8. Плутоний из ядерных погребов
8. Плутоний из ядерных погребов
При намечаемом ядерном разоружении высвобождаются одна-две сотни тонн кондиционного (военного) плутония и одна-две тысячи тонн урана-235 . Возникает вопрос: что делать, куда девать это накопленное десятилетиями богатство? Складировать? Крайне неэкономично, так как требует значительных затрат на военную охрану без всякой пользы. И бессмысленно, если речь идёт о реальном разоружении.
Хочу напомнить, что „задержка“ с испытанием первой советской бомбы произошла не потому, что мы не знали, как её делать. Не было плутония и урана нужного количества и состава. Без плутония нет современного ядерного оружия, и наоборот: наличие плутония создаёт все необходимые предпосылки для восстановления ядерного арсенала за короткий срок — не более месяца.
Наше жёсткое утверждение, таким образом, сводится к тому, что, до тех пор пока плутоний не будет уничтожен, ядерное разоружение носит условный, демонстративный (или политический) характер.
В отношении урана-235 задача хотя бы в принципе может быть решена путём разбавления его природным (отвальным) ураном до концентрации, не применимой для оружия, но пригодной для тепловыделяющих элементов атомных станций. Единственная возможность безвозвратно ликвидировать плутоний — подвергнуть его ядерным превращениям в реакторах. Для этого нужна сеть атомных станций, в том числе и тех, которые наиболее приспособлены для сжигания плутония.
Иногда утверждают, что военный плутоний имеет даже отрицательную стоимость, подразумевая под этим только одно обстоятельство: использование плутония в современных реакторах обойдется дороже привычных урановых твэлов, даже если считать плутоний бесплатным.
Что и говорить, освоение нового вида топлива для электростанций — дело непростое и требует определённых затрат. Но, во-первых, задача не представляется неразрешимой — умеют же делать сложные плутониевые детали для атомных зарядов. Во-вторых, всякое разоружение требует затрат.
Например, существует оценка, что на ликвидацию химического оружия в России потребуется до миллиарда долларов, что превосходит затраты на его создание. По аналогии можно предположить, что и в отношении ядерного оружия, с учётом рекультивации радиоактивных земель и озёр, расходы будут не меньше того, что затрачено на производство.
При этом всегда следует иметь в виду, что, в каком бы виде плутоний ни находился — на складах, перемешанный с землёй, другими веществами, включая радиоактивные, — его выделение и доведение до военных кондиций как химически отличного элемента остаётся операцией скоротечной и сравнительно дешёвой.
Наконец, в-третьих. При развитой атомной энергетике — а её эра обязательно наступит — всё равно нужно будет осваивать плутоний, потому что представить себе широкомасштабное развитие АЭС без вовлечения дешёвого урана-238 в сферу деления (через плутоний) невозможно.
Наличие большого количества кондиционного (военного) плутония и высокообогащённого урана (ВОУ) не только расширяет сырьевую базу для традиционных АЭС, но также создаёт предпосылки для новых типов активных зон реакторов, наиболее полно использующих это преимущество. Становится возможным значительное расширение доли быстрых реакторов, вовлекающих в горение дешёвый и широко распространённый изотоп урана-238 с высокой концентрацией активных атомов в тепловыделяющих элементах.
Преимущество концентрированного топлива может быть распространено и на тепловые реакторы. Известно, что допустимое выгорание, при котором поддерживается критическое состояние реактора, пропорционально первоначальному содержанию активной компоненты. Это значит, что, увеличивая в несколько раз первоначальную концентрацию урана-235 , мы имеем возможность продлить срок жизни твэла (время кампании) в то же число раз и соответственно снизить поток отработавшего топлива. Следует подумать, принимая в расчёт прежде всего экономическую целесообразность, и об уменьшении удельных тепловых нагрузок в реакторе также в несколько раз — с тем чтобы не заниматься перегрузкой топлива в течение всего эксплуатационного срока станции (30 amp;ndash;50 лет) .
Таковы некоторые теоретические аспекты применения концентрированных материалов, не затрагивающие другую технологическую сторону, которая, будем надеяться, также найдёт своё решение.
* * *
Строго говоря, в отношении использования плутония (как продукта ядерных реакций в урановых реакторах) существуют две противоположные точки зрения. В ряде стран (например , в Канаде, Швеции, США) считают, что плутоний после выдержки в долговременном хранилище должен быть захоронен навечно в глубоких геологических формациях. В других странах (Бельгия , Франция, Германия, Япония, Россия, Швейцария, Англия) придерживаются противоположной стратегической линии. Здесь считают плутоний ценным продуктом, строят собственные заводы по переработке топлива или заключают контракты с зарубежными фирмами на эту дорогостоящую процедуру.
Особого внимания заслуживает позиция США — страны с развитой атомной промышленностью. С одной стороны, здесь широко пропагандируется идея захоронения плутония. Происходит это под флагом нераспространения ядерного оружия и под аккомпанемент общего скептицизма в отношении ядерной энергетики как таковой. В то же самое время США активно скупают уран, в том числе и уран российского производства.
Я усматриваю здесь вполне определённую конъюнктуру: надо делать запасы, пока мировая линия на развитие атомной энергетики не возобладала и уран относительно дёшев. Уже много лет Америка скупает нефть в Саудовской Аравии, сохраняя в неприкосновенности собственные месторождения. Теперь пришла очередь урана. Сегодня его дешевле купить, чем самим организовать переработку топлива АЭС. Так что высокие соображения о нераспространении оружия, об экологической опасности — в некотором роде ширма, создающая выгодный фон для формирования общественного мнения.
