أسلحة البلوتونيوم المستخدم في صنع: استخدام وإنتاج وإعادة التدوير

الإنسانية هي دائما في البحث عن مصادر جديدة للطاقة التي يمكن أن تحل العديد من المشاكل. ولكن ليس دائما، فهي آمنة. وهكذا، على وجه الخصوص، ويستخدم على نطاق واسع اليوم النووي المفاعلات بالرغم من قدرتهم على تطوير مثل هذا الكم الهائل من كل الطاقة الكهربائية اللازمة لا تزال في خطر مميت. ولكن، بالإضافة إلى استخدام الطاقة النووية للأغراض السلمية، تعلمت بعض دول العالم لاستخدامها، وفي الجيش، ولا سيما لإنشاء الرؤوس الحربية النووية. وسوف تناقش هذه المادة على أساس من هذه الأسلحة المدمرة، واسمه - البلوتونيوم.

خلفية

في هذا النموذج المعدنية المدمجة أنه يحتوي على 93،5٪ على الأقل 239Pu النظير. كان اسمه أسلحة البلوتونيوم المستخدم في صنع ذلك من أجل جعل من الممكن لتمييزها عن "شقيق المفاعل". من حيث المبدأ، ويتم تشكيل البلوتونيوم دائما في الإطلاق أي مفاعل نووي، والتي، بدورها، يعمل على اليورانيوم منخفض التخصيب أو الطبيعية، والذي يتضمن، بالنسبة للجزء الاكبر، والنظائر 238U.

استخدام في القطاع العسكري

أسلحة البلوتونيوم المستخدم في صنع 239Pu - أساس من الأسلحة النووية. في هذه الحالة، واستخدام النظائر مع الأرقام الجماعية 240 و 242 غير ذي صلة، لأنها تنتج خلفية النيوترونات عالية جدا، مما يعوق في نهاية المطاف إنشاء وتصميم حمولة نووية عالية الأداء. وعلاوة على ذلك، نظائر البلوتونيوم 240Pu و241Pu هم أصغر بكثير نصف الحياة مقارنة 239Pu، ومع ذلك البلوتونيوم أجزاء الساخنة بقوة. وفي هذا الصدد في المهندسين سلاح نووي يجبرون على إضافة عناصر إضافية لإزالة الحرارة الزائدة. بالمناسبة، 239Pu النقي الجسم دفئا. واحد لا يمكن إلا أن يأخذ بعين الاعتبار حقيقة أن المنتجات من تسوس النظائر الثقيلة تخضع لتغييرات مضرة في شعرية الكريستال من المعدن، وأنه يعيد تكوين أجزاء الطبيعية تماما من البلوتونيوم، وهو في النهاية يمكن أن يسبب فشلا ذريعا لجهاز تفجير نووي.

وعلى العموم، كل هذه الصعوبات يمكن التغلب عليها. و، في الواقع، لقد مرت علينا مرارا وتكرارا على اختبار عبوات ناسفة على أساس أنه هو "مفاعل" البلوتونيوم. ولكن ينبغي أن يكون مفهوما أن سلاح النووي لا شغل منصب الماضي الاكتناز، وانخفاض الوزن عند كبح والمتانة والموثوقية. وفي هذا الصدد، فإنها تستخدم فقط البلوتونيوم.

ميزات تصميم مفاعلات إنتاج

تقريبا ولدت كل البلوتونيوم في روسيا في المفاعل مجهزة لمشرف الجرافيت. بنيت كل من المفاعلات حول كتل تجميعها إسطوانيا من الجرافيت.

جمعت بين الكتل الجرافيت لديها فتحة خاصة لتوفير التداول المستمر من المبرد، الذي يستخدم النيتروجين. في هيكل تجميعها، ويتم ترتيب عموديا خلق قنوات لمرور مياه التبريد عليها والوقود. في حد ذاته، ويدعم الجمعية بشكل صارم على الهيكل مع فتحات للقنوات تستخدم للشحن المشع بالفعل الوقود. وهكذا تشكلت كل من القنوات في أنبوب رقيقة الجدران من سبائك الألومنيوم خفيفة الوزن وقوية اضافية. معظم القنوات وصف ديه 70 قضبان الوقود. مياه التبريد تدفقات مباشرة حول قضبان الوقود، وإزالة الحرارة الزائدة منها.

زيادة مفاعلات إنتاج الطاقة

في البداية، أول مفاعل "منارة" كان يعمل بسعة 100 ميغاواط حراري. ومع ذلك، فإن الزعيم الرئيسي للبرنامج تطوير الأسلحة النووية السوفياتية، أدلى إيجور كورتشاتوف اقتراح، وهي أن مفاعل في فصل الشتاء كان يعمل بسعة 170-190 ميغاواط، وفي فصل الصيف - 140-150 ميغاواط. وقد مكن هذا النهج المفاعل لإنتاج نحو 140 غرام من البلوتونيوم الثمين في اليوم الواحد.

