На плутоний «великим» США не хватает интеллекта

...Лицо Путина видели? Тогда, когда он про отказ США жечь плутоний рассказывал? Серьезное лицо. Ни тени ухмылки. Я бы так не смог. Я бы ржал во весь голос. Вы спросите – почему? Сейчас расскажу. Но начну издалека – иначе не будет понятно.

Начнем с «детского» вопроса: кто такой этот плутоний? Он – элемент с порядковым номером 94 в таблице Менделеева. То есть – трансурановый (более тяжелый, чем уран, у которого порядковый номер – 92). В природе плутония настолько мало, что никакое обогащение никаких руд результата просто не даст.

Но зачем этот плутоний тогда нужен? Дело в том, что один из его изотопов – плутоний-239, – делится быстрее, чем уран, и энергии дает больше. Или, говоря по простому, взрывается он мощнее, чем уран. А воякам что? Чем круче «ба-бах», тем лучше.

Первые порции плутония создавали на ускорителях – это дорогое удовольствие, но, как показал эксперимент над Нагасаки, оно того стоило. Да и первый в истории атомный взрыв (см. здесь) – 16.07.1945 близ городка Аламогордо, что в Нью-Мексико, был взрывом именно плутониевой бомбы.

Да, я, безусловно, прошу прощения у всех, кого дальнейший текст покоробит: слово «совесть» в этой заметке отсутствует напрочь. Только технические подробности и цинизм-прагматизм.

Так вот, через месяц после Аламогордо эксперименты были успешно продолжены. Над Хиросимой рванул урановый «Малыш», над Нагасаки – плутониевый «Толстяк». Сравнение результатов было явно в пользу плутония.

Дело в том, что при атомном взрыве заряд разлетается со скоростью порядка 1000 км/с, потому заряд не весь успевает сдетонировать. Печалька. В «Малыше» взорвалось всего 1,4% урана-235, а вот в «Тостяке» успешно сработали 20% плутония-238.

Результат получился просто замечательный: 70 тысяч трупов сразу, 100 тысяч инвалидов. Пиндосы аплодировали. Военным понравилось – физики взяли под козырек. Были разработаны и созданы специальные «плутониевые» реакторы: уран в них горел так, чтобы на выходе получилось максимальное количество плутония.

К началу 90-х, когда это оружейное безумие остановили, США успели накопить 103 тонны плутония, СССР – 170 тонн.

Уразуметь, что такое количество значит для планеты Земля и для людей, вам помогут несколько цифр. Итак, «на двоих» имелось 273 тонны Плутония-239, которого в «Толстяке» было всего 6,4 кг. КИЛОГРАММА. На двоих получается 18 750 «толстяков» по 120 – 130 тысяч смертей в каждом. Это – не учитывая того, что бомбы более поздних поколений были намного эффективнее. Даже в технологиях 1945 года на складах лежало 2,5 миллиарда смертей. Это – не считая оружейного урана-235.

«Многовато», – подумали большие политики, и результатом этой мысли и стало СОУП 2000-го года. Было решено списать по 34 тонны плутония с носа – то есть сократить запасы примерно на треть. И остановить специализированные «плутониевые» реакторы.

Ну, а что делать с этими тоннами? Период полураспада у плутония-239 – 24 тысячи лет. Закопал в землю тонну, 24 тысячи лет подождал – осталось полтонны. Нормально? Вряд ли. За 24 000 лет в любой момент выкопай – и клепай «малышей». Никакие химические реакции не помогут – поливай ты его кислотой или не поливай. Замешать в тонны мусора?...

Человек так устроен: что сам поломал, то и починит. Потому и договорились именно сжечь – сжечь в атомных реакторах. Теперь придется понять, что горит в атомных реакторах, и что нужно, чтобы спалить там и плутоний-239.

