Πλουτωνίου για στρατιωτική χρήση: η χρήση, την παραγωγή, την ανακύκλωση

Η ανθρωπότητα είναι πάντα σε αναζήτηση νέων πηγών ενέργειας που μπορεί να λύσει πολλά προβλήματα. Αλλά όχι πάντα, είναι ασφαλή. Έτσι, μεταξύ άλλων, χρησιμοποιείται ευρέως σήμερα πυρηνικών αντιδραστήρων , αν και είναι σε θέση να αναπτύξει ακριβώς ένα τέτοιο τεράστιο ποσό όλων των αναγκαίων ηλεκτρικής ενέργειας εξακολουθούν να είναι σε θανάσιμο κίνδυνο. Αλλά, εκτός από τη χρήση της πυρηνικής ενέργειας για ειρηνικούς σκοπούς, ορισμένες χώρες του κόσμου έχουν μάθει να το χρησιμοποιούν και στο στρατό, ιδίως για τη δημιουργία πυρηνικών κεφαλών. Αυτό το άρθρο θα συζητηθεί στη βάση αυτών των καταστρεπτικών όπλων, του οποίου το όνομα - πλουτωνίου για στρατιωτική χρήση.

φόντο

Σε αυτή την συμπαγή μορφή μετάλλου που περιέχει τουλάχιστον 93,5% 239Pu ισότοπο. Πλουτωνίου για στρατιωτική ονομάστηκε έτσι ώστε να καταστεί δυνατή η διάκριση από το «αδελφό του αντιδραστήρα.» Κατ 'αρχήν, η πλουτώνιο είναι πάντα σχηματίζεται στο απολύτως οποιοδήποτε πυρηνικό αντιδραστήρα, η οποία, με τη σειρά του, τρέχει σε χαμηλά εμπλουτισμένου ή φυσικό ουράνιο, που περιέχει, ως επί το πλείστον, το ισότοπο 238U.

Χρήση σε στρατιωτικό τομέα

Πλουτωνίου για στρατιωτική 239Pu - βάση των πυρηνικών όπλων. Στην περίπτωση αυτή, η χρήση των ισοτόπων με μαζικούς αριθμούς 240 και 242 είναι άνευ σημασίας, δεδομένου ότι παράγουν πολύ υψηλό υπόβαθρο νετρονίων, η οποία εμποδίζει τελικά τη δημιουργία και το σχεδιασμό των υψηλής απόδοσης πυρηνικά φορτίου. Επιπλέον, ισότοπα πλουτωνίου 240Pu και 241Pu είναι σημαντικά μικρότερες ημιζωή σε σύγκριση με 239Pu, ωστόσο πλουτώνιο έντονα θερμαινόμενα μέρη. Είναι σε αυτό το πλαίσιο σε μηχανικούς πυρηνικά όπλα είναι αναγκασμένοι να προσθέσετε επιπλέον στοιχεία για την απομάκρυνση της περίσσειας θερμότητας. Με την ευκαιρία, 239Pu καθαρό θερμότερο σώμα. Κάποιος δεν μπορεί να μην λάβει υπόψη το γεγονός ότι τα προϊόντα της διάσπασης της βαριάς ισοτόπων υποβάλλεται σε επιβλαβείς αλλαγές στο κρυσταλλικό πλέγμα του μετάλλου, και είναι πολύ φυσικό αναδιαμορφώνει μέρη του πλουτωνίου, η οποία στο τέλος μπορεί να προκαλέσει μια ολική βλάβη του πυρηνικού εκρηκτικού μηχανισμού.

Σε γενικές γραμμές, όλα αυτά τα προβλήματα μπορούν να ξεπεραστούν. Και, στην πράξη, έχουμε επανειλημμένως περάσει από τον έλεγχο των εκρηκτικών μηχανισμών στη βάση της είναι το «αντιδραστήρας» πλουτωνίου. Αλλά θα πρέπει να γίνει κατανοητό ότι ένα πυρηνικό όπλο δεν είναι η τελευταία θέση είναι κατειλημμένη από το συμπαγές τους, το χαμηλό απόβαρο, την ανθεκτικότητα και την αξιοπιστία. Στο πλαίσιο αυτό, χρησιμοποιούν μόνο πλουτωνίου για στρατιωτική χρήση.

Τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού των αντιδραστήρων παραγωγής

Σχεδόν όλη η πλουτωνίου στη Ρωσία παρήχθη στον αντιδραστήρα εξοπλισμένο με ένα συντονιστή γραφίτη. Κάθε ένα από τους αντιδραστήρες είναι χτισμένο γύρω από ένα κυλινδρικά συναρμολογημένα μπλοκ του γραφίτη.

Συναρμολογημένο μεταξύ των μπλοκ γραφίτη έχουν μια ειδική υποδοχή για την παροχή συνεχούς κυκλοφορίας του ψυκτικού μέσου, το οποίο χρησιμοποιείται ως το άζωτο. Στην συναρμολογημένη δομή, και είναι κάθετα διατεταγμένα κανάλια που δημιουργήθηκαν για τη διέλευση του νερού ψύξης πάνω τους και των καυσίμων. Από μόνη της, το συγκρότημα είναι σταθερά υποστηριζόμενων επί της κατασκευής με οπές για κανάλια που χρησιμοποιούνται για την αποστολή ήδη ακτινοβολημένο καύσιμο. Έτσι κάθε ένα από τα κανάλια σε σωλήνα λεπτού τοιχώματος χυτεύεται από ένα ελαφρύ και επιπλέον ισχυρή κράμα αλουμινίου. Οι περισσότεροι από τους περιγράφονται καναλιών έχει 70 ράβδους καυσίμου. Νερό ψύξης ρέει άμεσα γύρω από τις ράβδους καυσίμου, την απομάκρυνση της περίσσειας θερμότητας από αυτούς.

Αύξηση αντιδραστήρες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας

Αρχικά, ο πρώτος αντιδραστήρας «Φάρος» λειτουργούσε με χωρητικότητα 100 MW θερμικής. Ωστόσο, ο κύριος ηγέτης της Σοβιετικής πρόγραμμα ανάπτυξης πυρηνικών όπλων, Ιγκόρ Kurchatov έκανε μια πρόταση, η οποία ήταν ότι ο αντιδραστήρας είναι το χειμώνα εργάστηκε με χωρητικότητα 170-190 MW, και το καλοκαίρι - 140-150 MW. Αυτή η προσέγγιση επέτρεψε τον αντιδραστήρα για την παραγωγή περίπου 140 γραμμάρια πολύτιμων πλουτωνίου ανά ημέρα.

Το 1952, οι πλήρεις επιστημονικές-ερευνητικές εργασίες έχουν πραγματοποιηθεί με σκοπό την αύξηση της παραγωγικής ικανότητας της λειτουργίας των αντιδραστήρων αυτών των μεθόδων:

• Με την αύξηση της ροής του νερού που χρησιμοποιείται για την ψύξη και ρέει μέσω της ενεργού ζώνης μιας πυρηνικής εγκατάστασης.
• Με την αύξηση της αντοχής σε διάβρωση φαινόμενο συμβαίνει κοντά στις ένθετο κανάλια.
• Μειώνοντας τον ρυθμό της οξείδωσης από γραφίτη.
• Θερμοκρασία συσσώρευση μέσα στα κύτταρα καυσίμου.

Ως αποτέλεσμα, η ικανότητα του κυκλοφορούντος νερού είναι σημαντικά αυξημένη αφού αυξηθεί και το διάκενο μεταξύ των τοιχωμάτων του καναλιού καυσίμου. Διάβρωση, επίσης, κατάφερε να ξεφορτωθεί. Για το σκοπό αυτό, επιλέξαμε τα πιο κατάλληλα κράματα αλουμινίου έχουν ενεργά προσθήκη διχρωμικό νάτριο, το οποίο ενισχύεται τελικά την απαλότητα του νερού ψύξης (ρΗ ήταν ίση με περίπου 6,0-6,2). Οξείδωση του γραφίτη έχει πάψει να είναι ένα πραγματικό πρόβλημα, μετά από χάλυβα εφαρμόζονται αζώτου (που χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως μόνο αέρα) για την ψύξη.

Στο ηλιοβασίλεμα 1950 καινοτομίες έχουν πλήρως υλοποιηθεί στην πράξη, μειώνοντας έτσι την προκαλούμενη από ακτινοβολία διόγκωση του ουρανίου εξαιρετικά περιττών, να μειώσει σημαντικά τη θερμική ράβδους σκλήρυνση του ουρανίου για τη βελτίωση της αντοχής της μεμβράνης και τη βελτίωση της παραγωγής του ποιοτικού ελέγχου.

Παραγωγή στο «Mayak»

«Chelyabinsk-65» - ένα από τα πιο ευαίσθητα φυτά κατά την οποία παρήχθη πλουτωνίου για στρατιωτική χρήση. Η επιχείρηση ήταν πιο αντιδραστήρες, καθένα από τα οποία θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά.

