Авиаторы и их друзья

79 041 подписчик

Свежие комментарии

  • Господин Никто
    Большое спасибо за интересные материалы, Семён !Этот день в авиац...
  • Владимир
    В точку...иначе как их собрать...многоразовые...))))....S7 приступила к с...
  • Сергей Гольтяпин
    "Если вдруг" - то тогда главное, чтобы не в точку старта :) ...S7 приступила к с...

СМИ заговорили о дефиците трития в США

Возможно вы видели проскользнувшую в СМИ новость о проблемах с тритием в США (вот пример). На самом деле это еще одна новость жанра "журналисты пытаются за полчаса стать экспертами в технически сложной теме". Поэтому весьма тонко балансирующая на грани жаренного исходная статья сразу была интепретирована как проблемы ядерного арсенала США. Давайте разбиратся.

СМИ заговорили о дефиците трития в США
Ядерная авиабомба B83 переменной мощности почти гарантированно использовала DT-газ в своей конструкции. Ныне эти боеголовки сняты с эксплуатации и разобраны.

Итак, в исходном материале сказано следующее:

1. Тритий критично важен для ядерного оружия США. К сожалению, его период полураспада всего 12,3 года, поэтому его запасы убывают со скоростью 5,5% в год, и в отличии от плутония и высокообогащенного урана его надо воспроизводить для поддержания работоспособности оружия.
2. Производится он на единственном гражданском (энергетическом реакторе) - Watts Bar unit 1, который питается низкообогащенным ураном (НОУ), обогащать который США разучились.
3. Запасы НОУ заканчиваются и скоро наступят проблемы, а к 2030 вообще производство трития может остановится.
4. Надо что-то делать.

==
Ну, пойдем по тезисам. Первый пункт - истинная правда. Хотя в термоядерной части ядерной боеголовки не используется тритий, несколько грамм DT смеси в центре плутониевой сферы ядерной части (праймера) ЯВУ очень сильно поднимают кпд и весовую отдачу боеголовки.

Происходит это за счет т.н. DT-бустинга, когда в момент ядерного взрыва в сжатом и нагретом DT-газе в центре плутониевой сферы начинается термоядерная реакция, которая дает множество термоядерных нейтронов, которые вызывают дополнительное энерговыделение в окружающем DT плутонии. 2-5 грамма DT способы увеличить выход энергии плутониевого праймера с 20-30 кт до 70-90 кт. В свою очередь дополнительная энергия позволяет облегчить праймер и вторую (термоядерную) ступень, и в целом повышает энергомассовое совершенство ядерного оружия. Кроме того, введение/невведение DT в центр плутониевой сферы перед подрывом позволяет широко регулировать мощность ядерного оружия, что применяется, например в бомбе B61.

Считается, что DT-бустинг является широко используемым в арсенале США, и в ядерных бомбах необходимо держать от 2 до 8 кг трития (по разным оценкам). В целом, тритий в США производился в рамках военной программы темпом до 8 кг в год, всего было наработано 255 кг с 1955 по начало 90х. Последний военный реактор-наработчик трития был остановлен в США в 1988 году, и долгое время после поддержание работоспособности боезапаса осущесвтлялось за счет использования трития из разбираемых боеголовок.

Сегодня, для поддержания инвертория трития как-то получать, соотвественно, от 100 до 400 грамм трития в год, если оценки по использованию верны. Даже если в США был запас, скажем, в 50 кг трития в 1988 году, сегодня от этого количества осталось ~9,5 кг, а значит встает вопрос о возобновлении производства.
СМИ заговорили о дефиците трития в США
Активная зона будущего американского реактора-наработчика трития (Watts Bar unit 2) во время загрузки на физ. пуск зимой-весной 2016 года.

На деле, возобновлением производства трития в США озаботились еще в 90х, и после некого ниокр предложили делать это на большом энергетическом реакторе, и тут мы переходим к второму тезису статьи.