Настаивая на масштабной атомной энергетике, мы, казалось бы, вступаем в противоречие с самими собой, так как она предусматривает выделение и расширенное воспроизводство плутония, который может использоваться не только в мирных целях. В оборот вступают многие сотни тонн плутония, и при любом мыслимом контроле нельзя дать гарантий, что малая доля его не будет использована в бомбах. Именно эти соображения послужили основанием для президента США Дж. Картера для принятия решения о закрытии быстрых реакторов-бриддеров.
На этот счёт существует два возражения.
Прежде всего речь идёт не о кондиционном (военном) плутонии, а о реакторном, насыщенном многими бесполезными изотопами. Американцы доказывают, что и на этом плутонии можно сделать бомбу не хуже, чем на уране-235 . Но бомб на уране-235 фактически нет. Реакторный плутоний имеет примерно втрое большую критмассу, чем военный, в нём в 10 amp;ndash;15 раз выше внутреннее тепловыделение, в 10 раз больше радиационный фон, включая америций-241 (продукт распада плутония-241) с мощным гамма-излучением. Можно определённо утверждать, что это будет, по современным меркам, не бомба, а некий маломощный уродец, необычайно тяжёлый в эксплуатации. Совсем не случайно был придуман военный плутоний.
С учётом сказанного каким-то образом подчёркивать особую позицию в отношении так называемого военного плутония и настаивать на его непременном захоронении, на мой взгляд, нет никаких оснований. Обращаться с таким плутонием давно научились, его размещение в твэлах вряд ли вызовет затруднения у специалистов.
Далее. Процедура повторного использования плутония не всегда подразумевает его химическое отделение. Есть современные технологические схемы быстрых реакторов, которые выжигают топливо, включая уран-238 , на 50 amp;ndash;60 процентов без его переработки. Вполне возможна процедура, когда отделяется лёгкая часть топлива, а тяжёлая — без разбивки на компоненты — вновь возвращается в активную зону реактора. Изучены непрерывные режимы, при которых на вход подаётся уран-238 , а на выходе возникает прогоревшее более чем наполовину топливо. Так обозначается путь к замкнутому циклу, без выброса в окружающую среду долгоживущих элементов трансурановой группы и без выделения плутония в чистом виде. Одновременно автоматически теряет основание запрет Дж. Картера.
И ещё об одном заблуждении.
Говорят, что термоядерные реакторы являются идеальными с военной точки зрения, так как не имеют дела с плутонием. Помнится, как ещё в самом начале своей деятельности я узнал о магнитном термоядерном реакторе Сахарова и Тамма. Мне поведали об этом под большим секретом, в буквальном смысле шёпотом. Вначале я объяснял такую осторожность чисто экономическими причинами, стремлением не допустить утечки новейшей технологии. Только потом понял, что дело в другом.
Любой термоядерный реактор, использующий DT-реакцию, способен накапливать плутоний с производительностью в 10 раз большей, чем реактор деления той же мощности. При этом возникает замкнутое по тритию производство с большим выходом вполне кондиционного военного плутония. В связи с этим обстоятельством следует обратить внимание, осуществляя контрольные функции за производством военного плутония, прежде всего на высокопоточные реакторы.
Как уже отмечалось, в процессе разоружения происходит высвобождение большого количества военного плутония и, следовательно, исчезает потребность в его производстве. Таким образом, появляются предпосылки для конверсии всех оборонных реакторов закрытого типа, превращения их в предприятия, доступные международной инспекции. Заканчивается эра безудержной секретности.
В США, как известно, объявили о прекращении производства плутония. Приняв это к сведению, не стоит поддаваться самообману: не из высоких моральных соображений решились американцы на такой шаг — попросту возникло „затоваривание“ этим радиоактивным продуктом. Аналогичная ситуация и в России. Но в силу объективных и субъективных причин несколько промышленных реакторов по наработке плутония у нас всё ещё функционируют.
К сказанному добавим, что, помимо плутония, в бомбах используют тяжёлый изотоп водорода — тритий, который также получают в реакторах. Однако с тритием проще. Период полураспада плутония — 24 тысячи лет, для трития он „всего лишь“ 12,6 года. Прекращение производства трития автоматически ведёт к исчезновению вместе с ним наиболее опасных видов водородного оружия — по расчётам, за 50 лет арсеналы автоматически сократятся в двадцать раз.
* * *
В своё время я твёрдо усвоил: нельзя в оценках, равно как и в полемике, пользоваться только двумя красками — белой и чёрной. При углублённом рассмотрении всегда обнаруживаются промежуточные тона, нюансы. И всё же есть ситуации, в которых однозначное решение необходимо.
Когда речь идёт о международной инспекции ядерных объектов, чрезвычайно важно, чтобы она была всеобъемлющей, касалась как ядерных, так и неядерных стран. Достаточно сделать исключение в отношении хотя бы одного реактора — и сразу подрывается идея, разрушается стройная система контроля, в равной мере приемлемая для всех участников. Любой прецедент подобного рода обязательно вызовет возражения — почему кому-то можно, а нам нельзя? И круг исключений будет нарастать.
Вывод мой однозначен: необходим, без всяких исключений, международный контроль за объектами атомной промышленности. В этом случае, одновременно с широким развитием АЭС, возникают гарантии для полного и безвозвратного уничтожения военных ядерных материалов.
Такова диалектика: сорок с лишним лет мы развивали реакторостроение, чтобы создавать плутоний. Теперь пришло время строить новые реакторы, чтобы производить электричество и одновременно уничтожать плутоний, постепенно сводя к нулю и ядерные арсеналы, и саму угрозу ядерной войны.