Ένας αντιδραστήρας

Η εγκατάσταση έχει σχεδιαστεί και κατασκευαστεί υπό την καθοδήγηση του θρυλικού Ν Α Dollezhalya. Εργάστηκε με δυναμικότητα 100 MW. Ο αντιδραστήρας είχε 1.149 κατακόρυφα διατεταγμένα ελέγχου και καυσίμου κανάλια στο μπλοκ γραφίτη. Πλήρεις βάρος δομή ήταν περίπου 1050 τόνους. Σχεδόν όλα τα κανάλια (εκτός 25) φορτωμένο με ουράνιο, τη συνολική μάζα των 120-130 τόνων. Τα 17 κανάλια χρησιμοποιούνται για ράβδους ελέγχου και 8 - για τα πειράματα. Το μέγιστο ποσοστό απελευθέρωσης θερμότητας του σχεδιασμού της κυψέλης καυσίμου ίση με 3,45 kW. Κατά πρώτο αντιδραστήρα παράγεται περίπου 100 γραμμάρια πλουτωνίου ανά ημέρα. Πρώτα μεταλλικού πλουτωνίου έγινε 16 Απρίλη 1949.

τεχνολογικές αδυναμίες

Σχεδόν αρκετά ένα σοβαρό πρόβλημα, το οποίο είναι η διάβρωση των ένθετων αλουμινίου και επικαλύψεις της κυψέλης καυσίμου αμέσως εντοπίστηκαν. Επίσης διογκωμένων και κατεστραμμένα ράβδους καυσίμου και έρευσε κατευθείαν μέσα στο νερό ψύξης του πυρήνα του αντιδραστήρα. Μετά από κάθε αντιδραστήρα διαρροής έπρεπε να διακοπεί για έως και 10 ώρες για να στεγνώσουν στον αέρα γραφίτη. Τον Ιανουάριο του 1949 έχουν ένθετα στα κανάλια έχουν αντικατασταθεί. Μετά από αυτό, αρχίσει η εγκατάσταση έγινε 26 Μαρ, 1949.

Grade παραγωγή πλουτωνίου σε αντιδραστήρα Α που συνοδεύτηκε από όλα τα είδη των δυσκολιών επεξεργάστηκε κατά τα έτη 1950-1954, με μέγιστη ισχύ των 180 MW μονάδας. Μεταγενέστερη εργασία από την αρχή του αντιδραστήρα που ακολουθείται από μια πιο εντατική χρήση του, το οποίο είναι αρκετά φυσικά και έχει οδηγήσει σε πιο συχνές στάσεις (μέχρι 165 φορές το μήνα). Ως αποτέλεσμα, τον Οκτώβριο του 1963 ο αντιδραστήρας έκλεισε και άνοιξε εκ νέου μόνο την άνοιξη του 1964. καμπάνια του είναι εντελώς ολοκληρωθεί το 1987 και καθ 'όλη τη διάρκεια της μακροπρόθεσμης λειτουργίας παράγονται 4,6 τόνους πλουτωνίου.

αντιδραστήρες AB

Η επιχείρηση «Chelyabinsk-65» τριών αντιδραστήρων ΑΒ αποφασίστηκε να κατασκευαστεί το φθινόπωρο του 1948. ικανότητα παραγωγής τους είναι 200-250 γραμμάρια πλουτωνίου ανά ημέρα. Επικεφαλής σχεδιαστής του έργου ήταν Savin. Κάθε αντιδραστήρας αποτελείτο από 1996 κανάλια, 65 από τα οποία ήταν ελέγχων. κάθε κανάλι τροφοδοτείται με μια ειδική διαρροή ψυκτικού ανιχνευτή - Τα τεχνικά φυτά καινοτομία χρησιμοποιήθηκε. Μια τέτοια κίνηση θα μου επιτρέψετε να το αυτί χωρίς διακοπή της λειτουργίας του αντιδραστήρα.

Το πρώτο έτος της λειτουργίας των αντιδραστήρων αποκάλυψε ότι αυτά παράγουν περίπου 260 γραμμάρια πλουτωνίου ανά ημέρα. Ωστόσο, από το δεύτερο έτος της ισχύος λειτουργίας αυξάνεται βαθμιαία, και ήδη το 1963 ο ρυθμός ήταν 600 MW. Μετά τη δεύτερη αναμόρφωση έχει λυθεί εντελώς το πρόβλημα με τα ένθετα, και η ισχύς έχει ήδη φτάσει 1.200 MW με ετήσια παραγωγή πλουτωνίου 270 χιλιόγραμμα. Αυτοί οι δείκτες έχουν επιβιώσει για να ολοκληρωθεί το κλείσιμο των αντιδραστήρων.

Αντιδραστήρας AI-IR

Τσελιαμπίνσκ επιχειρήσεις να χρησιμοποιούν αυτή τη ρύθμιση κατά την περίοδο από 22 Δεκεμβρίου, 1951 μέχρι τις 25 Μαΐου 1987. Εκτός από ουρανίου, ο αντιδραστήρας παρήγαγε το κοβάλτιο-60, και πολώνιο-210. Αρχικά, η εγκατάσταση παραγωγής τριτίου, αλλά αργότερα άρχισε να δέχεται και πλουτωνίου.

