Vapenplutonium: användning, produktion, återvinning

Mänskligheten är alltid på jakt efter nya energikällor som kan lösa många problem. Men inte alltid, de är säkra. Således, i synnerhet, används i stor utsträckning idag kärnreaktorer även kunna utveckla just en sådan enorm mängd all nödvändig elektrisk energi är fortfarande i livsfara. Men, förutom att användningen av kärnenergi för fredliga ändamål, har vissa länder i världen lärt sig att använda det, och i det militära, i synnerhet för att skapa kärnvapen. Denna artikel kommer att diskuteras på grundval av sådana destruktiva vapen, vars namn - vapenplutonium.

bakgrund

I detta kompakt form metall den innehåller minst 93,5% 239Pu isotop. Vapenplutonium hette så för att göra det möjligt att skilja från "brodern av reaktorn." I princip, är det plutonium alltid bildas i absolut alla kärnreaktor, som i sin tur, körs på låg-anrikat eller naturligt uran, som innehåller, för det mesta, isotopen 238U.

Användning i den militära sektorn

Vapenplutonium 239Pu - basis av kärnvapen. I detta fall är användningen av isotoper med masstal 240 och 242 irrelevant, eftersom de producerar mycket hög neutron bakgrund, vilket i slutändan hindrar skapandet och design av högpresterande kärnkrafts belastning. Dessutom, plutoniumisotoper 240Pu och 241Pu är betydligt mindre halv-liv jämfört med 239Pu emellertid plutonium starkt uppvärmda delar. Det är i denna anslutning i kärnvapen ingenjörer tvingas att lägga till ytterligare element för att avlägsna överskottsvärme. Förresten, 239Pu ren varmare kropp. Man kan inte men ta hänsyn till det faktum att produkterna av sönderfallet av tunga isotoper utsätts för skadliga förändringar i kristallgittret av metallen, och det är ganska naturliga omkonfigurerar delar av plutonium, vilket i slutändan kan leda till ett totalt bortfall av en kärnladdning.

I stort kan alla dessa svårigheter övervinnas. Och i praktiken har vi upprepade gånger klarat testet av sprängladdningar på grund av det är "reaktor" plutonium. Men det bör förstås att ett kärnvapen inte är den sista positionen är upptagen av sin kompakthet, låg tjänstevikt, hållbarhet och tillförlitlighet. I detta avseende, de använder endast vapenplutonium.

Design av produktionsreaktorer

Nästan alla plutonium i Ryssland genererades i reaktorn utrustad med en grafit moderator. Var och en av reaktorerna är uppbyggd kring en cylindriskt monterade block av grafit.

Monterade mellan de grafitblock har en speciell slits för att åstadkomma kontinuerlig cirkulation av kylmedel, som används som kväve. I den sammansatta konstruktionen, och är vertikalt anordnade kanaler som skapats för passage av kylande vatten på dem och bränsle. I sig själv är anordningen stelt uppburen på strukturen med hål för kanaler som används för leverans redan bestrålat bränsle. Sålunda var och en av kanalerna i tunnväggigt rör är gjuten av en lätt och extra stark aluminiumlegering. De flesta av de beskrivna kanalerna har 70 bränslestavar. Kylvatten strömmar direkt runt bränslestavarna, att avlägsna överskottsvärme från dem.

Ökande effekt produktionsreaktorer

Inledningsvis var den första reaktorn "fyr" som fungerar med en kapacitet på 100 MW termisk. Men den viktigaste ledaren för den sovjetiska kärnvapen utvecklingsprogram, Igor Kurchatov fram ett förslag, som var att reaktorn är på vintern han arbetade med en kapacitet på 170-190 MW, och på sommaren - 140-150 MW. Detta tillvägagångssätt gjorde det möjligt för reaktorn att producera omkring 140 gram av ädla plutonium per dag.

År 1952 har de fullständiga vetenskaplig forskning verk genomförts i syfte att öka produktionskapaciteten för att driva reaktorer sådana metoder:

• Genom att öka vattenflöde som används för kylning och strömmar genom den aktiva zonen av en kärnenergianläggning.
• Genom att öka motståndet mot korrosionsfenomen uppträder nära insatskanalerna.
• Minskar hastigheten för oxidation av grafit.
• Temperaturuppbyggnad inuti bränslecellerna.

Som ett resultat, är kapaciteten hos det cirkulerande vattnet ökade signifikant efter att ha ökats och gapet mellan de bränslekanalväggarna. Korrosion lyckades också bli av med. För detta ändamål valde vi de mest lämpliga aluminiumlegeringar har aktivt tillsats natriumdikromat, som slutligen förbättrade mjukheten hos kylvattnet (pH var lika med ca 6,0-6,2). Oxidation av grafit har upphört att vara en verklig problem, efter stål tillämpas kväve (som tidigare använts endast luft) för kylning.

Vid solnedgången 1950 innovationer har realiserats fullt ut i praktiken, vilket minskar strålningsinducerad svallning av uran extremt onödigt, kraftigt minska termiska härdningsstavar av uran för att förbättra membranmotståndet och förbättra produktions kvalitetskontroll.

Produktionen vid "Mayak"

"Chelyabinsk-65" - en av de mest känsliga växter som den producerades vapenplutonium. Företaget var mer reaktorer, var och en som vi kommer att ta en närmare titt.

