Le controversie ambientali sul combustibile nucleare esaurito (SNF) mi hanno sempre causato un leggero sconcerto. Lo stoccaggio di questo tipo di "rifiuto" richiede misure e precauzioni tecniche rigorose e deve essere maneggiato con cura. Ma questo non è un motivo per opporsi al fatto stesso della presenza di combustibile nucleare esaurito e all'aumento delle loro riserve.
Infine, perché sprecare? La composizione SNF contiene molti materiali fissili preziosi. Ad esempio, plutonio. Secondo varie stime, si forma da 7 a 10 kg per tonnellata di combustibile nucleare esaurito, ovvero circa 100 tonnellate di combustibile nucleare esaurito generate in Russia contengono ogni anno da 700 a 1000 kg di plutonio. Il plutonio del reattore (cioè ottenuto in un reattore di potenza e non in un reattore di produzione) è applicabile non solo come combustibile nucleare, ma anche per la creazione di cariche nucleari. Per questo motivo sono stati condotti esperimenti che hanno mostrato la possibilità tecnica di utilizzare il plutonio del reattore come riempimento di cariche nucleari.
Una tonnellata di combustibile nucleare esaurito contiene anche circa 960 kg di uranio. Il contenuto di uranio-235 in esso è piccolo, circa l'1,1%, ma l'uranio-238 può essere passato attraverso un reattore di produzione e ottenere lo stesso plutonio, solo ora di buona qualità per armi.
Infine, il combustibile nucleare esaurito, in particolare quello appena rimosso dal reattore, può fungere da arma radiologica, ed è notevolmente superiore in questa qualità al cobalto-60. L'attività di 1 kg di SNF raggiunge le 26 mila curie (per il cobalto-60 - 17 mila curie). Una tonnellata di combustibile nucleare esaurito appena rimossa dal reattore fornisce un livello di radiazione fino a 1000 sievert all'ora, ovvero una dose letale di 5 sievert si accumula in soli 20 secondi. Bene! Se il nemico viene cosparso di una polvere fine di combustibile nucleare esaurito, può infliggere gravi perdite.
Tutte queste qualità del combustibile nucleare esaurito sono note da tempo, solo hanno incontrato serie difficoltà tecniche associate all'estrazione del combustibile dal gruppo combustibile.
Smontare il "tubo della morte"
Di per sé, il combustibile nucleare è una polvere di ossido di uranio, pressata o sinterizzata in compresse, piccoli cilindri con un canale cavo all'interno, che sono posti all'interno di un elemento di combustibile (elemento di combustibile), da cui sono assemblati gruppi di combustibile, posti nei canali di il reattore.
TVEL è solo un ostacolo nel trattamento del combustibile nucleare esaurito. Soprattutto, TVEL si presenta come una lunghissima canna di fucile, lunga quasi 4 metri (3837 mm, per l'esattezza). Il suo calibro è quasi una pistola: il diametro interno del tubo è di 7, 72 mm. Il diametro esterno è di 9,1 mm e lo spessore della parete del tubo è di 0,65 mm. Il tubo è realizzato in acciaio inossidabile o lega di zirconio.
I cilindri di ossido di uranio sono posizionati all'interno del tubo e sono imballati strettamente. Il tubo contiene da 0,9 a 1,5 kg di uranio. La barra di combustibile chiusa viene gonfiata con elio a una pressione di 25 atmosfere. Durante la campagna, i cilindri di uranio si riscaldano e si espandono, in modo da finire saldamente incastrati in questo lungo tubo del fucile. Chiunque abbia tirato fuori un proiettile conficcato nella canna con una bacchetta può ben immaginare la difficoltà del compito. Solo qui la canna è lunga quasi 4 metri, e ci sono più di duecento "proiettili" di uranio incastrati al suo interno. La radiazione da esso è tale che è possibile lavorare con il TVEL appena estratto dal reattore solo a distanza, utilizzando manipolatori o altri dispositivi o macchine automatiche.
Come è stato rimosso il combustibile irraggiato dai reattori di produzione? La situazione era molto semplice. I tubi TVEL per i reattori di produzione erano realizzati in alluminio, che si dissolve perfettamente in acido nitrico, insieme a uranio e plutonio. Le sostanze necessarie sono state estratte dalla soluzione di acido nitrico e sono state sottoposte a ulteriori lavorazioni. Ma i reattori di potenza progettati per una temperatura molto più elevata utilizzano materiali TVEL refrattari e resistenti agli acidi. Inoltre, tagliare un tubo di acciaio inossidabile così sottile e lungo è un compito molto raro; di solito tutta l'attenzione degli ingegneri è focalizzata su come arrotolare un tubo del genere. Il tubo per TVEL è un vero capolavoro tecnologico. In generale, sono stati proposti vari metodi per distruggere o tagliare il tubo, ma questo metodo ha prevalso: in primo luogo, il tubo viene tagliato su una pressa (è possibile tagliare l'intero gruppo di carburante) in pezzi lunghi circa 4 cm, quindi vengono versati i monconi in un contenitore dove l'uranio viene sciolto con acido nitrico. Il nitrato di uranile ottenuto non è più così difficile da isolare dalla soluzione.
