Arfau-radd plwtoniwm: y defnydd, cynhyrchu, ailgylchu

Humanity bob amser yn chwilio am ffynonellau newydd o ynni y gellir datrys llawer o broblemau. Ond nid bob amser, eu bod yn ddiogel. Felly, yn arbennig, yn cael ei ddefnyddio'n eang heddiw adweithyddion niwclear er gallu datblygu dim ond nifer aruthrol o holl ynni trydanol angenrheidiol yn dal i fod mewn perygl marwol. Ond, yn ychwanegol at y defnydd o ynni niwclear at ddibenion heddychlon, mae rhai gwledydd y byd wedi dysgu i'w ddefnyddio, ac yn y lluoedd arfog, yn enwedig ar gyfer y gwaith o arfbennau niwclear greu. Bydd Mae'r erthygl hon yn cael ei drafod ar sail arfau dinistriol o'r fath, y mae ei enw - arfau-radd plwtoniwm.

cefndir

Yn y ffurflen hon metel compact ei fod yn cynnwys o leiaf 93,5% 239Pu isotop. Arfau-radd plwtoniwm ei enwi hynny er mwyn ei gwneud yn bosibl gwahaniaethu oddi wrth y "brawd yr adweithydd." Mewn egwyddor, mae'r plwtoniwm bob amser yn cael ei ffurfio yn hollol unrhyw adweithydd niwclear, sydd, yn ei dro, yn rhedeg ar wraniwm isel cyfoethogi neu naturiol, sy'n cynnwys, ar gyfer y rhan fwyaf, y isotop 238U.

Defnyddiwch yn y sector milwrol

239Pu plwtoniwm arfau-radd - sail o arfau niwclear. Yn yr achos hwn, y defnydd o isotopau gyda rhifau màs 240 a 242 yn amherthnasol, gan eu bod yn cynhyrchu cefndir niwtron uchel iawn, yn y pen draw yn rhwystro creu a dylunio o lwyth niwclear perfformiad uchel. Ar ben hynny, isotopau plwtoniwm 240Pu a 241Pu yn sylweddol llai hanner oes o gymharu â 239Pu, fodd bynnag phlwtoniwm rhannau cynhesu gryf. Mae yn y cyswllt hwn yn beirianwyr arf niwclear yn cael eu gorfodi i ychwanegu elfennau ychwanegol ar gyfer dileu gwres gormodol. Gyda llaw, 239Pu pur corff cynhesach. Ni all un ond yn cymryd i ystyriaeth y ffaith bod cynnyrch y dadfeiliad isotopau trwm yn destun newidiadau niweidiol yn y ddellten grisial y metel, ac mae'n ail-ffurfwedda rhannau eithaf naturiol o plwtoniwm, a all yn y diwedd yn achosi methiant cyfanswm o ddyfais ffrwydrol niwclear.

Ar y cyfan, gall pob un o'r anawsterau hyn eu goresgyn. Ac, yn ymarferol, rydym wedi pasio dro ar ôl tro yn y prawf o ddyfeisiau ffrwydrol ar sail ei fod yn y "adweithydd" plwtoniwm. Ond dylid deall nad yw arf niwclear yn y swydd ddiwethaf yn cael ei feddiannu gan eu crynoder, pwysau palmant isel, gwydnwch a dibynadwyedd. Yn hyn o beth, maent yn defnyddio dim ond plwtoniwm arfau-radd.

Nodweddion dylunio o'r adweithyddion cynhyrchu

Mae bron pob un o'r plwtoniwm yn Rwsia ei gynhyrchu yn yr adweithydd offer gyda safonwr graffit. Mae pob un o'r adweithyddion yn cael ei hadeiladu o amgylch ymgynnull cylindrically blociau o graffit.

