Qurol darajasidagi plutoniy: qo'llash, ishlab chiqarish, yo'q qilish

2024 Muallif: Howard Calhoun | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 10:44

Insoniyat doimo koʻplab muammolarni hal qila oladigan yangi energiya manbalarini izlab kelgan. Biroq, ular har doim ham xavfsiz emas. Shunday qilib, xususan, bugungi kunda keng qo'llaniladigan yadro reaktorlari, garchi ular hamma uchun zarur bo'lgan juda katta miqdordagi elektr energiyasini ishlab chiqarishga qodir bo'lsa-da, baribir halokatli xavf tug'diradi. Ammo, atom energiyasidan tinch maqsadlarda foydalanish bilan bir qatorda, sayyoramizning ba'zi davlatlari undan harbiy sohada, ayniqsa yadroviy kallaklarni yaratishda foydalanishni o'rgandilar. Ushbu maqolada bunday halokatli qurolning asoslari muhokama qilinadi, uning nomi qurol darajasidagi plutoniydir.

Tezkor ma'lumot

Metalning bu ixcham shakli kamida 93,5% 239Pu izotopini o'z ichiga oladi. Qurolli plutoniy uni "reaktor ukasi" dan farqlash uchun shunday nomlangan. Asosan, plutoniy har doim mutlaqo har qanday yadro reaktorida hosil bo'ladi, u o'z navbatida, kam boyitilgan yoki tabiiy uranda ishlaydi, uning tarkibida asosan 238U izotopi mavjud.

Harbiy ilovalar

Qurol darajasidagi plutoniy 239Pu yadroviy qurolning asosidir. Shu bilan birga, massa raqamlari 240 va 242 bo'lgan izotoplardan foydalanish ahamiyatsiz, chunki ular juda ko'p hosil bo'ladi.neytronlarning yuqori foni, natijada yuqori samarali yadroviy o'q-dorilarni yaratish va loyihalashni qiyinlashtiradi. Bundan tashqari, plutoniyning 240Pu va 241Pu izotoplarining yarimparchalanish davri 239Pu ga qaraganda ancha qisqaroq, shuning uchun plutoniy qismlari juda qizib ketadi. Aynan shu munosabat bilan muhandislar ortiqcha issiqlikni olib tashlash uchun yadroviy qurolga qo'shimcha elementlar qo'shishga majbur. Aytgancha, sof 239Pu inson tanasidan issiqroq. Og'ir izotoplarning parchalanish mahsulotlari metall kristall panjarasini zararli o'zgarishlarga duchor qilishini hisobga olmaslik ham mumkin emas va bu tabiiy ravishda plutoniy qismlarining konfiguratsiyasini o'zgartiradi, bu esa oxir-oqibat to'liq ishdan chiqishiga olib kelishi mumkin. yadroviy portlovchi qurilma.

Umuman olganda, bu qiyinchiliklarning barchasini yengish mumkin. Va amalda, "reaktor" plutoniyiga asoslangan portlovchi qurilmalar allaqachon bir necha bor sinovdan o'tgan. Ammo shuni tushunish kerakki, yadroviy o'q-dorilarda ularning ixchamligi, past og'irligi, chidamliligi va ishonchliligi oxirgi pozitsiyadan uzoqdir. Shu munosabat bilan ular faqat qurol sifatidagi plutoniydan foydalanadilar.

Sanoat reaktorlarining dizayn xususiyatlari

Rossiyada deyarli barcha plutoniy grafit moderatori bilan jihozlangan reaktorlarda ishlab chiqarilgan. Reaktorlarning har biri silindrsimon grafit bloklari atrofida qurilgan.

Grafit bloklari yigʻilganda ular oʻrtasida sovutish suvining uzluksiz aylanishini taʼminlash uchun maxsus teshiklarga ega boʻladi.azot ishlatiladi. Yig'ilgan tuzilmada suvni sovutish va yoqilg'ining ular orqali o'tishi uchun yaratilgan vertikal joylashgan kanallar ham mavjud. Yig'ishning o'zi allaqachon nurlangan yoqilg'ini jo'natish uchun ishlatiladigan kanallar ostidagi teshiklari bo'lgan struktura tomonidan qattiq quvvatlanadi. Bundan tashqari, kanallarning har biri engil va qo'shimcha kuchli alyuminiy qotishmasidan quyilgan yupqa devorli quvurda joylashgan. Ta'riflangan kanallarning ko'pchiligida 70 ta yonilg'i tayoqchasi mavjud. Sovutish suvi to'g'ridan-to'g'ri yonilg'i novdalari atrofidan oqib, ulardan ortiqcha issiqlikni olib tashlaydi.

Ishlab chiqarish reaktorlari quvvatini oshirish

Dastlab, birinchi Mayak reaktori 100 termal MVt quvvatga ega edi. Biroq, Sovet yadro quroli dasturining bosh rahbari Igor Kurchatov reaktor qishda 170-190 MVt va yozda 140-150 MVt quvvatda ishlashini taklif qildi. Bunday yondashuv reaktorga kuniga deyarli 140 gramm qimmatbaho plutoniy ishlab chiqarish imkonini berdi.

