WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |

«ЯДЕРНОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ НА ОСНОВЕ УСКОРИТЕЛЕЙ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ Скотт Кемп Применение ускорителей для получения плутония-239 или урана-233 сравнивается с получением этих ...»

-- [ Страница 1 ] --

Nuclear Proliferation with Particle Accelerators

R. Scott Kemp

Science and Global Security, 2005, Volume 13, pp. 183-207

ЯДЕРНОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ НА ОСНОВЕ УСКОРИТЕЛЕЙ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

Скотт Кемп

Применение ускорителей для получения плутония-239 или урана-233 сравнивается с

получением этих материалов в небольшом ядерном реакторе. Это сравнение дается на

примерах, понятных для начинающих нарушителей ядерного нераспространения. Сравниваются темпы производства, технические сложности, методы получения, затраты и методы обнаружения.

Статья получена 10 ноября 2004 г. и принята к публикации 5 января 2005 г.

С. Кемп участвует в Программе по науке и всеобщей безопасности в Принстонском университете, Принстон, Нью Джерси, США.

Почтовый адрес автора – R. Scott Kemp, Program on Science & Global Security, 221 Nassau Street, 2nd Floor, Princeton University, Princeton, NJ, USA. Электронный адрес:

rskemp@princeton.edu Автор благодарит за поддержку программу Уильяма Фулбрайта и программу по науке и всеобщей безопасности при Принстонском университете.

ВВЕДЕНИЕ

Обычно считается, что приобретение делящихся материалов является самым крупным препятствием при создании ядерного оружия. Традиционно, речь идет либо о технологиях обогащения, которые применяются для выделения урана-235 из естественного урана, либо о ядерных реакторах, где создаются искусственные ядерные материалы (плутоний-239 или уран-233). Оба направления уже давно находятся в центре внимания контроля над нераспространением. Напротив, ускорители заряженных частиц не рассматривались контролем над вооружением, но они способны также производить делящиеся материалы, используемые в ядерном оружии.

История показала, что методы, основанные на применении ускорителей, считались весьма неэкономичными (или даже непригодными) направлениями для распространения ядерного оружия. Однако, всеобщее распространение технологических «ноу-хау», конкретные успехи в проектировании простых ускорителей и возрастание легитимных применений ускорителей меняют подобные расчеты. Хотя приобретение делящихся материалов на основе ускорителей заряженных частиц продолжает оставаться технической проблемой, сегодня добиться этого значительно легче, чем несколько десятилетий тому назад.

Не существует инспекционных требований к ускорительным установкам в рамках существующих мер МАГАТЭ, как и нет ограничений, конкретно запрещающих передачу ускорительных технологий из одной страны в другую, ни в каких многосторонних соглашениях, регулирующих контроль над экспортом1. Два этих фактора – широкая доступность ускорительных технологий и отсутствие институционального мониторинга, оказываются основным побуждением к получению делящихся материалов на основе ускорителей. Экспортный контроль должен пойти дальше, чтобы удалить такие побуждения путем отслеживания ключевых технологий, какие необходимы неопытным нарушителям, и улучшения наблюдений за стремлениями нарушителей.

МАГАТЭ подготавливает технический документ «Последствия разделения и превращения при обращении с радиоактивными отходами», рекомендующий выпуск инструкций, где небольшие ускорители рассматриваются как потенциальные источники распространения.

РАССМОТРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

На пути к получению делящегося материала технически неопытный нарушитель2 сталкивается с необходимостью решить ряд вопросов, например, конструкция бомбы, темпы производства, технологическая сложность, возможность, доступность ресурсов и политические аспекты. Беглый просмотр его выборов приводится ниже, чтобы установить разбросы параметров, в пределах которых будет произведен последующий анализ.

Нарушителю надо только одну или две бомбы, чтобы считаться фактически ядерным государством. Для этого нарушитель может выбирать такие технологии, которые либо еще недостаточно хорошо продвинуты, либо рассматриваются как неэффективные для крупномасштабного производства. В этой статье в качестве исходной посылки принимается получение делящегося материала, достаточного для одной бомбы, в течение двух лет, а также приобретение конкретного количества материала в соответствии с конструкцией бомбы.

