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plutonium de qualité militaire: l'utilisation, la production, le recyclage

L'humanité est toujours à la recherche de nouvelles sources d'énergie qui peuvent résoudre de nombreux problèmes. Mais pas toujours, ils sont en sécurité. Ainsi, en particulier, est largement utilisé aujourd'hui les réacteurs nucléaires bien capables de développer une telle quantité énorme de toute l'énergie électrique nécessaire sont encore en danger de mort. Mais, en plus de l'utilisation de l' énergie nucléaire à des fins pacifiques, certains pays du monde ont appris à l' utiliser, et dans l'armée, en particulier pour la création d'ogives nucléaires. Cet article sera discuté sur la base de ces armes destructrices, dont le nom – du plutonium de qualité militaire.

fond

Dans ce métal sous forme compacte, il contient au moins 93,5% isotope 239Pu. plutonium de qualité militaire a été nommé ainsi afin de permettre de distinguer du « frère du réacteur. » En principe, le plutonium est toujours formé dans absolument tout réacteur nucléaire, qui, à son tour, fonctionne sur l'uranium faiblement enrichi ou naturel, contenant, pour la plupart, l'isotope U238.

Utiliser dans le secteur militaire

Plutonium de qualité militaire 239Pu – base des armes nucléaires. Dans ce cas, l'utilisation d'isotopes avec des nombres de masse 240 et 242 est hors de propos, car ils produisent très haut fond de neutrons, ce qui empêche finalement la création et la conception de la charge nucléaire à haute performance. En outre, les isotopes du plutonium 240Pu et 241Pu sont nettement plus petites demi-vie par rapport à 239Pu, plutonium cependant des pièces fortement chauffées. Il est à cet égard des ingénieurs d'armes nucléaires sont contraints d'ajouter des éléments supplémentaires pour éliminer l'excès de chaleur. Soit dit en passant, 239Pu pur corps chaud. On ne peut pas prendre en compte le fait que les produits de la désintégration des isotopes lourds est soumis à des changements nuisibles dans le réseau cristallin du métal, et il est des parties de reconfigure tout à fait naturel de plutonium, qui à la fin peut provoquer une défaillance totale d'un engin explosif nucléaire.

En gros, peut être surmonté toutes ces difficultés. Et, dans la pratique, nous avons à plusieurs reprises passé le test des engins explosifs sur la base de celui – ci est le plutonium « du réacteur ». Mais il faut comprendre que l'arme nucléaire n'est pas la dernière position est occupée par leur compacité, faible poids à vide, la durabilité et la fiabilité. À cet égard, ils utilisent le plutonium que des armes de qualité.

Les caractéristiques de conception des réacteurs de production

La quasi-totalité du plutonium en Russie a été produite dans le réacteur équipé d'un modérateur de graphite. Chacun des réacteurs est construit autour d'une forme cylindrique de blocs assemblés graphite.

Monté entre les blocs de graphite ont une fente particulière pour assurer la circulation continue du fluide de refroidissement, qui est utilisé comme l'azote. Dans la structure assemblée, et sont disposés verticalement les canaux créés pour le passage de l'eau de refroidissement sur eux, et le carburant. En soi, l'ensemble est supporté de manière rigide sur la structure avec des trous pour les canaux utilisés pour l'expédition combustible irradié déjà. Ainsi, chacun des canaux dans le tube à paroi mince est moulée à partir d'un alliage d'aluminium léger et extra fort. La plupart des canaux décrits a 70 barres de combustible. L'eau de refroidissement circule directement autour des barres de combustible, en éliminant l'excès de chaleur de leur part.

L'augmentation des réacteurs de production d'énergie

Dans un premier temps, le premier réacteur « phare » fonctionnait avec une puissance de 100 MW thermiques. Cependant, le chef principal du programme de développement d'armes nucléaires soviétiques, Igor Kurchatov a fait une proposition qui était que le réacteur est en hiver, il a travaillé avec une capacité de 170-190 MW, et l'heure d'été – 140-150 MW. Cette approche a permis au réacteur pour produire environ 140 grammes de plutonium précieux par jour.

