drugoy_dolboeb (drugoy_dolboeb) wrote in zampolit_ru,
drugoy_dolboeb
drugoy_dolboeb
zampolit_ru

Category:

Плутоний не превращается в тыкву.

Оригинал взят у tnenergy в Плутоний не превращается в тыкву.
В неожиданно популярном предыдущем посте про СУОП постоянно всплывает вопрос, что плутоний очень быстро деградирует и хоть на свалку выкидывай - не годится никуда. Кажется это статья Александра Зампольского, откуда эта ерунда пошла гулять по интернету. Давайте разбираться.


В руках у физика Гарольда Агню контейнер с первым в истории человечества плутониевым ядром атомной бомбы.

Итак, что вообще гипотетически может испортится в плутонии?

  • Сам плутоний, который “работает” в бомбе (изотоп 239) распадается темпом аж 0,0028% в год - причем распадается он в основном в другой оружейный материал - U235. Первые заметные изменения в бомбе по этой причине произойдут лет через 300-400.

  • Однако в плутонии оружейного качества, как мы знаем, только 90-95% 239 изотопа, есть и другие (типичный состав Weapon Grade: 93% Pu239, 4% Pu240, 2,2% Pu241, 0.6% Pu242, 0,15% Pu238 и 0,05% Pu243). Изотопный состав плутония с точки зрения обозримых длительностей (например 50 лет) почти не меняется - единственные изотопы плутония, которые распадаются относительно быстро (241 - 14 лет и 238 - 88 лет), только мешаются в бомбе. Получается, что вылеживаясь, изотопный состав плутония становится только лучше. По этой причине бомба не деградирует.

  • Есть, правда, проблемка - 2,2% быстрораспадающегося изотопа Pu241 постепенно превращаются в изотоп америция Am241 - а это слабо гамма-излучающий нуклид, который имеет период полураспада 433 лет (т.е. его концентрация непрерывно растет, пока не распадается основная часть Pu241). Am241 начинает портить своим гамма-излучением элементы бомбы и ходящих мимо боеприпаса людей, к тому же является нейтронным ядом. Максимально допускаемая концентрация в боеприпасе Am241 - от 0,5 до 1%. Именно накопление Am241 является определяющим “старение” ядерного боеприпаса. Получается довольно неожиданная вещь - уже через 5-8 лет плутониевое ядро бомбы сделанное из материала с высоким содержанием Pu241 надо извлекать, и отправлять на переплавку с очисткой от америция - иначе бомба рискует не взорваться (из-за деградации, например, взрывчатки от гамма-излучения). Однако через 3-4 таких переочисток Pu241 в таком плутонии заканчивается, и дальше трогать плутоний не нужно. Получается, что первые 28 лет жизни плутония его надо регулярно переплавлять и очищать от америция, но затем, с потерей ~2% массы ситуация устаканивается, и плутоний перестает деградировать.

  • Следующий механизм деградации - это воздействие радиации распада плутония на сам материал плутониевого ядра. Плутоний (почти все изотопы) предпочитает распадаться через альфа-распад, а вылетающие альфа-частицы повреждают материал, от чего он охрупчивается из-за повреждения решетки, в нем накапливается гелий, и металл увеличивается в размере (что называется ядерным распуханием). Интересно, что такие изменения материала положительно влияют на свойства плутония, как ядерной взрывчатки, но, увы, не добавляют надежности конкретному механическому изделию - ядерной бомбе. Поэтому раз в 15-30 лет плутониевое ядро надо отжигать или переплавлять, чтобы возвращать ему исходные свойства.


Специальный образец плутония с высоким содержанием альфа-активного Pu238 и его распухание из-за деградации кристаллической решетки под воздействием внутреннего альфа-облучения.


Итог: плутонивое ядро ядерной бомбы имеет срок службы, который зависит от исходного изотопного состава, а профилактика требует наличия радиохимических и пирометаллургических линий для химической очистки плутония и изготовления нового ядра из очищенного материала. Эти процессы требуются чаще в начале “жизненного цикла” оружейного плутония, и для плутония, изготовленного до 1988 года в настоящее время сходят на нет - сроки профилактики ядерного оружия можно увеличить.


Установка по переплавке плутония в лаборатории LANL, и расплавленный плутоний в ней.

Основной проблемой для плутониевого заряда является накопление америция, однако проблема эта давно решенная. Даже в линии производства МОКС топлива на Железногорском ГХК есть “установка переочистки плутония УПП" (ссылка на дипломную работу, защищенную по этой установке), на которой осуществляется отделение и концентрация америция от плутония - похожая установка давно существует и на Маяке.

В США радиохимические мощности по работе с плутонием сохранились на заводе Y-12 в Окридже (документ, из которого можно понять, что завод продолжает заниматься переочисткой плутония), а с 2007 года работает линия по переплавке плутониевых ядер и изготовлению новых в LANL. Впрочем основной комплекс в Хэнфорде, который занимался как извлечением плутония из ОЯТ реакторов, расположенных тут же, так и очисткой, переочисткой, изготовлением ядер и хранением плутония был закрыт в 1988 и в настоящее время разобран. Тем не менее рассчитывать на то, что ядерное оружие США “протухло” не стоит - имеющихся мощностей вполне хватает, что бы поддерживать несколько тысяч боезарядов в рабочем состоянии, тем более, что плутоний с годами, как мы выяснили, только улучшается.
Tags: В армии дураков не держат, ВОУ-НОУ, ВПК, Век живи - век учись, Предварительное будущее, Предвидимое будущее, Предвоенное, в часы самоподготовки, промышленная политика, стратегическое планирование
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment