Производство плутония и трития для ядерного оружия

Плутоний-239, основной изотоп плутония, используемый в ядерных взрывных устройствах, получается в любом ядерном реакторе, работающем на урановом топливе при захвате нейтрона ядром урана-238. В России практически весь оружейный плутоний был наработан в специальных промышленных реакторах. Характерной особенностью промышленных реакторов является относительно невысокая степень использования топлива — характерное значение глубины выгорания составляет 400-600 МВт-дн/т. Это связано с тем, что при большей глубине выгорания в топливе образуется значительное количество изотопа плутония-240. Изотоп Ри-240 является довольно интенсивным излучателем спонтанных нейтронов и потому его присутствие значительно ухудшает качество плутония как оружейного материала. По классификации, принятой в США, оружейным плутонием считается материал с содержанием Ри-240 менее 5.8%.

Выделение плутония из отработавшего топлива осуществляется радиохимическими методами на специальных производствах. Из-за высокой радиоактивности отработавшего топлива все операции по его переработке ведутся с помощью дистанционных средств в "каньонах” с толстыми бетонными стенами. Процесс производства плутония сопровождается образованием больших объемов радиоактивных и токсичных отходов и требует создания сложной инфраструктуры для их обработки и захоронения.

Промышленные реакторы использовались для наработки и других ядерных оружейных материалов, в частности трития, используемого в составе тритий-дейтериевой смеси для усиления первичных узлов термоядерного оружия. Производство трития для оружейных целей как правило осуществляется в ядерном реакторе при облучении нейтронами ядер изотопа лития-6.83 Наработанный тритий выделяется из литиевых мишеней при их обработке в вакуумной печи и очищается химическими методами. В начальные годы развития ядерного арсенала в реакторах также нарабатывался полоний-210, использовавшийся при производстве бериллий-полониевых нейтронных источников, необходимых для инициирования цепной реакции при подрыве ядерного заряда. (В последующие годы бериллий-полониевые инициаторы были заменены внешними системами нейтронного инициирования на основе электростатических трубок.) Наработка полония осуществлялась посредством облучения нейтронами мишеней из висмута.

Читать дополнительно:

Развитие реакторной технологии
Развитие радиохимической технологии
Комплекс по производству плутония
Томск-7 (Сибирский химический комбинат)
Красноярск-26 (Горно-химический комбинат)