Les différends environnementaux autour du combustible nucléaire usé (SNF) m'ont toujours causé une légère perplexité. Le stockage de ce type de "déchets" nécessite des mesures techniques et des précautions strictes, et doit être manipulé avec soin. Mais ce n'est pas une raison pour s'opposer au fait même de la présence de combustibles nucléaires usés et à l'augmentation de leurs réserves.
Enfin, pourquoi gaspiller ? La composition SNF contient de nombreuses matières fissiles de valeur. Par exemple, le plutonium. Selon diverses estimations, il est formé de 7 à 10 kg par tonne de combustible nucléaire usé, c'est-à-dire qu'environ 100 tonnes de combustible nucléaire usé produites en Russie contiennent chaque année de 700 à 1000 kg de plutonium. Le plutonium de réacteur (c'est-à-dire obtenu dans un réacteur de puissance et non dans un réacteur de production) est applicable non seulement comme combustible nucléaire, mais également pour créer des charges nucléaires. À ce titre, des expériences ont été menées qui ont montré la possibilité technique d'utiliser le plutonium du réacteur comme remplissage de charges nucléaires.
Une tonne de combustible nucléaire usé contient également environ 960 kg d'uranium. La teneur en uranium-235 est faible, environ 1,1%, mais l'uranium-238 peut passer par un réacteur de production et obtenir tout de même du plutonium, seulement maintenant de bonne qualité militaire.
Enfin, le combustible nucléaire usé, en particulier celui qui vient de sortir du réacteur, peut agir comme une arme radiologique, et il est sensiblement supérieur dans cette qualité au cobalt-60. L'activité de 1 kg de SNF atteint 26 000 curies (pour le cobalt-60 - 17 000 curies). Une tonne de combustible nucléaire irradié qui vient d'être retirée du réacteur donne un niveau de rayonnement allant jusqu'à 1000 sieverts par heure, c'est-à-dire qu'une dose mortelle de 5 sieverts s'accumule en seulement 20 secondes. Amende! Si l'ennemi est saupoudré d'une fine poudre de combustible nucléaire usé, il peut alors infliger de lourdes pertes.
Toutes ces qualités de combustible nucléaire usé sont bien connues depuis longtemps, seules elles ont rencontré de sérieuses difficultés techniques liées à l'extraction du combustible de l'assemblage combustible.
Démonter le "tuyau de la mort"
En soi, le combustible nucléaire est une poudre d'oxyde d'uranium, pressée ou frittée en comprimés, de petits cylindres avec un canal creux à l'intérieur, qui sont placés à l'intérieur d'un élément combustible (élément combustible), à partir duquel sont assemblés des assemblages combustibles, placés dans les canaux de le réacteur.
TVEL n'est qu'une pierre d'achoppement dans le traitement du combustible nucléaire usé. Surtout, TVEL ressemble à un très long canon d'arme, près de 4 mètres de long (3837 mm, pour être exact). Son calibre est presque un canon: le diamètre intérieur du tube est de 7, 72 mm. Le diamètre extérieur est de 9,1 mm et l'épaisseur de paroi du tube est de 0,65 mm. Le tube est en acier inoxydable ou en alliage de zirconium.
Des cylindres d'oxyde d'uranium sont placés à l'intérieur du tube, et ils sont emballés hermétiquement. Le tube contient de 0,9 à 1,5 kg d'uranium. Le crayon combustible fermé est gonflé à l'hélium sous une pression de 25 atmosphères. Pendant la campagne, les cylindres d'uranium chauffent et se dilatent, de sorte qu'ils finissent par se coincer étroitement dans ce long tube de fusil. Quiconque a assommé une balle plantée dans le canon avec une baguette peut bien imaginer la difficulté de la tâche. Seulement ici, le canon mesure près de 4 mètres de long, et il y a plus de deux cents "balles" d'uranium coincées dedans. Son rayonnement est tel qu'il n'est possible de travailler avec le TVEL à peine sorti du réacteur qu'à distance, à l'aide de manipulateurs ou de quelques autres appareils ou machines automatiques.
Comment le combustible irradié a-t-il été retiré des réacteurs de production ? La situation y était très simple. Les tubes TVEL destinés aux réacteurs de production étaient en aluminium, qui se dissout parfaitement dans l'acide nitrique, avec l'uranium et le plutonium. Les substances nécessaires ont été extraites de la solution d'acide nitrique et ont subi un traitement ultérieur. Mais les réacteurs de puissance conçus pour une température beaucoup plus élevée utilisent des matériaux TVEL réfractaires et résistants aux acides. De plus, couper un tube en acier inoxydable aussi fin et long est une tâche très rare; généralement, toute l'attention des ingénieurs est concentrée sur la façon de rouler un tel tube. Le tube pour TVEL est un véritable chef d'oeuvre technologique. En général, diverses méthodes ont été proposées pour détruire ou couper le tube, mais cette méthode a prévalu: d'abord, le tube est découpé sur une presse (on peut couper tout l'assemblage combustible) en morceaux d'environ 4 cm de long, puis les souches sont coulées dans un récipient où l'uranium est dissous avec de l'acide nitrique. Le nitrate d'uranyle obtenu n'est plus si difficile à isoler de la solution.