Основной тип атомных реакторов – так называемый «водный». Вот бочка с урановыми стержнями, вот в ней атомный «пожар» с температурой от 400 до 630 градусов. Толку с того, кроме как погреться – никакого. Тепло надо «забрать» и как-то по-умному использовать. Вокруг бочки запускают, грубо говоря, «змеевик» с водой, ее и прокачивают насосами. Пришла холодная, «мотнулась» вокруг бочки, ушла горячая. Чтобы не испарилась – воду гоняют под серьезным давлением.

Что будет, если в бочку вместо урана напихать того самого плутония-239? Да ничего хорошего: температура горения будет настолько высока, что водой ее «снять» уже просто невозможно – разорвет трубки и все тут. Где выход?

Правильно догадались: выход – в тех самых реакторах на быстрых нейтронах. «Быстрый» – это и есть «более горячий», поскольку в атомной физике температура и энергия – одно и то же. Чем быстрее мечется атом – тем выше у него температура, грубо говоря.

Аббревиатура «БН» – не только «быстрые нейтроны», но и «быстрый, натриевый». В «змеевике» крутится не вода, а жидкий натрий. Натрий плавится при 97 градусах, кипит – при 880 градусах. Логично, что он может утащить на себе бОльшую температуру. Да, и такое большое давление в «змеевике», как в случае с водой, не потребуется. Но всплывает другая беда: при соединении с кислородом в воздухе жидкий натрий горит со страшной силой: любая утечка и полный трындец.

Но великая страна Америка такой реактор делать умеет, едрен-батон! Экспериментальный. Маленький. Еще Франция умеет. Маленький. Экспериментальный.

Правда, американский реактор – сгорел. Французский – тоже сгорел. Японцы попробовали, но в 2010 у них сорвалась труба с топливом и тупо утонула в натрии, а там еще и Фукусима стряслась – свернули всё и забыли. И забили.

А что там (то есть тут) делают ватники в валенках? Ужос с ними, ужос-ужос.

В СССР ведь иностранные газеты было не достать, не почитать – вот ватники и не знали ни черта. Работали и работали. На экспериментальном натриевом технологии отработали. В 1980 в Белоярске промышленный построили – БН-600. Ни аварий, ни пожаров. Вот только что БН-800 в сеть воткнули – работает и работает. Дикари. Бензоколонка. Нигде в мире нет – а тут работает. Ужос. Позор какой-то.

Возвращаемся к плутонию. Делать топливный стержень целиком из плутония-239 – не вариант, рвануть может. Тогда было разработано так называемое МОКС-топливо: смесь урана и плутония. МОКС-топливо в принципе даже на «водных» реакторах жечь можно. Ну, если МАГАТЭ разрешит и даст отдельную лицензию. Тогда можно половину стержней обычных ставить, а половину – с МОКС-топливом.

В Европе 40 реакторов такие лицензии уже получили – в Бельгии, во Франции с Германией.

А в Штатах? А в Штатах – нуль. Не получаецца.

А в России? А ватникам лицензия ваще не нужна! У ватников – БН-600, теперь еще и БН-800, которые только под МОКС-топливо и рассчитаны. Дикари…

Производство МОКС-топлива, повторюсь, разработано. Разработано – теоретически. А практически надо бы завод построить, не так ли?

Штаты и начали его у себя строить, в 2008 году приступили.

Россия, само собой, мирно дремала – куды ей, лапотной! В 2012 очнулась – тоже начала, в Железногорске.

Американцы работали серьезно – работа большая, денег не жалко. К 2015 году 7,7 млрд потратили – серьезные парни.

А лапотники? Ну, откуда у них столько денюх? Наскребли кое-как 240 миллионов – и все, больше им папа Вова не дал. Ну, что делать, блин. Построили на то, что дадено было. Наверняка еще и украли, чтобы шубохранилище пополнить. Открыли завод – 28 сентября прошлого года. Завод, само собой, из битых кирпичей, доски торчат во все стороны. МАГАТЭшникам взятку сунули – те и дали «добро».

