Ядерный терроризм

Введение. Я предупреждаю о том, что ядерный терроризм вполне реализуем и имеет место быть в своей самой страшной ипостаси – в обширных радиационных ударах! Многие говорят, что это невозможно. Дескать, это, мол, сфера высоких технологий и материалов с ограниченным доступом. И не в кустарных условиях подполья этим заниматься. Другие всё сводят к хищению и применению боевого ядерного оружия. А где оно, кроме как в кино?

И почему-то многие считают, что не найдётся специалиста, который этим бы занялся. Что все специалисты – этакие миролюбивые гуманисты, озабоченные всеобщей демократизацией, правами человека, и все – сторонники глобализации. Однако это далеко не так! И заняться ядерным терроризмом может любой выпускник физико-технической специальности, владеющий своей профессией. При соответствующем финансировании и обеспечении, разумеется! Есть в центре Европы серая зона, где спокойно отлёживаются разные личности. Это Балтия. Там вы встретите жестокого наёмника из Африки, Азии или Латинской Америки, наркоторговца, торговца рабами и женщинами, главаря международной банды, международного афериста, наёмного убийцу, контрабандистов всех мастей, главарей и членов разных революционных организаций. И все они там добропорядочные буржуа – бизнесмены.

В одном портовом городе Балтии я нашёл материалы, которые после редактирования и пояснений превратились в статью о реальной опасности ядерного терроризма. Для пущей убедительности я сохранил авторский стиль – смесь пропаганды и инструкции по эксплуатации. Ещё я попытался показать, что в тени ядерного гриба есть не только смерть, но и надежда на рождение нового мира, который будет много лучше и чище, чем прежний. Крайний вариант развития событий и два мифа, оболванившие целый мир. ДНЯО – ложное солнце Мировой политики. Определение радиационного оружия. Просветительские статьи по ядерному оружию и его оптимизации. Написано на побережье Балтики в 2005-2010 годах.

Ядерный терроризм. Опасность реализации

Рукопись, найденная в одном из портовых городов Балтики, исправленная и отредактированная автором. Автор предупреждает: следование данной инструкции опасно для жизни! Автор не согласен с первоисточником!

Ядерный терроризм. ИСКУССТВО реализации

Исключительно в просветительских целях для нашей любознательной молодёжи. Давно наблюдаю мягкую буржуазную пропаганду, направленную на создание из молодёжи бывшего СССР псевдо – совков и борюсь с этим самым мерзким делом по мере сил и средств. Пропаганда вещает о дружбе народов, а для меня это – чушь, ибо есть только подчинение слабых народов сильным! Пропаганда внушает, что евреи – святые люди! А я призываю бить евреев за их чёрные дела! Пропаганда твердит, что террористы – наши злейшие враги! Я говорю, что они – революционеры, стремящиеся к светлым целям! А революционеры – положительный пример для молодёжи. Я расскажу вам о наиболее эффективном средстве борьбы революционной молодёжи – ядерном терроризме.
Рассмотрим следующие разделы от примитива к более сложному материалу:
1/ радиоактивные материалы и грязная бомба,
2/ захват и разрушение атомных электростанций,
3/ захват и применение ядерного оружия,
4/ создание и применение ядерного оружия,
5/ создание и угроза применения кобальтовой бомбы,
6/ общие принципы применения ЯВУ/ядерного взрывного устройства/ в террористических целях,
7/ научно-технический итог освещения проблемы производства ядерного взрыва в террористических целях,
8/ практические шаги по реализации проекта,
9/ Реактор – вулкан! Растянутый во времени взрыв,
10/ Геополитические аспекты и перспективы ядерного терроризма.

ЦРУ в Сети поставило фильтры на три слова – ГЕРОИН, ПЛУТОНИЙ, РЕВОЛЮЦИЯ. Так в ЦРУ США пытаются выявить революционеров. А революционеры смеются и говорят:

продадим героин – купим плутоний,
купим плутоний – сделаем бомбу!

Сделаем бомбу – устроим РЕВОЛЮЦИЮ! Нас миллионы!

К сожалению, в кустарных условиях подполья сделать плутониевую бомбу не возможно. Реально использование урана с разным обогащением изотопом 235. Обо всём этом читайте ниже.

Замечу, что развиваемая мною тема для хорошего восприятия требует определённых знаний по физике, особенно по ядерной физике, физике ядерных реакторов. В последнее время во многих странах, по прямой указке властей США, наблюдается закрытие многих, ранее открытых, источников по ядерной тематике и изъятие из открытых библиотечных фондов материалов по ядерной физике и соответствующим технологиям! В России с этим свободнее. Так что, интересующимся советую рыть землю самим!