En 1952, les œuvres de la recherche scientifique complètes ont été menées afin d'augmenter la capacité de production de réacteurs d'exploitation de ces méthodes:

  • En augmentant le débit d'eau utilisée pour le refroidissement et circulant dans la zone active d'une installation nucléaire.
  • En augmentant la résistance au phénomène de corrosion se produisant près des canaux d'insertion.
  • La diminution de la vitesse d'oxydation du graphite.
  • accumulation de température à l'intérieur des piles à combustible.

En conséquence, la capacité de l'eau de circulation est augmenté de manière significative après avoir été augmentée et l'écart entre les parois du canal de carburant. La corrosion a également réussi à se débarrasser. A cet effet, nous avons sélectionné les alliages d'aluminium les plus appropriés ont ajouté activement le dichromate de sodium, ce qui a renforcé en fin de compte la douceur de l'eau de refroidissement (pH était égal à environ 6,0 à 6,2). L'oxydation du graphite a cessé d'être un problème réel, après l'acier applique l'azote (précédemment utilisé uniquement de l'air) pour le refroidissement.

Au coucher du soleil 1950 innovations ont été entièrement réalisé dans la pratique, ce qui réduit le gonflement induit par le rayonnement de l'uranium extrêmement inutile, réduire considérablement les tiges de durcissement thermique de l'uranium pour améliorer la résistance de la membrane et d'améliorer le contrôle de la qualité de la production.

La production à la « Mayak »

« Chelyabinsk-65 » – l'une des plantes les plus sensibles sur lesquelles il a été produit du plutonium de qualité militaire. L'entreprise a plus de réacteurs, dont chacun nous regarder de plus près.

Un réacteur

L'installation a été conçu et construit sous la direction du légendaire N. A. Dollezhalya. Elle a travaillé avec une capacité de 100 MW. Le réacteur avait 1.149 canaux de commande et de carburant disposés verticalement dans le bloc de graphite. Poids total de la structure était d'environ 1 050 tonnes. Pratiquement tous les canaux (sauf 25) sont chargés de l'uranium, la masse totale de 120-130 tonnes. 17 canaux sont utilisés pour des barres de commande et 8 – pour les expériences. Le taux de libération de chaleur maximum de la conception de la pile à combustible égale à 3,45 kW. Dans un premier réacteur a produit environ 100 grammes de plutonium par jour. La production de métal de plutonium a été présentée le 16 Avril 1949.

lacunes technologiques

Presque tout à fait un sérieux problème, qui est la corrosion des inserts en aluminium et revêtements de la pile à combustible ont été immédiatement identifiées. De plus, ils gonflent et des barres de combustible endommagées et coulé directement dans l'eau de refroidissement du coeur du réacteur. Après chaque réacteur de fuite a dû être arrêté pendant jusqu'à 10 heures à l'air graphite sec. En Janvier 1949 insère dans les canaux ont été remplacés. Après cela, commencer l'installation a eu lieu le 26 Mars 1949.

la production de plutonium de qualité dans le réacteur A qui a été accompagné par toutes sortes de difficultés élaboré au cours des années 1950-1954, avec une puissance moyenne de l'unité 180 MW. Les travaux ultérieurs au début du réacteur suivie d'une utilisation plus intensive de celui-ci, ce qui est tout à fait naturel et a conduit à des arrêts plus fréquents (jusqu'à 165 fois par mois). Par conséquent, en Octobre 1963, le réacteur a été fermé et rouverte au printemps 1964. Sa campagne est complètement achevée en 1987 et pendant toute la durée de l'opération à long terme a produit 4,6 tonnes de plutonium.

réacteurs AB

L'entreprise « Chelyabinsk-65 » trois réacteurs AB a été décidé de construire à l'automne 1948. Leur capacité de production est de 200-250 grammes de plutonium par jour. concepteur en chef du projet a été Savin. Chaque réacteur est constitué de canaux 1996, dont 65 étaient des contrôles. chaque canal est fourni avec une fuite de liquide de refroidissement particulier de détecteur – Les plantes de nouveauté technique a été utilisée. Une telle démarche me permettra de l'oreille sans interrompre le fonctionnement du réacteur.

