Обеднённый уран — уран, состоящий в основном из изотопа урана-238 (U-238). Природный уран состоит примерно из 99,27 % U-238, 0,72 % U-235 и 0,0055 % U-234. Так как в ядерных реакторах и ядерном оружии используется U-235, природный уран при производстве ядерного топлива обогащается ураном-235 путём разделения изотопов по массе. Побочный продукт обогащения называется обеднённым ураном; основная часть радиоактивных изотопов (U-235 и U-234) извлекается на этапе обогащения, и обеднённый уран даже менее радиоактивен, чем урановая руда (период полураспада U-238 — 4,5 миллиарда лет). Доза внешнего облучения от обеднённого урана составляет около 60 процентов того, что даёт природный уран той же массы. В прошлом обеднённый уран получил названия Q-металл, «depletalloy» и D-38, но эти названия уже не используются.
Обеднённый уран находит применение из-за высокой плотности (19,1 г/см³, для сравнения у железа 7,8 г/см³), а также большого сечения захвата нейтронов. Он используется в качестве противовесов в конструкциях самолётов и ракет, радиационной защиты в медицинской лучевой терапии и в оборудовании промышленной радиографии, а также контейнеров, используемых для транспортировки радиоактивных материалов. Военная промышленность использует его для производства комбинированной брони и бронебойных подкалиберных снарядов.
Бронебойный сердечник 30-мм снаряда пушки GAU-8 диаметром около 20 мм из обеднённого урана.
История
Обеднённый уран был впервые получен в 1940 году, когда США и СССР начали свои программы разработки ядерного оружия. Именно в это время обеднённый уран впервые был захоронен как бесполезные отходы. Существовала некоторая надежда, что процесс обогащения будет усовершенствован, и делящиеся изотопы U-235 в будущем смогут быть выделены из обеднённого урана. Это повторное обогащение остатков урана-235, содержащегося в обеднённом уране, не является больше вопросом будущего: оно практиковалось в течение нескольких лет. Кроме того, существует возможность проектирования гражданских реакторов на необогащённом топливе, но только 10 % когда-либо построенных реакторов могут использовать эти технологии; даже для производства ядерного оружия и топлива для военно-морских реакторов требуются концентрированные изотопы.
В 1970 году Пентагон сообщил, что советские учёные разработали танковую броню, которую не могут пробить боеприпасы НАТО. Пентагон начал поиски материала для получения снарядов с большей плотностью. После тестирования различных металлов для боеприпасов исследователи остановили выбор на обеднённом уране. Обеднённый уран подходил для производства боеприпасов не только из-за своих уникальных физических свойств и эффективности, но также и потому, что он был дешёвым и доступным. Ближайший эквивалент, вольфрам, в промышленных количествах мог быть получен только от Китая. А так как запасы обеднённого урана оцениваются в более чем 500 тыс. тонн, то финансовая выгода от использования низкоактивных радиоактивных отходов является очевидной. Поэтому экономически целесообразно использовать обеднённый уран, а не хранить его. Таким образом, с конца 1970 года США, СССР, Великобритания и Франция начали использовать свои запасы обеднённого урана для производства бронебойных снарядов.
Вооружённые силы США использовали боеприпасы с обеднённым ураном в 1991 году в Персидском заливе, в войне в Боснии, при бомбардировке Сербии и в иракской войне (с 2003 года).
Производство и наличие
Природный уран содержит около 0,71 % U-235, 99,28 % U-238 и примерно 0,0054 % U-234. При получении обогащённого урана процесс разделения изотопов позволяет выделить значительную часть U-235 для ядерной энергетики, производства оружия или других видов использования. Остаток — обеднённый уран — содержит только 0,2—0,4 % урана-235. Из природного урана удаётся получить очень низкий процент U-235, процесс обогащения даёт большое количество обеднённого урана. Например, для производства 1 кг 5-процентного обогащённого урана требуется 11,8 кг природного урана и остаётся около 10,8 кг обеднённого урана, содержащего лишь 0,3 % урана-235.
Комиссия по регулированию ядерной деятельности даёт определение обеднённому урану, как урану с долей изотопа 235U менее 0,711 % по массе. Военные спецификации указывают, что используемый Министерством обороны США обеднённый уран содержит менее 0,3 % 235U. Фактически используется только обеднённый уран, содержащий приблизительно 0,2 % 235U.