1/. Итак первый путь – применение радиоактивных материалов и создание грязной бомбы – путь наименее эффективный и опасный для исполнителей. Цели могут быть следующие:
1) радиоактивное облучение конкретных лиц,
2) радиоактивное заражение конкретных территорий.
В обоих случаях применение химических и биологических средств поражения гораздо эффективнее!
Дело в том, что наиболее подходят источники с гамма и нейтронной активностью, ибо альфа и бета лучи легко экранируются даже обычной одеждой. Однако источники альфа и бета излучения могут быть использованы в террористических целях для загрязнения предметов и окружающей среды с тем, чтобы при поступлении в организм через легкие, желудочно-кишечный тракт и кожу наносить ущерб здоровью за счет внутреннего облучения. В качестве таких материалов, скорее могут быть использованы альфа – активные радионуклиды, и в первую очередь полоний 210. Это связано как со значительно более сильным радиационным воздействием альфа – излучения при попадании внутрь организма, чем воздействие бета – или гамма – излучения, так и с большими трудностями при их обнаружении (широко распространенные бытовые дозиметры, например, не чувствительны к альфа – излучению). Если в организм человека проникают частицы, содержащие альфа – излучающие изотопы, они оседают в тканях легкого, в лимфатических узлах, где и выделяют свою энергию в достаточно локализованной области. Результатом может стать рак легких и другие онкологические заболевания после скрытого периода, зависящего от полученной дозы. Эффективны пыль, жидкости и пары, содержащие такие изотопы.

Для быстрого поражения гамма-лучами нужна высокая активность источника и большая / 0,6 МэВ и более/ энергия гамма – квантов, что затрудняет его доставку и облегчает спецслужбам обнаружение. Можно конечно соседу-жиду в огород дряни радиоактивной накидать, а где гарантия, что у него дозиметра или индикатора нет? Здесь химические средства куда как лучше. Нейтронные источники вообще большой дефицит!
Сама грязная бомба будет эффективна при массе более 10 тонн и активности более 10000 кюри для атаки на города! Попробуйте собрать такую массу, доставить и взорвать, чтобы источник распылился!

В ряду гамма–активных источников первенство держит Со60 – кобальт 60. Соотношение цена/качество и активность/масса. Смотрите таблицу в пояснениях. Его часто используют в лучевой терапии и гамма – диагностике металлических сварных соединений. На активность порядка 3 кило кюри защита весит порядка 1 тонны! А попробуйте вынуть источник – сразу получите смертельный лучевой удар. Для этого существуют специальные перезарядные транспортные ёмкости с ручным приводом в предприятиях РАДОН, ведающих снабжением источниками, их перезарядкой и захоронением. Взорвать источник надо бризантным способом, чтобы распылился, а это не просто, требует расчетов и экспериментов. Дело в бризантном действии взрывчатки. Оно возможно тогда, когда есть куда разрушаться преграде (телу приложения силы взрывной волны), то есть “направление необжатости”.

Взорвав навеску взрывчатки вплотную к плите металла, мы получим бризантное действие от взрывчатки сквозь плиту на ту сторону, расщепляющее плиту в этом направлении. Но, приложив с другой стороны такой же, точно сбалансированный, идентичный заряд в синхронном подрыве, бризантность пронаблюдаем уже не в первом направлении, а в стороны от зарядов, вдоль плиты – первичное направление бризантного разрушения будет остановлено и “подпёрто” таким же встречным действием от второго куска взрывчатки. И бризантность выйдет “по сторонам” от первичного направления. Бризантный, правильный подрыв свежего источника Со60 из облучающей головки вызовет значительное заражение большой площади и сделает необитаемым средний по размеру город на 50000-75000 жителей. Взрывать на высоте надо, чтоб площадь поражения была побольше! Если сумеете? Но, потом будет дезактивация, и всё напрасно. Много проблем! Смысла мало. Можно, конечно, возить такой источник по городу в час пик, отгородившись от него стальной или бетонной плитой, облучая всех и всё, пока вас не засекли и не пристрелили! Да к троллейбусу или трамваю сзади приклеить можно. Вот только, как при этом не свалиться замертво от полученной дозы?

