По време на голямата конференция в Мюнхен, състояла се в края на миналата седмица, президентът на Украйна заяви, че неговата страна може да се откаже да изпълнява Будапещенския меморандум, в рамките на който Киев унищожи своето ядрено оръжие. По този начин Владимир Зеленски даде да се разбере, че Украйна започва да се замисля дали да не разработи своя собствена атомна бомба. Реално ли е това от техническа гледна точка? Ще може ли днешна Украйна да се справи с подобна технологична задача? Какво все пак е необходимо, за да бъде направена една атомна бомба? Нека се спрем малко по-подробно.
През 1964 година САЩ проведе изключително интересен експеримент. Създаден бе екип от трима докторанти, току-що получили своите научни степени. На този екип бе възложена задачата да проектират атомна бомба на базата единствено на публичните материали. Всичко това бе наречено „Експеримент N-та държава“ (Nth Country Experiment). Идеята е била да се разбере колко трудно би било за една неядрена държава да създаде своя собствена атомна бомба на базата на публичната информация. Само след три години експериментът бе спрян: физиците успяха да стигнат до необходимите решения, от което стана ясно, че този опит е бил успешен. Тоест, всяка страна, която разполага с действително добри физици, които съвсем не е необходимо да са гении, може да проектира напълно работоспособна ядрена бомба.
Във връзка с това особено интересно звучи изявлението на президента на Украйна Владимир Зеленски, че Киев планира да организира среща на страните участници в Будапещенския меморандум. Има и условие: ако тази среща не се състои, то Зеленски ще се откажа от изпълнението на Будапещенския меморандум от 1994 година. Да напомним какво е основното споразумение в този документ – страните-участнички, които са САЩ, Великобритания и Русия, гарантират неприкосновеността на границите на Украйна, а тя от своя страна се отказва от претенциите си за ядрено оръжие и го унищожава. Казано с други думи украинският ръководител даде да се разбере, че или западните страни ще гарантират границите на неговата страна, или той ще се опита да възвърне нейния ядрен статут, който имаше след разпадането на СССР.
Не се знае със сигурност дали САЩ и Британия възнамеряват да гарантират границите на Украйна. Ако мислеха да направят това, то те щяха да започнат война с Русия още през 2014 година след събитията в Крим. Ето защо има голяма вероятност Киев да се откаже от своя неядрен статут и да започне да разработва своя атомна бомба.
Какво е необходимо, за да се направи атомна бомба?
Разбира се, тук ще се спрем само върху теорията, без каквито и да било практически съвети. Няма да обсъждаме и електрониката, необходима за създаването и особено за задействането на ядреното оръжие. Да предположим, че Киев може да реши тези проблеми.
Най-лесни за създаване са ядрените бомби от имплозивен и оръдеен тип, като има и хибриди. Оръдейният тип се считат за по-опростен. При този вид бомби фрагмент от уран-235 (фрагментът трябва да има не по-малко от 80% уран-235, а за оптимални се считат 90%) чрез обикновен конвенционален взрив се изстрелва към друг подобен фрагмент с голямо съдържание на уран-235. И двата фрагмента са с подкритична маса и сами по себе си не могат да задействат верижна реакция с ядрен взрив. Но при тяхното почти мигновено сближаване се образува необходимата критична маса, при която започва верижна реакция с необходимите за ядрения взрив параметри.
Скоростта на сближаване на тези два фрагмента (като при оръдеен изстрел) е критично важна, понеже ако тя е прекалено малка, верижната реакция ще разтопи тези фрагменти и ще започне процеса на тяхното изпарение. Това ще доведе до силно намаляване мощността на ядрения взрив. Но като цяло оръдейната схема е доста опростена и се реализира сравнително лесно: ако е наличен уран-235, който е добре обогатен, самото „оръдие“ може да направи почти всеки по-приличен артилерийски завод. Именно такава бомба бе пусната върху Хирошима на 6 август 1945 година.
Простотата на създаване на този вид атомна бомба си има и своя обратна страна. От ядрата на атомите на уран-235 сравнително рядко излитат неутрони. Ето защо, каквито и отражатели да бъдат използвани, като най-добрите са берилиевите, критичната маса, необходима за възникването на ядрен взрив си остава над 15 кг. В ядрената бомба над Хирошима технологиите все още не са били добре усъвършенствани и в нея е използван много повече уран. По този начин се получава бомба с много голяма маса и големи размери. Друг дори по-сериозен проблем е, че е трудно получаването на обогатен уран-235.
Да напомним, че в природния уран, изотопът уран-235 е само 0,7%. Останалото е по-тежък и неподлежащ на ядрена реакция уран-238. Как да се увеличи неговата концентрация до 80-90%? САЩ при своя проект Манхатън са използвали изключително тромавия, бавен и изискващ твърде много енергия дифузионен път. При този процес уранът се съединява с флуор до уранов хексафлуорид (UF6), това вещество се нагрява до точно 56,4 градуса по Целзий, като при тази температура UF6 започва да кипи. Този газ преминава през цяла верига от мембрани. По-тежкият уран-238 постепенно се филтрира и в крайна сметка се получава обогатеният изотоп уран-235.
