Las disputas ambientales en torno al combustible nuclear gastado (SNF) siempre me han causado un ligero desconcierto. El almacenamiento de este tipo de "residuos" requiere estrictas medidas y precauciones técnicas, y debe manejarse con cuidado. Pero esto no es motivo para oponerse al hecho mismo de la presencia de combustible nuclear gastado y al aumento de sus reservas.
Finalmente, ¿por qué desperdiciar? La composición de SNF contiene muchos materiales fisionables valiosos. Por ejemplo, plutonio. Según diversas estimaciones, se forma a partir de 7 a 10 kg por tonelada de combustible nuclear gastado, es decir, unas 100 toneladas de combustible nuclear gastado generadas en Rusia anualmente contienen de 700 a 1000 kg de plutonio. El plutonio de reactor (es decir, obtenido en un reactor de potencia y no en un reactor de producción) es aplicable no solo como combustible nuclear, sino también para crear cargas nucleares. Por este motivo, se llevaron a cabo experimentos que mostraron la posibilidad técnica de utilizar el plutonio del reactor como relleno de cargas nucleares.
Una tonelada de combustible nuclear gastado también contiene alrededor de 960 kg de uranio. El contenido de uranio-235 es pequeño, alrededor del 1,1%, pero el uranio-238 puede pasar a través de un reactor de producción y obtener el mismo plutonio, solo que ahora de buena calidad para armas.
Finalmente, el combustible nuclear gastado, especialmente el que se acaba de sacar del reactor, puede actuar como un arma radiológica, y es notablemente superior en esta calidad al cobalto-60. La actividad de 1 kg de SNF alcanza los 26 mil curies (para el cobalto-60 - 17 mil curies). Una tonelada de combustible nuclear gastado recién extraída del reactor da un nivel de radiación de hasta 1000 sieverts por hora, es decir, se acumula una dosis letal de 5 sieverts en solo 20 segundos. ¡Multa! Si se rocía al enemigo con un polvo fino de combustible nuclear gastado, puede infligir graves pérdidas.
Todas estas cualidades del combustible nuclear gastado son bien conocidas desde hace mucho tiempo, solo que encontraron serias dificultades técnicas asociadas con la extracción de combustible del conjunto combustible.
Desmontar la "pipa de la muerte"
Por sí solo, el combustible nuclear es un polvo de óxido de uranio, prensado o sinterizado en tabletas, pequeños cilindros con un canal hueco en el interior, que se colocan dentro de un elemento combustible (elemento combustible), a partir del cual se ensamblan los conjuntos combustibles, colocados en los canales de el reactor.
TVEL es solo un obstáculo en el procesamiento de combustible nuclear gastado. Sobre todo, TVEL parece un cañón de pistola muy largo, de casi 4 metros de largo (3837 mm, para ser exactos). Su calibre es casi un arma: el diámetro interior del tubo es de 7, 72 mm. El diámetro exterior es de 9,1 mm y el grosor de la pared del tubo es de 0,65 mm. El tubo está hecho de acero inoxidable o aleación de circonio.
Los cilindros de óxido de uranio se colocan dentro del tubo y se empaquetan herméticamente. El tubo contiene de 0,9 a 1,5 kg de uranio. La barra de combustible cerrada se infla con helio a una presión de 25 atmósferas. Durante la campaña, los cilindros de uranio se calientan y expanden, de modo que terminan encajados firmemente en este largo tubo de rifle. Cualquiera que haya derribado una bala clavada en el cañón con una baqueta puede imaginarse la dificultad de la tarea. Solo que aquí el cañón tiene casi 4 metros de largo y hay más de doscientas "balas" de uranio encajadas en él. La radiación procedente de él es tal que es posible trabajar con el TVEL recién extraído del reactor solo de forma remota, utilizando manipuladores o algunos otros dispositivos o máquinas automáticas.
¿Cómo se extrajo el combustible irradiado de los reactores de producción? La situación allí era muy sencilla. Los tubos TVEL para reactores de producción estaban hechos de aluminio, que se disuelve perfectamente en ácido nítrico, junto con uranio y plutonio. Las sustancias necesarias se extrajeron de la solución de ácido nítrico y se procesaron posteriormente. Pero los reactores de potencia diseñados para temperaturas mucho más altas utilizan materiales TVEL refractarios y resistentes a los ácidos. Además, cortar un tubo de acero inoxidable tan delgado y largo es una tarea muy rara; por lo general, toda la atención de los ingenieros se centra en cómo enrollar un tubo de este tipo. El tubo para TVEL es una verdadera obra maestra tecnológica. En general, se propusieron varios métodos para destruir o cortar el tubo, pero este método prevaleció: primero, el tubo se corta en una prensa (puede cortar todo el conjunto de combustible) en trozos de unos 4 cm de largo, y luego se vierten los tocones en un recipiente donde se disuelve uranio con ácido nítrico. El nitrato de uranilo obtenido ya no es tan difícil de aislar de la solución.
