Боеголовки из отходов
Ядерное оружие на основе плутония, выделенного из отработанного топлива, – миф
Современный ядерный боезаряд (ЯБЗ) содержит в качестве неотъемлемого элемента изготовленную в форме металлической сферы центральную плутониевую часть (pit), содержащую свыше 90 процентов делящегося изотопа Pu-239 (плутоний оружейного качества – weapon grade plutonium).
Для производства такого материала две супердержавы использовали в годы холодной войны специально созданные водно-графитовые реакторы – наработчики оружейного плутония. В США было построено 14 таких установок, в СССР – 13. К 1993 году все американские плутониевые реакторы закрыли, однако в России продолжали функционировать три их аналога (два – в Северске Томской области и один – в Железногорске Красноярского края), которые ежегодно производили около 1,5 тонны оружейного плутония, достаточного для изготовления 300 ядерных боезарядов. Остановить эти реакторы не представлялось возможным, поскольку они параллельно с наработкой плутония служили источником тепла и электроэнергии для соответствующих сибирских регионов, а одномоментной замены им не было. В связи с тем что оборонный заказ на оружейный плутоний в тот период был аннулирован по причине перепроизводства (официальных данных на этот счет нет, однако по оценкам некоторых западных экспертов, в СССР за 40 лет наработано более 100 тонн оружейного плутония), три указанных реактора продолжали работу «на склад».
В 2003 году между РФ и США подписано соглашение об оказании американского содействия в сооружении замещающих энергетических мощностей, обеспечивающих выработку эквивалентных объемов тепла и электричества в случае закрытия трех остающихся российских плутониевых реакторов. Для проведения данных работ были задействованы две американские компании, общая сумма контрактов составила 460 миллионов долларов.
В 2008 году завершена реконструкция угольной ТЭЦ в Северске и одновременно произведен вывод из эксплуатации двух плутониевых реакторов. В Железногорске реактор был остановлен в 2010-м после окончания строительства новой угольной ТЭЦ.
Предполагается, что накопленный на спецскладах двух городов оружейный плутоний будет впоследствии использоваться для изготовления смешанного уран-плутониевого (МОКС) топлива для сжигания в российских энергетических реакторах на быстрых нейтронах в соответствии с российско-американским соглашением.
Следует отметить, что к числу характерных особенностей реакторов – наработчиков плутония относится использование в качестве топлива природного, а не обогащенного в отличие от энергетических реакторов урана (природный уран содержит 99,3 процента неделящегося изотопа U-238, который трансформируется в оружейный плутоний под воздействием нейтронного потока цепной ядерной реакции и лишь 0,7 процента делящегося изотопа U-235).
При этом принципиально важно, что топливная кампания таких реакторов не превышает двух-трех месяцев (в отличие от трех-четырех лет, характерных для энергетических реакторов АЭС). Данное условие связано с необходимостью ограничения объема (не более 10 процентов) одновременно нарабатываемого в топливе «вредного» для ядерного боезаряда изотопа Pu-240.
К числу негативных свойств этого изотопа следует отнести вероятность спонтанного (самопроизвольного) нейтронного излучения (что чревато неконтролируемым запуском цепной реакции деления и снижением расчетной мощности взрыва), большое удельное тепловыделение (необходимость купирования которого неизбежно приводит к усложнению конструкции и ухудшению массогабаритных параметров специзделия), а также высокий уровень радиоактивности (это существенно осложняет процесс производства и долговременного хранения ЯБЗ).
Для сравнения интересно привести следующие цифры: если в отработанном ядерном топливе (ОЯТ) реактора – наработчика плутония соотношение массы изотопов Pu-239 и Pu-240 составляет девять к одному, то в случае энергетического реактора АЭС содержание Pu-240 может достигать 25 долевых процентов в общем составе реакторного плутония. При этом в реакторах обоих типов количество нарабатываемого плутония составляет около одного процента от массы загружаемого свежего топлива (типичная масса ежегодной загрузки для энергетических реакторов – 20–30 тонн).