Επίσης, την επεξεργασία φυτών πλουτωνίου για στρατιωτική έπρεπε να χτίσει αντιδραστήρες που λειτουργούν σε βαρύ ύδωρ και το μόνο αντιδραστήρα ελαφρού ύδατος (το όνομά του - «Ρουσλάν»).

Σιβηρίας γίγαντας

«Τομσκ-7» - αυτό είναι το όνομα πραγματοποιηθεί το εργοστάσιο, το οποίο έχει πέντε αντιδραστήρες για να δημιουργήσετε πλουτωνίου. Κάθε ένα από τα συσσωματώματα γραφίτη που εφαρμόζεται για να επιβραδύνει νετρόνια, και το σύνηθες νερό να εξασφαλιστεί επαρκής ψύξη.

Και ο αντιδραστήρας-1 συνεργαστεί με το σύστημα ψύξης στο οποίο περνιέται μία φορά νερό. Ωστόσο, οι άλλες τέσσερις μονάδες ήταν εξοπλισμένα με ένα κλειστό πρωτεύον κύκλωμα εξοπλισμένα με εναλλάκτες θερμότητας. Ο σχεδιασμός αυτός επιτρέπει να αναπτύξουν ακόμα και ατμού περαιτέρω, η οποία με τη σειρά του βοηθά στην παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας και της θέρμανσης των διαφόρων χώρων.

«Τομσκ-7», και ο αντιδραστήρας ονομάζεται επίσης EI-2, η οποία, με τη σειρά του, είχε διπλό σκοπό: να παράγουν πλουτώνιο σε βάρος του παραγόμενου ατμού που παράγεται ηλεκτρική ενέργεια των 100 MW και 200 MW θερμικής ενέργειας.

σημαντικές πληροφορίες

Στις διαβεβαιώσεις των επιστημόνων, ο χρόνος ημίσειας ζωής του πλουτωνίου για στρατιωτική χρήση είναι περίπου 24 360 χρόνια. Ένα τεράστιο ποσό! Σε αυτό το πλαίσιο, μια ιδιαίτερα οξεία ερώτηση γίνεται: «Πώς σωστά να κάνει με την παραγωγή αποβλήτων του στοιχείου» Η καλύτερη επιλογή θεωρείται η κατασκευή των ειδικών επιχειρήσεων για την περαιτέρω επεξεργασία του πλουτωνίου για στρατιωτική χρήση. Ο λόγος είναι ότι σε αυτή την περίπτωση, το στοιχείο δεν μπορεί πλέον να χρησιμοποιηθεί για στρατιωτικούς σκοπούς και θα ελέγχεται από τον άνθρωπο. Αυτό είναι το πώς η διάθεση του οπλικού πλουτωνίου στη Ρωσία, αλλά οι Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής πήγε τον άλλο τρόπο, παραβιάζοντας έτσι τις διεθνείς δεσμεύσεις της.

Έτσι, η κυβέρνηση των ΗΠΑ προτίθεται να καταστρέψει το άκρως εμπλουτισμένο πυρηνικά καύσιμα δεν παράγονται βιομηχανικώς, και με αραίωση του πλουτωνίου και να το αποθηκεύσει σε ειδικά δοχεία σε βάθος 500 μέτρων. Περιττό να πούμε, ότι στην περίπτωση αυτή, το υλικό εύκολα μπορεί να είναι σε οποιαδήποτε στιγμή να αφαιρέσει από τη γη, και πάλι τον έβαλε σε στρατιωτικούς στόχους. Σύμφωνα με τον Ρώσο Πρόεδρο Βλαντιμίρ Πούτιν, η χώρα αρχικά συμφώνησε να μην καταστρέψει το πλουτώνιο με αυτόν τον τρόπο, και να πραγματοποιήσει ανακύκλωση σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις.

Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται η τιμή των όπλων πλουτωνίου. Οι ειδικοί εκτιμούν ότι δεκάδες τόνους αυτού του στοιχείου μπορεί να είναι αξίας πολλών δισεκατομμυρίων δολαρίων. Ωστόσο, ορισμένοι ειδικοί στην Ε δεν έχουν υπολογίσει 500 τόνους πλουτωνίου για στρατιωτική χρήση μέχρι και 8 τρισεκατομμύρια δολάρια. Η ποσότητα των πραγματικά εντυπωσιακό. Για να καταστεί σαφέστερο, ως πολλά χρήματα, ας πούμε ότι κατά την τελευταία δεκαετία του 20ου αιώνα, ο μέσος ετήσιος ρυθμός του ρωσικού ΑΕΠ ήταν 400 δις $. Αυτό είναι, στην πραγματικότητα, η πραγματική τιμή των όπλων πλουτωνίου είναι ίσο με είκοσι ετήσιο ΑΕΠ της Ρωσικής Ομοσπονδίας.