И третье следствие: ядерная энергетика как таковая, за крайне незначительным исключением, интереса для ядерных террористов не представляет. Из низкообогащённого (до 5% урана–235) свежего ядерного топлива создать ЯВУ принципиально невозможно, а из реакторного плутония, содержащегося в облучённом топливе, возможно, но эта возможность имеет чисто умозрительный характер.
Впрочем, отметим, что в физической основе производства энергии на АЭС и наработки оружейного плутония лежит одна та же установка — ядерный реактор — и рождаемые в нём интенсивные нейтронные потоки.
Энергетические ядерные реакторы с графитовым или тяжеловодным замедлителем допускают перегрузку топлива «на ходу» без снятия реактора с мощности (типа российского РБМК и канадского CANDU).
Реакторы такого типа имеют две особенности, благоприятствующие, по крайней мере, в принципе, наработке оружейного плутония.
Во–первых, они используют в качестве топлива уран низкого обогащения (тяжеловодные CANDU — вообще естественный уран), а эффективность накопления плутония в облучённом уране находится в сильной обратной зависимости от степени обогащения.
Во–вторых, они открывают принципиальную возможность тайной реализации оптимального времени облучения урана для наработки оружейного плутония — около месяца, в то время как типичные для ядерной энергетики времена облучения (годы) сильно «портят» оружейный плутоний, превращая его в реакторный.
Впрочем, таких реакторов в мировой ядерной энергетике немного по мощности лишь несколько процентов. Её основу составляют другие реакторы — корпусные легководяные (типа российских ВВЭР). Перегрузить топливо «на ходу» в них нельзя, а высокое, в сравнении с тяжеловодными и графитовыми, обогащение топлива по урану–235 делает его малопригодным для наработки оружейного плутония. Но на них (как, впрочем, и на всех других ядерных реакторах) нельзя полностью исключить вероятность весьма экзотической кражи — экзотической в том смысле, что её предметом является не материальный объект (оружейный плутоний), а поток реакторных нейтронов.
Представим себе, что какому–нибудь криминальному Кулибину удалось обеспечить возможность тайного облучения объектов в активной зоне любого реактора (например, установкой дополнительного канала или нештатным использованием каналов системы управления и защиты). Тогда часть нейтронов реактора можно направить на «неправое дело» — облучение блочков из естественного урана в режиме, оптимальном для накопления и последующего выделения оружейного плутония.
Развитие событий по такому варианту не запрещено законами физики и технически не выходит за рамки возможного. Впрочем, рецепты его предотвращения также известны — прежде всего постановка под международный контроль и инспекции МАГАТЭ.
На практике, впрочем, плутоний–239 — материал чисто «бомбовый». Почти нигде, кроме ядерных боеприпасов, он не применяется, степень его вовлечения в мирные ядерные топливные циклы в настоящее время весьма ограничена. Вопросов, где его искать, не возникает, но террористам от этого ничуть не легче, учитывая, как организована охрана складов, арсеналов и перевозок.
Ситуация с ураном–235 оружейной чистоты несколько иная. С одной стороны, его, кроме как на специализированных промышленных комплексах, получить нельзя даже в принципе. Не помогут ни «кража нейтронов», ни другие ухищрения. Однако высокообогащённый уран–235 является также топливом для некоторых типов ядерных установок — исследовательских и транспортных реакторов (в первую очередь реакторов АПЛ). Поэтому наш анализ не может быть полным без рассмотрения гипотетической ситуации, когда злоумышленники каким–либо способом разживутся некоторым количеством материалов, достаточным для изготовления примитивного (но работоспособного!) ЯВУ, или им удастся «украсть нейтроны».
Главные проблемы поджидают террористов на этапе конструирования и изготовления собственно ЯВУ. Принцип действия ЯВУ в наши дни общеизвестен. Кстати, именно это обстоятельство часто педалируется в качестве главного обоснования реальности угрозы ядерного терроризма. Но именно принцип. Дьявол, как известно, сидит в деталях, и этих его убежищ в конструкциях реальных, а не книжно–абстрактных, ЯВУ сколько угодно.
