Скверную репутацию плутоний имеет в узком кругу людей, вынужденных с этим элементом работать. Публике же известно, как правило, то чему учат в школе. Плутоний-239 образуется в процессе работы атомных электростанций из условно стабильного урана-238. Причём, на каждые пять распавшихся ядер способного к поддержанию цепной реакции урана-235 рождается три ядра плутония-239, – обладающего теми же драгоценными свойствами. Плутоний может использоваться, как ядерное горючее, а как ядерная взрывчатка он ещё и лучше урана, – критическая масса всего 10 килограммов… Урок завершался сообщением, что созданы уже реакторы-размножители, из отходов которых можно выделить больше ядерного горючего, чем было израсходовано. Что даёт человечеству ключ к неистощимому, в принципе, источнику энергии, – 238 уран жечь не пережечь.
...Ключ ключом, но запихнуть его в скважину удалось лишь недавно, – после запуска реактора БН-800, – первого способного сжигать плутоний в промышленных масштабах. С этого момента плутоний сменил статус с «опасного отхода», на «опасный отход поддающийся утилизации». До появления российского реактора разумный с точки зрения затратности способ уничтожить плутоний, – а накопилось его уже 1400 тонн, что означает космические затраты на хранение, – человечеству известен не был.
Начиналось же, между тем, всё замечательно. Способность урана-238 превращаться в плутоний была открыта ещё в начале 40-х. Что открывало, казалось бы, доступ к дешёвой ядерной взрывчатке. Обогащение урана по 235 изотопу до 70-90% требовало до появления эффективных центрифуг колоссальных затрат энергии. Для получения же плутония нужен был лишь «варварский» реактор на тяжёлой воде. В такой уран можно загружать вообще не обогащённым. «Варварским» же тяжеловодный реактор именуют из-за непродуктивного расхода ценного 235 изотопа и грандиозного, – в десятки раз большего, чем у самых простеньких современных энергетических реакторов, – количества ядерных отходов на киловатт… Но тут-то отходы и были нужны. Размолов ТВЭЛы и залив порошок реактивами, легко было сделать так, чтобы плутоний перешёл в раствор… Что делать с остальным, – задача для грядущих поколений.
В 50-х и 60-х годах, спеша вооружиться, державы так и производили плутоний, – даже не на АЭС. Тепло от ректора отводилось в окружающую среду… Но такая практика, к счастью, ушла в прошлое, ввиду быстрого развития у военных сильной ненависти к плутонию. Ведь, после извлечения из отходов, его требовалось обрабатывать. Все же операции с плутонием обходились в 10-100 раз дороже, чем с ураном.
Начать можно с малого. Плутоний лишь с огромным трудом и с использованием нетривиальных подходов поддаётся механической обработке. В отличие от прочих металлов, он не пластичен, не теплопроводен и даже не электропроводен. К тому же ещё и обладает большой химической активностью, стремясь соединиться со всем… кроме аргона. В контакте с аргоном плутоний лишь идёт трещинами. Соединения плутония, в свою очередь, могут обладать любыми механическими, физическими и химическими свойствами, если только эти свойства неприемлемы. С биологической же точки зрения плутоний ядовит, причём так люто, что эта его особенность отмечается особо, – несмотря на радиоактивность.
...То есть, это было «малое». Главная же засада заключалась в том, что плутоний-239 радиоактивен (период полураспада 24 000 лет). Казалось бы, чего ещё ждать от ядерного горючего, но – нет. Уран – период полураспада 4 миллиарда лет для 238 изотопа и 700 миллионов лет для 235 – радиоактивен только формально. С практической точки зрения, даже при работе с обогащённым ураном предосторожности требуются больше для морального комфорта сотрудников… Плутоний же радиоактивен взаправду.
И ладно бы только для людей. Контакты персонала с материалом можно свести к минимуму, хотя именно предосторожности при обработке плутония и приводят к огромному удорожанию работ. Проблема в том, что деградации под воздействием радиации подвержены и электронные компоненты ядерного взрывного устройства, и взрывчатка (свойства которой меняются непредсказуемо), и взрыватели, и даже элементы конструкции. Это-то всё от вредоносного воздействия заряда нельзя защитить… Можно только периодически менять, что означает дорогостоящее и хлопотное, ввиду всё той же радиоактивности заряда, обслуживание.
...Как только высокообогащённый уран стал доступен по цене, сфера применения оружейного плутония сократилась до производства зарядов миниатюрных. Полая сфера из урана не во всякий боеприпас войдёт… И это речь пока о плутонии хорошем – оружейном. Он представляет собой почти чистый – не меньше 94% – 239 изотоп. Реакторный плутоний несравненно зловреднее.
И это тоже вскрылось не сразу. Проблема не проявлялась при использовании тяжеловодных реакторов, горючее в которых приходилось менять часто. «Цивилизованные» же энергетические реакторы, использующие обогащённый уран, имеют кратно более высокую «глубину выгорания», – соответственно, выгорание топлива занимает больше времени. И за этот срок ядра 239 плутония, образовавшиеся из ядер 238 урана путём захвата нейтрона, часто успевают захватить ещё один, два или даже три нейтрона. Соответственно, реакторный плутоний на 30% состоит из 240, 241 и 242 изотопов… Дорожа репутацией, ни во что иное плутоний захватом нейтронов не превращается.
Вот. Это важно. Если бы образовывался новый элемент, его можно было бы отделить химически. Но плутоний загрязняется собственными изотопами… и нужно ли говорить, что на современном уровне развития технологий изотопы плутония разделению не поддаются? При этом 240 изотоп имеет период полураспада 6500 лет, а 241 всего 14 лет. После чего превращается в америций со временем жизни 431 год…
Как следствие, реакторный плутоний не только намного радиоактивнее оружейного, и, обладает нестабильными химическими, физическими и даже ядерными свойствами. По мере распада изотопов в нём образуются другие элементы, поглощающие нейтроны и меняющие критическую массу, а значит, условия подрыва заряда, – или горения топлива. Попытки использования реакторного плутония в военной сфере предпринимались, но были оставлены. Оружие с зарядами из этого материала, в принципе, может существовать, однако, опасным окажется в первую очередь для того кто им владеет.