En reaktor

Installationen designades och byggdes under ledning av den legendariske N. A. Dollezhalya. Hon arbetade med en kapacitet på 100 MW. Reaktorn hade 1,149 vertikalt anordnade styr- och bränslekanaler i grafitblocket. Kompletta strukturen vikt var ca 1050 ton. Praktiskt taget alla kanaler (utom 25) är laddade med uran, den totala massan av 120-130 ton. 17 kanaler används för styrstavar och 8 - för experimenten. Den maximala värmefrigöringshastigheten av design hos bränslecellen lika med 3,45 kW. Vid första reaktorn producerade ca 100 gram plutonium per dag. Första plutoniummetall gjordes April 16, 1949.

tekniska brister

Nästan helt ett allvarligt problem, som är den korrosion av aluminiuminlägg och beläggningar av bränslecellen var omedelbart identifieras. Också de svällde och skadade bränslestavar och flödade direkt in i kylvattnet i reaktorhärden. Efter varje reaktor läckage måste stoppas under upp till 10 timmar för att lufttorka grafit. I januari 1949 skär i kanalerna har bytts ut. Efter det starta installationen ägde rum 26 mars 1949.

Plutonium produktion i reaktor A, som åtföljdes av alla möjliga svårigheter utarbetade under åren 1950-1954, med en genomsnittlig effekt av 180 MW enhet. Efterföljande arbete i början av reaktorn följt av en mer intensiv användning av den, vilket är helt naturligt och har lett till mer frekventa stopp (upp till 165 gånger per månad). Som ett resultat, i oktober 1963, var reaktorn stängdes och öppnas igen bara under våren 1964. Hans kampanj är helt klar 1987 och under hela perioden av långsiktig drift producerade 4,6 ton plutonium.

reaktorer AB

Företaget "Chelyabinsk-65" tre reaktorer AB beslutades att bygga under hösten 1948. Deras produktionskapacitet är 200-250 gram plutonium per dag. Chefsdesigner för projektet var Savin. Varje reaktor bestod av 1 996 kanaler, varav 65 var kontroller. varje kanal är försedd med en speciell detektor kylvätskeläckage - De tekniska nyhet växter användes. En sådan åtgärd kommer att tillåta mig att örat utan att avbryta driften av reaktorn.

Det första året av drift av reaktorerna visade att de genererar ungefär 260 gram plutonium per dag. Men från andra verksamhetsåret makt ökar successivt, och redan 1963 dess hastighet var 600 MW. Efter den andra översyn har helt löst problemet med skären, och kraften har redan nått 1200 MW med en årlig produktion av plutonium 270 kg. Dessa indikatorer har överlevt för att slutföra stängningen av reaktorerna.

Reaktorn AI-IR

Chelyabinsk företag att använda den här inställningen under perioden 22 december 1951 till 25 maj 1987. Förutom uran, reaktorn produceras som kobolt-60, och polonium-210. Inledningsvis producerade anläggningen tritium, men senare började att ta emot och plutonium.

Även bearbetningsanläggning vapenplutonium tvungen att bygga reaktorer som är verksamma på tungt vatten och det enda reaktor lättvatten (hans namn - "Ruslan").

Siberian jätte

"Tomsk-7" - det är namnet bar anläggningen, som har fem reaktorer för att skapa plutonium. Vart och ett av aggregaten av grafit anbringas för att sakta neutroner, och vanligt vatten för att säkerställa tillräcklig kylning.

Och reaktorn-1 arbetade med kylsystemet i vilket vatten ledes en gång. Emellertid var de andra fyra enheterna utrustad med en sluten primärkrets utrustad med värmeväxlare. Denna konstruktion gör det möjligt att utveckla ännu längre och ånga, vilket i sin tur hjälper till i produktionen av el och värme av olika lokaler.

"Tomsk-7", och reaktorn även kallad EI-2, vilket i sin tur hade ett dubbelt syfte: att producera plutonium på bekostnad av producerad ånga genererad elektrisk energi av 100 MW och 200 MW värmeenergi.

viktig information

På försäkringar av forskare, är halveringstiden av vapenplutonium cirka 24 360 år. En enorm siffra! I detta avseende blir särskilt akut fråga: "Hur korrekt att göra med produktionen av objektet avfall" Det bästa alternativet anses vara byggandet av särskilda företag för vidare bearbetning av vapenplutonium. Anledningen är att i detta fall, elementet kan inte längre användas för militära ändamål och kommer att styras av människan. Det är hur omhändertagande av vapenplutonium i Ryssland, men Förenta staterna gick åt andra hållet, och därmed bryter mot sina internationella åtaganden.

Sålunda föreslår den amerikanska regeringen för att förstöra den höggradigt anrikade kärnbränslet inte industriellt produceras, och genom spädning av plutonium och lagra den i särskilda behållare på ett djup av 500 meter. Naturligtvis, att i detta fall kan materialet lätt vara i någon tid att ta bort från jorden, och återigen sätta honom på militära mål. Enligt Rysslands president Vladimir Putin, landet från början överens om att inte förstöra plutonium på detta sätt, och att genomföra återvinning vid industrianläggningar.

Särskild uppmärksamhet ägnas värdet av vapenplutonium. Experter uppskattar att tiotals ton av detta element väl kan vara värt flera miljarder dollar. Men vissa experter i E har uppskattningsvis 500 ton vapenplutonium så mycket som 8 biljoner dollar. Mängden verkligen imponerande. För att göra det tydligare, eftersom en hel del pengar, låt oss säga att under det senaste decenniet av 20-talet den genomsnittliga årliga ryska BNP var $ 400 miljarder. Det vill säga, i själva verket är det verkliga priset på vapenplutonium lika med tjugo årliga BNP i Ryssland.