في عام 1952، تم تنفيذ أعمال و البحوث العلمية كاملة من أجل زيادة الطاقة الإنتاجية لتشغيل المفاعلات مثل هذه الأساليب:

• عن طريق زيادة تدفق المياه المستخدمة للتبريد والتي تتدفق من خلال منطقة نشطة من منشأة نووية.
• عن طريق زيادة مقاومة ظاهرة التآكل التي تحدث بالقرب من القنوات إدراج.
• خفض معدل أكسدة الجرافيت.
• تراكم درجة الحرارة داخل خلايا الوقود.

ونتيجة لذلك، يتم زيادة قدرة المياه المنتشرة بشكل كبير بعد أن تم زيادة والفجوة بين جدران قناة الوقود. تمكن التآكل أيضا للتخلص من. لهذا الغرض، اخترنا تم سبائك الألومنيوم أكثر ملائمة إضافة بنشاط ثاني كرومات الصوديوم، مما عزز في نهاية المطاف ليونة من مياه التبريد (درجة الحموضة كانت تساوي حوالي 6،0-6،2). توقف أكسدة الجرافيت أن تكون المشكلة الفعلية، بعد الصلب تنطبق النيتروجين (المستخدمة سابقا الهواء فقط) للتبريد.

عند غروب الشمس وقد أدرك 1950 الابتكارات كاملا في الممارسة العملية، وبالتالي تقليل التورم الناجم عن الإشعاع من اليورانيوم غير ضروري للغاية، والحد بشكل كبير من قضبان تصلب الحرارية من اليورانيوم لتحسين مقاومة الغشاء وتحسين مراقبة جودة الإنتاج.

الإنتاج في "ماياك"

"تشيليابينسك-65" - واحدة من أكثر النباتات الحساسة التي تم إنتاجه البلوتونيوم. وكانت المؤسسة المزيد من مفاعلات، كل منها سوف نلقي نظرة فاحصة.

مفاعل

تم تصميم المنشأة وبنيت تحت قيادة N. A. الأسطوري Dollezhalya. عملت مع قدرة 100 ميجاوات. وكان مفاعل 1،149 مرتبة عموديا قنوات التحكم والوقود في كتلة الجرافيت. كان كاملا الوزن هيكل عن 1050 طن. تقريبا يتم تحميل جميع القنوات (باستثناء 25) باليورانيوم، مجموع كتلة 120-130 طن. وتستخدم 17 قناة لقضبان التحكم و8 - للتجارب. الحد الأقصى لمعدل إطلاق نار من تصميم خلايا الوقود يساوي 3.45 كيلو واط. في المفاعل الاول انتج حوالي 100 غرام من البلوتونيوم في اليوم الواحد. وقدم أول معدن البلوتونيوم 16 أبريل 1949.

أوجه القصور التكنولوجية

وقد تم تحديد ما يقرب جدا مشكلة خطيرة، وهي تآكل إدراج الألومنيوم ومواد الطلاء من خلية وقود على الفور. كما أنها تضخم وتلف قضبان الوقود وتدفقت مباشرة في مياه التبريد من قلب المفاعل. بعد زيارتها كل مفاعل تسرب إلى وقفها لمدة تصل إلى 10 ساعة في الهواء الجرافيت الجاف. في يناير 1949 تم استبدال تدرج في القنوات. بعد ذلك، تبدأ استغرق تركيب مكان 26 مارس 1949.

الصف إنتاج البلوتونيوم في المفاعل والذي كان يرافقه كل أنواع الصعوبات ضعت خلال السنوات 1950-1954، بمتوسط قوة 180 MW حدة. العمل اللاحق في بداية المفاعل تليها استخدام أكثر كثافة منه، وهو أمر طبيعي جدا، وأدى إلى توقف أكثر تواترا (تصل إلى 165 مرة في الشهر). ونتيجة لذلك، في أكتوبر 1963، تم اغلاق المفاعل وفتح فقط في ربيع عام 1964. الانتهاء حملته تماما في عام 1987 وخلال كامل فترة عملية طويلة الأجل أنتجت 4.6 طن من البلوتونيوم.

المفاعلات AB

وقررت مؤسسة "تشيليابينسك-65" ثلاثة مفاعلات AB البناء في خريف عام 1948. طاقتها الإنتاجية هي 200-250 غرام من البلوتونيوم في اليوم الواحد. وكان كبير مصممي المشروع المقتصد. كل مفاعل يتكون من 1 996 قنوات، 65 منها الضوابط. يتم تزويد كل قناة مع كاشف تسرب سائل التبريد خاص - تم استخدام النباتات حداثة التقنية. ومثل هذه الخطوة تسمح لي أن الأذن دون مقاطعة تشغيل المفاعل.