Y este método, a pesar de su sencillez, tiene un inconveniente importante. Los cilindros de uranio en piezas de barras de combustible se disuelven lentamente. El área de contacto del uranio con el ácido en los extremos del muñón es muy pequeña y esto ralentiza la disolución. Condiciones de reacción desfavorables.
Si confiamos en el combustible nuclear gastado como material militar para la producción de uranio y plutonio, así como como medio de guerra radiológica, entonces debemos aprender a cortar tuberías con rapidez y destreza. Para obtener un medio de guerra radiológica, los métodos químicos no son adecuados: después de todo, necesitamos preservar todo el ramo de isótopos radiactivos. No hay muchos de ellos, productos de fisión, 3, 5% (o 35 kg por tonelada): cesio, estroncio, tecnecio, pero son ellos los que crean la alta radiactividad del combustible nuclear gastado. Por lo tanto, se necesita un método mecánico para extraer uranio con todos los demás contenidos de los tubos.
Reflexionando, llegué a la siguiente conclusión. Espesor del tubo 0,65 mm. No tanto. Se puede cortar en torno. El grosor de la pared corresponde aproximadamente a la profundidad de corte de muchos tornos; si es necesario, puede aplicar soluciones especiales con una gran profundidad de corte en aceros dúctiles, como el acero inoxidable, o utilizar una máquina con dos cortadores. Un torno automático que puede agarrar una pieza de trabajo por sí mismo, sujetarla y girarla no es infrecuente en estos días, especialmente porque cortar un tubo no requiere precisión y precisión. Basta con moler el extremo del tubo, convirtiéndolo en virutas.
Los cilindros de uranio, al liberarse de la carcasa de acero, caerán en el receptor debajo de la máquina. En otras palabras, es muy posible crear un complejo completamente automático que cortará los conjuntos de combustible en pedazos (con una longitud que sea más conveniente para girar), coloque los cortes en el dispositivo de almacenamiento de la máquina, luego la máquina cortará el tubo, liberando su relleno de uranio.
Si domina el desmontaje de los "tubos de la muerte", entonces es posible utilizar el combustible nuclear gastado como un producto semiacabado para el aislamiento de isótopos aptos para armas y la producción de combustible para reactores, y como arma radiológica.
Polvo mortal negro
Las armas radiológicas, en mi opinión, son más aplicables en una guerra nuclear prolongada y, principalmente, para causar daño al potencial económico-militar del enemigo.
Bajo una guerra nuclear prolongada, estoy planteando una guerra en la que se utilizan armas nucleares en todas las etapas de un conflicto armado prolongado. No creo que termine ahí un conflicto a gran escala que ha alcanzado o incluso comenzado con el intercambio de ataques masivos con misiles nucleares. En primer lugar, incluso después de un daño significativo, todavía habrá oportunidades para realizar operaciones de combate (las existencias de armas y municiones permiten realizar operaciones de combate suficientemente intensivas durante otros 3-4 meses sin reponerlas con producción). En segundo lugar, incluso después del uso de armas nucleares en alerta, los grandes países nucleares seguirán teniendo una gran cantidad de ojivas, cargas nucleares y artefactos explosivos nucleares diferentes en sus almacenes que, muy probablemente, no sufrirán. Pueden utilizarse y su importancia para la conducción de las hostilidades se vuelve muy grande. Es aconsejable conservarlos y utilizarlos ya sea para un cambio radical en el curso de operaciones importantes, o en la situación más crítica. Esta ya no será una aplicación de salva, sino prolongada, es decir, una guerra nuclear está adquiriendo un carácter prolongado. En tercer lugar, en las cuestiones económicas y militares de una guerra a gran escala, en la que se utilizan armas convencionales junto con armas nucleares, la producción de isótopos de grado armamentístico y nuevas cargas, y la reposición de los arsenales de armas nucleares estarán claramente entre las más importantes. tareas prioritarias importantes. Incluyendo, por supuesto, la creación más temprana posible de reactores de producción, industrias radioquímicas y radio-metalúrgicas, empresas para la fabricación de componentes y el ensamblaje de armas nucleares.