E questo metodo, per tutta la sua semplicità, ha uno svantaggio significativo. I cilindri di uranio in pezzi di barre di combustibile si dissolvono lentamente. L'area di contatto dell'uranio con l'acido alle estremità del moncone è molto piccola e questo rallenta la dissoluzione. Condizioni di reazione sfavorevoli.
Se ci affidiamo al combustibile nucleare esaurito come materiale militare per la produzione di uranio e plutonio, nonché come mezzo di guerra radiologica, allora dobbiamo imparare a segare i tubi in modo rapido e abile. Per ottenere un mezzo di guerra radiologica, i metodi chimici non sono adatti: dopotutto, dobbiamo preservare l'intero bouquet di isotopi radioattivi. Non ce ne sono così tanti, prodotti di fissione, 3, 5% (o 35 kg per tonnellata): cesio, stronzio, tecnezio, ma sono loro che creano l'elevata radioattività del combustibile nucleare esaurito. Pertanto, è necessario un metodo meccanico per estrarre l'uranio con tutti gli altri contenuti dai tubi.
Riflettendo, sono giunto alla seguente conclusione. Spessore tubo 0,65 mm. Non così tanto. Può essere tagliato al tornio. Lo spessore della parete corrisponde grosso modo alla profondità di taglio di molti torni; se necessario si possono applicare soluzioni speciali con una grande profondità di taglio in acciai duttili, come l'inox, oppure utilizzare una macchina con due frese. Un tornio automatico in grado di afferrare un pezzo stesso, bloccarlo e ruotarlo non è raro di questi tempi, soprattutto perché il taglio di un tubo non richiede precisione di precisione. Basta macinare l'estremità del tubo, trasformandolo in trucioli.
I cilindri di uranio, liberati dal guscio d'acciaio, cadranno nel ricevitore sotto la macchina. In altre parole, è del tutto possibile creare un complesso completamente automatico che taglierà i gruppi di combustibile in pezzi (con una lunghezza che è più conveniente per girare), metterà i tagli nel dispositivo di stoccaggio della macchina, quindi la macchina taglierà il tubo, liberando il suo riempimento di uranio.
Se si padroneggia lo smontaggio dei "tubi della morte", è possibile utilizzare il combustibile nucleare esaurito sia come prodotto semilavorato per l'isolamento di isotopi di tipo militare e la produzione di combustibile per reattori, sia come arma radiologica.
Polvere mortale nera
Le armi radiologiche, secondo me, sono più applicabili in una guerra nucleare prolungata e, principalmente, per causare danni al potenziale economico-militare del nemico.
Sotto una lunga guerra nucleare, sto sollevando una guerra in cui le armi nucleari vengono utilizzate in tutte le fasi di un lungo conflitto armato. Non credo che un conflitto su larga scala che sia arrivato o anche solo iniziato con lo scambio di massicci attacchi missilistici nucleari finirà qui. In primo luogo, anche dopo un danno significativo, ci saranno ancora opportunità per condurre operazioni di combattimento (le scorte di armi e munizioni consentono di condurre operazioni di combattimento sufficientemente intense per altri 3-4 mesi senza reintegrarle con la produzione). In secondo luogo, anche dopo l'uso di armi nucleari in allerta, i grandi paesi nucleari avranno ancora un numero molto elevato di diverse testate, cariche nucleari, ordigni esplosivi nucleari nei loro magazzini, che, molto probabilmente, non ne risentiranno. Possono essere usati e la loro importanza per la condotta delle ostilità diventa molto grande. Si consiglia di conservarli e utilizzarli sia per un cambiamento radicale nel corso di operazioni importanti, sia nella situazione più critica. Questa non sarà più un'applicazione salva, ma una lunga durata, cioè una guerra nucleare sta acquisendo un carattere prolungato. In terzo luogo, nelle questioni economico-militari di una guerra su larga scala, in cui le armi convenzionali vengono utilizzate insieme alle armi nucleari, la produzione di isotopi per armi e nuove cariche e il rifornimento degli arsenali di armi nucleari saranno chiaramente tra i più importanti compiti prioritari. Compresa, ovviamente, la prima possibile creazione di reattori di produzione, industrie radiochimiche e radiometallurgiche, imprese per la produzione di componenti e l'assemblaggio di armi nucleari.
