2.3. Угрозы, связные с использованием ядерной энергии

2.3. Угрозы, связные с использованием ядерной энергии

Хауард Сегуайн, Джон П. Салливэн

Лидер чеченских боевиков Шамиль Басаев угрожал в октябре 1995 г. применить радиоактивные вещества (РВ) против российских городов и утверждал, что располагает пятью контейнерами с РВ. На видеосъемке эти контейнеры были продемонстрированы, а один из них – заложен в Измайловском парке Москвы.

Российскими властями найденные РВ были охарактеризованы как малоопасные, но инцидент продемонстрировал уязвимость общества.

Чеченские боевики угрожали напасть и на российские ядерные реакторы. Хотя такие действия связаны с большим риском для самих террористов, вероятность их нельзя недооценивать. Такое нападение может сопровождаться повреждением ядерной установки (например – выстрелом из гранатомета) и утечкой радиоактивного вещества.

2.3.1. Неконтролируемое ядерное оружие

4 января 1977 г. боевики Ульрики Майнхоф [8] попытались похитить ядерное оружие с американской военной базы в западногерманском Гиссене. Это нападение было нейтрализовано. Ядерная безопасность в бывшем Советском Союзе вызывает сомнение ввиду многочисленных сообщений об утечках делящихся материалов, растущего влияния групп организованной преступности, экономических трудностей, снижения мотивации среди российских военных и ученых.

«Ядерный чемоданчик»

Портативные заряды были разработаны для применения в операциях Главного разведывательного управления Генерального штаба. Генерал Российской армии Александр Лебедь неоднократно утверждал, что несколько таких устройств утрачено. Пока заявления Лебедя не нашли подтверждения, однако его описание «ядерных чемоданчиков» весьма напоминает аналогичные американские ядерные устройства (SADM, рис. 2.6), которые пытались получить террористы Осамы бин Ладена.

Рис. 2.6

Имитация ядерного устройства SADM (оружия диверсантов Армии США), изготовленная фирмой WMD Training Devices как учебное пособие для агентов спецслужб

Самодельные ядерные заряды (СЯЗ)

Завершение холодной войны увеличило риск неконтролируемого распространения делящихся материалов и изготовления СЯЗ.

 Устройство ствольного типа. Для такого, наиболее простого в изготовлении СЯЗ, необходимо около 40 кг высокообогащенного (оружейного) урана. При взрыве энерговыделение может быть эквивалентно взрыву 10–18 кт (тысяч тонн) тринитротолуола. Ядерный взрыв происходит при выстреливании цилиндра делящегося материала в полость другого цилиндра, благодаря чему сборка становится сверхкритической (рис. 2.7). В первых образцах ствольных ядерных зарядов использовался оружейный уран, содержавший 90 % изотопов массой 235 ядерных единиц, но для устройства с невысокими характеристиками пригоден уран и несколько меньшего обогащения. Оружейный и природный уран не отличаются по внешнему виду, это – белые на свежем изломе, очень тяжелые металлы, которые на воздухе быстро покрываются налетом цвета спелой сливы, а затем и вовсе чернеют (рис. 2.8). Помимо сборки с ураном, элементы такого СЯЗ – прочный ствол (типа артиллерийского), длиной метр или более, и заряд пороха.

Рис. 2 .7

Схема и общий вид сброшенной на Хиросиму авиабомбы Мк-1 с зарядом ствольного типа. Давление газов от горения бездымного пороха 1 разгоняет по стволу 2 поддон с собранным из колец цилиндром U 235 (3). Соединение элементов 3 и 4 из оружейного урана приводит к достижению сборкой сверхкритического состояния

Рис. 2.8 Образец урана, залитый в прозрачный компаунд

 Имплозивное устройство (рис. 2.9). Требует наличия около 8 кг плутония или в несколько раз большего количества оружейного урана.

