Плутоний

Я постоянно наталкиваюсь на утверждение, что в России уже нет ядерного оружия, так как срок штатной службы ядерного заряда из плутония составляет приблизительно 15-18 лет, а реактор по производству оружейного плутония остановлен во время президентства Медведева летом 2009 года, причем эта наработка начиная с 2000 года по межправительственному соглашению с США от 1994 года была существенно сокращена. Отсюда делается вывод, что оружейный плутоний-239 на сегодняшний день практически исчерпал сроки своего хранения.

Вывод на самом деле неверный. Оружейный плутоний, который в реальности представляет из себя смесь изотопов (порядка 93% Пл-239, 4% Пл-240, 2% Пл-241 и небольшие примеси 238, 242 и 243 изотопов) — в общем, он деградирует по нескольким направлениям. Первое — загрязнение Америцием-241, образующимся при распаде Пл-241. Америций добавляет так называемую «реактивность» заряду, то есть, выделение энергии при штатном подрыве идет быстрее, чем «положено», за счет чего заряд не может выдать заданную энергию. Сам по себе процесс ядерного взрыва происходит в две фазы — вначале идет взрывной обжим заряда, направленный внутрь него, что приводит к ядерной реакции и выделению энергии, направленной от заряда. Счет идет на миллионные доли секунды, но чем дольше происходит обжим, тем большую энергию удастся выделить. Америций существенно уменьшает время взрывного обжима, что и приводит к снижению выделения ядерной энергии. При концентрации америция примерно в 1 процент ядерный взрыв может не произойти — произойдет просто тепловой разброс боевой части. Поэтому отравление америцием — ключевая проблема плутониевого заряда и его нужно очищать от накопленных загрязнений химическими методами очистки.

Вторая линия деградации — альфа-распад плутония приводит к изменению механических характеристик материала, разрушается кристаллическая решетка, материал «охрупчивается» в том числе и из-за накопления гелия. «Лечится» это чисто металлургически — переплавкой заряда.

Есть и третья линия деградации — но это происходит при неправильном (нештатном) хранении. Обычно это связано с нарушением теплоотвода, так как плутоний выделяет довольно значительные объемы тепла, которые в замкнутом пространстве могут привести к изменению аллотропной модификации — перевести «боевую» дельта-фазу плутония в более плотную альфа-фазу. При нормальных технологиях хранения этого не происходит, тем более, что заряд дополнительно стабилизируется присадкой галлия, который «раздвигает» температурный диапазон сохранения «боевой» фазы кристаллической решетки. Но, повторюсь — речь идет именно о нарушениях в хранении, в нормальных условиях этого ничего не происходит.

Кстати, плутоний - уникальный металл с уникальным свойством: его "боевая" аллотропная форма ("дельта-фаза") при резком нагревании и давлении самопроизвольно переходит в "альфа-фазу", чья плотность на 20% выше из-за изменения кристаллической решетки. Это огромный плюс с точки зрения боевого применения: взрывное обжатие вызывает дополнительное увеличение плотности плутония за счет перехода между фазами, что усиливает эффект сжатия и, соответственно, вызывает дополнительное выделение ядерной энергии. Такими свойствами не обладает ни один материал, который можно использовать в ядерном оружии. 

Тепловая деградация заряда при хранении приводит как к изменению его геометрии, так и делает невозможным это дополнительное сжатие при подрыве. Заряд, попавший в нештатные условия хранения, быстро перестает иметь боевые свойства. Поэтому ядерное устройство с плутониевой боевой частью не представляет угрозы в случае попадания в руки каких-либо террористов - они не в состоянии обеспечить правильное хранение, а значит - и применить это устройство. То же самое относится и к утерянным в результате аварий зарядам.

Скажем, если падает самолет-носитель или тонет подводная лодка с ядерными ракетами, через некоторое время они перестают представлять угрозу (за исключением чисто химического заражения небольшого участка местности)

Таким образом, при нормальном хранении основной проблемой для заряда является накопление америция. Эта задача в России решена на Железногорском ГХК на установке переочистки плутония, в США этот процесс производится на комплексе Y-12 в Окридже. Нюанс в том, что так как америций образуется из 241 изотопа плутония, через два (реже три) цикла переочистки в заряде этот изотоп полностью исчерпывается, и накопление америция прекращается, остается лишь проблема изменения механических свойств, в первую очередь из-за охрупчивания материала и накопления в нем гелия, разрушающего кристаллическую решетку. Но, как я написал выше - это уже вполне решаемая металлургическая задача.

В общем, накопленных запасов плутония при соблюдении всех технологий хранения и эксплуатации вполне достаточно для того, чтобы поддерживать определенный уровень количества ядерных зарядов, как в России, так и в США. Для этого совершенно не требуется нарабатывать новые количества оружейного плутония. Его и так наработано с запасом.

Основной проблемой становится технологическая. То самое соблюдение технологий хранения и эксплуатации. Именно они вызывают вопросы, так как общее падение технологической культуры в стране налицо. Достаточно вспомнить забитый молотком датчик курсовой устойчивости ракеты, что и привело к аварии при её запуске. Достаточно оценить степень деградации российского сегмента МКС и дикие по своему характеру происшествия, которые привели к тому, что часть российского сегмента уже непригодна к эксплуатации, а эвакуационный корабль прямо сегодня не способен в случае необходимости спустить экипаж на поверхность. Три отрасли делают страну высокоразвитой — авиастроение, ракетостроение и ядерная промышленность. Увы, но первые две в России очевидно деградировали. Что вызывает вопрос и к третьей. Если и есть проблемы — то они носят характер катастрофы технологической культуры в отрасли.

Поэтому дело не в деградации зарядов плутония и исчерпании срока хранения — с этим всем как раз проблем нет. А вот с людьми и структурами, которые обслуживают и занимаются этой отраслью — тут вопрос стоит в полный рост. Никто не знает, насколько плохо еще и в этой отрасли, так как узнать это можно только тогда, когда "припечет". Верить на слово нашим министрам-президентам - это занятие для слабоумных. Увы, но доверия к ним нет уже давно. Нюанс в том, что они сами могут быть уверены, что всё в полном порядке. Но вот что там на самом деле - вряд ли в курсе даже они.

Сказанное означает, что по документам на складах и на боевом дежурстве стоит и находится некоторое число ядерных устройств, которые (опять же по документам) могут быть применены. Однако никто не может сказать, сколько на самом деле ракет-носителей может взлететь и долететь. Никто не может сказать, какое количество зарядов сработает и как именно. Проблема распада и деградации как раз в том и заключается, что возникают неопределенности, которые в принципе невозможно оценить. Кто мог подумать, что вторая армия мира (во всяком случае, "по документам") не сможет взять Киев за три дня? Ну, или хотя бы за неделю? А не взяла. И более того - потолкавшись на окраинах, снялась и вышла. Ровно то же самое внезапно может случиться и с любым иным мероприятием, которое (казалось бы) может быть проведено без малейших в этом проблем. И чем выше деградация страны - тем шире диапазон этой неопределенности.