Масса. Плутониевый ликбез

В указе подчеркивается, что речь идет о плутонии, который “не используется для целей изготовления ядерного оружия или других ядерных взрывных устройств, для исследований, разработок, проектирования или испытаний, связанных с такими устройствами, или для любых других военных целей”.

Плутоний – это трансурановый элемент, то есть у него в ядре больше протонов, чем у урана. Соответственно, этот элемент менее устойчив, чем уран. Насколько я помню, самый устойчивый из изотопов – плутоний-239 (то есть у него всего в ядре протонов и нейтронов 239 штук) имеет период полураспада примерно 24 тысячи лет. Для сравнения: у урана-235 период полураспада около миллиарда лет, а у урана-238 – много миллиардов лет.

Почему всё это важно? Во-первых, благодаря меньшей устойчивости плутоний значительно легче делится под воздействием прямых попаданий нейтронов, чем уран. Поэтому плутоний оказывается более удобным, чем уран, материалом для изготовления ядерного оружия. Во-вторых, опять-таки вследствие этой меньшей устойчивости плутоний в природе не сохранился. Его надо изготовлять искусственно.

Как это делается? В ядерных реакторах уран-238 облучается потоком нейтронов, ведь по ходу работы ядерного реактора нейтронов выделается очень много. Их хватает не только на работу самого реактора, но и на разные вспомогательные нужды. В том числе хватает и на образование плутония. Поскольку химические свойства плутония сильно отличаются от химических свойств других элементов, его несложно выделить из получившейся смеси. Есть реакторы, работающие специально в таком режиме, чтобы формировалось как можно больше плутония. Их обычно называют «размножителями». Но, в принципе, плутоний образуется в заметных количествах при работе любого реактора. Поэтому, кстати, очень большой доход приносит переработка отходов работы реактора. Там не только плутоний, там много всяких интересных вещей образуется, но плутоний приносит наибольшую выгоду при переработке.

Плутоний хорош для изготовления ядерных бомб, поэтому опасен политически. Существует международное соглашение о довольно жёстком контроле за этим элементом, а кроме того, было заключено несколько соглашений о сокращении количества плутония, используемого в хозяйстве. Российская Федерация в 2000 году заключила с Соединёнными Государствами Америки соглашение, по которому имеющиеся запасы оружейного (то есть чистого) плутония должны быть переработаны в реакторное топливо так называемого смешанного типа. Это сплав плутония с ураном – чистым ураном или химическими соединениями урана. Такая смесь хорошо работает в реакторах, но из неё довольно трудно выделить чистый плутоний. Таким образом, эта смесь неудобна для потенциальных террористов.

Российская Федерация очень быстро построила завод, полностью соответствующий всем требованиям, прописанным в соглашении. А Соединённые Государства Америки до сих пор не удосужились это сделать. Объясняют чем попало. То денег нет, то не знают, как такой завод должен быть устроен. В общем, они своему слову хозяева: хотят – дают, хотят – обратно берут. В таких условиях понятно, что Российской Федерации нет смысла исполнять свою часть соглашения. Тем более, что американцы заявили: они будут перерабатывать плутоний по другой технологии. То есть они тоже будут делать сплав, но такого состава, какой потом очень легко разделить. То есть получится, что они под видом исполнения соглашения оставят плутоний в таком состоянии, что в любой момент, когда захотят, могут снова его переделать из реакторного в оружейный.

Естественно, нам нет смысла исполнять свою часть соглашения, когда партнёры отказываются исполнять свою часть. Это общепринятая норма и в бизнесе, и в политике, и удивляться можно только одному: насколько долго мы терпели, надеясь, что наши партнёры всё-таки поймут, что им выгодней исполнить свою часть соглашения, а не крутиться как уж на сковородке в надежде что-то выгадать от собственной ушлости.

Американцы подряд, на нескольких разно-безобразных примерах продемонстрировали, что они не исполняют соглашения, но требуют их исполнения только от своих партнёров. Тут и нарушение Соединёнными Государствами Америки многих санкционных ограничений против Российской Федерации, при том, что от ЕС они требуют строжайшего исполнения санкций. Тут и отказ добиваться от своих наёмников в Сирии соблюдения соглашений о прекращении огня. Американцы настолько убедительно показали не только нам, но и всему миру, что они не выполняют соглашения, что теперь мы уже имеем очевидное для всех право не исполнять свою часть соглашений. Так сказать, накопилась критическая масса.

Возникает вопрос: связано ли сегодняшнее решение Путина с так называемой «аферой тысячелетия» – урановой сделкой Гора-Черномырдина? Нет, сегодня речь идёт о совершенно других технологиях. Общее здесь в треугольнике: РФ – США – расщепляющиеся материалы.

Дело тут вот в чём. Американцы ещё со времён Манхэттенского проекта, то есть со времён Второй мировой войны, пользовались газодиффузионным методом разделения изотопов урана. Одно из соединений урана – шестифтористый уран – при нагреве становится газом. И этот газ прогоняют через тонкие микропористые мембраны, и более лёгкий изотоп урана проходит через них чуточку быстрее. Именно чуточку, поскольку разница в массах ничтожно малая. Прогнав уран через многие тысячи таких микропористых мембран, можно на выходе получить газ, где концентрация урана-235 намного выше, чем урана-238. Естественно, это требует очень большой энергии на работу множества насосов, прокачивающих газ. В общем, это долгое и дорогое удовольствие.

В военное время пошли на это, поскольку у войны другая бухгалтерия. Но после войны американцы не стали разрабатывать новые способы. Старые работают – и ладно. А уран – дело достаточно дорогое, чтобы затраты окупились. А вот Советский Союз не пожалел сил и средств на освоение другого метода. Газ крутят в центрифугах, тяжёлый компонент отбрасывается к внешней части центрифуги, лёгкий концентрируется около оси. За один прогон в центрифуге газ обогащается на пару процентов. Естественно, энергозатраты при таком способе несравненно меньше. Соответственно, уран, разделённый по такой технологии, в разы дешевле.

И когда велись переговоры по ядерной сделке комиссии Гора и Черномырдина, цену при этом установили, исходя из известных американцам сведений о затратах на обогащение урана. И установили так, чтобы уран, получаемый американцами по этому соглашению, был заметно дешевле того, что они делают на своих обогатительных фабриках. А мы-то разделяли уран в десятки раз дешевле, чем американцы. Поэтому мы вместо того, чтобы брать весь уран со склада, просто продолжили работу своих разделительных фабрик, и этот уран шёл к американцам под видом урана со склада. А когда срок действия контракта закончился, только тогда мы сказали, что это был не уран со склада, а свежеобогащённый, и что у нас всё в порядке со всеми запасами.

Касательно продажи плутония. Как я заметил, у плутония довольно маленький период полураспада. 24 000 лет – вроде бы много, но это значит, что буквально за несколько лет в данной порции плутония накапливается достаточно примесей, чтобы требовалось его очистка. А без очистки его просто невозможно использовать как часть оружия. Поэтому имеющиеся запасы плутония приходится постоянно подвергать разным переработкам.

Более того, даже срок годности ядерных бомб на складах определяется именно необходимостью время от времени демонтировать бомбу и менять загрязнённый плутоний на свежеочищенный. Вследствие всех этих переработок, те запасы плутония, что имеются на складах, американцам мало помогут в час пик. Чтобы поддержать боеготовность этого запаса, его всё равно приходится постоянно освежать. С другой стороны, плутоний постоянно образуется в ходе работы любого ядерного реактора.

Соответственно, мы всё время получаем свежий плутоний взамен проданного американцам просто потому, что наши реакторы работают, и доля атомных реакторов у нас в энергобалансе заметно выше, чем у американцев. То есть то, что они покупали – это отходы нашей повседневной деятельности. Поэтому вряд ли оказалось возможно существенно подорвать наши ядерно-оружейные возможности такими закупками.

К чему я всё это рассказал с такими подробностями? К тому, что вопреки многочисленным расхожим легендам мы уступаем американцам по части технологий только в том, без чего можем обойтись. А то, что нам жизненно необходимо, мы делаем лучше. Я думаю, что американцев ждёт ещё множество подобных сюрпризов.

Что же касается переделки оружейного плутония в реакторный, что мы сейчас прекратили, то, во-первых, у нас сейчас уже запущен реактор, обеспечивающий работу, по сути, на смеси свежего урана с реакторными отходами. То есть нам просто технически уже не требуется переработка оружейного плутония в реакторный. Мы добиваемся того же эффекта другими способами. И наши ядерные программы – хоть реакторные, хоть оружейные – от остановки этого соглашения ничуть не пострадают.

Анатолий Вассерман