А американцы? А американцы сказали Обаме, что им на запустить завод… денег надо. Еще. Чутка. 17.3 млрд. Семнадцать миллиардов 300 миллионов. Вместе – 25 млрд. На бензоколонке – 240 миллионов и УЖЕ работает. А американцам вот еще бы 17.3 млрд и тогда… Тогда завод – будет. Наверное. Через пять лет. Честное слово. Обязательно.

Вот не в курсе – знает ли Обама русский матерный. Наверно, он ему нужен был, когда он этих «заводчан» услышал. Послушал-послушал – да и послал. В пеший эротический тур. Вместо денег – э-э-э… – не скажу что по всей роже.

Вот такие вот дела. Единственные в мире быстрые реакторы – в России. Единственный в мире завод МОКС-топлива – в России.

А в Америке – сделали айфон.

Россия из плутония способна сделать 1 700 закладок МОКС-топлива, сжечь у себя, или продать его европейцам.

А Америка? А Америка сделала айфон. На китайском заводе Фоксконн. А вот куда деть плутоний – этого она не знает. У ней денюх столько нету, и китайцам отдавать на отсосинг такое дело они резонно опасаются. Америка айфоны делает, отстаньте уже!

Подготовил Иван Орлов 

И вдогонку к этому и второй фельетон: 

* * *

В Европу «игла» – сиречь госпожа Центрифуга – прибыла прямиком от «ватников». Нет, не то, чтобы центрифугами там никто не пытался заниматься – просто в Манхеттенском проекте все эксперименты положительных результатов не дали, а «сеточки» работали вполне успешно – Англия смогла получить атомную бомбу, стали открываться АЭС. Зачем дорогие эксперименты, когда и так хорошо?..

Наступил 1955 год, и у «сухумских» немцев закончился срок. Срок контракта, конечно – не подумайте чего плохого. Группу Макса Штеенбека никто удерживать не стал – центрифуги делали уже без их участия, потому срок они досиживали в Киеве, ожидая оформления документов. С самим Штеенбеком никаких проблем не возникло: он вернулся в Германию, но в Восточную – никакой утечки секретов не произошло.

В городе Йена ему дали место профессора, где он преподавал физику плазмы, продолжая работать и в атомной теме. В 1966 он был уже вице-президентом АН ГДР, про свое вынужденное сотрудничество с нацистами вряд ли вспоминал. Награждали за честное служение науке Штеенбека как в ГДР, так и в СССР, где он был иностранным член-корреспондентом АН.

А вот судьба Гернота Циппе сложилась совершенно иначе. До родины он добрался только в 1956 году – уж очень не хотели его отпускать в Австрию-то. Но времена наступили вполне вегетарианские – помурыжили лишний год, да и выпустили. Думаю, что перед выездом его обыскали 100500 раз, но нельзя конфисковать знания профессионала с цепкой памятью.

Помыкавшись без работы, Циппе перебрался в ФРГ, где в фирме Дегусса во Франкфурте-на-Майне ему позволили заниматься... центрифугами. В своих мемуарах он вспоминал, насколько был удивлен тому, насколько плотно был забыт этот метод обогащения в Европе.

В 1957 Циппе – уже в США, куда его пригласил почитать лекции Карл Полей Коэн, человек серьезный и весьма авторитетный.

Энтузиаст центрифуг, Коэн занимался ими с 1937 года. Но его попытка построить экспериментальную центрифугу в 1943 году закончилась серьезной аварией, после которой руководство Манхэттенского проекта прекратило финансирование этого направления.

Коэна перебросили на «сеточки», на которых он получил полтора десятка патентов, без которых невозможным было бы создание американских бомб. Авторитет у Коэна был весьма и весьма, но, после того, как диффузионные заводы стали успешно справляться со всеми требованиями министерства обороны, Коэн ... ушел из проекта. Ушел, чтобы заниматься центрифугами для разделения изотопов других химических элементов. Любил Коэн эту технологию, чувствовал большую перспективу.

