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 Бориса Алестара, откуда пришла эта чушь. Давайте разбираться.
В руках у Луиса Альвареса контейнер с первым в истории человечества плутониевым ядром атомной бомбы.
Итак, что вообще гипотетически может испортится в плутонии?
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 дисертацию, защищенной 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.
В руках у Луиса Альвареса 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 дисертацию, защищенной 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.
Комментарии
Доходчиво. Спасибо. Еще бы кратко узнать, насколько плутоний извлекаем после т. н. приведения в негодность после смешивания с хим. реактивами, нашими т. н. "партнерами".
Спасибо огромное, многое прояснилось!
Мало того, идеи появились, бот смотрите:
Значит проще после получения плутония отложить его на склад на 30 лет, потом 1 раз почистить и сделать "вечную" бомбу в которую не надо лазить больше
Ага, а если она через 9 лет понадобится?
У нас что, мало рабочих готовых зарядов? есть те что на дежурстве, а новые можно не сразу ставить, а после отстаивания и очистки.
Благодарю за разъяснения!
Вот за что я люблю АШ, так за обилие спецов во всех сферах, готовых делиться знаниями.
За ликбез спасибо.
Но всё сказанное не отменяет тенденцию деградации гегемона.
Плюс мы многого не знаем, и вероятно не узнаем.
Мы видим лишь верхушку айсберга, которую нам показывают.
Полностью солидарен ! А автора - благодарю !
Ну то есть надеяться на катастрофическую деградацию отрасли не стоит получается...
Спасибо! Полезная информация.
Тогда не догоняю почему такой хай подняли вокруг плутониевого запрета ВВП?
Да просто "исключительных" пнули, показав их недоговороспособными, вот амерофилы и прочие подстилки и заверещали.
Тоже сомневаюсь , что у амеров с плутонием нету проблем , как кажется с первого взгляда ...Ну не перерабатывают они его и что ? А тут Владимирович ТАКИЕ условия выдвигает !!! Значит есть что-то , что амеров с плутонием сильно колбасит !
Я об этом и подумал. РФ такие заявления на пустом месте не делает. Это амеры могут нести любую чушь а потом разбираться что они сказали. Уже привыкать стали, у нас себе такого не позволяют.
"Плутоний (почти все изотопы) предпочитает распадаться через альфа-распад" - и дальше сразу про альфа-частицы. Можно и так, конечно,но почему не посмотреть, что делает альфа-распад с плутонием-239? Итог ведь очевиден - получим уран-235. Соответственно - "крадется" критическая масса плутония. Уран-235, распадаясь все по тому же альфа-сценарию, дает торий-231, а боеголовка получает еще одну порцию альфа-частиц. Каждый из этих процессов последовательно уменьшает массу плутония-239, которого в боезаряде должно быть достаточно для получения критической массы, что особенно негативно сказывается для термоядерных боеголовок. Каждая переплавка - это уменьшение массы плутония-239, то есть необходимость добавлять новые его порции из имеющихся стратегических запасов (в США - 103 тонны, в России - 170)
Плутоний с годами улучшается? Как бы да, но при этом приходится постоянно наращивать его вес. Да, я назвал это "деградацией" и термин получился не самым удачным. Придумайте любой другой, я не против.
Тогда влзникает вопрос, а сколько в тоннах находится плутония у пиндостана в виде готовых боевых изделий (на дежурстве и на складах)?
И следующий вопрос. За какой период времени закончатся те сто тонн плутония, при условии его использования доя регенерации боевых частей?
Допустим, на 1 боеголовку требуется килограмм примерно 6. Прикиньте.
Это не даст ответ на поставленный вопрос. Общее возможное количество боеголовок нам ни к чему.
Количество боеголовок примерно известно, в соответствии с СНВ-3, порядка 2500 у каждой из сторон. Что даёт примерно по 15 тонн плутония. Если раз в 10 лет (мне кажется, что - раз в 8 лет) полностью менять плутоний в боеголовках, то хватит более, чем на 50 лет у них и под 90 лет у нас. А если учесть, что деградировавший плутоний восстанавливается с потерей массы, то эти цифры можно умножать минимум на 2.
рассчитывать на то, что ядерное оружие США “протухло” не стоит
с этим понятно. а вот средства доставки? ну да ладно, авось обойдется!
В первую очередь в термоядерной боезапасе протухает тритий. Хоть его там и немного.
Если можно , поподробнее ...Уж очень условия Путина амерам удивляют ...Хочется поглубже разобраться , что не так у амеров с плутонием кроме невозможности выполнять договор .
Тогда Вам в комментарии блога автора, а не перепоста.
См. картинку. Номер 5 - резервуар с тритием.Используется как источник нейтронов. Требуется периодическая замена.