È proprio nel contesto di un conflitto armato su vasta scala e di lunga durata che è importante non lasciare che il nemico approfitti del suo potenziale economico. Tali oggetti possono essere distrutti, il che richiederà un'arma nucleare di potenza decente o un grande dispendio di bombe o missili convenzionali. Ad esempio, durante la seconda guerra mondiale, per garantire la distruzione di un grande impianto, fu necessario sganciare da 20 a 50 mila tonnellate di bombe aeree in più fasi. Il primo attacco ha fermato la produzione e danneggiato le attrezzature, mentre i successivi hanno interrotto i lavori di restauro e aggravato i danni. Diciamo che l'impianto di combustibile sintetico di Leuna Werke è stato attaccato sei volte da maggio a ottobre 1944 prima che la produzione scendesse al 15% della produzione normale.
In altre parole, la distruzione di per sé non garantisce nulla. Un impianto distrutto è suscettibile di restauro e da un impianto pesantemente distrutto possono essere rimossi i resti di attrezzature adatte a creare una nuova produzione in un altro luogo. Sarebbe bene sviluppare un metodo che non permetta al nemico di utilizzare, ripristinare o smantellare un'importante struttura economico-militare per le parti. Sembra che un'arma radiologica sia adatta a questo.
Vale la pena ricordare che durante l'incidente alla centrale nucleare di Chernobyl, in cui tutta l'attenzione era solitamente concentrata sulla 4a unità di potenza, anche le altre tre unità di potenza furono chiuse il 26 aprile 1986. Non c'è da stupirsi, si sono rivelati contaminati e il livello di radiazione alla 3a unità di potenza, situata accanto a quella esplosa, era di 5, 6 roentgens / ora quel giorno e una dose semiletale di 350 roentgens è salita in 2, 6 giorni, ovvero in soli sette turni di lavoro. È chiaro che era pericoloso lavorare lì. La decisione di riavviare i reattori fu presa il 27 maggio 1986 e, dopo un'intensa decontaminazione, furono lanciate la prima e la seconda unità nell'ottobre 1986 e la terza unità nel dicembre 1987. La centrale nucleare da 4000 MW è stata completamente fuori servizio per cinque mesi, semplicemente perché le unità di potenza intatte sono state esposte a contaminazione radioattiva.
Quindi, se cospargi una struttura militare-economica nemica: una centrale elettrica, una centrale militare, un porto e così via, con polvere di combustibile nucleare esaurito, con un sacco di isotopi altamente radioattivi, allora il nemico sarà privato di l'opportunità di usarlo. Dovrà passare molti mesi a decontaminare, introdurre una rapida rotazione dei lavoratori, costruire rifugi radio e incorrere in perdite sanitarie per sovraesposizione del personale; la produzione si fermerà del tutto o diminuirà in modo molto significativo.
Anche il metodo di consegna e inquinamento è abbastanza semplice: la polvere di ossido di uranio finemente macinata - polvere nera mortale - viene caricata in cassette esplosive, che a loro volta vengono caricate nella testata di un missile balistico. 400-500 kg di polvere radioattiva possono entrarvi liberamente. Sopra il bersaglio, le cassette vengono espulse dalla testata, le cassette vengono distrutte da cariche esplosive e la polvere fine altamente radioattiva copre il bersaglio. A seconda dell'altezza dell'operazione della testata missilistica, è possibile ottenere una forte contaminazione di un'area relativamente piccola o ottenere una scia radioattiva estesa ed estesa con un livello di contaminazione radioattiva inferiore. Sebbene, come dire, Pripyat sia stato sfrattato, poiché il livello di radiazioni era di 0,5 roentgens / ora, cioè la dose semiletale è aumentata in 28 giorni ed è diventato pericoloso vivere in modo permanente in questa città.
A mio parere, le armi radiologiche sono state erroneamente chiamate armi di distruzione di massa. Può colpire qualcuno solo in condizioni molto favorevoli. Piuttosto, è una barriera che crea ostacoli all'accesso all'area contaminata. Il carburante del reattore, che può dare un'attività di 15-20 mila roentgens/ora, come indicato nei "quaderni di Chernobyl", creerà un ostacolo molto efficace all'uso dell'oggetto contaminato. I tentativi di ignorare le radiazioni porteranno a elevate perdite irrecuperabili e sanitarie. Con l'aiuto di questo mezzo di ostacolo, è possibile privare il nemico degli oggetti economici più importanti, dei nodi chiave dell'infrastruttura di trasporto, nonché dei terreni agricoli più importanti.
Tale arma radiologica è molto più semplice ed economica di una carica nucleare, poiché è molto più semplice nel design. È vero, a causa dell'elevatissima radioattività, saranno necessarie attrezzature automatiche speciali per macinare l'ossido di uranio estratto dall'elemento combustibile, dotarlo in cassette e nella testata del razzo. La testata stessa deve essere immagazzinata in uno speciale contenitore protettivo e installata sul missile da uno speciale dispositivo automatico appena prima del lancio. In caso contrario, il calcolo riceverà una dose letale di radiazioni anche prima del lancio. È meglio basare i missili per la consegna di testate radiologiche nelle miniere, poiché lì è più facile risolvere il problema di immagazzinare in sicurezza una testata altamente radioattiva prima del lancio.