После решения о приобретении делящегося материала нарушитель должен произвести выбор между типами делящихся материалов, а затем между способами приобретения. Существуют три подходящих делящихся материала и два основных способа приобретения.

Уран-235 получается при изотопном обогащении естественного урана. Плутоний-239 и уранэто искусственные изотопы, получаемые при поглощении нейтрона атомом «сырьевого» элемента (для плутония-239 сырьем является уран-238, а для урана-233 – торий-232).

Эти нейтроны могут поступать от ядерного реактора или от ускорителя.

Статья ставит своей задачей оценку риска, связанного с ускорителями, по сравнению с риском от ядерного реактора. Масштаб анализа ограничен «местными технологиями» (то есть, изготовлением внутренними силами из целиком местных или приобретенных на свободном рынке ресурсов) и «специальными программами» (то есть, относящимися только к оружейным целям).

Применяемый в оружии плутоний, содержащий в основном плутоний-239, получается из урана-238. Желательно свести к минимуму спонтанное нейтронное излучение путем сведения к минимуму содержание изотопа плутоний-240. Плутоний с содержанием плутония- менее семи процентов часто называют «плутонием оружейного качества», и его можно непосредственно получить в ядерном реакторе, который работает с малым выгоранием топлива, или с помощью ускорителя3. Но даже плутоний оружейного качества обладает относительно высокой скоростью спонтанного нейтронного излучения и поэтому может применяться только в оружии «имплозивного» типа. Имплозия сводит к минимуму риск преждевременной детонации – события, при котором мощность оружия составляет только долю от потенциально возможной величины. Пониженная мощность не обязательно должна оказаться препятствием, поскольку она обладает достаточно разрушительной силой для многих задач.



Имплозивное оружие к тому же гораздо труднее изготовить. Полная уверенность, что новая имплозивная конструкция будет действовать, появится только после ядерного испытания. Впрочем, испытание раскрывает собственника ядерного оружия и может поставить нарушителя в политически нежелательную ситуацию4.

Уран-233 образуется из ториевого (торий-232) сырья. У него гораздо меньший спонтанный нейтронный фон и он не будет подвержен преждевременной детонации, как плутоний.

Его можно использовать в простой сборке ствольного типа – эта конструкция не нуждается в Рамки этой статьи ограничены нарушителями, имеющими невысокий технический потенциал, поскольку большинство стран, стремящихся к ядерному оружию, относятся к этой категории.

Плутоний с более высоким уровнем содержания плутония-240 все еще может быть использован в ядерном оружии, но потребуется больше материала.

Испытание истратит запас ядерного материала нарушителя. Это важное обстоятельство, если запас мал, а темпы производства невелики. Иностранная разведка может обнаружить ядерное испытание и убедиться, что весь запас делящегося материала использован. Можно будет обнаружить, что испытание завершилось крупной неудачей – поэтому может последовать вывод, что нарушитель не сумел сконструировать оружие. В обоих случаях нарушитель останется без эффективного средства ядерного сдерживания и может в результате спровоцировать упреждающую иностранную интервенцию.

испытании. Но оружие ствольного типа обычно требует более чем удвоенного количества делящегося материала, нежели оружие имплозивного типа. В статье предполагается, что для оружия ствольного типа требуется 20 кг урана-233.

Как и в случае с плутонием, получение урана-233 приводит к нежелательному загрязнению другими изотопами. Загрязняющий изотоп уран-232 обладает цепочкой распада, где возникает проникающее гамма-излучение5. Интенсивность этих гамма-лучей возрастает в течение примерно десяти лет после синтеза урана и при достаточно высоком уровне излучение становится опасным для работающих с ураном лиц. Уран-233 с такой концентрацией урана-232, которая достаточно мала, чтобы позволить работать с ним без защиты в течение нескольких месяцев6, можно получить несколькими методами. Один метод, доступный для начинающего нарушителя, связан с размещением ториевых мишеней в графитовом реакторе с естественным ураном или в реакторе на тяжелой воде. Впрочем, торий может составлять только чуть более семи процентов загрузки реактора, чтобы тот не стал подкритичным7.

