Plutonium voor kernwapens: het gebruik, de productie, recycling

De mensheid is altijd op zoek naar nieuwe bronnen van energie die veel problemen kan oplossen. Maar niet altijd, ze veilig zijn. Dus, in het bijzonder, wordt op grote schaal gebruikt vandaag kernreactoren hoewel staat om gewoon het ontwikkelen van zo'n enorme hoeveelheid van alle benodigde elektrische energie zijn nog steeds in levensgevaar. Maar, in aanvulling op het gebruik van kernenergie voor vreedzame doeleinden, sommige landen van de wereld hebben geleerd om het te gebruiken, en in het leger, in het bijzonder voor de creatie van kernkoppen. plutonium voor kernwapens - Dit artikel zal op basis van deze destructieve wapens, wiens naam worden besproken.

achtergrond

Deze compacte vorm metal het ten minste 93,5% 239Pu isotoop. Plutonium werd zo genoemd om het mogelijk te onderscheiden van de te maken "broer van de reactor." In principe is het plutonium altijd gevormd in absoluut iedere kernreactor, die op zijn beurt werkt op lage-verrijkt of natuurlijk uranium bevattende, grotendeels, het isotoop 238U.

Gebruik in de militaire sector

Plutonium voor kernwapens 239Pu - basis van kernwapens. In dit geval is het gebruik van isotopen met massa-nummers 240 en 242 is niet relevant, omdat ze produceren een zeer hoge neutron achtergrond, die uiteindelijk belemmert de creatie en het ontwerp van high-performance nucleaire lading. Bovendien plutoniumisotopen 240Pu en 241Pu aanzienlijk kleiner zijn halfwaardetijd in vergelijking met 239Pu echter plutonium sterk verhitte delen. Het is in dit verband in kernwapen ingenieurs gedwongen worden om extra elementen toe te voegen voor het verwijderen van overtollige warmte. By the way, 239Pu pure warmer lichaam. Men kan niet anders dan rekening houden met het feit dat de producten van het verval van de zware isotopen wordt blootgesteld aan schadelijke veranderingen in het kristalrooster van het metaal, en het is heel natuurlijk opnieuw geconfigureerd delen van plutonium, die uiteindelijk een totale mislukking van een nucleair explosief kan veroorzaken.

In grote lijnen kunnen al deze problemen worden overwonnen. En in de praktijk, we hebben herhaaldelijk geslaagd voor de test van explosieven op basis daarvan is de "reactor" plutonium. Maar het moet duidelijk zijn dat een nucleair wapen is niet de laatste positie wordt ingenomen door hun compactheid, lage eigen gewicht, duurzaamheid en betrouwbaarheid. In dit verband, gebruiken ze alleen plutonium voor kernwapens.

Ontwerpkenmerken van de productie reactoren

Bijna alle plutonium in Rusland werd gegenereerd in de reactor voorzien van een grafiet moderator. Elk van de reactoren is gebouwd rond een cilindrisch samengestelde blokken van grafiet.

Gemonteerd tussen de grafietblokken een speciaal slot voor een continue circulatie van koelmiddel, dat wordt gebruikt als stikstofbron. In de samengestelde structuur en verticaal aangebrachte kanalen gecreëerd voor het doorlaten van koelwater op hen en brandstof. Op zichzelf is het samenstel vast ondersteund op de structuur met gaten voor kanalen voor transport brandstof reeds bestraald. Dus elk van de kanalen in dunwandige buis is gevormd uit een lichtgewicht en extra sterke aluminiumlegering. De meeste van de beschreven kanalen heeft 70 splijtstofstaven. Koelwater direct rondom de brandstofstaven, het verwijderen van overtollige warmte daaruit.

Het verhogen van de productie van elektriciteit reactoren

Aanvankelijk de eerste reactor "vuurtoren" functioneerde met een vermogen van 100 MW warmte. Echter, de belangrijkste leider van de Russische nucleaire wapens programma voor de ontwikkeling, Igor Kurchatov een voorstel gedaan, dat was dat de reactor is in de winter werkte hij met een capaciteit van 170-190 MW, en in de zomer - 140-150 MW. Door deze werkwijze heeft de reactor tot ongeveer 140 gram kostbare plutonium per dag te produceren.