Второй пункт правда наполовину. Действительно, с 2003 года на энергетическом реакторе Watts Bar самой обыкновенной конструкции (PWR) начата программа производства трития. Она предусматривает размещение в стандартных тепловыделяющих сборках (ТВС) реактора по 8 мишенных стержней с выгорающим генератором трития, представляющих собой стержни из нержавейки в габаритах твэла ТВС с ампулами с мишенным веществом.

СМИ заговорили о дефиците трития в США

Свежая ТВС Watts Bar 2 (такой же по конструкции реактор) во время загрузки. В этой ТВС нет выгорающих генераторов трития, но внешне она ровно такая же.

За 18 месяцев облучения в реакторе из LiAlO2 или LiAl5O8, обогащенного по 6Li в каждом стержне образует до 1000 кюри трития, примерно 0,1 грамма. Всего в реакторе планировалось устанавливать до 88 сборок и в общей сложности до 704 стержней с генераторами трития, что соотвествовало бы годовому производству ~50 грамм в год. В реальности, производство оказалось меньше на не называемую величину, и в основном это было связано с высокой проникающей способностью трития - он проходил сквозь стальную оболочку мишенного твэла в теплоноситель, уменьшая не только полезную выработку, но и создавая большие проблемы владельцу реактора компании TVA. Этот тритий обнаруживался потом везде, иногда превышая допустимые пределы (в 750 пикоКюри на литр), вызывая инспеции и гнев регуляторов.

СМИ заговорили о дефиците трития в США
Картинка из патента на "методику и оборудование для производства трития с уменьшенным выходом за пределы мишени".

Так или иначе первый блок Watts Bar производил облученные мишени, которые извлекались из ТВС в бассейне выдержки блока и перевозились в Savanna River Site для вскрытия и ваккумного отжига вот в этой печи:

СМИ заговорили о дефиците трития в США
Здесь показан монтаж печи, в работе загрузка и выгрузка мишений производилась автоматически.

Savanna River Site как раз является радиохимическим производством США, отвественным за обращение с тритием, и видимо здесь происходит все обращение с тритием из ядерного оружия США, в т.ч. обновление его новым тритием, наработанным в Watts Bar.

Видимо, финансовые условия от DoE по такой доп работе реактора (оцениваемые в несколько десятков миллионов долларов в год) фирму TVA устраивают и в 2020 году к этой активности планируется подключить и второй блок Watts Bar (пущенный в 2016).

Теперь, что касается третьего тезиса исходной статьи. Мне он совершенно не понятен, и только вроде как уважаемое имя авторов останавливат от фразы "написали какую-то дичь". США является крупнейшим в мире потребителем НОУ, и свои потребности в обогащении обеспечивает на 1/3 заказами к Tenex (Росатом), на 1/3 - заказами к европейским кампаниям Areva и URENCO и на 1/3 на американском обогатительном производстве (принадлежащем Urenco) в городе Eunis. Почему в этой проблеме могут возникнуть проблемы с обогащением для американских блоков, и особенно для занимающегося военными задачами Watts Bar - не ясно. Разбавлять ВОУ, что бы зарядить Watts Bar тоже врядли понадобится, хотя DoE каждый год передает энергооператорам 1-2 тонны ВОУ, разбавленного до НОУ (это перегрузка 1-2 реакторов-гигаваттников).

СМИ заговорили о дефиците трития в США
Загрузка контейнера с гексафторидом урана в печь для выдачи в питательную линию каскадов центрифуг на производстве URENCO в Нью-Мексико.

В общем резюме - в целом паника вокруг трития в исходной статье и особенно в интепретациях СМИ высосана из пальца, хотя для выхода на устойчивое воспроизводство трития DoE и TVA еще требуется приложить некие технические и огранизационные усилия.

P.S. В России тритий, по слухам, производится на работающем и сегодня тяжеловодном реакторе "Людмила" на ПО Маяк, однако, насколько я в курсе, достоверно это никогда не подтверждалось. Но в целом с облучательными и радиохимическими мощностями у Росатома ситуация лучше, чем у заоптимизировавшихся американцев.

Ссылка на первоисточник

Картина дня

наверх