A történelem a termelt plutónium Oroszországban
A története plutóniumot előállító oroszországi Anatolij Diakov
TÖRTÉNELEM plutónium OROSZORSZÁG
Anatolij Dyakov dolgozik a Központ Fegyverzetellenőrzési, Moscow Institute of Physics and Technology, Moszkva régióban, Oroszország
Mintegy 17 tonna orosz fegyverek plutóniumot használtunk a vizsgálat a nukleáris fegyverek vagy elveszett a hulladék és a robbanófejek három tengeralattjáró, amely elsüllyedt.
Építése és üzemeltetése ipari reaktorokban
Szinte az összes orosz plutónium került elő a grafit-moderált reaktorok. Mindegyik reaktor összeszerelés épül egy hengeres grafit blokk (1. ábra) 5.
Grafit blokkokat az összeszerelési rések vannak közöttük a forgalomban a nitrogén hűtőközeg. A szerelés is függőleges csatorna a tüzelőanyag és a hűtővíz. Ez a tartólap egy hordozó struktúrát lyukakkal csatornák ürítésére kiégett fűtőelemek Mindegyik csatorna zárva egy vékony falú cső, egy alumínium ötvözet. A legtöbb csatorna, amely 70 tüzelőanyag-rudak (2. ábra), de néhány tervezték a szabályozó rudak. Hűtés a víz átfolyik a csövön, és a tüzelőanyag körül történő rudak 6.
A Szovjetunió épített tizennégy ipari grafit moderált reaktorok és vízhűtéses három helyen Oroszország, hat a termelési egyesület „Mayak” tó-sk (korábban Cseljabinszk-65) közel Cseljabinszk az Urál; öt a szibériai vegyi üzem Seversk (korábban Tomszk-7) mintegy Tomsk; és három - a bányászati és vegyi üzem Zheleznogorsk (korábban Krasnoyarsk-26) mintegy Krasnoyarsk. Tizenkét úgy lett megtervezve, a termelt plutónium és két előállításához trícium és egyéb izotópok. Ezen kívül négy reaktorok nehézvizes az oldalon, „A világítótorony”.
1952-ben kezdeményezte a rendszeres tudományos és műszaki kutatás, hogy tovább fokozzák a szintet munkaképesség ipari reaktorokban a következő módszerekkel: 8
1. növekedése a hűtővíz áramlását a reaktormagból
2. A növekedés korrózióállósága lapkák a csatornák és az üzemanyag-kagyló
3. csökkentése az oxidáció sebességét a grafit, és
4. növelése a belső üzemi hőmérséklete a tüzelőanyag-cella.
A kapacitás a hűtővíz után növekedett közötti távolság növelésével a csatorna falai 9 és üzemanyag korróziós probléma megoldódott a választott alkalmas alumíniumötvözetek és a hozzáadott nátrium-dikromát, így a hűtővíz lágyabb (pH kb 6,0-6,2). grafit oxidációs problémát úgy oldottuk, amikor hűtés grafit kezdték használni a nitrogén helyett levegő. Végére a 50-es évek fejlesztések vezettek be az üzemanyag tervezés, beleértve az átmenetet a dopping urán, urán, hogy csökkentsék a duzzanat a sugárzás által okozott, a termikus konszolidáció az üzemanyag rudak, a javítása korrózióállóság és a Shell minőség-ellenőrzés során a termelés a tüzelőanyag.
Ezek az újítások lehetővé tették, hogy növelje a reaktor teljesítménye szinten többször is, mint a jövőben.
Ábra. A 3. becslése éves mennyiségek plutónium kapott mindegyik három helyszínen, plutónium, külön-külön és együtt.
Ábra. 3. A becslések szerint az éves termelés fegyver minőségű plutónium az oldalon, és az egész (kg évente). Termelés minden területén látható összesítve így a teljes termelése mintegy 4,5 tonna / év közötti időszakra 1966-1990 gg. Az x tengely az évek során, és az Y-tengely - a termelés a plutónium (kg / év). A legkönnyebb színű háttér adatok Zheleznogorsk (Red Yar-26), egy sötét háttér adatoknak felel meg a Ozersk (Tomszk-7), míg a sötét - „világítótorony”.
