Последният тримесечен доклад на МААЕ по иранския ядрен проблем съобщава наскоро, че укрепената подземна обогатителна инсталация във Фордов е получила две нови каскади от модерни центрофуги, по 174 всеки. Общо 3000 центрофуги за обогатяване на уран се планират да бъдат разположени на това съоръжение. Предишен доклад на МААЕ, публикуван през май, съобщава, че във Fordow вече са инсталирани 1064 центрофуги, 696 от които работят с пълен капацитет към момента на публикуване на документа. Това съобщават руските информационни агенции.
Чуждестранните информационни агенции, по -специално Ройтерс, позовавайки се на същия доклад на МААЕ, цитират по -сърцераздирателен цитат: „Броят на центрофугите за обогатяване на уран в комплекса Форду, разположен дълбоко в планината, се е увеличил от 1064 на 2140 броя“.
Иранският президент Махмуд Ахмадинеджад в завода за обогатяване на уран в Натанц
Може би самите експерти на МААЕ се объркаха в цифрите. Във всеки случай те не пречат на политиците и медиите да плашат населението с различни цифри, уж показващи желанието на Иран да построи атомна бомба или ракетна бойна глава. И изчисленията вече започнаха отново колко тона уран Иран е обогатил и за колко месеца ще направи бомби от него. Но всички премълчават факта, че в центрофугите за обогатяване не се получава обогатен уран. На изхода има газообразен уранов хексафлуорид. И не можете да направите бомба от газ.
Газът, съдържащ уран, трябва да бъде транспортиран до друго съоръжение. В Иран производствените линии за деконверсия на уранов хексафлуорид се намират в завода на UCF в Исфахан. Деконверсията на хексафлуорид, обогатен до 5%, вече се извършва успешно там. Но резултатът отново не е уран, а уранов диоксид UO2. Не можете да направите и бомба от него. Но точно от него се правят горивни пелети, от които се сглобяват пръти за атомни електроцентрали. Производството на горивни клетки също се намира в Исфахан в завода на FMP.
За да се получи метален уран, урановият диоксид се излага на газообразен водороден флуорид при температури от 430 до 600 градуса. Резултатът е, разбира се, не уран, а UF4 тетрафлуорид. И вече от него метален уран се редуцира с помощта на калций или магнезий. Не е известно дали Иран притежава тези технологии. Вероятно не.
Обогатяването на уран до 90% обаче се счита за ключовата технология за получаване на ядрени оръжия. Без това всички други технологии са без значение. Но това, което има значение, е производителността на газовите центрофуги, технологичните загуби на суровини, надеждността на оборудването и редица други фактори, за които Иран мълчи, МААЕ мълчи, разузнавателните агенции на различни държави мълчат.
Следователно има смисъл да разгледаме по -отблизо процеса на обогатяване на уран. Вижте историята на проблема. Опитайте се да разберете откъде идват центрофугите в Иран, какви са те. И защо Иран успя да установи обогатяване на центрофугите, докато САЩ, харчейки милиарди долари, не можаха да го постигнат. В Съединените щати уранът се обогатява по правителствени договори в газово дифузионни инсталации, което е в пъти по -скъпо.
НЕРЕШЕНО ПРОИЗВОДСТВО
Естественият уран-238 съдържа само 0,7% от радиоактивния изотоп уран-235, а изграждането на атомна бомба изисква съдържание на уран-235 от 90%. Ето защо технологиите за делене на материали са основният етап в създаването на атомни оръжия.
Как могат по-леките атоми на уран-235 да бъдат отделени от масата на уран-238? В края на краищата разликата между тях е само три "атомни единици". Има четири основни метода за разделяне (обогатяване): магнитно разделяне, дифузия на газове, центробежна и лазерна. Най -рационалният и най -евтиният е центробежният. Той се нуждае от 50 пъти по -малко електроенергия на единица продукция, отколкото при метода за обогатяване с дифузия на газове.
Вътре в центрофугата ротор се върти с невероятна скорост - чаша, в която влиза газ. Центробежната сила изтласква по-тежката фракция, съдържаща уран-238, към стените. По-леките молекули на уран-235 се събират по-близо до оста. Освен това вътре в ротора по специален начин се създава обратен поток. Поради това по -леките молекули се събират отдолу, а по -тежките отгоре. Тръбите се спускат в стъклото на ротора на различни дълбочини. Една по една по -леката фракция се изпомпва в следващата центрофуга. Според друга, обедненият уран хексафлуорид се изпомпва в "опашката" или "сметището", тоест се изтегля от процеса, изпомпва се в специални контейнери и се изпраща за съхранение. По същество това са отпадъци, чиято радиоактивност е по -ниска от тази на естествения уран.
Един от технологичните трикове е контрол на температурата. Уран хексафлуорид става газ при температури над 56,5 градуса. За ефективно разделяне на изотопи, центрофугите се държат при определена температура. Който? Информацията е класифицирана. Както и информация за налягането на газа в центрофугите.
С понижаване на температурата хексафлуоридът се втечнява, а след това напълно "изсъхва" - преминава в твърдо състояние. Следователно бъчви с „опашки“се съхраняват на открити площи. В края на краищата тук те никога няма да се затоплят до 56, 5 градуса. И дори да пробиете дупка в цевта, газът няма да излезе от нея. В най -лошия случай малко жълт прах ще се излее, ако някой има сили да преобърне контейнер с обем от 2,5 кубически метра. м.
Височината на руската центрофуга е около 1 метър. Те са сглобени в каскади от 20 броя. Работилницата е подредена на три нива. В цеха има 700 000 центрофуги. Дежурният инженер кара колело по етажите. Уран хексафлуорид в процеса на разделяне, който политиците и медиите наричат обогатяване, преминава през цялата верига от стотици хиляди центрофуги. Роторите на центрофугата се въртят със скорост 1500 оборота в секунда. Да, да, хиляда и половина оборота в секунда, а не минута. За сравнение: скоростта на въртене на съвременните тренировки е 500, максимум 600 оборота в секунда. В същото време в руските фабрики роторите се въртят непрекъснато в продължение на 30 години. Рекордът е на повече от 32 години. Фантастична надеждност! MTBF - 0,1%. Един провал на 1000 центрофуги годишно.
Поради свръхнадеждността едва през 2012 г. започнахме да заменяме центрофугите от пето и шесто поколение с устройства от девето поколение. Защото не търсят доброта. Но те вече са работили в продължение на три десетилетия, време е да се даде път на по -продуктивни. По -старите центрофуги се въртят с подкритични скорости, тоест под скоростта, с която могат да се развихрят. Но устройствата от девето поколение работят със свръхкритични скорости - преминават опасна линия и продължават да работят стабилно. Няма информация за новите центрофуги, забранено е да се снимат, за да не се дешифрират размерите. Може само да се предположи, че те имат традиционен размер на метър и скорост на въртене от порядъка на 2000 оборота в секунда.
Никой лагер не може да издържи на такива скорости. Следователно роторът завършва с игла, която се опира на лагера на корунд. А горната част се върти в постоянно магнитно поле, без изобщо да докосва нищо. И дори при земетресение роторът няма да бие с разрушение. Проверено.
За ваша информация: руският нискообогатен уран за горивни клетки на атомни електроцентрали е три пъти по-евтин от този, произвеждан в чуждестранни газово дифузионни централи. Става въпрос за цена, а не за цена.
600 МЕГАВАТА НА КИЛОГРАМ
Когато САЩ започнаха програмата за атомна бомба по време на Втората световна война, центробежното разделяне на изотопи беше избрано като най -обещаващия метод за производство на високообогатен уран. Но технологичните проблеми не могат да бъдат преодолени. А американците ядосано обявиха центрофугирането за невъзможно. И целият свят мислеше така, докато не разбраха, че в Съветския съюз центрофугите се въртят и дори как се въртят.
В САЩ, когато центрофугите бяха изоставени, беше решено да се използва методът на дифузия на газ за получаване на уран-235. Тя се основава на свойството на газовите молекули с различно специфично тегло да дифундират (проникват) по различен начин през порести прегради (филтри). Уран хексафлуорид се движи последователно през дълга каскада от етапи на дифузия. По-малките молекули на уран-235 проникват по-лесно през филтрите и тяхната концентрация в общата газова маса постепенно се увеличава. Ясно е, че за да се получи 90% концентрация, броят на стъпките трябва да бъде десетки и стотици хиляди.
За нормалното протичане на процеса е необходимо да се затопли газът по цялата верига, като се поддържа определено ниво на налягане. И на всеки етап помпата трябва да работи. Всичко това изисква огромни разходи за енергия. Колко огромен? При първото съветско производство за разделяне, за да се получи 1 кг обогатен уран с необходимата концентрация, беше необходимо да се изразходват 600 000 kWh електроенергия. Обръщам вниманието ви към киловата.
Дори и сега във Франция газово дифузионна инсталация почти изцяло консумира производството на три блока на близка атомна електроцентрала. Американците, за които се предполага, че цялата им индустрия са частни, трябваше специално да построят държавна електроцентрала, за да захранват газоразпределителната инсталация със специална скорост. Тази електроцентрала все още е държавна собственост и все още използва специална тарифа.
В Съветския съюз през 1945 г. е решено да се изгради предприятие за производство на високообогатен уран. И в същото време да се разработи разработването на газообразен дифузионен метод за изотопно разделяне. Успоредно с това започнете проектирането и производството на промишлени предприятия. В допълнение към всичко това беше необходимо да се създадат несравними системи за автоматизация, инструментариум от нов тип, материали, устойчиви на агресивна среда, лагери, смазочни материали, вакуумни инсталации и много други. Другарят Сталин даде две години за всичко.
Сроковете не са реалистични и естествено след две години резултатът беше близо до нула. Как може да бъде построен завод, ако все още няма техническа документация? Как да се разработи техническа документация, ако все още не е известно какво оборудване ще има там? Как да се проектират газоразпределителни инсталации, ако налягането и температурата на уранов хексафлуорид са неизвестни? И те също не знаеха как ще се държи това агресивно вещество, когато влезе в контакт с различни метали.
На всички тези въпроси беше отговорено още по време на операцията. През април 1948 г. в един от атомните градове на Урал е пуснат в експлоатация първият етап на завод, състоящ се от 256 разделителни машини. С нарастването на веригата от машини проблемите нарастваха. По -специално лагерите бяха вклинени в стотици, изтича грес. А работата беше дезорганизирана от специалните офицери и техните доброволци, които активно търсеха вредители.
Агресивният уранов хексафлуорид, взаимодействащ с метала на оборудването, разлага, уранови съединения, утаени по вътрешните повърхности на блоковете. Поради тази причина не беше възможно да се получи необходимата 90% концентрация на уран-235. Значителните загуби в системата за многоетапно разделяне не позволиха да се получи концентрация по -висока от 40–55%. Проектирани са нови устройства, които започват работа през 1949 г. Но все още не беше възможно да се достигне нивото от 90%, само със 75%. Следователно първата съветска ядрена бомба беше плутоний, подобно на тази на американците.
Уран-235 хексафлуорид беше изпратен в друго предприятие, където беше доведен до необходимите 90% чрез магнитно разделяне. В магнитно поле по -леките и по -тежки частици се отклоняват по различен начин. Поради това настъпва разделяне. Процесът е бавен и скъп. Едва през 1951 г. е тествана първата съветска бомба с композитен плутониево-уранов заряд.
Междувременно се строи нов завод с по -модерно оборудване. Загубите от корозия са намалени до такава степен, че от ноември 1953 г. заводът започва да произвежда 90% от продукта в непрекъснат режим. В същото време се усвоява индустриалната технология за преработка на уранов хексафлуорид в уранов азотен оксид. Тогава от него беше изолиран метален уран.
Верхне-Тагилската ГРЕС с мощност 600 MW е специално построена за захранване на централата. Като цяло централата е консумирала 3% от цялата електроенергия, произведена през 1958 г. в Съветския съюз.
През 1966 г. съветските газово дифузионни инсталации започват да се демонтират, а през 1971 г. окончателно са ликвидирани. Центрофугите смениха филтрите.
