Plutónia na vojenské účely: použitia, výroby, recyklácie

Ľudstvo je vždy pri hľadaní nových zdrojov energie, ktorý môže vyriešiť veľa problémov. Ale nie vždy, sú v bezpečí. Tak, a to najmä, je dnes široko používané jadrové reaktory síce schopný vyvinúť práve také obrovské množstvo všetku potrebnú elektrickú energiu sú stále v smrteľnom nebezpečenstve. Ale okrem využívania jadrovej energie na mierové účely, niektoré krajiny sveta sa naučili používať, a v armáde, najmä pokiaľ ide o vytvorenie jadrových hlavíc. Tento článok sa bude diskutovať na základe týchto ničivých zbraní, ktorého meno - plutónia na vojenské účely.

pozadia

V tomto kompaktnom prevedení kovu obsahuje aspoň 93,5% 239Pu izotop. Plutónia na vojenské účely bol pomenovaný tak, aby bolo možné odlíšiť od "brat reaktora." V zásade platí, že plutónium je vždy vytvorený v absolútne jadrového reaktora, ktorý na oplátku vedie k nízkym obohateného alebo prírodného uránu, obsahujúce, z väčšej časti, izotopu 238U.

Použiť vo vojenskom sektore

Plutónia na vojenské účely 239Pu - základom jadrových zbraní. V tomto prípade, je použitie izotopov s hmotnostnými číslami 240 a 242, je irelevantné, pretože produkujú veľmi vysokú neutrónovú pozadie, čo v konečnom dôsledku bráni vytvoreniu a konštrukcie vysoko výkonných jadrovej zaťaženie. Okrem toho, izotopy plutónia 240p a 241Pu sú výrazne menšie polčas v porovnaní s 239Pu však plutónium silne vyhrievané časti. To je v tejto súvislosti v inžinierov jadrových zbraní sú nútení pridať ďalšie prvky pre odvádzanie prebytočného tepla. Mimochodom, 239Pu čistý teplejšie tela. Nedá sa však vziať do úvahy skutočnosť, že produkty rozkladu ťažkých izotopov je vystavená škodlivým zmenám v kryštálovej mriežke kovu, a je úplne prirodzené, zmení konfiguráciu častí plutónia, ktoré sa na konci môžu spôsobiť úplné zlyhanie jadrového výbušného zariadenia.

Skrátka a dobre, všetky tieto ťažkosti môžu byť prekonané. A v praxi, sme opakovane prešiel testom výbušných zariadení , na základe ktorých sa jedná o "reaktor" plutónium. Ale to by malo byť jasné, že jadrová zbraň nie je posledná pozícia je obsadená svojou kompaktnosťou, nízku pohotovostnú hmotnosť, dlhú životnosť a spoľahlivosť. V tomto ohľade, že používajú iba plutónia na vojenské účely.

Dizajnové prvky výrobných reaktorov

Takmer všetky plutónium v Rusku bol vytvorený v reaktore bol vybavený grafitovým moderátorom. Každý z týchto reaktorov je postavená okolo valcovité zostavených blokov grafitu.

Montované medzi grafitovými blokmi majú zvláštny otvor pre zabezpečenie kontinuálnej cirkuláciu chladiacej kvapaliny, ktoré sa používajú ako dusík. V zostavenom konštrukcii, a sú zvisle usporiadané kanály vytvorené pre priechod chladiacej vody na nich a paliva. Sama o sebe, je zostava pevne uložený na konštrukciu s otvormi pre kanály používané na prepravu už vyhoreného paliva. Preto každý z kanálov v tenkostenné trubice je vytvarovaná z ľahkého a veľmi silné hliníkovej zliatiny. Väčšina z popísaných kanálov má 70 palivových tyčí. Chladiaca voda prúdi priamo okolo palivových tyčí, odstránenie prebytočného tepla z nich.

Zvyšovanie výrobných jadrových reaktorov

Spočiatku, prvý reaktor "Maják" fungoval s kapacitou 100 MW tepelného. Avšak, hlavný vodca Sovietskeho programu rozvoja jadrovej zbrane, Igor Kurchatov predložila návrh, podľa ktorého by sa reaktor je v zime pracoval s výkonom 170-190 MW, a v letnom období - 140-150 MW. Tento prístup umožnil reaktor na výrobu asi 140 gramov drahých plutónia denne.

