Qurol plutonium: dastur, ishlab chiqarish, utilizatsiya

Insoniyat doimo ko'plab muammolarni echadigan yangi energiya manbalarini izlab kelgan. Biroq, har doim ham ular xavfsiz emas. Xususan, atom reaktori bugungi kunda keng foydalanilgan bo'lsa-da, ular juda ko'p miqdordagi bunday elektr energiyasini ishlab chiqarishga qodir bo'lsalar ham, barchasi haligacha halokatli xavfga ega. Biroq, yadroviy energiyani tinch maqsadlarda ishlatishdan tashqari, bizning sayyoramizning ba'zi davlatlari, xususan, yadro qurollarini tayyorlash uchun harbiy vositalardan foydalanishni o'rganganlar. Ushbu maqolada biz qurolga asoslangan plutonium bo'lgan bunday halokatli qurolning asosini muhokama qilamiz.

Qisqacha ma'lumot

Ushbu ixcham metall shaklida izotop 239Pu ning kamida 93,5% mavjud. Qurol-aslaha plütonyumuna "reaktori hamkasbidan" ajratilishi uchun nom berilgan. Asosan, plutonyum har doim ham mutlaqo har qanday yadro reaktorida hosil bo'ladi va bu o'z navbatida kam boyitilgan yoki tabiiy uran tarkibidagi 238U izotop tarkibida ishlaydi.

Harbiy dasturlar

Qurol-yarog'li plutonyum 239Pu yadro qurolining asosidir. Bu holatda, 240 va 242 massali izotoplardan foydalanish noaniqdir, chunki ular neytronlarning juda yuqori fonini yaratadi, natijada ular juda samarali yadroviy o'qlarni loyihalashtirish va qurishda qiyinchilik tug'diradi. Bunga qo'shimcha ravishda, plutonium izotoplari 240Pu va 241Pu 239Pu'dan ancha qisqartirilgan, shuning uchun plutonium qismlari juda issiq bo'ladi. Shu munosabat bilan yadro o'qituvchilari muhandislari ortiqcha issiqlikni yo'qotish uchun qo'shimcha ravishda elementlarni qo'shishga majburlar. Aytgancha, sof shaklda 239Pu inson tanasidan ko'ra issiqroq. Og'ir izotoplarning parchalanishi mahsulotlarining metallning kristalli kafesida zararli o'zgarishlarga duchor bo'lishini e'tiborsiz qoldira olmaymiz va bu tabiiy ravishda, plutonium qismlarining konstruktsiyasini o'zgartiradi, natijada neytral portlovchi qurilma to'liq ishlamay qolishi mumkin.

Katta qiyinchiliklarni engib o'tish mumkin. Amalda, "reaktor" plutoniumga asoslangan portlovchi qurilmalar bir necha bor sinovdan o'tkazildi. Lekin yadroviy qurollardagi ularning kompaktligi, ularning kichik massasi, chidamliligi va ishonchliligi oxirgi emas. Buning sababi shundaki, ular faqat qurol-yaroqli plutonyum ishlatiladi.

Ishlab chiqarish reaktorlarining dizayni xususiyatlari

Rossiyada deyarli barcha plutonyum grafitni kechiktiruvchi bilan jihozlangan reaktorlarda ishlab chiqarilgan. Reaktorlarning har biri silindrik o'rnatilgan grafit bloklari atrofida qurilgan.

O'rnatilgan formada, grafit bloklari ular orasida maxsus bo'shliqlarga ega, chunki ular azotni manba sifatida ishlatadigan sovutgichning uzluksiz aylanishini ta'minlaydi. O'rnatilgan tuzilishda suvni sovutish va yonilg'i bilan o'tish uchun vertikal ravishda ajratilgan kanallar mavjud. Jamoa o'z-o'zidan mustahkamlangan yoqilg'ini jo'natish uchun ishlatiladigan kanallardagi teshiklari bo'lgan bir tuzilishga qattiq rioya qiladi. Har bir kanal engil-devorli naychada, yengil va kuchli quvvatli alyuminiy qotishmasidan olinadi. Ta'riflangan kanallarning aksariyatida 70 yonilg'i rodasi mavjud. Sovutish uchun suv yonilg'i majmuasi atrofida to'g'ridan-to'g'ri oqadi, ulardan ortiqcha issiqlikni yo'qotadi.

Ishlab chiqarish reaktorlarining quvvatini oshirish

Dastlab, birinchi "Mayak" reaktori 100 MVt quvvatga ega bo'lgan. Biroq, Sovet yadro qurolini rivojlantirish dasturining rahbari Igor Kurchatov, reaktorning qish mavsumida 170-190 MVt va yozgi vaqtda 140-150 MVt quvvatga ega bo'lishi kerakligini taklif qildi. Bunday yondashuv reaktorda kuniga 140 gramm qimmatbaho plutonyum ishlab chiqarish imkonini berdi.

1952 yilda operatsion reaktorlarning ishlab chiqarish salohiyatini quyidagi usullar bilan oshirish uchun to'liq ilmiy tadqiqotlar olib borildi:

• Sovutish uchun ishlatiladigan suv oqimini oshirish va yadro qurilishi faol zonalari bo'ylab oqayotgan.
• Asar kanallari yaqinida yuzaga kelgan korroziya hodisasiga qarshilikni kuchaytirish orqali.
• Grafitning oksidlanish darajasini pasaytirish.
• Yoqilg'i hujayralari ichidagi haroratni oshiring.

Natijada yonilg'i bilan kanal devorlari orasidagi bo'shliq kuchaytirilgach, aylanma suvning o'tkazuvchanligi sezilarli darajada oshdi. Korroziya ham qutulishga muvaffaq bo'ldi. Shu maqsadda eng mos alyuminiy qotishmalari tanlangan va natriy dichromat faol ravishda qo'shilib, natijada sovutish suvining yumshoqligini oshirgan (pH 6.0-6.2 atrofida edi). Grafitning oksidlanishi sovutish uchun azot ishlatilgandan so'ng (bundan oldin faqat havo ishlatilgan) dolzarb muammo bo'lib qoladi.

1950 yillarning oxirida amaliyotda innovatsiyalar to'liq amalga oshirildi, natijada radiatsiya tufayli yuzaga keladigan ortiqcha uran inflyatsiyasini kamaytirish, uran choklarining termal sertleştirilmesini sezilarli darajada kamaytirish, qobiq qarshiligini yaxshilash va ishlab chiqarish sifatini nazorat qilishni yaxshilash imkonini berdi.

Mayakda ishlab chiqarish

"Chelyabinsk-65" - qurol-yaroqli plutoniumni yaratgan maxfiy zavodlardan biri. Zavodda bir nechta reaktor bor edi, ularning har biri bizni bir-birimiz bilan tanishib chiqadi.

Reaktor A

O'rnatish afsonaviy NA Dollejal rahbarligida yaratilgan va yaratilgan. 100 MW kuchida ishlagan. Reaktorda grafit blokida 1149 vertikal ravishda nazorat qilingan va yonilg'i kanallari mavjud edi. Qurilishning umumiy og'irligi taxminan 1050 tonnani tashkil etdi. Deyarli barcha kanallar (25dan tashqari) uran bilan to'ldirilgan, ularning umumiy massasi 120-130 tonna bo'lgan. Tekshirish majmuasi uchun 17 kanal, tajribalar uchun 8 ta ishlatilgan. Yoqilg'i kamerasining prognozli issiqlik uzatishni maksimal ko'rsatkichi 3.45 kVtni tashkil etdi. Dastlab, reaktor kuniga taxminan 100 gram plutonyum ishlab chiqargan. Birinchi marta 1949 yil 16 aprelda metall plutonyum ishlab chiqarildi.

Texnologik kamchiliklar

Deyarli darhol alyuminiy qoplamalarni va yonilg'i xujayralari qoplamasini korozyondan iborat bo'lgan juda jiddiy muammolar aniqlandi. Bundan tashqari, uran quvurlari shishib ketdi va shikastlandi va sovutish suvi to'g'ridan-to'g'ri reaktor yadrosiga oqib bo'ldi. Har oqqanidan keyin reaktori grafitni havo bilan quritish uchun 10 soatgacha to'xtatilishi kerak edi. 1949 yil yanvarida liners kanallar bilan almashtirildi. Shundan so'ng, o'rnatish 1949 yil 26 martda ishga tushirildi.

Reaktori Ada ishlab chiqarilgan qurolga asoslangan plutonyum turli xil qiyinchiliklarga uchragan edi, o'rtacha quvvati 180 MVt bo'lgan 1950-1954 yillarda ishlab chiqildi. Keyinchalik reaktorning ishlashi uni yanada intensiv ishlatish bilan boshlandi va bu tabiiy ravishda tez-tez to'xtab turish (oyiga 165 marta). Natijada, 1963 yilning oktyabrida reaktor to'xtatildi va 1964 yilning bahorida o'z faoliyatini qaytadan boshladi. Uning kampaniyasi 1987 yilda yakunlandi va ko'p yillar mobaynida 4,6 tonna plutonyum ishlab chiqarildi.

AB reaktori

Chelyabinsk-65 zavodida 1948 yilning kuzida uchta AB reaktorini qurish to'g'risida qaror qabul qilindi. Ularning ishlab chiqarish quvvati kuniga 200-250 gramm plutonyum bo'lgan. Loyihaning asosiy dizayneri A.Savin edi. Har bir reaktorda 1996 yil kanallar ro'yxatga olingan, ularning 65 tasi nazorat ostida edi. Tesisatlarda texnik yangiliklar qo'llanildi - har bir kanal sovutish suvi oqishi uchun maxsus detektor bilan jihozlandi. Ushbu harakat reaktorning ishini tugatmasdan linersni o'zgartirish imkonini berdi.