Но, если вы всё же решились, то где достать радиоактивные материалы? А, по-разному. Дураки, от недостатка образования, датчики дыма разбирают! В лабораториях стырят чего! Пустое всё это! Да и опасно для здоровья! Образованный человек находит связи, платит деньги и изготавливает нужный материал. Нужен исследовательский реактор или ускоритель. К реактору допуск жёсткий будет. Если только самим собрать реактор. Как? Об этом ниже. А к сильноточному ускорителю электронов до энергий от 10 до 30 МэВ доступ свободный, были бы там знакомые. А ускорители эти есть в крупных больницах, в лабораториях разных центров. А персонал при ускорителях этих прозябает на нищенскую зарплату! В России! Вот вам электроны, вот вам тормозное гамма-излучение! А поставьте на пути гамма-лучей бериллий и получите нейтроны. Если энергия гамма лучей больше 10 МэВ, в качестве мишени для получения нейтронов можно использовать вольфрам, свинец, уран 238! Берите справочник по ядерным реакциям и получайте новые вещества! Хоть золото! Электроны, попадая в уран 238, часть своей энергии тратят на генерирование спектра тормозного гамма-излучения, часть на ионизацию. Отношение энергии идущей на излучение к энергии на ионизацию, равно X=Z*E/800. В случае урана и 30-МэВных электронов X = 92*30/800 = 3.45, то есть на гамма-излучение идет 78% мощности потока ускоренных электронов попавших в мишень.

При энергии в единицы и десятки МэВ, пробег электрона в тяжёлой атомной мишени (уран, свинец, вольфрам) единицы миллиметров – а пробег гамма – кванта той же энергии около сантиметра, поэтому при попадании электронов на мишень из тяжёлых атомов образуется гамма спектр с граничной энергией, определяемой равенством энергий гамма- кванта и электрона. Фотоны с энергией в несколько МэВ вступают в реакции (gamma,n) ,а в случае тяжелых ядер – и в реакции фотоделения. В качестве мишени можно использовать просто слой урана, или тонкий (1 мм) слой свинца плюс толстый слой бериллия.

Реакция Be9(gamma , n)He4+He4+n,порог-1,67 МэВ. В среде бериллия возможна реакция типа (n,2n), увеличивающая поток нейтронов. Преимущество вольфрам – бериллиевой мишени в том, что при выключении потока бомбардирующих электронов в мишени почти нет наведенной радиоактивности и ее можно перебирать вручную без особых предосторожностей. Преимущество урановой – в более высоком выходе нейтронов. Выход нейтронов в реакции (gamma,n) быстро растет с увеличением энергии электронов, когда энергия гамма – квантов смещается в область Гигантского резонанса. И, не нужен реактор!

При перемещении и хранении радиоактивных материалов надо соблюдать радиационную безопасность. А именно: материалы должны быть помещены в контейнер из толстой стали, а лучше из свинца в стальной оболочке. При перевозке на авто надо отгородиться от источника стальной или бетонной плитой. Хранить источники надо в бетонном бункере с толстыми стенами. Вообще в зоне действия радиоактивного излучения надо находиться как можно меньше времени. Тогда и полученная доза будет меньше.

Грязные бомбы, при всей своей кажущейся бесперспективности против больших стран, типа США и России, могут быть весьма перспективным оружием против малых стран, типа Израиля. Бризантный подрыв и распыление активности порядка 15 кило – кюри(3-5-10 грязных бомб и носителей) сделают Израиль необитаемым. Заражение порядка 10 кюри на квадратный километр. Таким может быть ответ Ирана на угрозы ядерной бомбардировки его территории!

Обозначенный мною путь несколько не стандартен, поэтому вполне реален, хотя требует интеллектуального труда и знания физики. Необразованные криминалы этим не обладают, значит и схему мою не применят. А другие, надеюсь, поймут, что степень риска провала в данном варианте весьма высока, а эффект под вопросом! Недавно американцы провели в Неваде эксперимент по подрыву радиоактивного источника. Много шума получилось. Но эффект мал! Трудно в кустарных условиях сделать бризантное распыление высокой активности. Моя, правда. Но хозяин – барин! Он сам выбирает свой путь.

Поправки и пояснения. Ниже приводятся ядерные реакции и научные результаты, поясняющие изложенное выше:

Скрин

В этой таблице приведен перечень основных радиоактивных изотопов, использующихся в основном в закрытых источниках, и обладающих достаточным выходом и энергией гамма-излучения. Здесь же приведены их основные характеристики и гамма – постоянные (Г), равные мощности экспозиционной дозы (Рентген/час), создаваемой данным радионуклидом с активностью 1 мК на расстоянии 1 см от источника без начальной фильтрации (Р*см2ч*мКи). Эта величина характеризует эффективность ионизационного воздействия гамма-излучения данного радионуклида на облучаемый объект.

Тормозное гамма-излучение возникает при рассеянии высокоэнергичных электронов на ядрах атомов мишени. ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ – электромагнитное излучение, возникающее при рассеянии (торможении) быстрой заряженной частицы в кулоновском поле атомных ядер и электронов; существенно для легких частиц – электронов и позитронов. Спектр тормозного излучения непрерывен, максимальная энергия равна начальной энергии частицы. Примеры: тормозное рентгеновское излучение в рентгеновской трубке, тормозное гамма-излучение быстрых электронов ускорителя при их попадании на мишень и т. д. Выход тормозного излучения /интенсивность/зависит от атомного веса тормозящего вещества и максимален у урана 238!

