Чтение онлайн

Как говорится: «Вот за это, Сеня, мы тебя и любим!».

Именно 238Pu прижился как идеальный радиоизотопный термический источник для различных вариаций РИТЭГов — радиоизотопных термоэлектрических генераторов.

«238-й» служил на арктических маяках вдоль трассы СМП, много раз летал в космос, побывав на Марсе, Луне, слетав к кольцам Сатурна и к Титану, выйдя за пределы Солнечной системы вместе с «Вояджерами» и находясь сейчас на подлете к Плутону с зондом «Новые горизонты».

Везде, где человечеству нужен был компактный и мощный источник тепла и электроэнергии — безумно горящий своей живительной альфой «238-й» спешил на помощь.

Проблема с 238Pu состоит в ином: это очень сложный и капризный в получении изотоп. Не утомляя вас изречениями Конфуция о «множественных захватах нейтронов ядром изотопа 235U» скажу лишь, что на сегодняшний день количества полученного всем человечеством 238Pu исчисляются десятками килограмм, а стоит этот килограмм просто безумных денег — более миллиона долларов США.

Кстати, именно от доброй воли России сегодня, в общем-то, зависят и успехи тех же США и ЕС по исследованию дальнего, холодного космоса, поскольку именно Россия сегодня является крупнейшим производителем изотопа 238Pu. Почему — чуть ниже.

Два других изотопа — 239Pu и 240Pu ведут себя гораздо более спокойно, обладая уже длительными периодами полураспада в 24 360 и 6580 лет соответственно, и тоже идущего с излучением альфа-частиц.

Эти изотопы, при желании уже можно даже потрогать в защитных перчатках — удельное тепловыделение у них исчисляется всего лишь единицами ватт на килограмм изотопа, в силу чего слитки из них могут нагреться только до приятно-теплой, комнатной температуры. Зачем нужны защитные перчатки и герметичная упаковка даже в этом случае — повторять не буду, уже писал.

Вот от соотношения этих изотопов в ОЯТ и зависит то, будет ли полученный из реактора плутоний оружейным (то бишь пригодным для производства ядерного оружия) — или же он будет реакторным, то есть обреченным вечно гореть в реакторном аду, снова и снова возвращаясь туда в виде МОХ-сборок.

Первые реакторы-наработчики плутония и в СССР, и в США были спроектированы именно так, чтобы максимизировать выход по изотопу 239Pu, но, в то же время, практически не нарабатывать 240Pu. Это связано с различием их по физическим свойствам и способам радиоактивного распада. Опять-таки, не приводя тут полного текста высказывания Учителя Истины, скажу лишь вывод — военные даже в 1940-х годах дураками не были, эти свойства учли и получали именно нужный им изотоп — 239Pu, который и есть тот самый, жуткий и ужасный оружейный плутоний, который собираются сбросить нам на головы ядерные террористы.

Рис. 172. Так получали плутоний. Реактор Б в американском Хэнфорде.

Если же мы посмотрим на тот плутоний, который нам выдает не специализированный, а обычный, энергетический реактор, не оптимизированный под производство 239Pu, то мы на выходе получим весьма пеструю смесь различных изотопов, включая и очень вредный для производства оружия 240Pu. Почему 240Pu вреден для производства оружия — вам, опять-таки, может рассказать Учитель Кун, я же вам скажу, что такой, состоящий уже из смеси изотопов 240Pu и 239Pu плутоний, уже носит название реакторного плутония и пригоден только для ЗЯТЦ, но никак — не для бомбы.

Именно такой, «грязный», плутоний и начал скапливаться во Франции и в других европейских странах в 1960-х — 1970-х годах, когда бельгийцы поняли, что их собственная ядерная программа, которую они начали реактором BR-3, внезапно оказалась без источников сырья.

Неожиданность этого события была связана с другой страной, появившейся на карте Африке через год после момента, запечатленного на фотографии постройки реактора BR-3, относящейся к весне 1959 года.