Рис. 2.9 Слева – демонстрационный макет одного из первых британских имплозивных зарядов. Черная сердцевина в центре – сборка с делящимся веществом (плутонием). Макет демонстрирует, как, при одновременном подрыве на его внешней поверхности, нескольких десятков детонаторов, происходит направленный внутрь взрыв, сжимающий сборку и переводящий ее в сверхкритическое состояние. Справа – произведенный фирмой WMTD имитатор самодельного ядерного заряда имплозивного типа. Имитация не слишком удачная, поскольку размер «заряда» – чуть ли не минимальный, который допускают ядерно-физические ограничения. Изготовление такого малогабаритного заряда – сложнейшая задача, для этого нужны специалисты наивысшей квалификации и уникальное оборудование, да еще необходимо где-то украсть плутоний высокой чистоты. Детонаторов в таком заряде – всего несколько штук, а инициирование во множество точек осуществляется с помощью сложной системы каналов, заполненных изготовленным по особой технологии взрывчатым веществом с высокостабильными характеристиками

Значительно более эффективный по сравнению со ствольным, сложный в осуществлении, но потенциально реализуемый для хорошо финансируемой группы вариант (рис. 2.10). При имплозии, сферическая сборка с плутонием сжимается со всех сторон взрывом шарового слоя мощного взрывчатого вещества (рис. 2.11). Сама сборка состоит из нескольких концентрических шаровых слоев (плутония, замедлителя нейтронов, инерционного, рис. 2.12). Для инициирования имплозии применяются несколько десятков подрываемых одновременно детонаторов. Иногда, чтобы уменьшить количество детонаторов, используют взрывные линзы (рис. 2.13), каждая из которых также снабжена детонатором, расположенным не ее вершине.

Рис. 2.10

Габариты низкотехнологичного СЯЗ, который в состоянии изготовить террористы, будут, скорее всего, метровыми – как и заряда «Гаджет», подорванного в 1945 г. над Нагасаки

Рис. 2.11

Вверху – элементы израильского заряда имплозивного типа. Плутоний не существует в природе в ощутимых количествах, его получают в ядерном реакторе. Этот металл радиоактивен и настолько ядовит химически, что детали из него покрывают никелем, чтобы избежать прямого контакта. Полость в никелированной (вероятно – плутониевой) сердцевине закрывается ввинтной крышкой: туда, перед боевым применением, помещают изотопный источник. Источник этот инициирует цепную реакцию нейтронами, когда внутренняя поверхность сжимаемой взрывом плутониевой сборки ударом вминает золотую оболочку, на которую электролитически нанесен полоний, в шарик из бериллия (до этого момента полоний и бериллий не контактируют, так что и нейтроны не эмиттируются). Шаровой слой темного цвета, скорее всего, предназначен для увеличения инерционности сборки и повышения тем самым времени протекания цепной реакции, а значит, и мощности взрыва. Он может быть изготовлен из вольфрама или природного урана. Нижний рисунок: окруженная сферическими сегментами взрывчатого вещества сборка, содержащая плутоний

Рис. 2.12

Элементы ядерного заряда американской авиабомбы Б-61

Рис. 2.13

Взрывная линза для формирования детонационной волны заданной формы. Состоит из двух различных по характеристикам, взрывчатых составов. Скорость детонации внешнего заряда выше, чем внутреннего

Монтаж сборки, блоков взрывчатого вещества и системы инициирования – сложная операция и для ее проведения могут применяться различные приспособления (рис. 2.14)

Рис. 2.14 Подобные приспособления доктор Дж. Кистяковский использовал при сборке имплозивных зарядов для первых образцов ядерного оружия США

 Имплозивное устройство на основе окиси плутония. Требует наличия 35 кг такой окиси, более безопасной в обращении, чем металлический плутоний. Энерговыделение оценить сложно, но, в любом случае, взрыв приведет к рассеиванию весьма опасных радиоактивных и ядовитых веществ, что создаст угрозу здоровью и вызовет панику среди населения.

 Элементы обеспечения подрыва СЯЗ. Для значительного энерговыделения необходимо, чтобы в момент, когда сборка стала сверхкритической, в ней появилось много нейтронов, с которых и начинается цепная реакция деления. Для этого могут применяться изотопные источники, но они недостаточно интенсивны, а в обращении – весьма опасны. В штатных образцах ядерного оружия для инициирования цепной реакции деления применяются нейтронные трубки, но меры их учета и охраны – такие же, как и для ядерных зарядов. Появление боевых трубок у террористов маловероятно, однако возможно применение ими нейтронных трубок и элементов их питания, демонтированных из медицинских или геофизических приборов (рис. 2.15)

Рис. 2.15

В нейтронной трубке (слева) происходит ионизация тяжелого водорода – дейтерия, а затем эти ионы ускоряются напряжением более 100 тысяч вольт к мишени, содержащей тритий. При реакции изотопов водорода образуется, в течение миллионных долей секунды, десятки миллионов нейтронов, облучающих заряд, цепная реакция зарождается в сверхкритической сборке сразу в миллионах точек и поэтому энерговыделение значительно. Схема питания нейтронной трубки – высоковольтная, в ней применяются специальные коммутаторы (справа), которые также могут быть использованы и в схеме инициирования детонаторов

2.3.2. Радиоактивные вещества (РВ)

Это оружие, в отличие от химического и биологического, не запрещенное международными соглашениями, оказывает психологическое воздействие, «загрязняя» людей, оборудование, окружающую среду. РВ могут служить и для поражения и для ограничения доступа в места их применения.