Reaktorlar faoliyatining birinchi yili kuniga 260 gramm plutonyum ishlab chiqarilganligini ko'rsatdi. Biroq, ikkinchi yili ishga tushirilgandan buyon, quvvatlar bosqichma-bosqich kengaytirildi va 1963 yilda uning miqdori 600 MVtni tashkil etdi. Ikkinchi ta'mirdan so'ng, samolyotlar bilan bog'liq muammolar to'liq echildi va quvvati yiliga 270 kilogramm plutonyum ishlab chiqarish bilan 1200 MVtni tashkil etdi. Ushbu ko'rsatkichlar reaktorlar to'liq yopilib qolguncha saqlanib qoldi.

AI-IR reaktor

Chelyabinsk korxonasi ushbu ob'ektni 22 dekabr 1951 yil va 25 may 1987 yil orasida ishlatgan. Uranga qo'shimcha ravishda reaktori kobalt-60 va polonium-210 ni ishlab chiqargan. Dastlab, trityum zavodda ishlab chiqarilgan, ammo keyinroq plutonyum ishlab chiqarilgan.

Bundan tashqari, qurol-yaroqli plutoniumni qayta ishlash zavodi og'ir suvlarda ishlaydigan reaktorlarga va bitta yorug'likli suv reaktoriga ega edi (uning ismi Ruslan edi).

Sibir giganti

"Tomsk-7" - bu plutoniumni yaratish uchun beshta reaktorni joylashtirgan zavod nomi. Agregalarning har biri to'g'ri gravitatsiyani ta'minlash uchun neytronlarni va oddiy suvni sekinlashtirish uchun ishlatilgan.

Reaktor I-1 sovutish tizimi bilan ishlaydi, unda suv bir marta o'tib ketadi. Biroq, qolgan to'rtta agregatlar issiqlik almashinuvi bilan jihozlangan yopiq dastlabki konstruktsiyalar bilan jihozlangan. Bunday dizayn bug 'ishlab chiqarishni yanada rivojlantirishga imkon berdi, bu esa o'z navbatida elektr energiyasini ishlab chiqarish va turli turdagi yashash joylarini isitish uchun yordam berdi.

Tomsk-7-da EI-2 deb ataladigan reaktor bor edi. Bu o'z navbatida ikkilamchi maqsadga ega: plutonium ishlab chiqarildi va 100 MVt elektr energiyasi va 200 MVt issiqlik energiyasini ishlab chiqarildi.

Muhim ma'lumot

Olimlarning ishontirishicha, qurol-yaroqli plutoniumning yarim parchalanishi taxminan 24 360 yilni tashkil etadi. Katta raqam! Shu munosabat bilan, ushbu savol ayniqsa, "bu elementlarning ishlab chiqarish chiqindilarini qanday qilib to'g'ri ishlashi mumkin?" Degan savolga javob beradi. Eng maqbul variant - qurol-plutonyumni qayta ishlash uchun maxsus korxonalarni qurishdir. Buning sababi shundaki, bu holatda element endi harbiy maqsadda ishlatilmaydi va inson tomonidan nazorat qilinadi. Bu qurol-tipdagi plutonium Rossiyada yo'q qilingan, ammo Amerika Qo'shma Shtatlari boshqa yo'llarni egallab oldi va shu bilan o'zining xalqaro majburiyatlarini buzdi.

Shunday qilib, AQSh hukumati yuqori darajada boyitilgan yadroviy yoqilg'ini sanoatga emas, balki plutoniumni suyultirish va 500 metr chuqurlikdagi maxsus idishlarga joylashtirishni taklif qiladi. Bu holda, bu holda materialni istalgan vaqtda erdan osongina olish va harbiy maqsadlar uchun qayta ishga tushirish mumkin. Rossiya Federatsiyasi prezidenti Vladimir Putin ta'kidlaganidek, dastlab mamlakatlar plutoniumni bu usul bilan emas, balki sanoat korxonalarida qayta ishlashni amalga oshirishga kelishib oldilar.

Qurol-yarog'li plutoniumning narxi alohida e'tiborga loyiqdir. Mutaxassislarning fikriga ko'ra, ushbu elementlarning o'n ming tonnasi bir necha milliard dollarga tushishi mumkin. Ba'zi ekspertlar 500 tonna qurolga ega plutonyumni taxminan 8 trillion dollarga baholadi. Miqdor juda ta'sirli. Bu pul qanchalik katta ekanligini aniqroq tushunish uchun 20-asrning so'nggi o'n yilligida Rossiyaning yillik o'rtacha yillik ishlab chiqarish hajmi 400 milliard dollarni tashkil qilgan. Aslida, qurol-yarog'li plutoniumning haqiqiy narxi Rossiya Federatsiyasining Yigirma yillik yalpi ichki mahsulotiga teng edi.