В 1957 году Коэн выступал с докладом на семинаре в Амстердаме, где и познакомился с Циппе.

И вот тут патентное право США стало причиной того, что Циппе поехал в США, в университет Вирджинии. Восстановив по памяти не менее сотни чертежей, Циппе защитил в Штатах несколько патентов и саму «русскую центрифугу» – надо отдать ему должное, он особо не скрывал, откуда родом эта технология.

Коэн, увидев чертежи, пришел в восторг, ФБР и ЦРУ тут же сделали соответствующие предложения герру Циппе. Они были уверены, что он не откажется, но, видно, воспоминания о «добровольности» 10 лет пребывания в СССР никуда не делись – Циппе сматывается из Штатов и возвращается в Германию.

В 1958 Циппе получает патенты уже в Германии, где передает их ставшей родной «Дегусса», при этом вбив в контракт обязательство фирмы использовать центрифуги только для нужд атомной энергетики и только в мирных целях. «Дегусса», следуя по следам Циппе, начинает работать с Вирджинским университетом США, пытаясь довести до ума то, что значилось в патенте.

Ну, вот все было так красиво!.. Циппе привез идеи подложки «иглы» из корунда, идеи с трубками Пито, все лучшие технологии были в распоряжении, с финансами – никаких проблем. Ну, всяко лучшие в мире техники и конструкторы просто таки обязаны были догнать и перегнать страну-«бензоколонку» в мгновение ока!

Но эксперимент за экспериментом, а на выходе – айфон за айфоном, хоть ты тресни.

Напомню, что такое центрифуги надкритические и подкритические. Когда идет разгон «иглы» до рабочей частоты вращения, можно наткнуться на резонанс «иглы» и стенок центрифуги. Чтобы центрифугу не разнесло в клочья, есть два варианта – остановиться до наступления резонанса или изощриться и каким-то образом резонанс, что называется, «проскочить».

Американцы и немцы пробовали работать на докритических центрифугах – не шло обогащение. Пробовали надкритические – не выдерживал материал «иглы»: выяснилось, что при больших скоростях вращения любой металл становится вязким, «течет». А Фридляндера в распоряжении у американцев как-то вот и не нашлось...

Американцы, что называется, вошли в раж, заставив Циппе смотреть на их творчество с видом молодцеватым, но слегка придурковатым. Он-то помнил, что советские центрифуги были около метра в высоту!

В середине 60-х, внимательно посмотрев, как братцы-американцы собираются раскрутить бандуру в 12 м высоты, он окончательно понял – пора, пора домой...

Сомнения иссякли, когда он увидел планы следующих экспериментов с монстром в 15 метров. Американский слон – самый большой слон в мире, и Циппе его, наверно, просто испугался.

«Дегусса», глядя на то, какие деньги тратили американцы, уразумела, что дело, конечно, перспективное, но только не для частной компании. Найти финансирование, наверное, можно было бы в министерстве обороны, но условия, выставленные Циппе, ставили на такой возможности крест.

Получается, что Циппе сделал для европейского атомного проекта не одно, а два добрых дела: не только «вывез» чертежи, но и буквально заставил Европу думать о коммерциализации атомной темы.

Если не брать деньги у военных – приходится думать, как их зарабатывать на самом обычном рынке. Только из-за этого европейцы стали задумываться о том, что «сетки», при всей их надежности и производительности, слишком дороги.

Простой пример: диффузионный завод Georges Besse I во Франции был крупнейшим энергопотребителем в этой стране – 15 ТВт*ч в год. Т – это тера, 1 000 000 000 000. Грубо – на обеспечение завода работала «собственная» АЭС.

Циппе оставался верен идее надкритических центрифуг – ведь чем больше скорость вращения «иглы», тем большее количество урана способна обогатить центрифуга. Абсолютно логичная идея, на которую абсолютно спокойно «забили» в стране-«бензоколонке».