Цялата тази система е изключително неефективна. Американският дифузионен завод в Пикетон е консумирал 3 гигавата електрическа мощност. Това е приблизително колкото три големи атомни реактора или около 10 солидни ТЕЦ-а. Този завод в крайна сметка губи икономическата конкуренция от съветските производители, които използват центрофуги. При въртенето на цяла система от центрофуги се създава изкуствен аналог на повишена гравитация, като в тези условия по-тежките молекули с уран-238 остават отдолу, а по-леките с уран 235 се намират в горния слой.
Обогатяването на уран чрез дифузия е толкова скъпо, че Украйна няма как да я използва поради чисто финансови причини. От друга страна използването на специализираните газови центрофуги изискват технологии, които са развивани в продължение на десетки години. Нека да дадем един пример.
През 1999 година, когато падна желязната завеса, руските производители на ураново гориво (сега това е компанията ТВЕЛ) успяха да започнат да извършват продажби на международния пазар, като се оказа, че тяхното гориво е много по-евтино. Именно тогава САЩ реши да започна да изгражда собствени газови центрофуги, за да може да се конкурира с Русия от гледна точка на икономичността. Този процес започва през 1995 година, 16 години след като Съветският съюз създаде своите първи центрофуги от подобен род. При първите тестове целият каскад от сложни центрофуги зрелищно се пръсва. Разбира се, днес ситуацията е съвсем друга. Днешните центрофуги за получаването на уран-235 се въртят със скорост 1500 оборота в секунда и засега това е почти на предела на днешната човешка техника. Подобен резултат едва ли може да бъде получен за кратко време – необходими са десетки години постепенно усъвършенстване.
В САЩ всичко приключва толкова печално, че американското правителство не продължава лиценза на компанията United States Enrichment Corporation, която се занимава с тези технологии. Според наличната към днешен ден частична информация, поради срива на тази програма САЩ вече не разполага със собствени производители на ядрено гориво и не може да произвежда собствен оръжеен уран. Информацията на тази тема е непълна.
Може ли Украйна да създаде индустрията на газови центрофуги от нулата? Може и да може, но нейните шансове са съществено по-ниски от тези на САЩ. Да напомним че Съединените Щати за постигането на тази цел след четвърт век и много милиарди долари нищо не успяха да постигнат. Ако Киев успее там където Вашингтон не успя, то решаването на тази задача ще отнеме минимум 10 години. Да напомним, че със собствени центрофуги разполагат Иран, Пакистан, Индия, Китай и КНДР. Но Китай ги купува от Русия, а Пакистан още в самото начало е импортирал тази технология. Другите изброени по-горе държави са дали за развитието на тези технологии десетки години и огромни финансови ресурси, немалка част от които са дадени за специализирания софтуер за управление на тези центрофуги, като едно от най-доброто програмно осигуряване в тази област се счита германското.
Да се скрие една индустрия за създаването и използването на газови центрофуги е невъзможно. В така създалата се днешна геополитическа обстановка също така е невъзможно да си представим, че Русия ще позволи на Украйна да се занимава с нещо подобно. И не само Русия – едвали и САЩ спокойно ще наблюдава подобно развитие на събитията.
Да се спрем и върху идеята за използване на имплозия, при която не се използва уран-235, а плутоний-239. Принципната разлика между двата метода е в това, че плутоний може да бъде получен без прекалено скъпите за Украйна от енергийна и финансова гледна точка дифузионни инсталации или масиви от газови центрофуги. Освен това, критичната маса на този химически елемент е около шест килограма, което дава възможност за създаването на много по-компактни ядрени бомби.
Особеното тук е, че материалите от този тип се получават в някои видове ядрени реактори. При процесите на ядрено деление се поражда поток от неутрони. Когато уран-238 погълне един неутрон, то се образува плутоний-239. И тук нещата не са съвсем прости: ако уран-238 остане в потока от неутрони на ядрения реактор прекалено дълго време, започват да се образуват големи количества плутоний-240. Това вещество се образува след като погълналият един неутрон уран-238 се е превърнал в плутоний-239 и веднага е погълнал втори неутрон, като по този начин е станал плутоний-240. Този изотоп има прекалено голям фон от неутрони. Ако в дадена ядрена бомба този фон е над 7%, то тя не е годна за оръжие.
Защо? Защото схемата с използване на имплозия подразбира мощен взрив, който във вид на сфера обхваща плутония. Прекалено високия фон от неутрони в началото на взрива предварително нагрява оръжейния материал и той се изпарява преди да се взриви. По този начин се получава един изключително слаб ефект без планирания взрив с изключително голяма сила.
Край на първа част. Във втората част ще продължим с възможностите на оръжейния плутоний и нещо не по-малко важно – на кадрите, които могат да работят в тази област.