Фотоядерные реакции – это реакции, когда гамма – кванты выбивают из атомных ядер нуклоны.

Фотоядерная реакция бериллия с гамма- квантом. На выходе две альфа-частицы и нейтрон, порог-1.67 МэВ, Be9(gamma,n)2He4

Гигантский резонанс есть широкий максимум в зависимости сечения фотоядерной реакции от энергии возбуждения ядра гамма- квантом. Наблюдается у всех ядер за исключением дейтрона. Наиболее вероятное взаимодействие по спектру энергии гамма- квантов.

Таблица фотоядерных реакций с тормозным гамма излучением. Указана ширина гигантского резонанса и сечение реакций.

Скрин

Лучшие показатели по энергии гамма- квантов и сечению реакции у урана 238! Реакция бериллия с быстрым нейтроном типа n,2n – Be9(n,2n)2He4 . Порог реакции 2 МэВ. Сечение 0,1 барн. Мишень из кобальта 59, в том числе мешки с краской, содержащей жёлтый кобальт ОХРА ЗОЛОТИСТАЯ или другими веществами, содержащими кобальт 59. В крайнем случае, подойдёт просто цинк.

2/. Захват и разрушение атомных электростанций.
В настоящее время оборона атомных станций глубоко эшелонирована на земле и в воздухе. В случае опасности захвата реакторы глушатся, и станция останавливается. Шансов, кроме ядерного взрыва, фактически нет! Реактор нельзя просто разогнать/сделать надкритичным, как бомбу/ из-за автоматики защиты. Однако реактор, как любая регулируемая система, имеет собственные колебательные частоты, на которых возможен резонанс. При резонансе даже безопасный водо-водяной реактор можно перегреть и взорвать как паровой котёл со значительными разрушениями и радиоактивным заражением местности! Но проникнуть в систему управления и вызвать резонанс реактора через управляющие цепи с последующим само – разгоном /как в Чернобыле/ теперь весьма затруднительно, Вроде как повсеместно учтён печальный опыт 1986 года, Изменились АСУТП – введены программные ловушки ситуации, глушащие реактор в угрожающих аварией ситуациях, в управляющих программах и цепях автоматики. Защита не отключается при переходных режимах. После Чернобыля в безопасности АЭС многое поменялось. Проникнуть на пульт управления реактора, чтобы отключить автоматику защиты и управления, и попытаться вручную разогнать реактор, весьма затруднительно и требует сговора целой смены специалистов! Попробуйте устроить такой сговор!

3/. Захват или хищение ядерного оружия.
Вполне реальный путь в случае, если у вас свои люди на складе этого оружия или в ракетной части. Или в авиаподразделении. Куча фильмов на эту тему. Куча боевиков в бульварной литературе. Реально пока нет ни одного свершившегося захвата. Фильтруют людишек в этих местах! Пока удачно! Дерзайте, и да поможет вам Бог быстро умереть под пытками спецслужб!

4/. Создание и применение ядерного оружия.
Не буду останавливаться на всём многообразии способов и технологий! Это тема для толстой монографии.

Занимаясь ядерным терроризмом надо помнить, что вы не создаёте ядерное оружие боевого применения! Ваша цель – производство ядерного взрыва с максимальными последствиями, в основном, для гражданского населения! Для достижения цели важен творческий подход!

Приведу лишь один нестандартный пример, как организовать производство плутония, В большинстве крупных городов с населением более миллиона, в краевых и республиканских столицах находятся онкологические центры, имеющие в своём составе отделения лучевой терапии. В отделениях лучевой терапии установлены гамма – терапевтические установки внешнего облучения, конструктивно состоящие из облучающей головки и перемещающего механизма.

Облучающая головка – это грушевидная ёмкость из урана 238 с массивным стальным затвором. Внутри находится источник гамма квантов активностью порядка 3 – 5 кило – кюри. Обычно это кобальт 60. Вес головки порядка 1-1,5 тонны. Было бы заманчиво сделать следующее:

Когда заряжают облучающую головку, в неё впереди источника можно вставить прокладку из фотоядерного материала – того же бериллия и получить тихий генератор плутония. Работает себе аппарат, вроде как людей лечит, или просто стоит. А в нём всё время накапливается плутоний. Не бридерный реактор конечно, но сойдёт, если время терпит. К сожалению, энергия гамма – квантов от распада кобальта 60 не позволяет получать нейтроны. Ниже порога реакции 1.67 МэВ. А вот, с гамма–активным изотопом радия эта схема работает.