Военное использование
Боеприпасы
Основное военное применение обеднённого урана — бронебойные снаряды. Идея использования обеднённого урана в качестве бронебойных сердечников восходит к Второй мировой войне, когда министр вооружений Рейха Альберт Шпеер распорядился использовать уран из-за дефицита вольфрама.
Использование обеднённого урана в боеприпасах связано с его свойствами — высокой массовой плотностью и пирофорностью — благодаря которым снаряды с обеднённым ураном обеспечивают высокое бронебойное действие и вызывают существенные запреградные разрушения, что в итоге определяет их эффективность. В странах с развитой атомной промышленностью, располагающих накопленными запасами обеднённого урана, его использование в боеприпасах обходится относительно дешевле, чем использование других материалов.
Плотность обеднённого урана высокая — 19 050 кг/м³, и на 67 процентов выше плотности свинца, немного меньше, чем плотность вольфрама и золота, и лишь на 16 % меньше, плотности осмия и иридия, — самых тяжёлых элементов таблицы Менделеева. В результате диаметр бронебойного сердечника из обеднённого урана меньше эквивалентного по массе сердечника из другого металла, соответственно меньше его аэродинамическое сопротивление и больше глубина проникания в преграду.
Использование боеприпасов из обеднённого урана является спорным вопросом, поскольку нет чёткого ответа на многочисленные вопросы по поводу долгосрочных последствий для здоровья. По мнению ряда экспертов, экологов, правозащитников и политиков, применение боеприпасов с обеднённым ураном вызывает заражение местности с последующей вспышкой раковых и наследственных заболеваний. Пентагон, НАТО, власти США и Великобритании настаивают на том, что это невозможно.
Применение
Вооружённые силы США использовали оружие с обеднённым ураном в 1991 году в Персидском заливе, в ходе войны в Боснии, при бомбардировках Сербии (1999), в иракской войне (с 2003 года). В частности, обеднённый уран применялся во всех военных конфликтах, в которых ВВС США использовали штурмовик A-10 «Тандерболт», поскольку установленная на этих самолётах авиапушка стреляет снарядами с сердечником из обеднённого урана.
В войне против Ирака
США применяли боеприпасы с ураном во время войны против Ирака в 1991 году. Армия США израсходовала около 14 тысяч танковых выстрелов, содержащих обеднённый уран. Всего, согласно оценкам, было использовано от 275 до 300 тонн обеднённого урана. По словам директора Центра международных инициатив в Нью-Йорке Сары Фландерс, «Пентагон использовал огромное количество оружия с обеднённым ураном в войне против Ирака. За эту операцию было выпущено более 940 тысяч 30-миллиметровых снарядов с ураном и более 14 тысяч крупнокалиберных танковых снарядов — 105- и 120-миллиметровых снарядов».
В войне против Югославии
В течение продолжавшейся 78 дней агрессии НАТО против Югославии самолеты НАТО нанесли около 2300 ракетно-бомбовых ударов по 990 объектам на территории Сербии и Черногории, использовав при этом запрещенные типы боеприпасов с радиоактивными материалами, главным образом — обеднённым ураном (U-238). Использование урана в боеприпасах привело впоследствии к крупному скандалу в Европе (заболеваниям и смерти военнослужащих; это явление получило наименование «балканский синдром»). В ответ власти США заявили об отсутствии доказательств связи между использованием радиоактивных снарядов и заболеваниями[8], а госсекретарь США Мадлен Олбрайт, признав использование радиоактивных снарядов и бомб, сказала, что «пока не существует фактических данных, которые могли бы связать проблемы со здоровьем у миротворцев и оружие на основе обедненного урана, использовавшееся НАТО во время войны в Косове».
Использование в качестве танковой брони
Обеднённый уран используется для оболочек ядерных зарядов, а также, в качестве ядерного топлива — третьего компонента в трёхступенчатых термоядерных зарядов: уран-238 не имеет критической массы, но под воздействием пучка быстрых нейтронов от термоядерной реакции быстро распадается с выделением дополнительной энергии. Это позволяет значительно (в 2-5 раз) увеличить мощность термоядерного взрыва, ценой еще более значительного (в 5-10 раз) увеличения радиоактивного загрязнения продуктами распада.