Ядерная энергия (tnenergy) wrote,
Ядерная энергия
tnenergy

Categories:

Ядерный Израиль

В свете обострения отношения РФ и Израиля интересно посмотреть на оценки ядерного арсенала Израиля чуть глубже, чем "эксперты считают, что Израиль имеет х боеголовок". Как и в случае с Северной Кореей, информация тут распадается на 3 части: факты, оценки исходя из физики явлений и спекулятивные построения "как бы я сделал на месте израильтян".



К известным фактам можно отнести три вещи: Израиль начал свою атомную программу еще в середине 1950х годов, Израиль никогда не подтверждал, но и не опровергал утверждения о наличии у него ядерного оружия, Израиль импортировал из Франции в конце 50х годов ядерный реактор, который был пущен в ядерном центре Димона. К почти достоверным фактам можно так же отнести информацию, которую слил в 1986 году бывший работник этого ядерного центра Мордехай Вануну, об этой информации мы еще поговорим.


Шпионские фотографии Вануну моделей имплозивных устройств ЯВУ, сделанные в ядерном центре Димона.

Тяжеловодный реактор это лучший вариант для производства оружейного плутония в небольшом масштабе, особенно если у вас есть доступ к тяжелой воде. Графитовый реактор почти так же хорош, но обычно сложнее по конструкции, больше по размерам и "съедает" больше урана на производство плутония. Оба перечисленных типа реакторов могут работать на природном уране, не требуя обогатительных мощностей, но тяжелая вода выглядит лучше. В силу того, что она очень слабо поглощает нейтроны, реактор с тяжеловодным замедлителем способен работать на уране ниже природной концентрации, в пределе - до 0,4% U235, для графитового реактора эти цифры скорее всего в районе 0,55%.


Ядерный центр Димона с расстояния, при котором охрана не начинает стрелять в фотографа. В принципе, ничего интересного.

Тяжеловодный реактор легко организовать по канальной схеме, получив в итоге поточное облучение блоков из природного металлического урана, а значит - поточное производство оружейного плутония. В итоге сам факт строительства тяжеловодного реактора в современном мире рассматривается, как взведение ядерного курка.


Упрощенный чертеж корпуса реактора EL-3, по подобию с которым выполнен реактор в Димона. Бак с тяжелой водой установлен в графитовый отражатель, внутри бака - система каналов с охлаждением легкой водой, в которых размещено ядерное топливо (на чертеже, увы, не показано).

Именно такой приспособленный под оружейные задачи реактор, известный под французским именем EL-102,  Израиль успешно вывел на критику в 1963 году. Изначально реактор был спроектирован на тепловую мощность в 40 мегаватт, т.е. больше, чем Сев. Корейский реактор в Йонбене. Кроме того, спутниковые снимки показывают, что система охлаждения модернизировалась как минимум 2 раза, сначала до 70 мегаватт и в середине 80х возможно достигла 140 мегаватт, во всяком случае именно такую мощность декларировал Вануну. Этот момент относительно спекулятивен, т.к. модернизация реактора с в общем-то кипящим замедлителем со 40 мегаватт до 140 (т.е. в 3,5 раза) сомнительна - от старого реактора в такой ситуации может остаться только здание, а способен ли Израиль на такие суровые доработки, с учетом радиоактивности поработавшего реактора, никто не знает. В общем из кубиков 40,70,140 мегаватт и дат видимых из космоса работ можно складывать различные сценарии кумулятивной наработки реактора El-102.



Спутниковый снимок и реконструкция по описанию Вануну ядерного центра Димона. 1 - здание с реактором, 2 - радиохимический/металлургический завод, здесь в т.ч. производятся плутониевые питы (и здесь работал Вануну), 3 - здание для работы с ураном, в т.ч. металлическим, 4 - производство топлива для реактора, 5 - обогатительное производство. На фотографии так же видны градирни реактора размером ~10x30 метров, в вентиляторном исполнении таких может хватить для отвода и 200 мегаватт тепла.

С учетом того, что физика производства плутония одинакова в Хэнфорде, Томске-7 и пустыне Негев,  можно расчитать предельную производтельность ядерного центра Димона по оружейному плутонию. В этой физике нам важен факт, что чем короче выдержка топлива в реакторе, тем выше кпд трансмутации U238 в Pu239 и чище плутоний (меньше старших изотопов), но одновременно тем меньше содержание плутония в облученном топливе и тем больше его остается из-за конечной эффективности химической экстракции из раствора. Поэтому есть некий оптимум выдержки, обычно от 400 до 1000 МВт*дней на тонну топлива. Для Димоны из интервью Вануну известно, что топливо "поджаривалось" от 415 до 450 мегаватт*дней на тонну, точнее этот показатель можно вывести из других цифр, озвученных изральиским госизменником.