В отделениях лучевой терапии также имеются сильноточные электронные ускорители до энергий 30 МэВ с тормозящей насадкой для получения тормозного гамма-излучения с энергией от 3 до 25 МэВ. Если использовать конечную мишень из урана 238 и гамма кванты с энергией хотя бы до 15 МэВ на промежуточной мишени из бериллия, то реально можно получить значительно более производительный генератор плутония 239. Лучший тормоз электронов – уран 238. Выход тормозного излучения /интенсивность/зависит от атомного веса тормозящего вещества и максимален у урана 238! Но и на стандартной вольфрамовой мишени выход тоже весьма значителен. Установив на пути гамма – лучей бериллий, вольфрам, свинец или другое фотоядерное вещество, можно получить весьма быстрые нейтроны. Кстати уран 238 – лучшая фотоядерная мишень для гамма – квантов с энергией 10-16 МэВ. Область гигантского резонанса с центром 13 МэВ и шириной 6 МэВ. Установив на пути быстрых нейтронов бериллиевый замедлитель, можно повысить плотность потока нейтронов за счёт реакции (n,2n). Порог этой реакции порядка 2 МэВ. Для получения плутония нейтроны придётся замедлять до скоростей резонансного поглощения урана 238. Схема системы на основе ускорителя для получения делящегося материала проста. Слева находится ускоритель, в центре – мишень для производства нейтронов, а справа – преобразователь изотопов.

Преобразователь – этот компонент определяет преобразовательную среду на основе своей геометрии и выбранного сырьевого материала. Два представленных ниже преобразователя являются предельными случаями в спектре возможных выборов. В одном из них (без умножения нейтронов) энергия нейтронов ограничена такими значениями, которые благоприятствуют ядерной реакции неупругого захвата и благодаря этому сводят к минимуму нежелательные реакции, например, деления. Это помогает уменьшить изотопное загрязнение и уменьшить радиоактивность продукта, не прошедшего переработку. Преобразователь другого типа (с размножением) жертвует реакциями при заданной энергии ради более высоких темпов производства. В нем больше внимания уделяется делениям, чтобы увеличить интенсивность нейтронов. Он описан в конце статьи. Преобразователь, без умножения нейтронов, может принять форму, сходную с той, какая предложена в ускорительной программе ЦЕРНа по преобразованию реакторных отходов. Это большой куб из свинца с пятиметровым ребром и с расположенным в центре источником нейтронов.

Внутри куба можно проделать несколько каналов на подходящем расстоянии от источника нейтронов и заполнить эти каналы сырьевым материалом. Основной изотоп естественного свинца – свинец-208, обладает сечением упругого рассеяния, практически не зависящим от энергии, и очень низким сечением захвата нейтронов (почти на пять порядков величины меньше, чем у имеющих отношение к делу сырьевых материалов). Это объясняется очень стабильным ядром, имеющим два «магических» числа по нуклонам. Экспериментальные данные, внутри куба такого размера успешно может удерживаться 96% нейтронов высокой энергии. Свинец служит рассеивающим материалом, который замедляет нейтроны из-за упругого рассеяния. Энергия рассеянного нейтрона в лабораторной системе координат выражается уравнением: En’=En*(A^2+2*A*cos(Ф)+1)/(A+1)^2 ,

где Еn и Еn’ – энергии падающего и рассеянного нейтронов, соответственно, А – атомный вес рассеивающего ядра (в случае свинца А=208), а Ф – угол рассеяния. Из-за большого атомного веса свинца энергия нейтрона при столкновении изменяется очень мало по сравнению с шириной области резонансного захвата сырьевым материалом (обычно эта область простирается примерно на 3 кэВ, причем отдельные резонансы имеют полную ширину около 1эВ на половине высоты). Часто изменения энергии настолько малы, что не превышают расстояния между двумя соприкасающимися резонансами захвата. Это позволяет нейтронам медленно замедляться при прохождении через резонансную область, что повышает вероятность захвата до того, как они дойдут до области, где могут доминировать деление и другие реакции. Большое количество столкновений во всей резонансной области повышает вероятность захвата нейтронов в сырьевом материале до того, как нейтроны дойдут до тепловой области, где деление становится доминирующей реакцией. В нашем случае подойдёт куб с ребром полтора метра.

Вспомним основы атомной бомбы.

Взрыв урановой бомбы. Объяснение «на пальцах».

Для сильного взрыва (20 килотонн ТЭ – тротилового эквивалента) надо, чтобы хоть 1 килограмм урана 235 прореагировал и выделил энергию в самоподдерживающейся цепной реакции (СЦР) деления. Остальная масса урана испаряется и разлетается. Для этого малые образцы урана 235 выстреливаются в общий крупный, массой больший, чем критическая. Или обжимаются взрывом для того же. Но это сложная и тонкая в настройке система. Самая простая – пушечная схема, когда одна половинка критической массы выстреливается в другую. Оптимальная скорость относительного движения порядка 2,5 км/сек!!! И уран весьма обогащённый нужен – не менее 80%.

Уран 235 можно взорвать, быстро соединив образцы подкритической массы урана 235 в один образец сверхкритической массы. И тогда произойдёт взрыв. Но вопрос в том, как именно осуществить соединение. Если сблизить две подкритические половины такой массы урана 235 на некоторое расстояние, то они начнут разогреваться от обмена друг с другом нейтронами и усилением от этого в них ядерного деления и выделения энергии. Сблизим ещё сильнее – раскалятся докрасна. Потом добела. Потом расплавятся. Расплав, сближаясь краями, начнёт разогреваться далее и испаряться. Причём запасы энергии в сверхкритической общей массе урана таковы, что раскалённые добела образцы можно погрузить в поток воды, мчащийся с ледника – они будут такие же ослепительно-раскаленные, и при дальнейшем сближении будут расплавляться, и никакой теплосъём или остужение не смогут предотвратить расплавление и испарение.

Поэтому, как образцы не сближай обычными способами, они до того, как соединиться, расплавят и испарят любое устройство, осуществляющее это сближение, и испарятся сами, разлетевшись, расширившись, удалившись друг от друга и тогда лишь остыв, потому что окажутся на возросшем взаимном удалении. Слепить же образцы в один сверхкритический можно, только развив такие скорости сближения, что рост плотности нейтронного потока не будет поспевать за сближением образцов. Это достигается при скоростях сближения порядка 2.5 км в секунду. Вот тогда они успеют влипнуть друг в друга прежде, чем разогреются до пара от выделения энергии. И тогда последующее выделение энергии будет таким пиковым, что возникнет ядерный взрыв с грибом. Порохом до таких скоростей разогнать невозможно – малы размеры бомбы и путей разгона, это не ствол зенитки. Поэтому разгоняют взрывчаткой, комбинируя «медленную» и «быструю» взрывчатки, ибо сразу «быстрая» взрывчатка вызовет бризантное разрушение образца урана высоконапорной ударной волной. Но в итоге получают главное – обеспечивают скорость перевода системы в сверхкритическое состояние до того, как она разрушится тепловым образом из-за растущего тепловыделения при сближении. И схему такую называют «пушечной», потому что части образца подкритической массы урана 235 «выстреливаются» навстречу друг другу, успевая соединиться в один сверхкритический образец и, после этого, экспоненциальнвым образом высвободить энергию атомного взрыва. Это для бомбы боевого применения. Для создания ЯВУ в террористических целях можно и ствол зенитки использовать. Не серийное устройство создаём, а ядерный взрыв!

Для изготовления одной бомбы надо переработать порядка 4500-5000 тонн урановой руды/уранита/ среднего обогащения ураном. Высокообогащённой урановой смолки требуется меньше. Это для 20 килотонной /в тротиловом эквиваленте/ бомбы без отражателя. Критическая масса зависит от сечения реакции деления конкретного нуклида. Так, для создания атомной бомбы необходимо примерно 3 кг оружейного плутония или 8 кг 235U при имплозивной схеме и в случае почти чистого 235U. При использовании же 90% 235U и при стволовой /пушечной/ схеме атомной бомбы требуется примерно 50 кг оружейного урана (При плотности урана 1,895·10^4 кг/м3 радиус шара такой массы равен примерно 8,5 см).

Расчёт критического радиуса требует решения дифференциального уравнения второго порядка с частными производными при заданном граничном условии.

Приведу формулу расчёта критической массы заряда, опустив расчёт критического радиуса

R = Pi*(D/b)^(1/2) , где b>0 – константа скорости реакции размножения нейтронов

(аналогично постоянной радиоактивного распада) имеет размерность 1/сек, D -коэффициент диффузии нейтронов.

Критическая масса: M = p*V = p*4/3*R^3 ,где p – плотность, V – объём.

Минимальное значение радиуса шара при котором возникает цепная реакция называется критическим радиусом, а масса соответствующего шара – критической массой.

Подставив значение для радиуса, получим формулу для расчета критической массы:

M кр = p*(Pi)^4*4/3(D/b)^(3/2)

Величина критической массы зависит от формы делящегося образца (в нашем случае это шар – тело с минимальной площадью поверхности), коэффициента размножения нейтронов и коэффициента диффузии нейтронов. Их определение является сложной экспериментальной задачей, поэтому полученная формула используется для определения указанных коэффициентов, а опущенные выкладки являются доказательством существования критической массы.

Для высокообогащенного урана 235 принятое значение критической массы составляет около 52 кг, для оружейного плутония 238 – 11 кг. В нормативных документах по охране ядерных материалов от хищения указываются критические массы: 5 кг 235U или 2 кг плутония (для имплозивной схемы атомной бомбы). Для пушечной схемы, естественно, критические массы намного больше. На базе этих значений строится интенсивность защиты делящихся веществ от нападения террористов. В зависимости от конкретного вида делящегося вещества, количество материала, которое составляет критическую массу, может изменяться в широком диапазоне и зависит от плотности, характеристик (вид материала и толщина) отражателя. А, также, от природы и процентного содержания любых, присутствующих в нём, инертных разбавителей. Таких, как кислород в оксиде урана, 238U в частично обогащенном 235U или химические примеси. В целях сравнения, приведем критические массы шаров без отражателя для нескольких видов материалов с некоторой стандартной плотностью.

Для сравнения приведем следующие примеры критических масс:

• 10 кг Pu-239, металл в альфа – фазе (плотность 19,86 г/см3);

• 52 кг 94%-го U235 (6% U238), металл (плотность 18,72 г/см3);

• 110 кг UO2 (94% U235) при плотности в кристаллическом виде 11 г/см3;

• 35 кг PuO2 (94% Pu239) при плотности в кристаллическом виде 11,4 г/см3.

Критическую массу можно существенно уменьшить, окружив образец делящегося вещества слоем материала, отражающего нейтроны, например, бериллия или природного урана. Отражатель возвращает значительную часть нейтронов, вылетающих через поверхность образца. Например, если использовать отражатель толщиной в 5 см, изготовленный из таких материалов, как уран, железо, графит, критическая масса составит половину от критической массы «голого шара». Более толстые отражатели будут далее уменьшать требуемую критическую массу. Особенно эффективен бериллий, обеспечивающий критическую массу в 1/3 и меньше от стандартной критической массы. Соответственно увеличивается мощность бомбы для стандартной массы при наличии отражателей.

При прочих равных условиях минимальные критические размеры должны быть у установок сферической формы. Система на тепловых нейтронах имеет самый большой критический объем и минимальную критическую массу.

Важную роль играет степень обогащения по делящемуся нуклиду. Так, реакторный (энергетический) плутоний неоднозначно определен, поскольку процентное содержание в нем 240Pu зависит от степени облучения топлива в реакторе до его выгрузки. При выгорании несколько выше того уровня, который применяется в настоящее время, критическая масса “голого шара” плутония будет всего лишь на 25-35% больше, чем критическая масса чистого 239Pu. Благодаря самопроизвольному делению, влияние 240Pu на нейтронный источник в материале должно быть более значительным, чем его влияние на критическую массу. Тем не менее, ядерное оружие может быть изготовлено из реакторного плутония.

Другой очевидный случай разбавления – разбавление урана до уровня обогащения ниже 94%. Здесь влияние на критическую массу достаточно сильное. Например, критическая масса изотопа 235 в уране с обогащением 235 изотопом 50% составляет 160 кг (в 3 раза больше массы 94%-го урана), а критическая масса изотопа 235 в 20%-м уране составляет 800 кг (то есть в ~15 раз больше, чем критическая масса 94%-го урана). Аналогичные коэффициенты зависимости от уровня обогащения применимы и к оксиду урана.

Критическая масса обратно пропорциональна квадрату плотности делящегося материала. Так, критическая масса металлического плутония в дельта – фазе (плотность 15,6 г/см3) составляет 16 кг.

Это обстоятельство учитывается при конструировании компактной атомной бомбы. Поскольку вероятность захвата нейтронов пропорциональна концентрации ядер, увеличение плотности образца, например, в результате его сжатия, способно привести к возникновению в образце критического состояния. Именно этот способ и применяется в ядерных взрывных устройствах, в которых масса делящегося вещества, находящаяся в состоянии ниже критичного, переводится в сверхкритическое состояние с помощью направленного взрыва, подвергающего заряд сильной степени сжатия. Минимальное количество делящегося вещества, необходимого для осуществления цепной реакции, зависит в основном от достижимой на практике степени сжатия. Степень и скорость сжатия массы делящегося вещества определяют не только количество расщепляющегося материала, необходимого для создания взрывного устройства, но и мощность взрыва.

Дело в том, что энергия, выделяющаяся в ходе цепной реакции, приводит к быстрому – 10^(-7) секунды, разогреву массы делящегося вещества и, как результат, к разлету этой массы. Через некоторое время заряд теряет критичность и цепная реакция останавливается. Поскольку полная энергия взрыва зависит от количества ядер, успевших претерпеть деление за время, в течение которого заряд находился в сверхкритическом и критическом состоянии, для получения достаточно большой мощности взрыва необходимо удерживать массу делящегося вещества в более чем критическом состоянии как можно дольше.

На практике это достигается путем быстрого сжатия заряда с помощью направленного взрыва, так что в момент начала цепной реакции, масса делящегося вещества обладает очень большим запасом критичности. Поскольку в процессе сжатия заряд находится в критическом состоянии, необходимо устранить посторонние источники нейтронов, которые могут дать начало цепной реакции еще до достижения зарядом необходимой степени критичности. Преждевременное начало цепной реакции приведет, во-первых, к уменьшению скорости выделения энергии, а во-вторых, к более раннему разлету заряда и потере им критичности. После того как масса делящегося вещества оказалась в критическом состоянии, начало цепной реакции могут дать акты спонтанного деления ядер урана или плутония. Однако, интенсивность спонтанного деления оказывается недостаточной для того, чтобы обеспечить необходимую степень синхронизации момента начала цепной реакции с процессом сжатия вещества и для обеспечения достаточно большого количества нейтронов в первом поколении.

Для решения этой проблемы в ядерных взрывных устройствах применяют специальный источник нейтронов, который обеспечивает “впрыск” нейтронов в массу делящегося вещества.

Момент “впрыска” нейтронов должен быть тщательно синхронизован с процессом сжатия, так как слишком раннее начало цепной реакции приведет к раннёму началу разлета делящегося вещества и, следовательно, к значительному уменьшению энергии взрыва.

О выделении изотопа 235 из природного урана .

Само разделение изотопов урана происходит в специальных газовых центрифугах из газообразного, шестифтористого урана, получаемого сжиганием урана в специальной печи.

Гексафторид урана (шестифтористый уран) получается при обработке (сжигании) металлического урана в смеси фтора с хлором. В чистом фторе получается фторид урана 4. Гексафторид урана – бесцветное кристаллическое вещество, которое возгоняется, не плавясь, при температуре 56,5 градусов шкалы Цельсия.

Самое трудное – поднять концентрацию обогащения урана 235 до 80-90%. В противном случае масса заряда возрастает и необходимо применять катализаторы цепной реакции – дополнительные источники нейтронов.

Для разделения урана на уран 235 и уран 238 часто используются следующие устройства:
(1) Специальные центрифуги, называемые «газовыми» (по гексафториду урана) центрифугами, чей цилиндрический ротор («корзина»), выполненный из пластмассы или стали, вращается с очень высокой скоростью. Внутренние поверхности этих центрифуг подвергаются специально обработке для повышения сопротивляемости коррозионному воздействию гексафторида урана. На практике используется очень большое количество блоков, расположенных каскадами и работающих в противоток, или по потоку.

(2) Сепараторы изотопов урана (газового диффузионного типа). В этих устройствах газообразный гексафторид урана делится на две фракции с несколько различным содержанием урана 235, по сравнению с исходным газом, посредством диффузии через пористую мембрану («барьер») внутри диффузионной камеры (которая может иметь трубчатую форму). Путем многократного повторения этой операции можно получить чистый гексафторид урана 235.

(3) «Сопловое» устройство (процесс Беккера), в котором поток газа (гексафторид урана и гелий или водород) инжектируется с высокой скоростью в сопло, имеющее большую кривизну. «Снимающая» трубка на выходе отделяет обогащенную фракцию гексафторида урана.

(4) Термодиффузия. Гексафторид урана помещается между двумя вертикальными стенками- тёплой и холодной./Обычно в пространство между двумя концентрическими трубками/.Более лёгкие молекулы концентрируются у тёплой стенки, тяжёлые у холодной. Под действием силы тяжести более плотный газ у холодной стенки образует нисходящий поток. Более лёгкий у тёплой стенки -восходящий. Эффект значителен в области температур газа, близких к температуре конденсации. Весьма перспективная и простая технология! При том , что фтор – сильнейший галоген!

(5) Электромагнитные сепараторы или калютроны. Наиболее перспективные и повсеместно засекреченные устройства. Принцип действия аналогичен принципу действия масспектрографа. Позволяет работать с металлическим ураном. Постоянно ведутся исследования и разработки. В Сибири разработан и изготовлен компактный калютрон с много петлевой восьмёрочной схемой движения ионов, сверхпроводящим электромагнитом большой напряжённости поля, с системой СВЧ отсечки – разделения. Это автоматизированное устройство способно перерабатывать до 100 кг уранового металлического прутка в сутки. Причём уран 233 тоже отделяется! Выход урана 235 (90%) до 300 грамм в сутки. Один из авторов разработки продал сведения об устройстве Китаю и получил большой срок! Есть возможность заказа в России сравнительно недорого или в Китае, что хуже и дороже.

Боцманок Брач Владислав Альбертович
Взято с www.proatom.ru

Продолжение – ЧАСТЬ ВТОРАЯ и ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ

Просмотров: 1

 

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru