武器钚：应用，生产，处置

人类一直在寻找能够解决许多问题的新能源。 但是，并不总是安全的。 因此，特别是今天广泛使用的 原子反应堆 虽然能够生产出大量的这种每一个人都需要的电能仍然具有致命危险。 但是，除了为和平目的使用核能外 ，我们这个星球上的一些国家已经学会了在军事上使用核能，特别是用于制造核弹头。 在这篇文章中，我们将讨论这种破坏性武器的基础，其名称是武器级钚。

简要资料

这种紧凑形式的金属含有至少93.5％的同位素239Pu。 武器钚被命名为可以与“反应堆同事”区分开来。 原则上，钚总是在绝对任何的核反应堆中形成，反应堆反过来运行在大部分为238U同位素的低浓度或天然铀上。

军事应用

武器级钚239Pu是核武器的基础。 在这种情况下，使用质量数为240和242的同位素是无关紧要的，因为它们产生了非常高的中子背景，这最终使得难以设计和构建高效的核弹药。 此外，钚同位素240Pu和241Pu 的半衰期 比239Pu短得多，因此钚部分变得非常热。 正是在这一点上，在核弹药中，工程师们被迫额外添加去除多余热量的元素。 顺便说一句，239Pu的纯粹形式比人体温暖。 我们不能忽视重金属同位素衰变的产物在金属晶格中发生有害变化，这很自然地改变了钚部件的结构，最终可能导致核爆炸装置完全失效。

总的来说，上述所有困难都可以克服。 而在实践中，已经有几次已经对基于“反应堆”钚的 爆炸装置 进行了测试。 但应该明白的是，在核武器中，其紧凑性，质量，质量，耐久性和可靠性不是最后的。 与此相关，专门用武器级钚。

生产反应堆的设计特点

几乎所有在俄罗斯的钚是在装有石墨缓凝剂的反应堆中生产的。 每个反应器围绕圆柱形组装的石墨块构建。

在组装形式中，石墨块在它们之间具有特殊的间隙，以确保使用氮气作为其来源的冷却器的连续循环。 在组装结构中，还有垂直排列的通道，用于通过水冷却和燃料。 组件本身刚性地搁置在具有用于运送已经辐射的燃料的通道下方的孔的结构上。 每个通道都在一个薄壁管中，由轻质和超强的铝合金铸造而成。 所描述的大多数通道具有70个燃料棒。 用于冷却的水直接在燃料棒周围流动，从而从其中除去多余的热量。

提高生产反应堆的能力

最初，第一台“马雅克”反应堆的运行容量为100 MW。 然而，苏维埃核武器发展计划负责人伊戈尔·科恰托夫（Igor Kurchatov）则提出，反应堆应在冬季工作在170-190兆瓦，夏季应为140-150兆瓦。 这种方法允许反应堆每天生产近140克的贵重钚。

1952年，全面科学研究开展了通过以下方式提高了反应堆生产能力：

• 通过增加用于冷却和流经核设施的活动区域的水流。
• 通过增加对衬套通道附近发生的腐蚀现象的抵抗力。
• 降低石墨的氧化速率。
• 增加燃料电池内的温度。

结果，在燃料和通道壁之间的间隙增加之后，循环水的生产量显着增加。 腐蚀也设法摆脱。 为此，选择最合适的铝合金，积极添加重铬酸钠，最终提高冷却水的柔软度（pH值约为6.0-6.2）。 使用氮气进行冷却后，石墨的氧化不再是实际的问题（之前只使用空气）。

20世纪50年代末，实践中充分实现创新，有可能减少辐射引起的极度不必要的铀膨胀，显着降低铀棒的热硬化，提高壳抗性，提高生产质量。

马哈克生产

“车里雅宾斯克65”是制造武器级钚的秘密工厂之一。 该厂有几座反应堆，我们将彼此认识。

反应堆A

该装置是在传奇的NA Dollezhal的指导下设计和制作的。 它的容量为100兆瓦。 反应堆在石墨块中有1149个垂直排列的控制和燃料通道。 结构总重约1050吨。 几乎所有渠道（25个除外）都装有铀，总质量为120-130吨。 控制棒使用17个通道，实验用8个。 燃料电池预计放热量的最大指标为3.45 kW。 起初，反应堆每天生产约100克钚。 金属钚首次在1949年4月16日生产。