30 июня 1960 года бывшая колония Бельгии, так называемое Бельгийское Конго, с месторождений которого и был добыт первый в мире оружейный уран, использовавшийся для изготовления бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки, объявила независимость.

Урановые копи конголезской Катанги стали для Бельгии столь же недостижимы, как и гелий-3 в лунном реголите.

Оставшись «на бобах» со своей только стартовавшей программой ядерной энергетики, бельгийцы, надо сказать, не растерялись.

И помогла им в этом начавшаяся практически везде в Европе и в мире массовая постройка легководных энергетических реакторов.

Суммарное содержание изотопов плутония в отработанном топливе легководного реактора составляет около 1 %. При ежегодной выгрузке 24 тонн облученного ядерного топлива из одного блока ВВЭР-1000 получается, что реактор производит примерно 240 килограмм реакторного, непригодного для производства оружия, плутония в год.

Поэтому, внимательный читатель, помня, что на сегодняшний день в мире пыхтит, за вычетом последних закрытий в Японии, Германии, Литве и США, более 400 реакторов, может легко посчитать, что ежегодно, только на энергетических реакторах весь мир производит около 100 тонн реакторного плутония.

Много это или мало?

Мировая добыча урана в 2012 году составила, по сумме изотопов, около 55,7 тысяч тонн. Однако, по понятным, чисто природным причинам, доля природного, «легкого» урана изотопа 235U в этом уране составила всего 0,72 % — или же всего около 400 тонн. Если добавить к этому количеству 50 ежегодных тонн российского оружейного урана по уже завершившейся программе ВОУ-НОУ, то мы получим, что весь мир использовал в 2012 году приблизительно (да простит меня учитель Кун Цю) около 450 тонн урана 235U, попутно наработав минимум 100 тонн изотопов 240Pu и 239Pu.

Однако, в принципе, учитывая глубину выгорания 235U в сборках и реакторов на природном уране, и реакторов на обогащенном уране на уровне не более 50 %, мы приходим к простому факту: в рамках сегодняшнего мира плутоний уже с нами — на ежегодные 225 тонн реально сгоревшего в топках реакторов урана — за этот же год мы уже, сегодня, ежегодно и абсолютно бесплатно получаем дополнительно 100 тонн реакторного плутония.

Каждый год.

А это, согласитесь, уже радикально меняет дело!

Именно о таком «окне возможностей» и задумалась Бельгия в 1960-х годах.

Если часть уранового топлива в реакторе на тепловых нейтронах заменить на MOX-топливо, то, экспериментируя с размещением ТВС даже в рамках легководного реактора, в принципе можно значительно уменьшить загрузку по изотопу 235U, и, в перспективе, добиться даже примерно равного количества плутония и урана в свежем топливе и продолжать нарабатывать плутоний во время кампании, сжигая только эти, уменьшенные количества изотопа урана 235U.

Всего, с 1960-х годов, построенный в бельгийском Десселе завод по производству MOX-топлива переработал около 670 тонн ОЯТ, поставленных в основном с легководных реакторов Франции. Плутоний, выделенный при переработке первой партии ОЯТ, которая составляла 140 тонн, был использован, согласно отчетам МАГАТЭ «должным образом», уйдя, в основном, на экспериментальные сборки, загруженные в бельгийский реактор BR-3 и ряд других опытных реакторов.

Плутоний же, выделенный из оставшихся 530 тонн ОЯТ (что составило около 4,8 тонн плутония), был загружен в тепловые реакторы в виде MOX-топлива. Изготовлением кассет из смешанного оксида занимался завод компании «Belgonucleaire» в Десселе. Последняя сборка, сделанная из этой партии плутония, была загружена в активную зону блока бельгийской АЭС «Доэль» (Doel) с реактором PWR мощностью в 1000 МВт в 2006 году.