V roku 1952, boli úplné vedecko-výskumné práce boli vykonané s cieľom zvýšiť výrobnú kapacitu prevádzky reaktorov týchto metód:

• Zvýšením prietok vody použitej pre chladenie a preteká aktívnej zóne jadrového zariadenia.
• Zvýšením odolnosti proti účinkom korózie vyskytujúce sa u zasúvacích kanálov.
• Zníženie rýchlosti oxidácie grafitu.
• Teplota nahromadenie vnútri palivových článkov.

Výsledkom je, že kapacita cirkulujúcej vody sa významne zvýšila po tom, čo bol zvýšený, a medzera medzi stenami palivového kanála. Korózia sa tiež podarilo zbaviť. Pre tento účel sme si vybrali najvhodnejší hliníkovej zliatiny boli aktívne pridávanie dichróman sodný, čo v konečnom dôsledku zvýšenú mäkkosť chladiacej vody (pH bolo presne asi 6,0-6,2). Oxidácia grafitu prestal byť skutočný problém, po oceli použiť dusík (predtým použitá iba vzduch) pre chladenie.

Pri západe slnka 1950 inovácie boli plne realizovaný v praxi, čím sa znižuje opuch žiarenie vyvolané uránu veľmi zbytočné, čo výrazne znižuje tepelné vytvrdnutí tyče uránu pre zlepšenie odolnosti membrány a zlepšenie kontroly kvality výroby.

Výroba v "Mayak"

"Čeľabinsk-65" - jedna z najcitlivejších rastlín na ktorom bolo vyrobené plutónia na vojenské účely. Podnik bol viac reaktorov, z ktorých každý sa budeme sa bližšie pozrieť.

reaktor

Inštalácia bola navrhnutá a postavená pod vedením legendárneho N. A. Dollezhalya. Pracovala s kapacitou 100 MW. Reaktor mal 1,149 vertikálne usporiadané riadiace a palivové kanály v grafitového bloku. Kompletné váha štruktúra bola asi 1050 ton. Prakticky všetky kanály (s výnimkou 25) sú načítané s uránom, celkovej hmotnosti 120-130 ton. 17 kanály sa používajú pre riadiace tyče a 8 - pre experimenty. Maximálna rýchlosť uvoľňovania tepla z konštrukcie palivového článku sa rovná 3,45 kW. V prvom reaktore vyrobených asi 100 gramov plutónia za deň. Prvý plutónium kov bol vyrobený 16.apríla 1949.

technologické nedostatky

Takmer pomerne závažný problém, ktorý je korózii hliníkových vložiek a povlaky z palivového článku boli okamžite identifikovať. Tiež sa zväčšila a poškodeniu palivových tyčí a prúdila priamo do chladiacej vody z jadra reaktora. Po každom únik reaktor musel byť zastavený po dobu až 10 hodín na vzduchu vyschnúť grafit. V januári 1949 boli nahradené vložky do kanálov. Za to, že spustenie inštalácie sa konalo 26. marca 1949.

Stupeň výrobu plutónia v reaktore A, ktorý sa spolu so všetkými druhmi ťažkostí spracovaný v rokoch 1950-1954, s priemerným výkonom 180 MW jednotky. Následná práca na začiatku reaktora nasleduje intenzívnejšie využívanie informačných technológií, čo je úplne prirodzené a viedlo k častejším zastávok (až 165 krát za mesiac). V dôsledku toho, v októbri 1963, reaktor bol uzavretý a znovu otvorený iba na jar 1964. Jeho kampaň je kompletne dokončená v roku 1987 a počas celého obdobia dlhodobej prevádzky vyrobené 4,6 tony plutónia.

reaktory AB

Podnik "Čeľabinsk-65" tri reaktory AB bolo rozhodnuté postaviť na jeseň roku 1948. Ich výrobná kapacita je 200-250 gramov plutónia denne. Šéfkonštruktér projektu bolo Savin. Každý reaktor pozostával z 1 996 kanálov, z ktorých 65 boli ovládacie prvky. každý kanál je dodávaný so špeciálnym úniku Detektor chladiva - bolo použité technické novinky rastliny. Takýto krok mi umožní ucha bez prerušenia prevádzky reaktora.

