktori tuotti uraanin lisäksi myös koboltti-60:tä ja polonium-210:tä. Aluksi paikka tuotti tritiumia, mutta myöhemmin alkoi saada plutoniumia.

Myös aselaatuisen plutoniumin käsittelylaitoksessa oli toiminnassa raskaan veden reaktorit ja ainoa kevytvesireaktori (sen nimi on Ruslan).

Siperian jättiläinen

"Tomsk-7" - tämä on laitoksen nimi, jossa on viisi reaktoria plutoniumin tuotantoa varten. Jokainen yksikkö käytti grafiittia neutronien hidastamiseen ja tavallista vettä asianmukaisen jäähdytyksen aikaansaamiseksi.

Reactor I-1 toimi järjestelmän kanssajäähdytys, jossa vesi kulki kerran. Loput neljä yksikköä varustettiin kuitenkin suljetuilla primääripiireillä, jotka oli varustettu lämmönvaihtimilla. Tämä suunnittelu mahdollisti lisäksi höyryn tuoton, mikä puolestaan auttoi sähkön tuotantoa ja erilaisten asuintilojen lämmitystä.

"Tomsk-7":ssä oli myös EI-2-niminen reaktori, jolla puolestaan oli kaksi tarkoitusta: se tuotti plutoniumia ja tuotti 100 MW sähköä tuotetusta höyrystä sekä 200 MW lämpöä energiaa.

Tärkeää tietoa

Tutkijoiden mukaan aselaatuisen plutoniumin puoliintumisaika on noin 24 360 vuotta. V altava määrä! Tältä osin kysymys tulee erityisen akuuttiksi: "Kuinka käsitellä oikein tämän elementin tuotantojätteitä?" Optimaalisin vaihtoehto on erityisyritysten rakentaminen aselaatuisen plutoniumin myöhempää käsittelyä varten. Tämä selittyy sillä, että tässä tapauksessa elementtiä ei voida enää käyttää sotilaallisiin tarkoituksiin, ja sitä hallitsee henkilö. Näin aselaatuista plutoniumia hävitetään Venäjällä, mutta Amerikan Yhdysvallat valitsi toisen tien ja rikkoi siten kansainvälisiä velvoitteitaan.

Yhdysv altain hallitus ehdottaa siis erittäin rikastetun ydinpolttoaineen tuhoamista ei teollisesti, vaan laimentamalla plutoniumia ja varastoimalla se erityisissä säiliöissä 500 metrin syvyyteen. On sanomattakin selvää, että tässä tapauksessa materiaali voi helposti ollaottaa se pois maasta ja laukaista se uudelleen sotilaallisiin tarkoituksiin. Venäjän presidentti Vladimir Putinin mukaan maat sopivat alun perin tuhoavansa plutoniumin ei tällä menetelmällä, vaan suorittavansa loppusijoituksen teollisuuslaitoksissa.

Aselaatuisen plutoniumin hinta ansaitsee erityistä huomiota. Asiantuntijoiden mukaan kymmeniä tonneja tätä elementtiä voi hyvinkin maksaa useita miljardeja dollareita. Jotkut asiantuntijat ovat jopa arvioineet 500 tonnin aselaatuisen plutoniumin arvoksi jopa 8 biljoonaa dollaria. Summa on todella vaikuttava. Selvittääksemme, kuinka paljon rahaa tämä on, oletetaan, että 1900-luvun viimeisen kymmenen vuoden aikana Venäjän keskimääräinen vuotuinen BKT oli 400 miljardia dollaria. Eli itse asiassa aselaatuisen plutoniumin todellinen hinta oli yhtä suuri kuin kaksikymmentä Venäjän federaation vuotuista BKT:tä.