КЪМ ИСТОРИЯТА НА ВЪПРОСА
В Съветския съюз през 30 -те години на миналия век са построени центрофуги. Но тук, както и в САЩ, те бяха признати за безперспективни. Съответните проучвания бяха приключени. Но ето един от парадоксите на сталинската Русия. В плодородния Сухуми стотици заловени немски инженери са работили по различни проблеми, включително разработването на центрофуга. Това направление се ръководеше от един от лидерите на компанията Siemens, д -р Макс Стеенбек, групата включваше механик от Луфтвафе и възпитаник на Виенския университет Гернот Ципе.
Студентите в Исфахан, водени от духовник, се молят да подкрепят ядрената програма на Иран
Но работата спря. Изход от задънената улица намери съветският инженер Виктор Сергеев, 31-годишен дизайнер на завода в Киров, който се занимаваше с центрофуги. Защото на партийно събрание той убеди присъстващите, че центрофугата обещава. И с решението на партийното събрание, а не на Централния комитет или на самия Сталин, съответните разработки бяха започнати в конструкторското бюро на завода. Сергеев си сътрудничи с пленените германци и сподели идеята си с тях. По -късно Steenbeck пише: „Идея, достойна да дойде от нас! Но никога не ми е минавало през ума. И стигнах до руския дизайнер - разчитане на игла и магнитно поле.
През 1958 г. първото промишлено производство на центрофуги достига проектния си капацитет. Няколко месеца по -късно беше решено постепенно да се премине към този метод за разделяне на уран. Вече първото поколение центрофуги консумира електричество 17 пъти по -малко от газоразпределителните машини.
Но в същото време беше открит сериозен недостатък - течливостта на метала при високи скорости. Проблемът е решен от академик Йосиф Фридландер, под чието ръководство е създадена уникална сплав V96ts, която е няколко пъти по -здрава от оръжейната стомана. Композитните материали се използват все по -често при производството на центрофуги.
Макс Стинбек се завръща в ГДР и става вицепрезидент на Академията на науките. И Гернот Цип заминава на Запад през 1956 г. Там той с изненада откри, че никой не използва центробежния метод. Той патентова центрофугата и я предложи на американците. Но те вече са решили, че идеята е утопична. Само 15 години по -късно, когато стана известно, че в СССР цялото обогатяване на уран се извършва чрез центрофуги, патентът на Zippe е приложен в Европа.
През 1971 г. е създаден концерн URENCO, принадлежащ към три европейски държави - Великобритания, Холандия и Германия. Акциите на концерна са разделени по равно между страните.
Британското правителство контролира третата си част от акциите чрез Enrichment Holdings Limited. Холандското правителство чрез Ultra-Centrifuge Nederland Limited. Германският дял принадлежи на Uranit UK Limited, чиито акции от своя страна са равномерно разпределени между RWE и E. ON. Седалището на URENCO е във Великобритания. В момента концернът притежава повече от 12% от пазара за търговски доставки на ядрено гориво за атомни електроцентрали.
Въпреки това, докато методът на работа е идентичен, центрофугите URENCO имат фундаментални разлики в конструкцията. Това се дължи на факта, че г -н Zippe е бил запознат само с прототипа, направен в Сухуми. Ако съветските центрофуги са високи само един метър, тогава европейският концерн започна с два метра, а машините от последно поколение прераснаха в колони от 10 метра. Но това не е границата.
Американците, които имат най -големите в света, са построили автомобили с височина 12 и 15 метра. Само заводът им затваря преди откриването си, през 1991 г. Те скромно мълчат за причините, но са известни - аварии и несъвършена технология. Завод за центрофуги, собственост на URENCO, обаче работи в САЩ. Продава гориво на американски атомни електроцентрали.
Чии центрофуги са по -добри? Дългите коли са много по -продуктивни от малките руски. Дълъг пробег със свръхкритични скорости. 10-метровата колона отдолу събира молекули, съдържащи уран-235, а отгоре-уран-238. Хексафлуоридът от дъното се изпомпва до следващата центрофуга. Дългите центрофуги в технологичната верига се изискват в пъти по -малко. Но що се отнася до разходите за производство, поддръжка и ремонт, цифрите са обратни.