Поскольку значительное большинство нейтронов будет поглощаться ураном-238, находящимся в топливе из естественного урана, для производства урана-233, сравнимого по количеству с производимым плутонием, потребуется реактор размером больше стандартного примерно в 13 раз8. Реакторы такого размера вряд ли окажутся под силу начинающему нарушителю и почти наверняка они уязвимы к быстрому обнаружению99.

НЕБОЛЬШОЙ РЕАКТОР ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЛУТОНИЯ: УРОВЕНЬ ДЛЯ СРАВНЕНИЯ

Управление по техническим оценкам (УТО) в докладе конгрессу США (1977 г.) рассмотрело небольшие ядерные реакторы, как пример простого пути к делящимся материалам для начинающих нарушителей10. В качестве примера приводился реактор с мощностью 25 МВт, способный производить ежегодно около 7 кг плутония оружейного качества11, что немногим меньше массы в 8 кг, которая потребовалась для имплозивной бомбы первого поколения Уран-232 образуется в реакции типа (n,2n), для которой нужны нейтроны с энергией свыше 600 кэВ.

Сфера из урана-233 весом 20 кг (примерно, это бомба ствольного типа) с содержанием урана-232 порядка 0.1 % создает интенсивность дозы 0.5 мЗв/час на расстоянии 0.5 м через год после переработки, а через десять лет интенсивность вырастет до максимальной величины 1.6 мЗв/час. Принятый в США стандарт максимально допустимой дозы для лиц, работающих с излучением, составляет 50 мЗв в год. Поэтому, если процесс разделения уранадлится год, американскому работнику позволят работать со свежим материалом сто часов. Но в странах, стремящихся к ядерному оружию, стандарты на безопасность могут быть значительно занижены. Смотрите статью Канга и фон Хиппеля «Уран-232 и противодействие распространению урана-233 из отработанного топлива», Наука и всеобщая безопасность, т.9, выпуск 1, 2001 г.

Там же.

180 МВт для урана-233 по сравнению с 14 МВт для плутония-239 при темпах производства одна бомба за два года. При таких расчетах сравниваются темпы производства для создания одной бомбы ствольного типа из урана-233 и одной плутониевой имплозивной бомбы для одного и того же периода нахождения тория-232 в реакторе. Усредненное по спектру поперечное сечение захвата нейтронов (со средней энергией 0.0253 эВ) с для тория- равно 6.5 барн, а для урана-238 – 2.4 барн. Если содержание сырьевого материала – ториясоставляет 7 %, для бомбы ствольного типа требуется Мт = 20 кг, а для бомбы имплозивного типа – Му = 8 кг, то разница в размерах соответствующих реакторов составит примерно (Мт/Му)(1 + 14у/т).

John R. Lamarsh, “Dedicated Facilities for the Production of of Nuclear Weapons in Small and/or Developung Nations,” Section VI-A of Appendix Volume II, Part Two to Nuclear Proliferation and Safeguards, June 1977, Congress of the United States, Office of Technology Assessment/ NTIS order #PB-275843.

При скважности 80 %. Реактор произведет около 9.2 кг, работая без прерываний. При выгорании 122 МВт.д/т доля плутония-240 составит только 0.05 %. Смотрите [9].

(типа сброшенной на Нагасаки)12. Требования к созданию реактора подытожены ниже и использованы как уровень, с которым сравниваются ускорители.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 



Похожие работы:

«RU Руководство пользователя Содержание Общие сведения Уважаемый покупатель, Об этом руководстве пользователя Комплект поставки Основная информация 8 Воспроизведение носителей 1 Общая информация о технике информации безопасности Процедура настройки аппарата Автоматический контроль температуры Воспроизведение фото устройства Ремонт Электрическое питание 9 Воспроизведение цифрового ТВ Беспроводная сеть (WLAN) (В зависимости от модели). 28 Эксплуатация очков 3D Dolby Digital Первое воспроизведение...»