В основе действия ЯВУ деления, как уже упоминалось, лежит понятие критической массы — определённой совокупности массы, плотности и конструктивного оформления расщепляющегося материала, при превышении некоторых нейтронно–физических параметров которой цепная реакция на вторичных нейтронах деления приобретает лавинообразный, взрывной характер. Такое состояние называется надкритическим, следствием его намеренного достижения в ЯВУ в необходимый момент и является ядерный взрыв.
Критическая масса может быть достигнута либо увеличением массы расщепляющегося материала при неизменной плотности, либо увеличением плотности при неизменной массе. Первый путь реализуется в зарядах пушечного (ствольного) типа. В них одна подкритическая масса направляется в другую такую же, как снаряд (отсюда и название), после чего состояние образовавшейся системы становится надкритическим. Так была устроена, например, бомба, сброшенная на Хиросиму.
Второй путь лежит в основе действия имплозионных зарядов. В них надкритичность достигается при взрыве заряда из химического вещества, особым образом размещённого вокруг подкритической сферы из расщепляющегося материала. Под действием ударной волны этого взрыва, направленной к центру системы (слово «имплозия» означает «взрыв внутрь»), расщепляющийся материал равномерно и очень быстро обжимается, что вызывает скачкообразное повышение его плотности и переход в надкритическое состояние с последующим ядерным взрывом.
Имплозионный принцип был использован, например, в бомбе, сброшенной на Нагасаки, и в первом советском ЯВУ. Для нашего рассмотрения очень существенен тот факт, что для использования в пушечной схеме плутоний–239 штатной оружейной кондиции непригоден. Существенно меньшая, в сравнении с имплозионной, скорость формирования критической массы, свойственная этой схеме, приводит к тому, что, из–за наличия в нём заметного количества плутония–240, испускающего нейтроны вследствие спонтанного деления, цепная реакция начинается чересчур рано. Поэтому силы гидродинамического разлёта разрушают заряд ещё до её распространения по всему объёму расщепляющегося материала, и вместо полноценного взрыва получается маломощный «хлопок».
Урановое ЯВУ пушечного типа по конструкции и технологии сборки гораздо проще. Но для него потребуется весьма значительное количество урана–235 — не менее 40 — 45 кг в пересчёте на чистый материал.
На практике, впрочем, уран–235 почти не применяется в современном ядерном оружии — уже слишком очевидны преимущества плутониевых ЯВУ перед урановыми. Да и имплозионная схема сама по себе (кстати, она «всеядна» и допускает применение как урана, так и плутония) в сравнении с пушечной намного более совершенна. К числу главных её достоинств принадлежит возможность существенно уменьшить количество расщепляющегося материала — ведь величина критической массы обратно пропорциональна квадрату его плотности. Например, для урана–235 обогащением 93,5 % критическая масса (без отражателя) равна 30 кг при нормальной (естественной) плотности, 7,5 кг — при удвоенной и 3,3 кг — при утроенной.
А если сжимать дальше? Не открывается ли здесь возможность, хотя бы принципиальная, собрать ЯВУ на основе лишь нескольких граммов плутония? Их–то раздобыть несравненно проще, чем 6–8 кг плутония– 239 для снаряжения «нормального» имплозионного ЯВУ. А расчётное взрывное энерговыделение при полном делении всего 1 г плутония–239 эквивалентно (по порядку величины) 10 т тротила! Первую «подножку» здесь ставит химия. Расчёты показывают, что добиться таких степеней сжатия с помощью химических ВВ невозможно из энергетических соображений.
А если применить сжатие излучением? Именно на нём основано современное термоядерное (водородное) оружие. Но в термоядерных ЯВУ источником излучения является делительное инициирующее устройство на основе плутония, количество которого мы собрались уменьшать.
В принципе, огромные степени и скорости сжатия достаточно малых масс вещества можно обеспечить излучением мощного лазера причём чем меньше масса, тем выше достигаемая степень сжатия.
По оценке члена–корреспондента РАН Л. П. Феоктистова, для осуществления взрывной цепной реакции потребуется не менее 10 г плутония при мощности лазеров обжатия в десятки мегаджоулей. Таких лазеров в мире ещё нет, а если бы и были в обозримой перспективе, то террористам вместе с малогабаритным ЯВУ