При применении РВ испускание радиации не сопровождается взрывом, она скорее действует как отравляющее вещество: может вызвать болезнь или смерть при приеме «загрязненной» пищи, ингаляторно, при внешнем облучении.

РВ могут быть доставлены ракетой, самолетом, боеприпасом, а диверсантами – на автотранспортном средстве или судне. Подобно материалам ХБО, РВ могут быть рассеяны в виде аэрозоля в системе вентиляции, водоснабжения, среди скопления людей или на продовольственных складах.

Потенциальные источники РВ

К ним относятся хранилища ядерного топлива, кабинеты лучевой терапии в больницах, лаборатории дефектоскопии, где имеются радиоактивные изотопы. Получение РВ из лабораторий или медицинских учреждений более вероятно, поскольку ядерное топливо весьма опасно в обращении, а его хранилища надежно охраняются. Радиоактивные отходы из медицинских или промышленных учреждений могут быть получены без особых усилий. Это – спецодежда, перчатки, оборудование, которые пришли в соприкосновение с радиоактивностью. Большинство содержащихся в них радиоактивных изотопов распадается в течение недель, месяцев или лет, но некоторые сохраняют активность в течение 500 лет и более [9] .

Другие источники, содержащие РВ:

• Измерительные приборы, источники – эталоны с америцием-241, цезием-137, кобальтом-60, иридием-92, радием-226, полонием-210, а также источники нейтронов. Активность изотопов в них иногда превышает 4ТБк.

• Стерилизаторы, ускорители частиц [10] (цезий-137, кобальт-60), активностью 4 – 40 ТБк.

• Изотопные источники электроэнергии: плутоний-238 (рис. 2.16), стронций-90, активностью 4ГБк для плутония и 1ТБк для стронция.

• Радиолюменисцентные материалы, использующиеся в светящихся шкалах приборов (прометий-147, тритий, радий-226), активностью до ЮТБк.

Рис. 2.16 Образец плутония – не оружейного, а изотопа с массовым числом 238. В Pu238 не может возникнуть цепная реакция деления, но другие самопроизвольные ядерные реакции протекают столь интенсивно, что металлический Pu238 всегда пребывает в раскаленном состоянии

Два основных используемых в промышленности изотопа – америций-241 и цезий-137. Америций-241 является в основном излучателями альфа-частиц и применяется при измерениях влажности, содержания примесей свинца в краске, в устройствах противопожарной тревоги, а также – в геологии для исследований почв, при производстве фольги и бумаги – чтобы определять их толщину. Цезий-137 – бета и гамма излучатель – используется в различных датчиках уровня при управлении производственным процессом, а также – в медицинских целях.

Медицинские источники излучений, как и промышленные, могут представлять опасность при индивидуальном облучении или рассеивании содержащихся в них РВ: кобальта-60 и цезия-137 используемых для терапии рака, а также многих других изотопов: иода-125, иридия-192, фосфора-32, радия-226 и стронция-90. Радиоактивные медицинские препараты могут также включать иод-123, иод-131, таллий-201, ксенон-133, и технеций-99ш. Некоторые примеры РВ и медицинских источников на их основе:

 Иод-125 широко используется в радиотерапии. Источники, содержащие этот изотоп, представляют цилиндрические капсулы из титана, размерами 4.5 х 0.8 мм.

 Кобальт-60, бета и гамма излучатель, используемый для терапии рака. Источник обычно представляет либо цилиндр размером 1–2 см, либо «гамма-скальпель», который содержит сотни источников, помещенных в двойные капсулы из нержавеющей стали.

 Радий также используется в терапии. В источниках применяется его хлорид или сульфат, смешанный с инертным наполнителем и помещенный капсулы размером 1х 10 мм из золотой фольги толщиной. Другие источники капсулированы в иглах, трубочках или контейнерах иных форм. В Соединенных Штатах радий, где возможно, заменяют на цезий-137.