«Медленно вращающаяся "игла" обогащает маленькое количество урана? Ставим 10 тысяч центрифуг, 100 тысяч – какие проблемы?» Производство советских центрифуг было поточным, себестоимость их на фоне экспериментов Циппе – что прыщ на заднице слона...

Циппе экспериментировал, у нас подкритические центрифуги жужжали и жужжали. Циппе упорствовал: чем длиннее ротор по отношению к диаметру корпуса центрифуги – тем выше степень обогащения! Длиннее, быстрее – вот путь к успеху!

«Ватники» флегматично посматривали в ту сторону и – крутили свои махонькие центрифуги.

«Я есть сумрачный тевтонский гений и ваш главный конкурент!»

«Да-да, мы тебя боимся», – согласно кивали «ватники» и... крутили центрифуги.

Первой жертвой борьбы за эффективное и дешевое обогащение стала фирма «Дегусса». Не смотря на свои славные традиции поставщика урана гитлеровскому режиму, с финансированием работ Циппе она не тянула никак.

В 1971 году патенты и научный коллектив перешли концерну URENCO: дабы еще мощнее победить страну-«бензоколонку», свои технологии и деньги сложили в кучку Германия, Англия и Голландия.

«Теперь я есть богатый сумрачный тевтонский гений! Бояться и трепетать, ватники!»

«Да боимся, боимся, ты только успокойся, – скороговоркой ответили сотрудники «бензоколонки», – Только извини, бояться будем на ходу – нам французам надо уран обогащать...»

Угу – в ужасТно совковое время, когда все мы мучились от отсутствия рынка, СССР начал поставки обогащенного урана на экспорт. Долгосрочный контракт с французской Cogema был примечателен еще и тем, что этим была сломана монополия США как единственного поставщика топливного урана.

«Европа докажет вам, нищасным, что у нее – лучшие умы и технологии! Трепещите!»

«Да, трепетаем, трепетаем уже... Подвинься маленько – дай уран пронести, люди ждут».

И ведь ждали. Ждали во Франции, через год – еще и в Италии, и «подвинься» было не просто так, а по делу: с 1973 советский топливный уран стал идти в Англию и Германию, с 1974 – в Испанию, Швецию, Финляндию, Италию, Швейцарию, Бельгию.

«Техснабэкспорт» работал с точностью метронома, а Циппе… – Циппе продолжал эксперименты. И продолжали работать «сеточные» заводы в Штатах, в Англии и во Франции, производя идеологически правильный уран.

«Ватники» в ответ не рассказывали основы марксистко-ленинской идеологии – откуда «ватникам» знать английский и французский? Уныло шмыгая носом, «ватники» просто меняли цифры на ценниках...

«Неправильные» советские центрифуги на кило урана требовали в 50 (пятьдесят) раз меньше электроэнергии, чем замечательные диффузионные заводы, потому и себестоимость конечной продукции была меньше раз в 5 – 6.

«Да-да, Маркс и Ленин ошибались, рынок – ваше все, а мы – в тупике. Скоко тонн, говорите, отвесить-то?.. Валюту вот сюда, в авоськи складывайте. Да-да, права человека, свобода слова, мир-дружба-жвачка, вы только про аванс не забывайте...»

Циппе продолжал работу, а поборники невидимых руконог рынка нашли единственный способ остановить конкурента – врубить на полную катушку санкции и ограничения. Вот это сработало: доля рынка «Техснабэкспорта» росла, но медленно, тянули время, надеясь на успех Циппе.

Бесчисленные эксперименты URENCO завершились успехом только в середине 70-х. В 1977 году открылись два завода на центрифугах – в английском Кейпенхорсте и в бельгийском Альмело.