ПАКИСТАНСКИ СЛЕД
Руският уран за горивни елементи на атомните електроцентрали е по -евтин от чуждия уран. Следователно той заема 40% от световния пазар. Половината от американските атомни електроцентрали работят на руски уран. Експортните поръчки носят на Русия повече от 3 милиарда долара годишно.
Обаче обратно към Иран. Съдейки по снимките, двуметрови центрофуги URENCO от първо поколение са инсталирани тук в преработвателните предприятия. Откъде ги взе Иран? От Пакистан. Откъде идва Пакистан? От УРЕНКО, очевидно.
Историята е добре известна. Скромният гражданин на Пакистан, Абдул Кадир Хан, учи в Европа за инженер -металург, защитава доктората си и заема доста висока позиция в URENCO. През 1974 г. Индия тества ядрено устройство, а през 1975 г. д -р Хан се завръща в родината си с куфар тайни и става баща на пакистанската ядрена бомба.
Според някои доклади Пакистан е успял да купи 3 хиляди центрофуги от самия концерн URENCO чрез фирми -черупки. След това започнаха да купуват компоненти. Един холандски приятел на Хан познаваше всички доставчици на URENCO и допринасяше за поръчката. Закупени са клапани, помпи, електродвигатели и други части, от които се сглобяват центрофуги. Постепенно започнахме сами да произвеждаме нещо, купувайки подходящите строителни материали.
Тъй като Пакистан не е достатъчно богат, за да харчи десетки милиарди долари за цикъла на производство на ядрено оръжие, оборудването е произведено и продадено. КНДР стана първият купувач. След това иранските петродолари започнаха да текат. Има основания да се смята, че Китай също е замесен, доставяйки на Иран уранов хексафлуорид и технологии за неговото производство и деконверсия.
През 2004 г. д -р Хан, след среща с президента Мушараф, се появи по телевизията и публично се разкая, че продава ядрени технологии в чужбина. Така той премахна вината за нелегалния износ за Иран и КНДР от пакистанското ръководство. Оттогава той е в удобните условия на домашен арест. И Иран и КНДР продължават да изграждат своя капацитет за разделяне.
На което бих искал да ви обърна внимание. Докладите на МААЕ непрекъснато се позовават на броя на работещите и неработещите центрофуги в Иран. От което може да се предположи, че машините, произведени в самия Иран, дори с използването на вносни компоненти, имат много технически проблеми. Може би повечето от тях никога няма да работят.
В самия URENCO първото поколение центрофуги също донесе неприятна изненада на създателите им. Не беше възможно да се получи концентрация на уран-235 над 60%. Отне няколко години, за да се преодолее проблема. Не знаем с какви проблеми се сблъска д -р Хан в Пакистан. Но след като започна проучване и производство през 1975 г., Пакистан изпита първата уранова бомба едва през 1998 г. Иран всъщност е едва в началото на този труден път.
Уранът се счита за силно обогатен, когато съдържанието на изотопи 235 надвишава 20%. Иран непрекъснато е обвинен в производството на високообогатен 20 % уран. Но това не е вярно. Иран получава уранов хексафлуорид със съдържание на уран-235 от 19,75%, така че дори случайно, поне част от процента, да не премине забранената граница. Уран с точно тази степен на обогатяване се използва за изследователски реактор, построен от американците по време на режима на шаха. Но изминаха 30 години, откакто спряха да го снабдяват с гориво.
Тук обаче възникна и проблем. В Исфахан е изградена технологична линия за деконверсия на уранов хексафлуорид, обогатен до 19,75% в уранов оксид. Но досега е тестван само за 5% фракцията. Въпреки че е монтиран през 2011 г. Човек може само да си представи какви трудности ще очакват иранските инженери, ако става въпрос за 90% оръжеен уран.
През май 2012 г. анонимен служител на МААЕ сподели информация с репортери, че инспекторите на МААЕ са открили следи от уран, обогатен до 27% в обогатителна фабрика в Иран. В тримесечния отчет на тази международна организация обаче няма дума по тази тема. Не е известно и какво се разбира под думата „следи“. Възможно е това да е просто инжектиране на негативна информация в рамките на информационната война. Може би следите са изстъргани частици от уран, които при контакт с метал от хексафлуорид се превръщат в тетрафлуорид и се утаяват под формата на зелен прах. И се превърна в производствени загуби.