В 1962 году в США в порядке эксперимента было спроектировано, произведено и испытано ядерное взрывное устройство мощностью 20 килотонн на основе плутония, выделенного из ОЯТ энергетического реактора (плутоний реакторного качества – reactor grade plutonium). Как следует из официально опубликованных в 1977 году данных о результатах эксперимента, в этом случае речь фактически не шла о ядерном боезаряде, поскольку для преодоления вышеуказанных негативных свойств изотопа Pu-240 разработчикам пришлось прибегнуть к таким техническим ухищрениям, которые позволили добиться мощности 20 килотонн только за счет превращения ЯБЗ в примитивное ядерное взрывное устройство, непригодное для постановки на вооружение.
В этой связи нельзя отрицать, что «злоумышленники» могут в принципе попытаться повторить указанный эксперимент, используя ОЯТ имеющегося в их распоряжении энергетического реактора, однако такая возможность представляется маловероятной по двум причинам. Во первых, для проведения такого рода работы требуется исключительно высокий уровень профессионализма разработчиков, которым вряд ли обладают «самодельщики». И во-вторых, для выделения плутония необходимо спроектировать и построить завод по репроцессингу ОЯТ, что трудно осуществить скрытно да к тому же и очень накладно. К примеру, строительство завода по переработке гражданского ОЯТ в Роккасе-мура (Япония) заняло 15 лет и обошлось более чем в 20 миллиардов долларов.
Учитывая изложенное, можно прийти к выводу: высказываемые некоторыми зарубежными и российскими экспертами и транслируемые через СМИ опасения, что атомная энергетика, особенно в контексте масштабных планов сооружения АЭС в ряде развивающихся стран, может нести в себе реальную угрозу режиму нераспространения, не имеют под собой серьезных оснований.
Наглядный пример тому – сооружение АЭС «Бушер» в Иране. На первом этапе работ со стороны американского руководства раздавались призывы к России разорвать соответствующий контракт со ссылкой на то, что, мол, есть риск нелегального извлечения иранцами плутония из ОЯТ энергетического реактора для создания ядерного оружия. Несколько позже такие опасения сошли на нет, в том числе по изложенным выше причинам, а также с учетом того обстоятельства, что с Ираном была достигнута договоренность о возврате в Россию ОЯТ с АЭС «Бушер» в течение всего жизненного цикла станции.
Современный ядерный боезаряд (ЯБЗ) содержит в качестве неотъемлемого элемента изготовленную в форме металлической сферы центральную плутониевую часть (pit), содержащую свыше 90 процентов делящегося изотопа Pu-239 (плутоний оружейного качества – weapon grade plutonium).
Для производства такого материала две супердержавы использовали в годы холодной войны специально созданные водно-графитовые реакторы – наработчики оружейного плутония. В США было построено 14 таких установок, в СССР – 13. К 1993 году все американские плутониевые реакторы закрыли, однако в России продолжали функционировать три их аналога (два – в Северске Томской области и один – в Железногорске Красноярского края), которые ежегодно производили около 1,5 тонны оружейного плутония, достаточного для изготовления 300 ядерных боезарядов. Остановить эти реакторы не представлялось возможным, поскольку они параллельно с наработкой плутония служили источником тепла и электроэнергии для соответствующих сибирских регионов, а одномоментной замены им не было. В связи с тем что оборонный заказ на оружейный плутоний в тот период был аннулирован по причине перепроизводства (официальных данных на этот счет нет, однако по оценкам некоторых западных экспертов, в СССР за 40 лет наработано более 100 тонн оружейного плутония), три указанных реактора продолжали работу «на склад».
В 2003 году между РФ и США подписано соглашение об оказании американского содействия в сооружении замещающих энергетических мощностей, обеспечивающих выработку эквивалентных объемов тепла и электричества в случае закрытия трех остающихся российских плутониевых реакторов. Для проведения данных работ были задействованы две американские компании, общая сумма контрактов составила 460 миллионов долларов.
В 2008 году завершена реконструкция угольной ТЭЦ в Северске и одновременно произведен вывод из эксплуатации двух плутониевых реакторов. В Железногорске реактор был остановлен в 2010-м после окончания строительства новой угольной ТЭЦ.
Предполагается, что накопленный на спецскладах двух городов оружейный плутоний будет впоследствии использоваться для изготовления смешанного уран-плутониевого (МОКС) топлива для сжигания в российских энергетических реакторах на быстрых нейтронах в соответствии с российско-американским соглашением.