1952 yilda ishlayotgan reaktorlarning ishlab chiqarish quvvatlarini quyidagi usullar bilan oshirish maqsadida toʻliq ilmiy tadqiqot ishlari olib borildi:

• Sovutish uchun ishlatiladigan suv oqimini oshirish va yadroviy qurilmaning faol zonalari orqali oqib oʻtish orqali.
• Kanal layneri yaqinida yuzaga keladigan korroziya hodisasiga qarshilikni oshirish orqali.
• Grafit oksidlanish tezligini kamaytirish.
• Yonilgʻi xujayralari ichidagi haroratni koʻtarish.

Natijada, yoqilg'i va kanal devorlari orasidagi bo'shliqni oshirgandan so'ng, aylanma suvning o'tkazuvchanligi sezilarli darajada oshdi. Biz korroziyadan ham xalos bo'ldik. Buning uchun biz eng mos alyuminiy qotishmalarini tanladik va natriy bikromatni faol ravishda qo'shishni boshladik, bu oxir-oqibat sovutish suvining yumshoqligini oshirdi (pH taxminan 6,0-6,2). Grafitni sovutish uchun azot ishlatilgandan keyin (ilgari faqat havo ishlatilgan) grafit oksidlanishi dolzarb muammo bo'lib qolmadi.

1950-yillar nihoyasiga yetar ekan, innovatsiyalar toʻliq amalda qoʻllanilib, uranning radiatsiya taʼsirida juda keraksiz havoga chiqishini kamaytirdi, uran tayoqchalarining issiqlik bilan qotib qolishini sezilarli darajada kamaytirdi, qoplama qarshiligini oshirdi va ishlab chiqarish sifatini nazorat qilishni yaxshiladi.

Mayakda ishlab chiqarish

"Chelyabinsk-65" - qurol darajasidagi plutoniy yaratilgan o'ta maxfiy zavodlardan biri. Korxonada bir nechta reaktor bor edi, ularning har biri bilan yaqindan tanishamiz.

Reaktor A

Uskuna afsonaviy N. A. Dollezhal rahbarligida ishlab chiqilgan va qurilgan. U 100 MVt quvvatda ishlagan. Reaktorda grafit blokida 1149 vertikal tartibga solingan boshqaruv va yonilg'i kanallari mavjud edi. Strukturaning umumiy massasi taxminan 1050 tonnani tashkil etdi. Deyarli barcha kanallar (25 tadan tashqari) uran bilan to'ldirilgan, ularning umumiy massasi 120-130 tonnani tashkil etgan. Boshqaruv novdalari uchun 17 ta kanal va 8 tasi uchun ishlatilgantajribalar o'tkazish. Yoqilg'i xujayrasining maksimal dizayn issiqlik chiqishi 3,45 kVtni tashkil etdi. Dastlab, reaktor kuniga taxminan 100 gramm plutoniy ishlab chiqargan. Plutoniy metali birinchi marta 1949-yil 16-aprelda ishlab chiqarilgan.

Texnologik kamchiliklar

Alyuminiy qoplamalar va yonilg'i xujayrasi qoplamalarining korroziyasidan iborat bo'lgan jiddiy muammolar deyarli darhol aniqlandi. Uran tayoqchalari ham shishib, singan va sovutish suvi to'g'ridan-to'g'ri reaktor yadrosiga sizib ketgan. Har bir qochqindan keyin grafitni havo bilan quritish uchun reaktor 10 soatgacha to'xtatilishi kerak edi. 1949 yil yanvar oyida kanal laynerlari almashtirildi. Shundan so'ng, o'rnatish 1949 yil 26 martda bo'lib o'tdi.

A reaktorida ishlab chiqarilishi har xil qiyinchiliklar bilan kechgan qurolli plutoniy 1950-1954 yillarda o'rtacha birlik quvvati 180 MVt bo'lgan ishlab chiqarilgan. Reaktorning keyingi ishlashi undan intensiv foydalanish bilan birga kela boshladi, bu tabiiy ravishda tez-tez yopilishlarga olib keldi (oyiga 165 martagacha). Natijada, 1963 yil oktyabr oyida reaktor to'xtatildi va faqat 1964 yil bahorida o'z faoliyatini davom ettirdi. U 1987 yilda o'z kampaniyasini yakunladi va ko'p yillik faoliyati davomida 4,6 tonna plutoniy ishlab chiqardi.

AB reaktorlari

1948 yilning kuzida Chelyabinsk-65 korxonasida uchta AB reaktorini qurishga qaror qilindi. Ularning ishlab chiqarish quvvati kuniga 200-250 gramm plutoniy edi. Loyihaning bosh dizayneri A. Savin edi. Har bir reaktorda 1996 ta kanal mavjud bo'lib, ulardan 65 tasi nazorat kanali edi. O'rnatishda texnik yangilik qo'llanildi - har bir kanal maxsus sovutish suvi oqish detektori bilan jihozlangan. Bunday harakat reaktorning ishini to'xtatmasdan laynerlarni o'zgartirish imkonini berdi.