In 1952, de complete wetenschappelijk onderzoek werken zijn uitgevoerd om de productiecapaciteit van de exploitatie van reactoren dergelijke methoden te verhogen uitgevoerd:

• Door verhoging waterstroom gebruikt voor het koelen en stroomt door de actieve zone van een kerninstallatie.
• Door verhoging van de corrosiebestendigheid verschijnsel optreedt nabij het inzetstuk kanalen.
• Verlagen van de snelheid van oxidatie van grafiet.
• Temperatuur opbouw in de brandstofcellen.

Daardoor wordt de capaciteit van het circulatiewater significant toe na vermeerdering en het verschil tussen de brandstof kanaalwanden. Corrosie ook in geslaagd om zich te ontdoen van. Daartoe selecteerden we de meest geschikte aluminiumlegeringen actief toevoeging natriumdichromaat, die uiteindelijk de zachtheid van het koelwater verhoogd (pH gelijk aan ongeveer 6,0-6,2). Oxidatie van grafiet niet langer een feitelijke probleem na staal stikstof (voorheen alleen lucht) gelden voor koeling.

Bij zonsondergang 1950 innovaties zijn volledig in de praktijk gerealiseerd, waardoor de straling geïnduceerde zwelling van uranium zeer onnodige verminderen, sterk verminderen van thermische harding staven uranium membraanweerstand verbeteren en kwaliteitscontrole van de productie.

De productie bij de "Mayak"

"Chelyabinsk-65" - een van de meest gevoelige planten waarop het werd geproduceerd plutonium voor kernwapens. De onderneming was meer reactoren, die elk we een kijkje te nemen.

reactor

De installatie is ontworpen en gebouwd onder leiding van de legendarische N. A. Dollezhalya. Ze werkte met een capaciteit van 100 MW. De reactor had 1,149 verticaal opgesteld en brandstofdoseersystemen kanalen in het grafiet blok. Complete structuur gewicht was ongeveer 1.050 ton. Vrijwel alle kanalen (behalve 25) worden geladen met uranium, de totale massa van 120-130 ton. 17 kanalen worden gebruikt voor regelstaven en 8 - voor de experimenten. De maximale warmte afgiftesnelheid van het ontwerp van de brandstofcel gelijk aan 3,45 kW. Aanvankelijk reactor produceerde ongeveer 100 gram plutonium per dag. Eerste plutoniummetaal werd gemaakt 16 april 1949.

technologische tekortkomingen

Bijna heel ernstig probleem, dat de corrosie van aluminium inzetstukken en lagen van de brandstofcel werden direct geïdentificeerd. Ook zwollen ze beschadigde splijtstofstaven en stroomde direct in het koelwater van de reactorkern. Na elke lekkage reactor moest worden gestopt voor maximaal 10 uur droge lucht grafiet. In januari 1949 inserts in de kanalen zijn vervangen. Daarna start de installatie vond plaats 26 maart 1949.

Plutonium productie reactor A die gepaard ging met allerlei problemen uitgewerkt in de jaren 1950-1954, met een gemiddeld vermogen van 180 MW unit. Latere werk van het begin van de reactor, gevolgd door een intensiever gebruik van het, dat is heel natuurlijk en heeft geleid tot meer frequente stops (tot 165 keer per maand). Dientengevolge, in oktober 1963, werd de reactor gesloten en heropend alleen in de lente van 1964. Zijn campagne is volledig afgewerkt in 1987 en gedurende de gehele periode van langdurig bedrijf geproduceerde 4,6 ton plutonium.

reactoren AB

De onderneming "Chelyabinsk-65" drie reactoren AB werd besloten om te bouwen in de herfst van 1948. Hun productiecapaciteit is 200-250 gram plutonium per dag. Chief designer van het project was Savin. Elke reactor bestond uit 1 996 kanalen, 65 daarvan waren controles. elk kanaal is voorzien van een speciale detector koelvloeistoflekkage - De technische noviteit planten gebruikt. Een dergelijke stap zal me toelaten tot oor zonder onderbreking van de werking van de reactor.