Следует отметить, что к числу характерных особенностей реакторов – наработчиков плутония относится использование в качестве топлива природного, а не обогащенного в отличие от энергетических реакторов урана (природный уран содержит 99,3 процента неделящегося изотопа U-238, который трансформируется в оружейный плутоний под воздействием нейтронного потока цепной ядерной реакции и лишь 0,7 процента делящегося изотопа U-235).
При этом принципиально важно, что топливная кампания таких реакторов не превышает двух-трех месяцев (в отличие от трех-четырех лет, характерных для энергетических реакторов АЭС). Данное условие связано с необходимостью ограничения объема (не более 10 процентов) одновременно нарабатываемого в топливе «вредного» для ядерного боезаряда изотопа Pu-240.
К числу негативных свойств этого изотопа следует отнести вероятность спонтанного (самопроизвольного) нейтронного излучения (что чревато неконтролируемым запуском цепной реакции деления и снижением расчетной мощности взрыва), большое удельное тепловыделение (необходимость купирования которого неизбежно приводит к усложнению конструкции и ухудшению массогабаритных параметров специзделия), а также высокий уровень радиоактивности (это существенно осложняет процесс производства и долговременного хранения ЯБЗ).
Для сравнения интересно привести следующие цифры: если в отработанном ядерном топливе (ОЯТ) реактора – наработчика плутония соотношение массы изотопов Pu-239 и Pu-240 составляет девять к одному, то в случае энергетического реактора АЭС содержание Pu-240 может достигать 25 долевых процентов в общем составе реакторного плутония. При этом в реакторах обоих типов количество нарабатываемого плутония составляет около одного процента от массы загружаемого свежего топлива (типичная масса ежегодной загрузки для энергетических реакторов – 20–30 тонн).
В 1962 году в США в порядке эксперимента было спроектировано, произведено и испытано ядерное взрывное устройство мощностью 20 килотонн на основе плутония, выделенного из ОЯТ энергетического реактора (плутоний реакторного качества – reactor grade plutonium). Как следует из официально опубликованных в 1977 году данных о результатах эксперимента, в этом случае речь фактически не шла о ядерном боезаряде, поскольку для преодоления вышеуказанных негативных свойств изотопа Pu-240 разработчикам пришлось прибегнуть к таким техническим ухищрениям, которые позволили добиться мощности 20 килотонн только за счет превращения ЯБЗ в примитивное ядерное взрывное устройство, непригодное для постановки на вооружение.
В этой связи нельзя отрицать, что «злоумышленники» могут в принципе попытаться повторить указанный эксперимент, используя ОЯТ имеющегося в их распоряжении энергетического реактора, однако такая возможность представляется маловероятной по двум причинам. Во первых, для проведения такого рода работы требуется исключительно высокий уровень профессионализма разработчиков, которым вряд ли обладают «самодельщики». И во-вторых, для выделения плутония необходимо спроектировать и построить завод по репроцессингу ОЯТ, что трудно осуществить скрытно да к тому же и очень накладно. К примеру, строительство завода по переработке гражданского ОЯТ в Роккасе-мура (Япония) заняло 15 лет и обошлось более чем в 20 миллиардов долларов.
Учитывая изложенное, можно прийти к выводу: высказываемые некоторыми зарубежными и российскими экспертами и транслируемые через СМИ опасения, что атомная энергетика, особенно в контексте масштабных планов сооружения АЭС в ряде развивающихся стран, может нести в себе реальную угрозу режиму нераспространения, не имеют под собой серьезных оснований.
Наглядный пример тому – сооружение АЭС «Бушер» в Иране. На первом этапе работ со стороны американского руководства раздавались призывы к России разорвать соответствующий контракт со ссылкой на то, что, мол, есть риск нелегального извлечения иранцами плутония из ОЯТ энергетического реактора для создания ядерного оружия. Несколько позже такие опасения сошли на нет, в том числе по изложенным выше причинам, а также с учетом того обстоятельства, что с Ираном была достигнута договоренность о возврате в Россию ОЯТ с АЭС «Бушер» в течение всего жизненного цикла станции.
Информация