Termelési Szövetség "Mayak" (Cseljabinszk-65)
Időmérés öt ipari reaktorokban „Beacon” grafit-moderált és energiaszint (és a végső üzemi tervezési) táblázatban mutatjuk be 1. Minden a reaktorok volt egyetlen hűtővíz rendszer, ahol szivattyúzzák a vizet egy külső forrásból a hűtőcsatornák és öntjük medencék.
Az első reaktor hogy plutónium ( „A”) került kialakításra NA Dollezhal vezetett dolgozni a teljesítménye 100 MW 10. A reaktor 1,149 függőleges, tüzelőanyag és vezérlő csatornák a grafittömb a teljes súlyát 1,050 tonna. Minden csatorna (kivéve a huszonöt) töltünk a természetes urán egy teljes tömege körülbelül 120-130 tonna. Tizenhét csatornákat használjuk szabályozó rudak, és nyolc a kísérletekhez. Maximális méretezési tüzelőanyag-cella a hőt a központi csatorna volt 3,45 kW. A kezdeti sebességét a termelés a reaktorban átlagosan 0,1 kg plutónium per nap, vagy 0,1 kg plutónium tonnánkénti besugárzott urán üzemanyag 11.
Táblázat. 1. Öt gyártási grafittal moderált reaktorok a „Mayak”.
Teljesítmény (MW) (a tervezési / megemelt)
A reaktort plutóniumtermelő időszakban 1950-1954 éves becsült a feltételezéssel, hogy az átlagos teljesítmény a reaktor 180 ± 5 MW 4. kilencvenöt tonna mintegy 130 tonna természetes urán az összeállítás már kiürült után 94 nappal hatékony működésének teljes teljesítménnyel 15. Ha azt feltételezzük, véve a szükséges időt tankolás, és végezzen megelőző karbantartást, a teljes időtartama a ciklus 103 napig. Körülbelül 340 tonna kiégett fűtőelemek, amely körülbelül 58 kg plutóniumot kiürítjük a reaktorból volt évente.
Az első évben a munka a tervezési kapacitás az egyes AV reaktorok kb 260 gramm plutónium naponta 19. Az első néhány évben az AV-3 reaktort előállításához használt mind a plutónium és a trícium. Kezdve a működésének második évében a reaktorok, a hatalom fokozatosan nőtt, és elérte a 600 MW 1963-ban 20. Az első javítást végeztek 6-7 év. Nagy előrelépések történtek a korai 60-as évek után a második felújítás, amikor is foglalkozott, jelentős problémákkal betétekkel a csövekben és üzemanyagcellák. Ezt követően, a teljesítmény szintje 1200 MW, éves termelés a plutónium 270 kg / év elmentett mind a három reaktorban, amíg le nem zárják (A.1 táblázat) 21.
Nehéz reaktor
Négy előállítására szolgáló reaktorba, ahol a nehéz vizet használunk a neutron lassul és (2. táblázat) a hűtés is épül a „Beacon” site. Mindegyikük vannak kialakítva OKBM.
OK-180 reaktorba 15 tonna urán, és 37,4 tonna nehézvíz. Ő képes előállítani 0,1 kg plutónium per nap, vagy 32 kg évente 25. Bár első azt előállítására szánt plutónium, két évvel később bemérünk dúsított (2% urán-235) urán és termelésére használt urán-233, kobalt-60, foszfor -32 és trícium 26. Három másik nehézvíz reaktor fogadására trícium fegyverek és egyéb izotópok. Csak még dolgozik a nehézvíz reaktor - van „Ljudmila”, amely termel egy bizonyos mennyiségű trícium, de 75% -os kapacitással használják előállítására orvosi izotópok 27.
Táblázat. 2. nehézvizes reaktor a „Mayak”.
Teljesítmény (MW) (a tervezési / megemelt)
Becslések szerint a termelt plutónium „világítótorony” hozzák a reaktorok és táblázat adatai A.1.