Het eerste jaar van de werking van de reactoren is gebleken dat ze genereren ongeveer 260 gram plutonium per dag. Echter, vanaf het tweede jaar van de operatie de macht neemt geleidelijk toe, en reeds in 1963 de snelheid bedroeg 600 MW. Na de tweede revisie volledig opgelost het probleem met de inzetstukken en de stroom reeds 1200 MW bereikt met een jaarproductie van plutonium 270 kg. Deze indicatoren hebben overleefd tot sluiting van de reactoren af te ronden.

Reactor AI-IR

Chelyabinsk ondernemingen om deze instelling in de periode gebruiken vanaf 22 december 1951 tot en met 25 mei 1987. Naast uranium, de reactor geproduceerde kobalt-60 en polonium-210. In eerste instantie, de faciliteit geproduceerd tritium, maar later begon te ontvangen en plutonium.

Ook hadden verwerkingsbedrijf plutonium voor kernwapens reactoren die op zwaar water en het enige licht-water reactor (zijn naam - "Ruslan") te bouwen.

Siberische reus

"Tomsk-7" - zo heet droeg de plant, die vijf reactoren plutonium te maken heeft. Elk van de aggregaten van grafiet toegepast op langzame neutronen, en gewone water om een adequate koeling.

En de reactor-1 gewerkt met het koelsysteem waarin water eenmaal is gepasseerd. Echter, de andere vier eenheden voorzien van een gesloten primair circuit voorzien van warmtewisselaars. Dit ontwerp maakt het mogelijk om nog verder en stoom te ontwikkelen, die op zijn beurt helpt bij de productie van elektriciteit en verwarming van de verschillende lokalen.

"Tomsk-7", en de reactor werd EI-2, dat op zijn beurt, is tweeledig genaamd aan plutonium ten koste van de geproduceerde stoom geproduceerde elektrisch vermogen van 100 MW en 200 MW warmte-energie.

belangrijke informatie

Op de verzekering van wetenschappers, de halfwaardetijd van plutonium is ongeveer 24 360 jaar. Een enorm bedrag! In dit opzicht is een bijzonder acute vraag is: "Hoe correct te maken met de afvalproductie van het item" De beste optie wordt beschouwd als de bouw van speciale bedrijven voor verdere verwerking van plutonium voor kernwapens zijn. De reden hiervoor is dat in dit geval, het element kan niet meer worden gebruikt voor militaire doeleinden en zal worden gecontroleerd door de mens. Dat is hoe de verwijdering van het plutonium in Rusland, maar de Verenigde Staten van Amerika ging de andere kant, waardoor de internationale verplichtingen schendt.

Zo heeft de Amerikaanse regering voorstelt vernietigen sterk verrijkte splijtstof is niet industrieel geproduceerd en door verdunning van plutonium en opslaan in speciale containers op een diepte van 500 meter. Onnodig te zeggen, dat in dit geval, kan het materiaal gemakkelijk worden in elk gewenst moment te verwijderen van de aarde, en opnieuw zette hem op militaire doelen. Volgens de Russische president Vladimir Poetin, het land oorspronkelijk overeengekomen niet om plutonium te vernietigen op deze manier, en uit te voeren recycling bij industriële installaties.

Speciale aandacht gaat uit van de waarde van plutonium voor kernwapens. Experts schatten dat tientallen tonnen van dit element ook enkele miljarden dollars waard kunnen zijn. Maar sommige experts in E heeft wel naar schatting 500 ton plutonium zo veel liefst 8 biljoen dollar. De hoeveelheid echt indrukwekkend. Om het duidelijker, als een hoop geld te verdienen, laten we zeggen dat in het laatste decennium van de 20ste eeuw is de gemiddelde jaarlijkse groei van het Russische BBP bedroeg $ 400 miljard. Dat wil zeggen, in feite is de echte prijs van kernwapenplutonium is gelijk aan twintig jaarlijkse BBP van de Russische Federatie.