技术缺点

几乎立即，确定了相当严重的问题，其中包括铝衬里的腐蚀和燃料电池的涂层。 此外，铀棒膨胀并损坏，冷却水直接流入反应堆的核心。 每次泄漏后，反应器必须停止长达10小时才能用空气干燥石墨。 1949年1月，内衬被运河取代。 之后，该装置于1949年3月26日发射。

1950年至1995年期间，在反应堆A生产的武器级钚伴随着各种困难而开发，平均容量为180兆瓦。 反应堆随后的运行开始伴随着更加密集的使用，这自然导致了更频繁的停站（每月高达165次）。 因此，在1963年10月，反应堆停止，并在1964年春季恢复工作。 他的竞选活动在1987年完成，多年的整个运营期间产生了4.6吨钚。

反应堆AB

在车里雅宾斯克65工厂，决定在1948年秋季建成三座反应堆。 其生产能力为每天200-250克钚。 该项目的主要设计师是A. Savin。 每个反应堆计数了1996个渠道，其中65个是对照。 在安装中，使用了一种技术新颖性 - 每个通道配有专用的检测器，用于冷却液体的泄漏。 这一举措使得可以在不终止反应堆本身的操作的情况下更换衬垫。

反应堆运行的第一年表明，他们每天生产约260克钚。 但是，自运营第二年以来，能力逐步提高，1963年已经达到600兆瓦。 二次检修完成后，全线解决了问题，电力已达1200兆瓦，年产钚270公斤。 这些指标保持到反应器完全关闭为止。

AI-IR反应器

车里雅宾斯克企业在1951年12月22日至1987年5月25日期间使用这种设施。 除了铀之外，反应器还生产了钴-60和onium 210。 原来氚是在设备生产的，但后来的钚也被生产。

另外，用于加工武器级钚的工厂还有反应堆在重水和单一的轻水反应堆（名称是Ruslan）。

西伯利亚巨人

“托木斯克7号” - 这是植物的名称，它安置了五座反应堆来生产钚。 每个聚集体使用石墨来缓慢中子和普通水以确保适当的冷却。

反应堆I-1与冷却系统一起工作，其中水通过一次。 然而，剩下的四个单元装备有装有热交换器的封闭的初级回路。 这样的设计使得有可能进一步开发蒸汽，这又有助于生产各种生活区的电力和供暖。

Tomsk-7还有一个称为EI-2的反应堆，反过来，它具有双重目的：它产生钚，从产生的蒸汽产生100兆瓦的电力以及200兆瓦的热能。

重要信息

在科学家的保证下，武器级钚的半衰期约为二千四百三十八年。 一个巨大的人物！ 在这方面，这个问题变得特别尖锐：“如何正确地处理这一要素的生产浪费？”最优选的办法是为后续加工武器级钚建造专门企业。 这是因为在这种情况下，该元素不能再用于军事目的，而是由一个人控制。 这是俄罗斯如何处置武器级钚，但是美国采取了不同的路线，从而违反了国际义务。

因此，美国政府建议不以工业方式销毁高浓缩的 核燃料 ，而是通过稀释钚并将其储存在500米深的特殊集装箱内。 不用说，在这种情况下，材料可以随时从地面上取出，并重新用于军事目的。 正如俄罗斯联邦总统弗拉基米尔·普京所说，最初，各国同意以不采用这种方式销毁钚，而是在工业设施进行回收利用。

武器级钚的费用值得特别注意。 据专家介绍，这个元素的数十吨可能会花费数十亿美元。 一些专家估计有500吨武器级钚达8万亿美元。 数量真是令人印象深刻。 为了更清楚这笔钱是多少，让我们说，在20世纪的最后十年，俄罗斯的年均GDP是4000亿美元。 事实上，武器级钚的实际价格与俄罗斯联邦的二十年国内生产总值相等。