Wapens-plutonium: die gebruik, produksie, herwinning

Die mensdom is altyd op soek na nuwe bronne van energie wat baie probleme kan oplos. Maar nie altyd nie, hulle is veilig. So, in die besonder, is wyd gebruik word vandag kernreaktors alhoewel kan net ontwikkel so 'n enorme bedrag van al die nodige elektriese energie is nog in lewensgevaar verkeer. Maar, bykomend tot die gebruik van kernenergie vir vreedsame doeleindes, sommige lande van die wêreld geleer het om dit te gebruik, en in die militêre, in die besonder vir die skepping van kernplofkoppe. wapens-plutonium - hierdie artikel sal aan die hand van so 'n vernietigende wapens, wie se naam bespreek word.

agtergrond

In hierdie kompakte vorm metaal bevat ten minste 93,5% 239Pu isotoop. Wapens-plutonium is so genoem om dit moontlik om te onderskei van die maak "broer van die reaktor." In beginsel, is die plutonium altyd gevorm in absoluut enige kernreaktor, wat op sy beurt, loop op 'n lae-verrykte of natuurlike uraan, wat vir die grootste deel, die isotoop 238U.

Gebruik in die militêre sektor

Wapens-plutonium 239Pu - basis van kernwapens. In hierdie geval, die gebruik van isotope met massagetalle 240 en 242 is irrelevant, aangesien hulle produseer 'n baie hoë neutron agtergrond, wat uiteindelik belemmer die skepping en ontwerp van 'n hoë-prestasie kern vrag. Verder plutonium isotope 240Pu en 241Pu is aansienlik kleiner halfleeftyd in vergelyking met 239Pu egter plutonium sterk verhit dele. Dit is in hierdie verband in kernwapen ingenieurs gedwing word om addisionele elemente by te voeg vir die verwydering van oortollige hitte. By the way, 239Pu suiwer warmer liggaam. 'N Mens kan nie anders as om in ag te neem van die feit dat die produkte van die verval van swaar isotope is onderworpe aan skadelike veranderinge in die kristalrooster van die metaal, en dit is heel logies herkonfigureer dele van plutonium, wat op die ou end 'n totale mislukking van 'n kern plofbare toestel kan veroorsaak.

Deur en groot, kan al hierdie probleme oorkom word. En, in die praktyk, ons het herhaaldelik die toets geslaag van ploftoestelle op grond van dit is die "reactor" plutonium. Maar dit moet verstaan word dat 'n kernwapen is nie die laaste posisie word ingeneem deur hul kompaktheid, lae randsteen gewig, duursaamheid en betroubaarheid. In hierdie verband, gebruik hulle net wapens-plutonium.

Ontwerpkenmerke van die produksie reaktors

Byna al die plutonium in Rusland was gegenereer in die reaktor toegerus met 'n grafiet moderator. Elkeen van die reaktors is gebou rondom 'n silindries vergader blokke van grafiet.

Vergader tussen die grafiet blokke het 'n spesiale gleuf vir die verskaffing van deurlopende sirkulasie van die koelmiddel, wat gebruik word as stikstof. In die saamgestelde struktuur, en is vertikaal gerangskik kanale geskep vir die verloop van die koel water op hulle en brandstof. Op sigself, is die vergadering streng ondersteun op die struktuur met gate vir kanale wat gebruik word vir verskeping reeds brandstof bestraal. So sal elkeen van die kanale in dunwandige buis is gevorm uit 'n liggewig en ekstra sterk aluminium. Die meeste van die beskryf kanale het 70 brandstof. Koel water vloei direk rondom die brandstof, die verwydering van oortollige hitte van hulle.

Toenemende krag produksie reaktors

Aanvanklik het die eerste reaktor "Lighthouse" is funksioneer met 'n kapasiteit van 100 MW termiese. Maar die belangrikste leier van die Sowjet-kernwapens ontwikkelingsprogram, Igor Kurchatov het 'n voorstel, naamlik dat die reaktor is in die winter hy saam met 'n kapasiteit van 170-190 MW, en in die somer tyd - 140-150 MW. Hierdie benadering in staat gestel die reaktor tot ongeveer 140 gram van kosbare plutonium per dag produseer.