La première année de fonctionnement des réacteurs a révélé qu'ils génèrent environ 260 grammes de plutonium par jour. Cependant, à partir de la deuxième année de la puissance de fonctionnement augmente progressivement, et déjà en 1963, son taux était de 600 MW. Après la deuxième révision a été complètement résolu le problème avec les inserts, et la puissance a déjà atteint 1 200 MW avec une production annuelle de plutonium 270 kilogrammes. Ces indicateurs ont survécu à la fermeture complète des réacteurs.

Réacteur AI-IR

entreprises Chelyabinsk d'utiliser ce paramètre dans la période du 22 Décembre 1951 à 25 mai 1987. En plus de l'uranium, le réacteur produit comme le cobalt-60, et le polonium-210. Dans un premier temps, l'installation a produit du tritium, mais plus tard a commencé à recevoir et du plutonium.

plutonium traitement également des plantes de qualité militaire a dû construire des réacteurs fonctionnant sur l'eau lourde et le seul réacteur à eau légère (son nom – « Ruslan »).

géant sibérien

« Tomsk-7 » – qui est le nom porté l'usine, qui dispose de cinq réacteurs pour créer du plutonium. Chacun des agrégats de graphite appliquée pour ralentir les neutrons, et de l'eau ordinaire pour assurer un refroidissement adéquat.

Et le réacteur 1 a travaillé avec le système de refroidissement dans lequel l'eau est passée une fois. Cependant, les quatre autres unités ont été équipés d'un circuit primaire fermé équipé d'échangeurs de chaleur. Cette conception permet de développer encore et de la vapeur, ce qui contribue à la production d'électricité et le chauffage de divers locaux.

« Tomsk-7 », et le réacteur a également été appelé EI-2, ce qui, à son tour, a un double objectif: pour produire du plutonium au détriment de la puissance électrique générée par la vapeur produite de 100 MW à 200 MW d'énergie thermique.

informations importantes

Sur les assurances des scientifiques, la demi-vie du plutonium de qualité militaire est d'environ 24 360 années. Un chiffre énorme! À cet égard, une question particulièrement aiguë devient: « Comment correctement faire avec la production de déchets de l'élément » La meilleure option est considérée comme la construction d'entreprises spéciales pour le traitement ultérieur de plutonium de qualité militaire. La raison en est que dans ce cas, l'élément ne peut plus être utilisé à des fins militaires et sera contrôlé par l'homme. Voilà comment la disposition du plutonium de qualité militaire en Russie, mais les États-Unis d'Amérique sont allés dans l'autre sens, violant ainsi ses engagements internationaux.

Ainsi, le gouvernement américain propose de détruire le hautement enrichi combustible nucléaire est pas produit industriellement, et par dilution du plutonium et de le stocker dans des récipients spéciaux à une profondeur de 500 mètres. Inutile de dire que dans ce cas, le matériau peut facilement être en tout temps pour enlever de la terre, et le mettre à nouveau sur des cibles militaires. Selon le président russe Vladimir Putin, le pays avait d'abord accepté de ne pas détruire le plutonium de cette manière, et de réaliser le recyclage dans des installations industrielles.

Une attention particulière est accordée à la valeur du plutonium de qualité militaire. Les experts estiment que des dizaines de tonnes de cet élément peut être intéressant plusieurs milliards de dollars. Mais certains experts en E n'ont estimé à 500 tonnes de plutonium de qualité militaire jusqu'à 8 billions de dollars. La quantité de vraiment impressionnant. Pour le rendre plus clair, comme beaucoup d'argent, disons que dans la dernière décennie du 20e siècle, le taux annuel moyen du PIB russe était de 400 milliards $. C'est, en fait, le prix réel du plutonium de qualité militaire est égale à vingt PIB annuel de la Fédération de Russie.