SIBIRSKI KÉMIAI Works (Tomszk-7)
Öt plutóniumot előállító reaktorok épültek és dolgozott a Tomszk-7 hely (lásd 3. táblázat) 30. Mindegyik használt grafit neutron mértékkel és sima vizet a hűtés. Első reaktorban - I-1 volt egy hűtőrendszer egyetlen víz áthaladását, de a másik négy reaktorokat zárt primer áramkörök hőcserélőkkel, amely gőzt a villamos energia előállítására és a fűtés lakások.
Táblázat. 3. Termelés reaktorok Tomszk-7.
Mintegy - egységes; ZK - zártláncú
Három reaktor ADE terveztünk OKBM ellátására lakóterületek hő- és villamos energia együttes megszerezni a plutóniumot és működésre 1450 MW. A szóló grafit volt 2832 az egyes csatornák, amelyek 132 használtunk szabályozó rudak. Ahhoz, hogy növelje a neutronfluxus a külső része a mag fűtőanyag csatorna 92 vittük fel 90 százaléka a dúsított üzemanyag metalolokeramiki 31. minden egyes aktív zónában a reaktor tartalmazott 300 tonna természetes urán üzemanyag. A megnövekedett kapacitás 1900 MW terheletlen 65 kg plutónium több mint 42 teljes nap munka olyan erővel. 3 Évente több mint 1200 tonna kiégett fűtőelemek, amely mintegy 500 kg plutóniumot van két reaktorból kiürített (lásd táblázat A-2) 33.
MINING és Vegyészeti Termékek Gyára (Krasnoyarsk- 26)
Három reaktorok plutónium, a BP és ADE típusú épültek helyben Zheleznogorsk (Krasnoyarsk- 26) 1958 és 1963 között (Tab. 4.). Ők található földalatti alagutak védelmére az amerikai nukleáris támadást. Ahogy ADE típusú reaktorok Tomszk-7 Krasnoyarskiye reaktorokat tervezték OKBM egy tervezett kapacitása 1450 MW. AD reaktort lehűtjük áramló víz. ADE-1 és ADE-2-t tervezett két célra, de ADE-1 dolgozott folyóvízzel.
A 4. ábra az értékelését a halmozott összege plutónium termelt három szakaszban, külön-külön vagy együttesen.
Táblázat. 4. Krasznojarszk reaktorok plutónium.
Bizonytalanság a fenti becslések meghatározása elsősorban a teljesítmény szintjét üzemzavar egyes reaktorokban és a várható időtartamát működésüket ezeken teljesítményszint.
A legfontosabb bizonytalanság kapcsolódik a lépést, amely a megnövelt kapacitású reaktorok felett az eredeti tervezési szintek és energiaszint, amelyhez nőtt. A becslések itt feltételezzük, hogy az első és második generációs reaktorok (A, AB, és ii) teljesítmény gyorsulás folyamat 6-12 éves, és a harmadik generációs reaktorok -3-5 év. Ez ahhoz vezet, hogy a bizonytalanság ± 5 tonna a termelés a plutónium. Ha feltételezzük, hogy a bizonytalanság a teljesítmény szintjét korszerű reaktorok ± 5 százalék, ez vezet a további bizonytalanság a plutónium ± 6 tonnát.
Ami a bemenet hossza időszakban a reaktor üzembe helyezéséhez a végzett értékelés arra utalnak, az időtartamát egyenlő három hétig. De ez tovább tart, mint egy hónap, hogy néhány reaktorok kapacitását. Ez a bizonytalanság eredményeként további bizonytalanság a plutónium körülbelül ± 0,3 ton.
Abban az esetben, leállások miatt működési problémák több közülük viszonylag rövid és reaktorok újra működésbe után 20-30 perc. De ahogy a napok, hetek helyreállítása normális működés után túlmelegedés vagy olvadása a tüzelőanyag-cella vagy alumínium betétek, valamint a csatornákban. Az ilyen esetek körülbelül 150-szor. Feltételezve, hogy a tisztítás és csere az átlagos levelek
4-10 napon alakult vezet bizonytalanság ± 0,75 tonna plutónium.
Ha feltételezzük, hogy a fent említett bizonytalanságok véletlenszerű és nem korrelál a teljes bizonytalanság a teljes orosz termelés fegyver minőségű plutónium lesz körülbelül ± 8 tonna.