Дори в модерните производствени мощности на URENCO загубите могат да достигнат 10% от общия обем. В същото време лекият уран-235 влиза в корозивна реакция много по-лесно от неговия по-малко подвижен колега-238. Колко уранов хексафлуорид се губи при обогатяване в ирански центрофуги, може да се предположи. Но може да се гарантира, че има и значителни загуби.
РЕЗУЛТАТИ И ПЕРСПЕКТИВИ
Индустриалното разделяне (обогатяване) на уран се извършва в десетина страни. Причината е същата като тази, обявена от Иран: независимост от вноса на гориво за атомни електроцентрали. Това е въпрос от стратегическо значение, защото говорим за енергийната сигурност на държавата. Разходите в тази област вече не се разглеждат.
По принцип тези предприятия принадлежат на URENCO или купуват центрофуги от концерна. Предприятията, построени в Китай през 90 -те години, са оборудвани с руски автомобили от пето и шесто поколение. Естествено, любознателните китайци разглобяват пробите по винт и правят точно същите такива. В тези центрофуги обаче има известна руска тайна, която никой дори не може да възпроизведе, дори да разбере от какво се състои. Абсолютните копия не работят, въпреки че се пропуквате.
Всички онези тонове ирански обогатен уран, които чужди и местни медии плашат неспециалистите, всъщност са тонове уранов хексафлуорид. Въз основа на наличните данни Иран все още не е дори близо до производството на уранов метал. И, изглежда, няма да се занимава с този въпрос в близко бъдеще. Следователно всички изчисления колко бомби може да направи Техеран от наличния уран са безсмислени. Не можете да направите ядрено взривно устройство от хексафлуорид, дори ако те могат да го доведат до 90% уран-235.
Преди няколко години двама руски физици провериха иранските ядрени съоръжения. Мисията е класифицирана по искане на руската страна. Но, съдейки по факта, че ръководството и Министерството на външните работи на Руската федерация не се присъединяват към обвиненията срещу Иран, опасността от създаването на ядрени оръжия от Техеран не е открита.
Междувременно САЩ и Израел непрекъснато заплашват Иран с бомбардировки, страната е тормозена с икономически санкции, опитвайки се по този начин да забави развитието си. Резултатът е обратното. Над 30 години санкции Ислямска република се превърна от суровина в индустриална. Тук те правят свои собствени реактивни изтребители, подводници и много други съвременни оръжия. И те много добре разбират, че само въоръженият потенциал сдържа агресора.
Когато КНДР извърши подземна ядрена експлозия, тонът на преговорите с нея се промени драстично. Не е известно какъв вид устройство е взривено. И дали това е била истинска ядрена експлозия или зарядът е „изгорял“, тъй като верижната реакция трябва да продължи милисекунди, а има съмнения, че е излязъл продължителен. Тоест настъпи освобождаването на радиоактивни продукти, но не е имало самата експлозия.
Същата история е със севернокорейските МБР. Те бяха пуснати два пъти и двата пъти завършиха с инцидент. Очевидно те не са способни да летят и е малко вероятно някога да успеят. Бедната КНДР няма подходящи технологии, индустрии, персонал, научни лаборатории. Но Пхенян вече не е заплашен от война и бомбардировки. И целият свят го вижда. И прави разумни изводи.
Бразилия обяви, че възнамерява да построи ядрена подводница. Точно така, за всеки случай. Ами ако утре някой не харесва бразилския лидер и иска да го смени?
Египетският президент Мохамед Морси възнамерява да се върне към въпроса за разработването на Египет на собствена програма за използване на ядрената енергия за мирни цели. Мурси направи съобщението в Пекин, като се обърна към лидерите на египетската общност в Китай. В същото време египетският президент нарече ядрената енергия „чиста енергия“. Западът досега мълчеше по този въпрос.
Русия има шанс да създаде съвместно предприятие с Египет за обогатяване на уран. Тогава шансовете тук да бъдат построени атомни електроцентрали по руски проекти ще се увеличат рязко. А разсъжденията за предполагаемо възможни ядрени бомби ще останат на съвестта на ландскнехите на информационните войни.