Reaktorlar ishlagan birinchi yili ular kuniga 260 gramm plutoniy ishlab chiqarganini ko'rsatdi. Biroq, foydalanishning ikkinchi yilidan boshlab quvvat asta-sekin oshirildi va 1963 yilda uning ko'rsatkichi 600 MVtni tashkil etdi. Ikkinchi kapital ta'mirdan so'ng, laynerlar muammosi to'liq hal qilindi va quvvati allaqachon 1200 MVtni tashkil etdi va yiliga 270 kilogramm plutoniy ishlab chiqarildi. Bu ko'rsatkichlar reaktorlar to'liq yopilguncha saqlanib qoldi.

AI-IR reaktor

Chelyabinsk korxonasi ushbu qurilmadan 1951 yil 22 dekabrdan 1987 yil 25 maygacha foydalangan. Reaktor urandan tashqari kob alt-60 va poloniy-210 ham ishlab chiqargan. Dastlab bu sayt tritiy ishlab chiqargan, ammo keyinchalik plutoniy ola boshlagan.

Shuningdek, qurolli plutoniyni qayta ishlash zavodida ogʻir suv reaktorlari va yagona yengil suv reaktori (nomi Ruslan) ishlagan.

Sibir giganti

"Tomsk-7" - plutoniy ishlab chiqarish uchun beshta reaktor joylashgan zavodning nomi. Har bir birlik neytronlarni sekinlashtirish uchun grafitdan, toʻgʻri sovutish uchun esa oddiy suvdan foydalangan.

I-1 reaktori tizim bilan ishlagansovutish, unda suv bir marta o'tdi. Shu bilan birga, qolgan to'rtta birlik issiqlik almashinuvchilari bilan jihozlangan yopiq birlamchi sxemalar bilan ta'minlangan. Ushbu dizayn qo'shimcha ravishda bug' ishlab chiqarish imkonini berdi, bu esa o'z navbatida elektr energiyasi ishlab chiqarish va turli turar-joy binolarini isitishga yordam berdi.

"Tomsk-7" shuningdek, EI-2 deb nomlangan reaktorga ega bo'lib, u o'z navbatida ikkita maqsadga ega edi: u plutoniy ishlab chiqardi va hosil bo'lgan bug'dan 100 MVt elektr energiyasini, shuningdek 200 MVt issiqlik energiyasini ishlab chiqardi. energiya.

Muhim ma'lumot

Olimlarning fikricha, qurol darajasidagi plutoniyning yarim yemirilish davri taxminan 24360 yilni tashkil qiladi. Katta raqam! Shu munosabat bilan savol ayniqsa keskinlashadi: "Ushbu elementning ishlab chiqarish chiqindilari bilan qanday to'g'ri kurashish kerak?" Eng maqbul variant - qurolli plutoniyni keyinchalik qayta ishlash uchun maxsus korxonalar qurish. Bu, bu holda elementni endi harbiy maqsadlarda ishlatish mumkin emasligi va shaxs tomonidan boshqarilishi bilan izohlanadi. Rossiyada qurol darajasidagi plutoniy shunday yo'q qilinadi, ammo Amerika Qo'shma Shtatlari boshqa yo'lni bosib, xalqaro majburiyatlarini buzdi.

Shunday qilib, AQSH hukumati yuqori darajada boyitilgan yadro yoqilgʻisini sanoat usulida emas, balki plutoniyni suyultirish va uni 500 metr chuqurlikda maxsus idishlarda saqlash yoʻli bilan yoʻq qilishni taklif qilmoqda. Aytish kerakki, bu holda material osongina bo'lishi mumkinuni erdan chiqarib oling va uni harbiy maqsadlarda qayta ishga tushiring. Rossiya prezidenti Vladimir Putinning soʻzlariga koʻra, dastlab davlatlar plutoniyni bu usul bilan yoʻq qilishga emas, balki sanoat obʼyektlarida utilizatsiya qilishga kelishib olishgan.

Qurol uchun ishlatiladigan plutoniyning narxi alohida e'tiborga loyiqdir. Mutaxassislarning fikriga ko'ra, ushbu elementning o'nlab tonnasi bir necha milliard dollarga tushishi mumkin. Va ba'zi ekspertlar hatto 500 tonna qurol darajasidagi plutoniyni 8 trillion dollarga baholagan. Miqdor haqiqatan ham ta'sirli. Bu qancha pul ekanligini aniqroq qilish uchun aytaylik, 20-asrning so'nggi o'n yilida Rossiyaning o'rtacha yillik yalpi ichki mahsuloti 400 milliard dollarni tashkil etdi. Ya'ni, qurolli plutoniyning haqiqiy narxi Rossiya Federatsiyasining yigirma yillik yalpi ichki mahsulotiga teng edi.