Es precisamente en el contexto de un conflicto armado prolongado y de gran escala que es importante no dejar que el enemigo se aproveche de su potencial económico. Dichos objetos pueden destruirse, lo que requerirá un arma nuclear de potencia decente o un gran gasto de bombas o misiles convencionales. Por ejemplo, durante la Segunda Guerra Mundial, para asegurar la destrucción de una gran planta, se requirió arrojar de 20 a 50 mil toneladas de bombas aéreas sobre ella en varias etapas. El primer ataque detuvo la producción y dañó el equipo, mientras que los posteriores interrumpieron los trabajos de restauración y agravaron los daños. Digamos que la planta de combustible sintético Leuna Werke fue atacada seis veces entre mayo y octubre de 1944 antes de que la producción cayera al 15% de la producción normal.
En otras palabras, la destrucción por sí sola no garantiza nada. Una planta destruida es susceptible de restauración, y de una instalación muy destruida, se pueden retirar los restos del equipo adecuado para crear una nueva producción en otro lugar. Sería bueno desarrollar un método que no permitiera al enemigo usar, restaurar o desmantelar una importante instalación económica militar para las piezas. Parece que un arma radiológica es adecuada para esto.
Cabe recordar que durante el accidente de la central nuclear de Chernobyl, en el que habitualmente toda la atención se centró en la cuarta unidad de potencia, las otras tres unidades de potencia también fueron apagadas el 26 de abril de 1986. No es de extrañar, resultaron estar contaminados y el nivel de radiación en la tercera unidad de potencia, ubicada junto a la que explotó, fue de 5, 6 roentgens / hora ese día, y una dosis medio letal de 350 roentgens subió en 2, 6 días o en solo siete turnos de trabajo. Está claro que era peligroso trabajar allí. La decisión de reiniciar los reactores se tomó el 27 de mayo de 1986 y, tras una descontaminación intensiva, se lanzaron la 1ª y la 2ª unidad de potencia en octubre de 1986 y la tercera unidad de potencia en diciembre de 1987. La planta de energía nuclear de 4000 MW estuvo completamente fuera de servicio durante cinco meses, simplemente porque las unidades de energía intactas estuvieron expuestas a contaminación radiactiva.
Entonces, si rocía una instalación militar-económica enemiga: una planta de energía, una planta militar, un puerto, etc., con polvo de combustible nuclear gastado, con un montón de isótopos altamente radiactivos, entonces el enemigo se verá privado de la oportunidad de usarlo. Tendrá que pasar muchos meses descontaminando, introduciendo una rotación rápida de trabajadores, construyendo refugios de radio e incurriendo en pérdidas sanitarias por sobreexposición del personal; la producción se detendrá por completo o disminuirá de manera muy significativa.
El método de entrega y contaminación también es bastante simple: polvo de óxido de uranio finamente molido (polvo negro mortal) se carga en casetes explosivos, que a su vez se cargan en la ojiva de un misil balístico. 400-500 kg de polvo radiactivo pueden ingresar libremente. Por encima del objetivo, los cassettes son expulsados de la ojiva, los cassettes son destruidos por cargas explosivas y un fino polvo altamente radiactivo cubre el objetivo. Dependiendo de la altura de la operación de la ojiva del misil, es posible obtener una fuerte contaminación de un área relativamente pequeña, o obtener un rastro radiactivo extenso y extendido con un nivel más bajo de contaminación radiactiva. Aunque, cómo decirlo, Pripyat fue desalojada, ya que el nivel de radiación era de 0,5 roentgens / hora, es decir, la dosis medio letal subió en 28 días y se volvió peligroso vivir permanentemente en esta ciudad.
En mi opinión, las armas radiológicas se denominaron erróneamente armas de destrucción masiva. Puede golpear a alguien solo en condiciones muy favorables. Más bien, es una barrera que crea obstáculos para acceder al área contaminada. El combustible del reactor, que puede dar una actividad de 15-20 mil roentgens / hora, como se indica en los "Cuadernos de Chernobyl", creará un obstáculo muy eficaz para el uso del objeto contaminado. Los intentos de ignorar la radiación conducirán a grandes pérdidas sanitarias e irrecuperables. Con la ayuda de este medio de obstáculo, es posible privar al enemigo de los objetos económicos más importantes, los nodos clave de la infraestructura de transporte, así como las tierras agrícolas más importantes.
Un arma radiológica de este tipo es mucho más simple y más barata que una carga nuclear, ya que su diseño es mucho más simple. Es cierto que debido a la radiactividad muy alta, se requerirá un equipo automático especial para moler el óxido de uranio extraído del elemento combustible, equiparlo en casetes y en la ojiva del cohete. La propia ojiva debe almacenarse en un contenedor protector especial e instalarse en el misil mediante un dispositivo automático especial justo antes del lanzamiento. De lo contrario, el cálculo recibirá una dosis letal de radiación incluso antes del lanzamiento. Es mejor basar misiles para lanzar ojivas radiológicas en minas, ya que allí es más fácil resolver el problema de almacenar de manera segura una ojiva altamente radiactiva antes del lanzamiento.
