Необходимость утилизации оружейного плутония

Оружейный плутоний — это одна из опасных его разновидностей, используемых в промышленности. Абсолютно все эти изотопы радиоактивны, но некоторые их свойства отличаются друг от друга. Оружейным его называют, чтобы отличать его от другого варианта, используемого в атомной энергетике — так называемый «реакторный» элемент, который используется в каждом существующем ядерном реакторе. Оружейный же вариант использовался, например, во время Второй Мировой войны — именно это вещество было основой начинки той бомбы, что сбросили на Нагасаки. Эффект от воздействия этого радиоактивного элемента стал историческим достоянием, свидетельства которым известны многим. Опасность плутония была подтверждена множество раз не только во время прямых военных операций, но и во время разнообразных испытаний, после обнаружения утечек и прочих возможных случаев попадания элемента в геосферы Земли.

Особенности оружейного плутония

Зачастую возникает вопрос, зачем нужно создание специального варианта элемента для производства оружия. Необходимо подобное производство из-за уникальных свойств каждой разновидности. Необходимый для военной промышленности элемент обладает массовым числом 239. Числа 240 и 242 не подходят, поскольку активностью своей создают слишком высокий нейтронный фон. Этот фон в итоге существенно мешает непосредственному конструированию боевых припасов, обладающих действительной эффективностью.

Кроме того, важен более длинный период полураспада, что, кстати, влияет еще и на процессы утилизации плутония. Подобное преимущество позволяет отказаться от введения дополнительных элементов в оружие, ответственных за теплоотвод. Это теряет свою актуальность, поскольку в «состав» входит меньшее количество «ингредиентов», слишком быстро разогревающих оружие. Или же, напротив, большая концентрация «неспециализированных» разновидностей может привести к преждевременной активизации цепной реакции, что лишает возможности контролировать оружие.

Продукты распада прочих разновидностей оказывают влияние и на стандартную кристаллическую решетку. Последствием такого воздействия является необходимость изменять форму специализированных металлических деталей, что, в свою очередь, может привести к еще более печальным последствиям — полному отказу работы ядерного устройства для взрыва. То есть оружие теряет всякую свою работоспособность.

Конечно, подобные недостатки «реакторного» и других изотопов решаемы, но отдельно стоит учитывать такие параметры оружия как его практичность и компактность, которые обеспечивает только элемент с массовым числом 239.

В России в настоящее время производство оружейного варианта остановлено (еще с 1994 года). Последние реакторы были закрыты несколько позже в 1999 году и в 2010. В Америке производство было закрыто несколько позже — в 1998 году, о закрытие реакторов не сообщалось. Даже спустя такое время в мире еще остается некоторое количество активного элемента, нуждающегося в правильном захоронении, безопасном как для окружающей среды, так и для здоровья населения всех стран, «контактирующих» с военной ядерной промышленностью.

Опасность радиоактивного металла

Одну из главных опасностей, особенно ярких среди всех прочих, представляет собой именно его главное достоинство, эксплуатируемое в промышленности — большой период полураспада. В окружающей среде этот изотоп сохраняется намного дольше, чем его менее стабильные аналоги, а значит его накопление представляет собой большую угрозу, нежели накопление тех разновидностей, более быстро подвергающихся распаду.

Абсолютно все соединения ядовиты. Этот металл излучает как альфа, так и гамма лучи, что также представляет существенную опасность. Первые особенно вредны в случае, если источник лучшей находятся внутри организма, во втором случае сильный негативный эффект оказывается и в случае нахождения источника излучения снаружи, в непосредственной близости от организма.

Попавшее в организм вещество выводится очень тяжело, хотя и плохо всасывается в ткани. Через 50 лет после попадания металла в организм выведется лишь около 80 % всей массы, остальное ее количество все также останется в теле.

Опасность в случае отсутствия правильного захоронения представляет и активность критической массы. Свойство критической массы заключается в том, что при ее накоплении металл может активизировать ядерные реакции деления изотопов, относящиеся к категории самоудерживающихся. Еще одно опасное свойство — «автоматическое» воспламенения вещества даже при комнатной температуре, которое происходит вследствие сложных химических и физических процессов, связанных со свойствами плутония и всей группы его изотопов.

Загрязненность атмосферы начала расти с 1970 года, когда многими странами проводились активные военные испытания с выбросом многочисленных тон радиоактивного вещества, дополняющим уже накопленное в геосферах Земли количество плутония с испытаний прошлых десятилетий.

В современных условиях выброс металла связан не только с военными испытания и техногенными происшествиями, но и случайными утечками вещества из лабораторий и с заводов. Но в общем количестве подобные события привели к утечке лишь нескольких килограммов металла.

Возможности и правила утилизации

Все способы утилизации плутония, как оружейного, так и «реакторного» варианта осуществляется по одному и тому же принципу, поскольку в плане воздействия на окружающую среду и здоровье человека эти два изотопа действуют по примерно одинаковому принципу.

В конце 90-х годов, когда было объявлено прекращение производства конкретного изотопа,, Америка и Россия стала обсуждать возможность утилизации плутония, являющегося избыточным в промышленности обеих стран.

В 1998 году было принято совместное заявление, официальный документ, протоколирующий необходимость прекратить использование и хранение больше ненужного для целей обороны вещества. Обе стороны подписали этот документ в 2000 году. Уже на тот момент соглашение подразумевало избавление от 34 т радиоактивного вещества. На данный момент действие соглашения временно приостановлено из-за невыполнения американской стороной своих прямых обязательств.

В случае утилизации плутония действует стандартный выбор из двух возможных вариантов избавления от опасного вещества:

• окончательное захоронение веществ в специализированных саркофагах на защищенных полигонах;
• вторичное использование плутония, например в рамках реализации проекта закрытого топливного цикла.

Ко второму варианту обращаются крайне редко, поскольку конкретно «военный» вариант в процессах ядерных реакторов используется крайне редко. Чаще происходило наоборот — отработанное топливо перерабатывалось с целью получения металла с массовым числом 239.

В настоящее время развитие достаточно опасной плутониевой энергетики напрямую зависит от восстановления соглашения между США и Россией, которое позволит продолжить использование энергии, получаемой на основе манипуляций с уже отработанным плутонием. Утилизацией оружейного плутония отдельно в рамках одной страны заниматься достаточно сложно, этот процесс требует больших финансовых и технических затрат.

Удобство захоронения именно оружейного варианта заключается в его агрегатном состоянии. Оружейный плутоний — твердый, а согласно многочисленным исследованиям радиоактивные отходы именно в твердом состоянии более ограничены от попаданию в окружающую среду, в отличие от жидкий, которые хоть и небольшую, но все же представляют опасность после их уже непосредственного захоронения. В отдельных случаях планируется даже специально осуществлять кристаллизацию жидких отходов, превращать в керамику или стекло, чтобы защитить окружающую среду.

Опасность, заключающаяся в как в альфа, так и в гамма излучении, долгий период полураспада оружейного изотопа и прочие свойства активного элемента делают его объектом особенного внимания для правильного захоронения или очень осторожной дальнейшей переработки и эксплуатации. Впрочем, переработка достаточно дорого стоит и без содействия других стран является скорее невыгодным, нежели оптимальным решением, поэтому основные силы направляются на развитие потенциальных полигонов для захоронения самых разных радиоактивных отходов, в число которых входит и изотоп этого металла.