Ymgynnull rhwng y blociau graffit yn cael slot arbennig ar gyfer darparu cylchrediad parhaus o oerydd, sy'n cael ei ddefnyddio fel nitrogen. Yn y strwythur ymgynnull, ac yn cael eu trefnu yn fertigol sianeli creu ar gyfer dreigl oeri dŵr arnynt a thanwydd. Ei ben ei hun, mae'r cynulliad yn cael ei gefnogi gaeth ar y strwythur gyda thyllau ar gyfer sianeli a ddefnyddir ar gyfer cludo eisoes arbelydredig tanwydd. Felly pob un o'r sianeli yn tiwb tenau â waliau ei fowldio o aloi alwminiwm ysgafn ac yn ychwanegol cryf. Mae gan y rhan fwyaf o'r sianeli a ddisgrifir 70 o rhodenni tanwydd. Oeri dŵr yn llifo yn uniongyrchol o amgylch y rhodenni tanwydd, cael gwared o wres gormodol oddi wrthynt.

Cynyddu adweithyddion cynhyrchu pŵer

I ddechrau, mae'r adweithydd cyntaf "Goleudy" ei gweithredu gyda chynhwysedd o 100 MW thermol. Fodd bynnag, y prif arweinydd y rhaglen datblygu arfau niwclear Sofietaidd, a wnaed Igor Kurchatov gynnig, sef bod yr adweithydd yn y gaeaf bu'n gweithio gyda chynhwysedd o 170-190 MW, ac yn yr haf - 140-150 MW. Mae'r dull hwn yn galluogi'r adweithydd i gynhyrchu tua 140 gram o plwtoniwm gwerthfawr y dydd.

Ym 1952, y gwaith gwyddonol ar ymchwil cyflawn wedi cael eu cynnal er mwyn cynyddu capasiti cynhyrchu o weithredu adweithyddion dulliau o'r fath:

• Drwy gynyddu llif y dŵr a ddefnyddir ar gyfer oeri a llifo drwy'r parth gweithredol gosodiad niwclear.
• Drwy gynyddu ymwrthedd i cyrydu ffenomen digwydd ger y mewnosodiad sianeli.
• Lleihau cyfradd y ocsideiddio o graffit.
• Tymheredd buildup y tu mewn i'r celloedd tanwydd.

O ganlyniad, mae cynhwysedd y dŵr yn cylchredeg yn cynyddu'n sylweddol ar ôl cael ei gynyddu ac mae'r bwlch rhwng y waliau sianel tanwydd. reolir cyrydu hefyd i gael gwared. At y diben hwn, rydym yn dewis y aloion alwminiwm mwyaf addas wedi bod wrthi'n ychwanegu sodiwm deucromad, a oedd yn gwella meddalwch y dŵr oeri yn y pen draw (pH yn gyfartal i tua 6.0-6.2). Ocsidiad graffit wedi peidio â bod yn broblem wirioneddol, ar ôl ddur berthnasol nitrogen (a ddefnyddir dim ond aer yn flaenorol) ar gyfer oeri.

Ar fachlud haul 1950 datblygiadau arloesol wedi cael eu gwireddu'n llawn yn ymarferol, gan leihau'r chwydd a achosir gan ymbelydredd o wraniwm diangen dros ben, lleihau rhodenni caledu thermol fawr o wraniwm i wella ymwrthedd bilen a gwella rheoli ansawdd cynhyrchu.

Cynhyrchu yn y "Mayak"

"Chelyabinsk-65" - un o'r planhigion mwyaf sensitif y cafodd ei gynhyrchu arfau-radd plwtoniwm. Roedd y fenter yn fwy adweithyddion, pob un ohonynt y byddwn yn edrych yn fanylach.

Mae adweithydd

Mae gosod ei ddylunio a'i adeiladu o dan arweinyddiaeth y chwedlonol N. A. Dollezhalya. Bu'n gweithio gyda chynhwysedd o 100 MW. Roedd gan y adweithydd 1,149 sianeli rheoli a thanwydd trefnu yn fertigol yn y bloc graffit. Cwblhau pwysau strwythur oedd tua 1050 tunnell. Mae bron pob sianel (ac eithrio 25) yn cael eu llwytho gyda wraniwm, cyfanswm y màs o 120-130 tunnell. 17 sianeli yn cael eu defnyddio ar gyfer rhodenni rheoli ac 8 - ar gyfer yr arbrofion. Uchafswm y gyfradd rhyddhau gwres o ddyluniad y gell danwydd cyfartal i 3.45 kW. Ar adweithydd cyntaf a gynhyrchwyd tua 100 gram o phlwtoniwm y dydd. metel plwtoniwm cyntaf ei wneud 16 Ebrill, 1949.

ddiffygion technolegol

Mae bron yn dipyn o broblem ddifrifol, sef y cyrydu o mewnosod alwminiwm a haenau y gell danwydd eu nodi ar unwaith. Hefyd maent yn chwyddo ac yn difrodi rhodenni tanwydd a ddeilliodd yn uniongyrchol i mewn i'r dŵr oeri y craidd yr adweithydd. Ar ôl pob adweithydd gollyngiadau roedd yn rhaid stopio am hyd at 10 awr i leisio graffit sych. Ym Ionawr 1949 yn mewnosod i mewn i'r sianeli wedi cael eu disodli. Ar ôl hynny, yn dechrau cymryd y gosodiad lle 26 Mawrth, 1949.

cynhyrchu plwtoniwm Gradd mewn adweithydd A oedd oedd yng nghwmni pob math o anawsterau Ymhelaethodd ystod y blynyddoedd 1950-1954, gyda phŵer cyfartalog o 180 MW uned. gwaith dilynol gan y dechrau'r adweithydd ac yna ddefnydd mwy dwys ohono, sy'n eithaf naturiol ac mae wedi arwain at arosfannau amlach (hyd at 165 gwaith y mis). O ganlyniad, ym mis Hydref 1963, adweithydd ei gau i lawr ac yn ailagor yn unig yn ystod gwanwyn 1964. Mae ei ymgyrch ei orffen yn llwyr yn 1987 ac yn ystod y cyfnod cyfan o weithredu yn y tymor hir a gynhyrchwyd 4.6 tunnell o blwtoniwm.

adweithyddion AB

Roedd y fenter "Chelyabinsk-65" tri adweithydd AB penderfynwyd adeiladu yn ystod hydref 1948. Mae eu gallu i gynhyrchu yw 200-250 gram o phlwtoniwm y dydd. Prif dylunydd y prosiect oedd Savin. Mae pob adweithydd yn cynnwys 1 996 sianelau, 65 ohonynt yn rheolaethau. pob sianel yn cael ei gyflenwi â gollwng oerydd synhwyrydd arbennig - Mae'r planhigion newydd-deb technegol yn cael ei ddefnyddio. Bydd symudiad o'r fath yn caniatáu i mi glust heb dorri ar draws gweithrediad yr adweithydd.

Mae'r flwyddyn gyntaf o weithrediad y adweithyddion Datgelodd bod yn cynhyrchu tua 260 gram o phlwtoniwm y dydd. Fodd bynnag, o'r ail flwyddyn o rym weithredu yn cynyddu'n raddol, ac eisoes yn 1963 ei gyfradd yn 600 MW. Ar ôl yr ail atgyweirio wedi cael ei datrys yn llwyr y broblem gyda'r mewnosodiadau, a grym eisoes wedi cyrraedd 1,200 MW gyda chynhyrchu blynyddol o plwtoniwm 270 cilogram. dangosyddion hyn wedi goroesi i gwblhau cau adweithyddion.

Adweithydd AI-IR

mentrau Chelyabinsk i ddefnyddio'r gosodiad hwn yn y cyfnod o 22 Rhagfyr, 1951 tan 25 Mai, 1987. Yn ychwanegol at wraniwm, yr adweithydd a gynhyrchwyd fel cobalt-60, a poloniwm-210. I ddechrau, cynhyrchodd y cyfleuster tritiwm, ond dechreuodd yn ddiweddarach i dderbyn a phlwtoniwm.

Hefyd roedd prosesu planhigion arfau-radd plwtoniwm i adeiladu adweithyddion sy'n gweithredu ar ddŵr trwm a'r unig adweithydd golau-dŵr (ei enw - "Ruslan").

cawr Siberia

"Tomsk-7" - dyna'r enw a gynhaliwyd y planhigyn, sydd â phum adweithyddion i greu plwtoniwm. Mae pob un o'r agregau o graffit cymhwyso i arafu niwtronau, a dŵr cyffredin i sicrhau oeri digonol.

Ac mae'r adweithydd-1 yn gweithio gyda'r system oeri y mae dŵr yn cael ei basio unwaith. Fodd bynnag, mae'r pedair uned arall yn cael eu offer gyda gylched gynradd caeedig offer gyda cyfnewidwyr gwres. Mae'r cynllun yn caniatáu i ddatblygu ymhellach o hyd ac ager, sydd yn ei dro yn helpu i gynhyrchu trydan a gwres o wahanol safleoedd.

hefyd "Tomsk-7", ac yr adweithydd o'r enw EI-2, a fydd, yn ei dro, roedd dau bwrpas: i gynhyrchu plwtoniwm ar draul ager pwer trydan a gynhyrchir a gynhyrchir o 100 MW a 200 MW o ynni gwres.

gwybodaeth bwysig

Ar sicrwydd o wyddonwyr, hanner oes o arfau-radd plwtoniwm yn ymwneud â 24 360 o flynyddoedd. Mae ffigwr anferth! Yn hyn o beth, mae cwestiwn yn arbennig o ddifrifol yn dod: "Sut yn gywir i wneud gyda'r gwastraff a gynhyrchir yr eitem" Ystyrir bod y dewis gorau yw i fod y mentrau arbennig ar gyfer prosesu pellach o arfau-radd plwtoniwm adeiladu. Y rheswm yw bod yn yr achos hwn, gall yr elfen yn cael ei ddefnyddio mwyach ar gyfer dibenion milwrol a bydd yn cael ei reoli gan ddyn. Dyna sut gwared ar y plwtoniwm arfau-radd yn Rwsia, ond mae'r Unol Daleithiau America yn mynd y ffordd arall, a thrwy hynny darfu ar ei ymrwymiadau rhyngwladol.

Felly, mae'r llywodraeth yr Unol Daleithiau yn bwriadu dinistrio'r gyfoethogi hynod tanwydd niwclear yn cael ei nid yn cynhyrchu'n ddiwydiannol, a thrwy lastwreiddio phlwtoniwm ac yn ei storio mewn cynwysyddion arbennig ar ddyfnder o 500 metr. Afraid dweud, bod yn yr achos hwn, gall y deunydd yn hawdd fod mewn unrhyw bryd i dynnu oddi ar y ddaear, ac unwaith eto ei roi ar dargedau milwrol. Yn ôl Arlywydd Rwsia Vladimir Putin, y wlad a gytunwyd yn wreiddiol i beidio â dinistrio plwtoniwm yn y modd hwn, ac i gyflawni ailgylchu o gyfleusterau diwydiannol.

Rhoddir sylw arbennig gwerth arfau-radd plwtoniwm. Mae arbenigwyr yn amcangyfrif y gallai degau o dunelli o elfen hon yn dda fod yn werth sawl biliwn o ddoleri yr Unol Daleithiau. Ond mae rhai arbenigwyr yn E yn wedi amcangyfrif 500 tunnell o arfau-radd plwtoniwm gymaint ag 8 triliwn o ddoleri'r. Mae faint o drawiadol mewn gwirionedd. I'w gwneud yn gliriach, fel llawer o arian, gadewch i ni yn dweud bod yn y degawd olaf yr 20fed ganrif roedd y gyfradd flynyddol gyfartalog o CMC Rwsia yn $ 400 biliwn. Hynny yw, mewn gwirionedd, y pris gwirioneddol o arf-radd plwtoniwm yn hafal i ugain GDP blynyddol y Ffederasiwn Rwsia.