Prvý rok prevádzky reaktorov bolo zistené, že vytvárajú asi 260 gramov plutónia za deň. Avšak, od druhým rokom operačného výkonu sa postupne zvyšuje, a už v roku 1963 jeho rýchlosť bola 600 MW. Po druhom oprava bola úplne vyriešený problém s vložkami, a výkon už dosiahol 1200 MW s ročnou produkciou plutónia 270 kilogramov. Tieto ukazovatele prežili dokončiť uzatvorenie reaktorov.

Reaktor AI-IR

Čeľabinsk podnikom používať toto nastavenie v období od 22. decembra 1951 do 25. mája 1987. Okrem uránu, reaktor produkoval je kobalt-60, a polónia-210. Spočiatku, zariadenie vyrába trícium, ale neskôr začal dostávať a plutónium.

Tiež spracovanie rastlín plutónia na vojenské účely museli stavať reaktory pracujúce na ťažkú vodu a jediné ľahkovodného reaktora (jeho meno - "Ruslan").

sibírsky obrie

"Tomsk-7" - to je názov vykonáva rastlinu, ktorá má päť reaktorov pre vytvorenie plutónia. Každý z agregátov grafitu použitého k spomaleniu neutrónov a obyčajnej vody pre zabezpečenie primeraného chladenia.

A reaktor-1 pracuje s chladiacim systémom, v ktorom je voda prechádza raz. Avšak, ďalšie štyri jednotky boli vybavené uzavretom primárnom okruhu, opatrené výmenníky tepla. Táto konštrukcia umožňuje vytvoriť ešte aj ďalšie para, čo pomáha pri výrobe elektriny a vykurovanie rôznych objektov.

"Tomsk-7", a reaktor bol tiež nazývaný EI-2, ktorý, podľa poradia, mal dvojaký účel: vyrábať plutónium na úkor vyrobenej pary generovanej elektrickým výkonom 100 MW a 200 MW tepelnej energie.

dôležité informácie

Na uistenie vedcov je polčas rozpadu plutónia na vojenské účely je asi 24 360 rokov. Obrovská postava! V tomto ohľade je obzvlášť akútne otázka stojí: "Ako správne robiť s produkciou odpadu položky" Najlepšie možnosťou je považovaná za výstavbu špeciálnych podnikov pre ďalšie spracovanie plutónia na vojenské účely. Dôvodom je, že v tomto prípade je prvok už nemôže byť použitý na vojenské účely a budú riadené človekom. To je, ako sa likvidácia plutónia na vojenské účely v Rusku, ale Spojené štáty americké šiel na druhú stranu, čím došlo k porušeniu medzinárodných záväzkov.

To znamená, že americká vláda navrhuje, aby zničil vysoko obohateného jadrového paliva nie je priemyselne vyrábané a zriedením plutónia a uložiť ju v špeciálnych kontajneroch v hĺbke 500 metrov. Netreba dodávať, že v tomto prípade, že materiál môže byť ľahko kedykoľvek vybrať zo zeme a znovu ho na vojenské ciele. Podľa ruského prezidenta Vladimira Putina, krajina najprv súhlasila, že nebude ničiť plutónium týmto spôsobom, a vykonávať recykláciu na priemyselných objektoch.

Osobitná pozornosť je venovaná hodnoty plutónia na vojenské účely. Odborníci odhadujú, že desiatky ton tohto prvku môže dobre stáť za niekoľko miliárd dolárov. Ale niektorí odborníci v E sa odhadujú 500 ton plutónia na vojenské účely rovnako ako 8 biliónov dolárov. Množstvo skutočne impozantné. Aby to bolo jasnejšie, ako veľa peňazí, povedzme, že v poslednom desaťročí 20. storočia sa priemerná ročná miera ruského HDP predstavoval 400 miliárd $. To znamená, že v skutočnosti, že skutočná cena zbraň plutónia je rovná na dvadsať ročného HDP Ruskej federácie.