In 1952, die volledige wetenskaplike-navorsing werke is uit om die produksievermoë van die bedryf reaktors sulke metodes te verhoog gedra:

• Deur die verhoging van water vloei wat gebruik word vir verkoeling en vloei deur die aktiewe sone van 'n kerninstallasie.
• Deur die verhoging van die weerstand teen korrosie verskynsel voorkom naby die insetsel kanale.
• Vermindering van die tempo van oksidasie van grafiet.
• Temperatuur opbou binne die brandstofselle.

As gevolg hiervan, is kapasiteit van die sirkuleer water aansienlik toegeneem nadat dit toegeneem en die gaping tussen die brandstof kanaal mure. Roes het ook daarin geslaag om ontslae te raak van. Vir hierdie doel, ons gekies om die mees geskikte aluminiumlegerings is aktief te voeg natrium dichromaat, wat uiteindelik die sagtheid van die koel water versterk (pH is gelyk aan sowat 6,0-6,2). Oksidasie van grafiet opgehou het om 'n werklike probleem wees, nadat staal stikstof (voorheen gebruik net lug) aansoek doen vir verkoeling.

Teen sononder 1950 innovasies ten volle besef in die praktyk, so sê die straling swelling van uraan uiters onnodig vermindering, grootliks verminder hitte verharding stange van uraan te membraan weerstand te verbeter en die verbetering van kwaliteit van die produksie beheer.

Produksie by die "Mayak"

"Chelyabinsk-65" - een van die mees sensitiewe plante waarop dit vervaardig wapens-plutonium. Die onderneming was meer reaktors, wat elkeen ons 'n nader kyk sal neem.

A reaktor

Die installasie is ontwerp en gebou onder leiding van die legendariese N. A. Dollezhalya. Sy het met 'n kapasiteit van 100 MW. Die reaktor het 1149 vertikaal gerangskik beheer en brandstof kanale in die grafiet blok. Volledige struktuur gewig was ongeveer 1050 ton. Feitlik al die kanale (behalwe 25) is gelaai met uraan, die totale massa van 120-130 ton. 17 kanale word gebruik vir beheerstawe en 8 - vir die eksperimente. Die maksimum hitte vrylating koers van ontwerp van die brandstofsel gelyk aan 3,45 kW. Op die eerste reaktor geproduseer sowat 100 gram van plutonium per dag. Eerste plutonium metaal gemaak April 16, 1949.

tegnologiese tekortkominge

Byna heeltemal 'n ernstige probleem, wat is die roes van aluminium insetsels en coatings van die brandstofsel is onmiddellik geïdentifiseer. Ook geswel hulle en beskadig brandstof en gevloei direk in die koel water van die reaktor kern. Na elke lekkasie reaktor moes gestop word vir tot 10 uur na droë grafiet lug. In Januarie 1949 inserts in die kanale is vervang. Daarna het begin die installasie plaasgevind het 26 Maart 1949.

Plutonium produksie in reaktor A wat gepaard gaan met allerhande probleme uitgebrei gedurende die jaar 1950-1954, met 'n gemiddelde krag van 180 MW-eenheid. Daaropvolgende werk deur die begin van die reaktor, gevolg deur 'n meer intensiewe gebruik van dit, wat is heeltemal natuurlik en het gelei tot meer gereelde stoppe (tot 165 keer per maand). As gevolg hiervan, in Oktober 1963, is die reaktor gesluit en heropen eers in die lente van 1964. Sy veldtog is heeltemal klaar in 1987 en gedurende die hele tydperk van langtermyn-operasie geproduseer 4.6 ton plutonium.

reaktors AB

Die onderneming "Chelyabinsk-65" drie reaktors AB is daar besluit om op te bou in die herfs van 1948. Hul produksie kapasiteit is 200-250 gram van plutonium per dag. Hoofontwerper van die projek was Savin. Elke reaktor bestaan uit 1 996 kanale, 65 van wat was kontroles. elke kanaal is voorsien van 'n spesiale detector koelmiddel lekkasie - Die tegniese nuwigheid plante is gebruik. So 'n stap sal my toelaat om oor sonder onderbreking van die werking van die reaktor.