كشفت السنة الأولى من تشغيل المفاعلات التي تولد حوالي 260 غرام من البلوتونيوم في اليوم الواحد. ومع ذلك، من السنة الثانية من عملية القوة يزداد تدريجيا، وبالفعل في عام 1963 كان معدل 600 ميغاواط. بعد إصلاح الثاني تم حل المشكلة تماما مع إدراج، والقوة وصلت بالفعل 1200 MW مع إنتاج سنوي من البلوتونيوم 270 كجم. وقد نجا هذه المؤشرات لاستكمال إغلاق المفاعلات.

مفاعل AI-IR

شركات تشيليابينسك الى استخدام هذا الإعداد في الفترة من 22 ديسمبر 1951 حتى 25 مايو 1987. بالإضافة إلى اليورانيوم، ومفاعل إنتاج كما الكوبالت 60، والبولونيوم 210. في البداية، تنتج منشأة التريتيوم، ولكن بدأ في وقت لاحق لتلقي والبلوتونيوم.

كما زيارتها تجهيز مصنع البلوتونيوم لبناء المفاعلات التي تعمل على الماء الثقيل ومفاعل يعمل بالماء الخفيف فقط (اسمه - "روسلان").

عملاق سيبيريا

"تومسك-7" - وهذا هو حمل اسم المصنع، الذي يضم خمسة مفاعلات لخلق البلوتونيوم. كل من المجاميع من الجرافيت تطبيقها على إبطاء النيوترونات، والماء العادي لضمان التبريد المناسب.

والمفاعل-1 يعمل مع نظام التبريد الذي يتم تمرير المياه مرة واحدة. ومع ذلك، تم تجهيز الوحدات الأربع الأخرى مع دائرة الابتدائية مغلقة مجهزة المبادلات الحرارية. هذا التصميم يسمح لتطوير أبعد من ذلك والبخار، وهو ما يساعد بدوره في إنتاج الكهرباء والتدفئة في أماكن العمل المختلفة.

"تومسك-7"، والمفاعل كان يسمى أيضا EI-2، الذي، بدوره، كان غرضا مزدوجا: لإنتاج البلوتونيوم على حساب إنتاج البخار الطاقة الكهربائية المولدة من 100 MW و 200 ميغاواط من الطاقة الحرارية.

معلومات هامة

على تأكيدات من العلماء، عمر النصف من البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة حوالي 24 360 سنة. وكانت حصيلة ضخمة! وفي هذا الصدد، فإن السؤال حادة بشكل خاص يصبح: "كيف صحيح أن تفعل مع إنتاج النفايات في البند" يعتبر الخيار الأفضل أن يكون بناء المؤسسات الخاصة لمزيد من المعالجة من البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة. والسبب هو أنه في هذه الحالة، العنصر لم يعد من الممكن استخدامها لأغراض عسكرية وسوف تسيطر من قبل الرجل. هذه هي الطريقة التي تصرف البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة في روسيا، ولكن الولايات المتحدة الأمريكية ذهب في الاتجاه الآخر، مما يشكل انتهاكا لالتزاماتها الدولية.

وبالتالي، تعتزم حكومة الولايات المتحدة لتدمير عالي التخصيب والوقود النووي لا تنتج صناعيا، والتخفيف من البلوتونيوم وتخزينها في حاويات خاصة على عمق 500 متر. وغني عن القول، أنه في هذه الحالة، يمكن أن تكون المادة بسهولة في أي وقت لإزالة من على وجه الأرض، ومرة أخرى وضعه على أهداف عسكرية. ووفقا للرئيس الروسي فلاديمير بوتين، وافقت البلاد في البداية لا لتدمير البلوتونيوم بهذه الطريقة، والقيام إعادة تدوير في المنشآت الصناعية.

ويولى اهتمام خاص قيمة البلوتونيوم المستخدم في صنع الأسلحة. ويقدر الخبراء أن عشرات الأطنان من هذا العنصر قد يكون جيدا يستحق عدة مليارات من الدولارات الأمريكية. لكن بعض الخبراء في E لا ويقدر ب 500 طن من البلوتونيوم بقدر 8000000000000 دولار. كمية مؤثرة حقا. لجعلها أكثر وضوحا، والكثير من المال، دعنا نقول أنه في العقد الأخير من القرن 20th كان متوسط المعدل السنوي للناتج المحلي الإجمالي الروسي 400 مليار $. وهذا هو، في الواقع، فإن السعر الحقيقي للالبلوتونيوم المستخدم في صنع سلاح يساوي عشرين الناتج المحلي الإجمالي السنوي للاتحاد الروسي.