Et cette méthode, malgré toute sa simplicité, présente un inconvénient important. Les cylindres d'uranium contenus dans les morceaux de crayons combustibles se dissolvent lentement. La zone de contact de l'uranium avec l'acide aux extrémités du moignon est très réduite et cela ralentit la dissolution. Conditions de réaction défavorables.
Si nous comptons sur le combustible nucléaire usé comme matériau militaire pour la production d'uranium et de plutonium, ainsi que comme moyen de guerre radiologique, nous devons apprendre à scier des tuyaux rapidement et avec dextérité. Pour obtenir un moyen de guerre radiologique, les méthodes chimiques ne conviennent pas: après tout, il faut préserver tout le bouquet d'isotopes radioactifs. Ils sont peu nombreux, les produits de fission, 3, 5% (soit 35 kg par tonne): césium, strontium, technétium, mais ce sont eux qui créent la forte radioactivité du combustible nucléaire usé. Par conséquent, une méthode mécanique d'extraction de l'uranium avec tous les autres contenus des tubes est nécessaire.
Après réflexion, je suis arrivé à la conclusion suivante. Épaisseur du tube 0,65 mm. Pas tellement. Il peut être coupé sur un tour. L'épaisseur de paroi correspond à peu près à la profondeur de coupe de nombreux tours; si nécessaire, vous pouvez appliquer des solutions spéciales avec une grande profondeur de coupe dans les aciers ductiles, tels que l'acier inoxydable, ou utiliser une machine avec deux fraises. Un tour automatique qui peut saisir une pièce elle-même, la serrer et la tourner n'est pas rare de nos jours, d'autant plus que la coupe d'un tube ne nécessite pas une précision de précision. Il suffit de broyer le bout du tube pour le transformer en copeaux.
Les cylindres d'uranium, libérés de la coque en acier, tomberont dans le récepteur sous la machine. En d'autres termes, il est tout à fait possible de créer un complexe entièrement automatique qui découpera en morceaux des assemblages combustibles (d'une longueur la plus pratique pour le tournage), mettra les découpes dans le dispositif de stockage de la machine, puis la machine découpera les tube, libérant son remplissage d'uranium.
Si vous maîtrisez le démontage des "tubes de la mort", il est alors possible d'utiliser le combustible nucléaire usé à la fois comme produit semi-fini pour l'isolement des isotopes de qualité militaire et la production de combustible de réacteur, et comme arme radiologique.
Poussière noire mortelle
Les armes radiologiques, à mon avis, sont plus applicables dans une guerre nucléaire prolongée et, principalement, pour causer des dommages au potentiel militaro-économique de l'ennemi.
Dans le cadre d'une guerre nucléaire prolongée, je soulève une guerre dans laquelle les armes nucléaires sont utilisées à toutes les étapes d'un conflit armé prolongé. Je ne pense pas qu'un conflit à grande échelle qui a atteint ou même commencé avec l'échange de frappes massives de missiles nucléaires s'arrêtera là. Premièrement, même après des dommages importants, il restera des opportunités de mener des opérations de combat (les stocks d'armes et de munitions permettent de mener des opérations de combat suffisamment intensives pendant encore 3 à 4 mois sans les reconstituer avec la production). Deuxièmement, même après l'utilisation d'armes nucléaires en état d'alerte, les grands pays nucléaires auront toujours dans leurs entrepôts un très grand nombre d'ogives, de charges nucléaires et d'engins explosifs nucléaires différents, qui, très probablement, ne souffriront pas. Ils peuvent être utilisés et leur importance pour la conduite des hostilités devient très grande. Il est conseillé de les conserver et de les utiliser soit pour un changement radical au cours d'opérations importantes, soit dans la situation la plus critique. Ce ne sera plus une application salve, mais une application prolongée, c'est-à-dire qu'une guerre nucléaire acquiert un caractère prolongé. Troisièmement, dans les problèmes militaro-économiques d'une guerre à grande échelle, dans laquelle des armes classiques sont utilisées avec des armes nucléaires, la production d'isotopes de qualité militaire et de nouvelles charges, et la reconstitution des arsenaux d'armes nucléaires seront clairement parmi les plus tâches prioritaires importantes. Y compris, bien sûr, la création la plus précoce possible de réacteurs de production, d'industries radiochimiques et radiométallurgiques, d'entreprises de fabrication de composants et d'assemblage d'armes nucléaires.
C'est précisément dans le contexte d'un conflit armé de grande ampleur et prolongé qu'il est important de ne pas laisser l'ennemi profiter de son potentiel économique. De tels objets peuvent être détruits, ce qui nécessitera soit une arme nucléaire de puissance décente, soit une dépense importante de bombes ou de missiles conventionnels. Par exemple, pendant la Seconde Guerre mondiale, afin d'assurer la destruction d'une grande usine, il a été nécessaire de larguer de 20 000 à 50 000 tonnes de bombes aériennes en plusieurs étapes. La première attaque a interrompu la production et endommagé les équipements, tandis que les suivantes ont perturbé les travaux de restauration et exacerbé les dégâts. Disons que l'usine de carburant synthétique de Leuna Werke a été attaquée six fois de mai à octobre 1944 avant que la production ne tombe à 15 % de la production normale.
En d'autres termes, la destruction en elle-même ne garantit rien. Une usine détruite peut être restaurée, et d'une installation fortement détruite, les restes d'équipements adaptés à la création d'une nouvelle production dans un autre endroit peuvent être retirés. Il serait bon de développer une méthode qui ne permettrait pas à l'ennemi d'utiliser, de restaurer ou de démanteler une importante installation militaro-économique pour les pièces. Il semble qu'une arme radiologique convienne pour cela.
Il convient de rappeler que lors de l'accident de la centrale nucléaire de Tchernobyl, dans lequel toute l'attention était généralement concentrée sur la 4e unité de puissance, les trois autres unités de puissance ont également été arrêtées le 26 avril 1986. Pas étonnant, ils se sont avérés contaminés et le niveau de rayonnement à la 3e unité de puissance, située à côté de celle qui a explosé, était de 5, 6 roentgens / heure ce jour-là, et une dose semi-létale de 350 roentgens a couru en 2, 6 jours, ou en seulement sept équipes de travail. Il est clair qu'il était dangereux d'y travailler. La décision de redémarrer les réacteurs est prise le 27 mai 1986, et après une décontamination intensive, les 1ère et 2ème tranches sont lancées en octobre 1986, et la troisième tranche en décembre 1987. La centrale nucléaire de 4000 MW a été complètement hors service pendant cinq mois, simplement parce que les unités de puissance intactes ont été exposées à une contamination radioactive.
Donc, si vous saupoudrez une installation militaro-économique ennemie: une centrale électrique, une usine militaire, un port, etc., avec de la poudre de combustible nucléaire usé, avec tout un tas d'isotopes hautement radioactifs, alors l'ennemi sera privé de la possibilité de l'utiliser. Il devra passer de nombreux mois à décontaminer, à introduire une rotation rapide des travailleurs, à construire des abris radio et à subir des pertes sanitaires dues à une surexposition du personnel; la production s'arrêtera complètement ou diminuera de manière très significative.
Le mode de livraison et de pollution est également assez simple: de la poudre d'oxyde d'uranium finement broyée - une poussière noire mortelle - est chargée dans des cassettes explosives, qui à leur tour sont chargées dans la tête militaire d'un missile balistique. 400 à 500 kg de poudre radioactive peuvent y pénétrer librement. Au-dessus de la cible, les cassettes sont éjectées de l'ogive, les cassettes sont détruites par des charges explosives, et une fine poussière hautement radioactive recouvre la cible. Selon la hauteur de l'opération de l'ogive du missile, il est possible d'obtenir une forte contamination d'une zone relativement petite, ou d'obtenir une traînée radioactive étendue et étendue avec un niveau de contamination radioactive inférieur. Bien que, comment dire, Pripyat a été expulsé, puisque le niveau de rayonnement était de 0,5 roentgens / heure, c'est-à-dire que la dose demi-létale a augmenté en 28 jours et qu'il est devenu dangereux de vivre en permanence dans cette ville.
À mon avis, les armes radiologiques ont été appelées à tort armes de destruction massive. Il ne peut toucher quelqu'un que dans des conditions très favorables. Il s'agit plutôt d'une barrière qui crée des obstacles à l'accès à la zone contaminée. Le combustible du réacteur, qui peut donner une activité de 15 à 20 000 roentgens/heure, comme indiqué dans les "carnets de Tchernobyl", créera un obstacle très efficace à l'utilisation de l'objet contaminé. Les tentatives d'ignorer les radiations conduiront à des pertes irrémédiables et sanitaires élevées. A l'aide de ce moyen d'obstacle, il est possible de priver l'ennemi des objets économiques les plus importants, des nœuds clés de l'infrastructure de transport, ainsi que des terres agricoles les plus importantes.
Une telle arme radiologique est beaucoup plus simple et moins chère qu'une charge nucléaire, car sa conception est beaucoup plus simple. Certes, en raison de la radioactivité très élevée, un équipement automatique spécial sera nécessaire pour broyer l'oxyde d'uranium extrait de l'élément combustible, l'équiper en cassettes et dans la tête de la fusée. L'ogive elle-même doit être stockée dans un conteneur de protection spécial et installée sur le missile par un dispositif automatique spécial juste avant le lancement. Sinon, le calcul recevra une dose mortelle de rayonnement avant même le lancement. Il est préférable de baser des missiles pour transporter des ogives radiologiques dans des mines, car il est plus facile de résoudre le problème du stockage en toute sécurité d'une ogive hautement radioactive avant le lancement.