Veszteség és használata plutónium
Néhány nyert plutónium az üzemanyag nem tért vissza a reaktorba, és marad a hulladékok nagy aktivitással. Egyes vizsgálatok használt nukleáris és kritikus szerelvények, és kis mennyiségű elveszett a három tengeralattjáró elsüllyedt.
Elveszett a feldolgozás során
A korai 50-es években okolo13 százaléka a plutónium termelési reaktorok a tüzelőanyag elvész a hulladék magas szintű aktivitást 34. A közép-60 veszteség csökkent 3-5 százalék. A fenti információk alapján, az értéke plutónium maradó hulladék az újrafeldolgozó a becslések szerint körülbelül 5,5 tonna. Ezután 139 ± 8 tonna fegyvert plutónium kell beszerezni reaktorok.
Veszteségek a gyártás
Nagyobb mennyiségű plutónium tűnt el a gyártás során fegyvereket plutónium komponenst. Ennek alapján az amerikai tapasztalatokat. ha az ilyen veszteség 5% körüli, a plutónium elveszett ily módon, a becslések szerint 7 tonna.
A nukleáris tesztek
A Szovjetunió teszteltük 939 nukleáris robbanóeszköz 35. Ha azt feltételezzük, hogy minden eszköz tartalmazott átlagosan 4 kg plutónium, azt kellett használni tesztekben 3,9 tonna plutóniumot.
A használata kritikus szerelvények
Körülbelül 0,54 tonna fegyver minőségű plutónium most kritikus szerelvények.
Három szovjet tengeralattjárók felszerelt 25 nukleáris robbanófejjel, amely csak 0,1 tonna plutóniumot és 66 elvesztek.
A fenti becslések termelési veszteségek és azok alkalmazott 5. táblázatban.
Táblázat. 5. előállítására, felhasználására és a készletek az orosz fegyverkezési célú plutónium
Külső hivatkozások
2. A nemrég megjelent háromkötetes kiadása "A Szovjetunió Atomic Project. Documents és anyagok" szerkesztette Leo Pn-Beuve (Science-FIZMATLIT). Ez magában foglalja a (korábban titkos) kormányzati dokumentumok fejlesztésére vonatkozó szovjet nukleáris infrastruktúra közötti időszakban 1945-1954.
8. Lásd 5. (Burdakov).
A.K.Kruglov, „Megjegyzések az első reaktor hogy plutónium a Szovjetunióban” a könyv
12. 10. Lásd a könyv YP Dokuchaev, „A plutónium a plutónium bombát, honnan emlékiratait a résztvevők az eseményeket.”
14. 9. See p.130.
15. Ez megfelel 0,17 kg egy tonna plutónium üzemanyag. Lásd még: 7.
9. 16. ld. 136.
17. Lásd 2. Document 46, „a Minisztertanács határozatot kell építeni az egység AB”, Volume Two, atombomba, 1945-1954, 4. könyv.
18. Lásd a 2. Dokumentum 300, „Információs bulletin a nukleáris reakciók”, hogy a második atombomba, 19451954, az ötödik könyv.
19. Lásd: 2. A dokumentum 293.
9. 28. Lásd o. 130.
29. Lásd a 22. cikk Amikor Kuznyecova stabil szilícium-30 elnyeli egy neutron, ez átalakul a szilícium-31 felezési idővel 2,6 óra alakítjuk stabil foszfor-31.
31. A fémkerámia (cermet) tüzelőanyag tartalmaz 6% UO 2 keverve alumínium. U-235 koncentrációja a fémkerámia tüzelőanyag ugyanaz, mint a tüzelőanyag-természetes urán, és így létrehoz az azonos mennyiségű hő, de a gyakorlati hiánya urán-238 a tüzelőanyag csökkenti felszívódását ott neutronok, és ezáltal kompenzálja a magasabb szivárgás neutronok felületén át a reaktor a külső része a mag.
Melléklete A becsült termelés plutónium reaktorok és ÉVE
Táblázat. A.1. Terület Beacon (összes mennyiség kg-ban)