Die eerste jaar van die operasie van die reaktors aan die lig gebring dat hulle genereer ongeveer 260 gram plutonium per dag. Maar vanaf die tweede jaar van die operasie mag is geleidelik te verhoog, en reeds in 1963 sy koers is 600 MW. Na die tweede opknapping het heeltemal opgelos is die probleem met die inserts, en die krag het reeds 1200 MW bereik met 'n jaarlikse produksie van plutonium 270 kilogram. Hierdie aanwysers oorleef om sluiting van reaktors af te handel.

Reaktor AI-IR

Chelyabinsk ondernemings om hierdie instelling in die tydperk gebruik van 22 Desember 1951 tot 25 Mei 1987. In bykomend tot uraan, die reaktor geproduseer as kobalt-60, en polonium-210. Aanvanklik het die fasiliteit geproduseer tritium, maar later begin om te ontvang en plutonium.

Ook het verwerkingsaanleg wapens-plutonium om reaktors wat op swaar water en die enigste lig-water reaktor (sy naam - "Roeslan") te bou.

Siberiese reus

"Tomsk-7" - dit is die naam gedra van die plant, wat vyf reaktore te plutonium te skep het. Elkeen van die aggregate van grafiet toegepas neutrone te vertraag, en gewone water om voldoende afkoeling verseker.

En die reaktor-1 saam met die verkoelingstelsel waarin water een keer te slaag. Maar is die ander vier eenhede toegerus met 'n geslote primêre kring toegerus met hitteruilers. Hierdie ontwerp maak dit moontlik om verdere nog en stoom ontwikkel, wat op sy beurt help in die produksie van elektrisiteit en verwarming van verskeie persele.

"Tomsk-7", en die reaktor is ook EI-2, wat op sy beurt, het 'n tweeledige doel genoem: om plutonium te produseer ten koste van geproduseer stoom gegenereer elektriese krag van 100 MW en 200 MW van hitte-energie.

belangrike inligting

Op die versekering van wetenskaplikes, die half-lewe van wapens-plutonium is ongeveer 24 360 jaar. 'N groot figuur! In hierdie verband, 'n besonder skerp vraag word: "Hoe korrek te doen met die afval produksie van die item" Die beste opsie oorweeg word om die konstruksie van spesiale ondernemings vir verdere verwerking van wapens-plutonium wees. Die rede hiervoor is dat in hierdie geval, die element kan nie meer gebruik word vir militêre doeleindes en sal beheer word deur 'n mens. Dit is hoe die beskikking van die wapens-plutonium in Rusland, maar die Verenigde State van Amerika het na die ander kant, en sodoende sy internasionale verpligtinge skend.

So, die Amerikaanse regering van voorneme is om te vernietig die hoogs verrykte kernbrandstof is nie industrieel vervaardig, en deur verdunning van plutonium en stoor dit in spesiale houers op 'n diepte van 500 meter. Nodeloos om te sê, dat in hierdie geval, kan die materiaal maklik wees in enige tyd om te verwyder van die aarde, en weer het hom op militêre teikens. Volgens die Russiese president Vladimir Poetin, die land het aanvanklik ingestem om nie plutonium te vernietig in hierdie wyse, en om uit te voer herwinning by industriële fasiliteite.

Spesiale aandag word gegee ter waarde van wapens-plutonium. Kenners meen dat tien ton van hierdie element ook 'n paar miljard Amerikaanse dollars werd mag wees. Maar sommige kenners in E beteken het na raming 500 ton van wapens-plutonium soveel as 8000000000000 dollars. Die bedrag van werklik indrukwekkend. Om dit duideliker, as 'n klomp geld te maak, kom ons sê dat in die laaste dekade van die 20ste eeu het die gemiddelde jaarlikse koers van Russiese BBP was $ 400.000.000.000. Dit is, in werklikheid, die werklike prys van wapen-plutonium is gelyk aan twintig jaarlikse BBP van die Russiese Federasie.