«ТРЕБОВАНИЯ № WS-R-1 МЕЖДУНАРОДНОЕ АГЕНТСТВО ПО АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ ВЕНА ПУБЛИКАЦИИ МАГАТЭ ПО ВОПРОСАМ БЕЗОПАСНОСТИ НОРМЫ БЕЗОПАСНОСТИ МАГАТЭ В соответствии со статьей III своего Устава Агентство уполномочено устанавливать нормы безопасности для защиты от ионизирующих излучений и обеспечивать применение этих норм в мирной деятельности в ядерной области. Связанные с регулирующей деятельностью публикации, посредством которых МАГАТЭ устанавливает нормы и меры безопасности, выпускаются в Серии норм...»

«Система противопожарного нормирования и стандартизации ПРАВИЛА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ПЕРЕРАБОТКИ И ХРАНЕНИЯ ЗЕРНА ППБ РБ 2.01–94* 2-е издание с изменениями и дополнениями Издание официальное Минск 2011 УДК [664.7:614.841.345.6](476)(083.74)+006.04(476) © Главное управление военизированной пожарной службы МВД Республики Беларусь, 1995 II Предисловие Разработаны авторским коллективом (Э.Р. Бариев, Н.М. Горбатский, А.С. Гурьев, А.Н. Кудряшов, Д.Г. Сенько)....»

«Николай Викторович Стариков Ликвидация России. Кто помог красным победить в Гражданской войне? Ликвидация России. Кто помог красным победить в Гражданской войне?: Питер; СПб; 2010; ISBN 078–5-49807–546–4 2 Николай Стариков: Ликвидация России. Кто помог красным победить в Гражданской войне? Аннотация Новая книга Николая Старикова, автора бестселлеров Кризис. Как это делается и Шерше ля нефть, посвящена событиям Гражданской войны. В ее вихре сгинули российская государственность, территориальная...»

«Посвящается году охраны окружающей среды в России и 150-летию со дня рождения основателя учения о биосфере В.И. Вернадского ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ РЕГИОНОВ ПРОГРАММА ВТОРОЙ ВСЕРОССИЙСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ) г. Казань, 24–26 сентября 2013 г. Казань – 2013 ОРГКОМИТЕТ КОНФЕРЕНЦИИ Председатель: Гафуров И.Р. – ректор Казанского федерального университета; Заместители председателя: Нургалиев Д.К. – проректор по научной деятельности КФУ; Селивановская С.Ю. –...»

«2 3 исполнительными органами государственной власти Воронежской области, образовательными учреждениями, научными работниками высших учебных заведений, государственных природных заповедников. Схема разработана на период до 2030 года. 1) Целями создания Схемы являются: - сохранение и восстановление природных сообществ ООПТ со свойственной им естественной флорой и фауной, как необходимого условия для создания комфортной среды проживания населения и обеспечения его экологической безопасности; -...»

«Афганистан и безопасность Центральной Азии Выпуск 1 Бишкек — 2004 УДК 327 А 94 Афганистан и безопасность Центральной Азии. Вып. 1/ Под ред. А.А. Князева. — Бишкек: Илим, 2004. — 166 с. ISBN 5-8355-1397-6 Сборник включает в себя статьи профессиональных востоковедов, прежде всего — историков-афганистов, а также политологов-международников, специализирующихся на исследовании проблем безопасности центральноазиатского региона, из Киргизстана, России и Таджикистана. Рассматриваются новейшие тенденции...»

«2 Общая информация Благодарим за то, что Вы выбрали планшетный компьютер TEXET TM-7010. Прежде чем начать эксплуатацию устройства, внимательно прочтите данное руководство, чтобы воспользоваться всеми...»

«АППАРАТ СВАРОЧНЫЙ ДЛЯ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБ ТРАССА-М Руководство по эксплуатации ОСО 5–01.00.00.00 РЭ Содержание 1. Описание и работа 1.1. Назначение............................................................... 3 1.2. Общие указания.......................................................... 3 1.3. Технические характеристики..............................»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.