Надкритичные центрифуги 2 – 3 метровой высоты знаменовали полное поражение страны-«бензоколонки»: себестоимость европейского урана стала всего в 2,5 раза больше идеологически неправильного советского. Потрясающе! Было дороже в 5 – 6 раз, а теперь тоже дороже, но всего в 2,5!

Европа уверенно доказала свою передовитость – очевидный факт. Подкрепленный тем, что никакие ограничения и квоты с «Техснабэкспорта» снимать никто не стал. Но рукопожатная публика легко опровергнет кажущуюся антирыночность конкурентной борьбы: эти ограничения просто стали традицией!

URENCO зарегистрирована в Англии, а там к традициям всегда относились с трепетом... Так что – шах и мат вам, «ватники»!

Мало того – в 1985 году URENCO построила и третий завод на центрифугах – теперь уже в ФРГ, в Гронау. Три страны – три завода, каково?! Не то, что экономически беспомощный СССР, в котором таких заводов было всего... четыре.

Зато три европейских завода за год давали на-горА 12 800 тысяч ЕРР (единиц работы разделения)! Двенадцать тысяч восемьсот, понятно вам?! Что, действительно понятно, потому, что в СССР получается 25 000? М-м-м... Э-э-э... Короче – у вас неправильный уран, потому, что в центрифугах жужжат неправильные пчелы.

Оставим «на сладкое» историю о том, что происходило в 90-е и договор ВОУ-НОУ – она заслуживает отдельного рассказа. Если серьезно, три европейские страны по части обогащения урана бороться что с Советским Союзом, что с Россией бороться оказались не способны.

В 2006 году Европа к этому состязанию подключила Францию – URENCO и AREVA в 2006 году создали совместное предприятие ETC (Enrichment Tecnjlogy Company Ltd). Теперь все заделы технологии, научные, конструкторские и инженерные школы «атомной Европы» слиты воедино.

Франция закрыла свой диффузионный завод Georges Besse I, открыв на той же площадке Трикастен завод на центрифугах – Georges Besse II. С 2013 года работают оба каскада, суммарная годовая мощность составляет 5 500 ЕРР.

Россия в это время провела очередную смену поколений центрифуг и, не открывая новых заводов, довела суммарную мощность обогащения урана до 26 000 тысяч ЕРР. Итого: 4 европейских державы – 19 700, отсталая страна Россия в одиночку – 26 000.

Впрочем, как бы я ни стебался над могучестью атомной Европы, но в нулевые годы их надкритичные центрифуги стали всерьез беспокоить Росатом. Дам напоследок еще немножко технических деталей.

Надкритичная центрифуга разделяет большее количество урана, чем подкритичная – соответственно, в каскадах их требуется не такое большое количество. Это – плюс. Но выход из строя, авария надкритичной центрифуги вынуждает останавливать весь каскад – ведь выключается механизм, который выполняет большую работу. При этом надкритичные центрифуги в 2 – 3 раза длиннее, выше, чем подкритичные.

Что это значит с технической точки зрения? Длиннее «игла» – значит, ее сложнее удерживать в равновесии, выше требования к ее материалу.

Росатом не торопясь, без суеты одолел все эти проблемы – в 2012 году запущены центрифуги 10 поколения – надкритичные.

В открытых СМИ нет ни одной фотографии этой новинки, потому об их размерах нам позволено только гадать. Но, вероятнее всего, это те же 2 – 3 метра, как и центрифуги URENCO.

Конкуренция продолжается, но на сегодня Европа и Россия находятся на тех же позициях: Росатом в одиночку опережает 4 европейские державы в полтора раза, и пока никаких перспектив изменения этой пропорции не предвидится.

Но, как вы понимаете, Европой «похождения "иглы"» не ограничиваются – мотается она по разным странам и континентам. С ней знакомы в Штатах, она стала дорогим гостем в Пакистане, Иране, Северной Корее и, весьма вероятно, в Израиле (facebook).

Подготовил Иван Орлов