Расчеты производительности по плутонию для El-102. Верхяя линия - загрузка природного урана, выработка в граммах на мегаватт*день. С увеличением выгорания топлива (т.е. времени его пребывания в реакторе) эффективность наработки плутония падает. Нижняя линия - использование обогащенного до 1% урана: производительность падает (из-за меньшей необходимой загрузки урана и большей доли утечки), однако только на слегка обогащенном уране возможно производство трития из лития-6. При параллельном производстве лития производительность реактора по полутонию падает как минимум на 20%.

Тут надо сделать отступ про самого Мордехая Вануну. С одной стороны в израильского пацифиста, пронесшего камеру на ядерный объект верится с трудом, и можно посчитать эти данные дезой. С другой стороны, Вануну был похищен и вывезен в Израиль, где затем отсидел 18 лет, после чего вышел и продолжил свою борьбу с государством - в такие долгоиграющие сценарии я не верю, хотя, конечно, конспирологам тут есть где разгуляться. В общем так или иначе, без опоры на слова Вануну вычислить ядерный арсенал Израиля можно только с кратной ошибкой, а если ему поверить, то полученные цифры будут лежать примерно в верхней половине "независимой" оценки, т.е. кардинально толика доверия тут картину не меняет.


Еще фотографии Вануну - пульт управления экстракционной линией и перчатотный ящик для работы с плутонием. Все фото можно посмотреть здесь.

Вернувшись к расчету, можно подсчитать верхний предел производительности по плутонию ядерного центра Димона (верхний он, потому что считается, что у центра не было долгих простоей на ремонты, аварии и апгрейды).



Разнообразные сценарии утилизации французского реактора в Израиле имеют разную реалистичность - А и Е довольно маловероятны, а вот что из B,C,D наиболее близко к правде - мы не знаем. В итоге принято считать, что за свою историю Израиль наработал от 669 до 814 килограмм оружейного плутония, что пересчитывается в 150-200 боеголовок. Пересчитывать в боеголовки можно тоже по разному - например трехступенчатые термоядерные ЯВУ по схеме Теллера-Улама требуют плутония не только в первой ступени, но и в т.н. spark plug, входящем в систему детонации термоядерной части.

Вануну сообщал, что в Димоне ведется производство трития на том же реакторе (для т.н. газового бустирования, относительно просто поднимающего мощность ядерного оружия деления с 20-40 кт до 60-80) и лития 6 (как исходника для трития и материала для термоядерного оружия), возможно, что как минимум часть ЯО Израиля представляет собой совершенные трехступенчатые системы мощностью в несколько сот килотонн. С другой стороны возможно, что и нет, т.к. даже если инцидент Вела - действительно испытание ядерного оружия Израиля, сомнительно, что по одному единственному испытанию можно спроектировать сложный термоядерный заряд.


Кстати, в Израиле есть еще один реактор, 5-мегаваттный бассейновый IRR в ядерном центре Сорек. В отличии от военного собрата, этот реактор находится под контролем МАГАТЭ.

Интересный момент еще расход урана, который Израиль должен добывать подпольно. Для варианта 814 кг плутония расчет показывает 848 ГВт*дней тепловой выработки реактора Димона, на которые уйдет примерно 1100 кг урана-235. С учетом того, что в производственном цикле можно использовать регенерированный уран (после извлечения плутония из него), на каждые 300 кг 235 изотопа надо найти ~100 тонн природного урана, на 1100 кг - 370 тонн. С учетом расхода нейтронов на другие задачи, возможных потерь, речь идет о 500-1000 тонн. По слухам, основную часть этого урана Израиль мог получить в ЮАР во времена апартеида в обмен на передачу информации о конструкции ЯО. В любом случае 500 тонн за 5 десятилетий - доставаемое количество. 

Так или иначе, никто не сомневается, что у Израиля есть довольно приличный арсенал ядерного оружия (сравнимый с Индией и Пакистаном), есть и средства доставки, например двухступенчатая баллистическая ракета "Йерихон-3", видимо средней дальности, есть подводные лодки и на них (вполне вероятно) - крылатые ракеты с ядерными боеголовками. В общем загонять Израиль в угол может быть весьма опасно.

Впрочем, надеюсь, что ядерные державы хорошо понимаю, что нарываться не стоит обоим сторонам. Простейшая прикидка удара 1 (одной) ракетой Р36М2 по городам Израиля дает мгновенное уничтожение страны...

Tags: Ядерное оружие
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 442 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →