این اصطلاح عجیب - "مواد تغییر یافته توسط ایزوتوپ" اغلب در خارج از دایره خودی ها مطرح نمی شود. در پایان ماه اوت، او دوباره در جلسه ای با حضور همزمان دو معاون TVEL صدا کرد. این صدا توسط یکی از رهبران گروه مرکز تحقیقات و طراحی نووورالسک سرگئی گنادیویچ خومیاکوف انجام شد. بنابراین، هنگامی که در یکی از روزهای سپتامبر او موافقت کرد که ناهار کاری را برای گفتگو در مورد چشم انداز توسعه NSCC و خوشه تحقیقاتی و تولیدی Novouralsk تغییر دهد، من این سوال را خالی پرسیدم.
این کار در سال 1947 انجام شد. اما الان جالب نیست.
- چقدر بیجا؟! طلاست!!! به پشتی مبل تکیه دادم و متحیر به همکارم نگاه کردم. سرگئی گنادیویچ از اینکه بحث در مورد مواد تغییر یافته با ایزوتوپ به چیزی پیش پا افتاده مانند طلا تبدیل شد تا حدودی آزرده به نظر می رسید - زیرا گران و ... گران است. و به طور کلی، وقتی چنین چیزهای شگفت انگیزی مانند زیرکونیوم -90، سرب-207 و همان سیلیکون تک ایزوتوپی وجود دارد، می توانیم در مورد چه نوع طلایی صحبت کنیم. اینجاست که کلوندایک واقعی است! حالا نوبت من است که چهره ای متحیر بسازم. با کمی سردرگمی نگاهم را به سمت پنجره چرخاندم. آنجا که با ترافیک خودش دست و پنجه نرم می کرد، یک خیابان اداری کوچک غرق زندگی بود. ساختمان های دو طبقه منظم، نزدیک به یکدیگر، دو "دیوار مستحکم" تسخیرناپذیر را تشکیل می دهند که به طور قابل اعتمادی از دنیای بیرون آنچه را که در محیط روزنامه نگاری زیر مهر "سپر هسته ای کشور" ظاهر می شود، محصور می کند. یک شهر صنعتی کامل با خیابان ها و میدان ها، کارگاه های کیلومتری و تونل های زیرزمینی، بزرگترین کارخانه نه تنها در کشور، در جهان، کارخانه جداسازی هسته ای، کارخانه الکتروشیمیایی اورال. فن آوری های فوق العاده، مخفی کاری فوق العاده، اورانیوم غنی شده ... و اینجا، مقداری سرب پیش پا افتاده - خب، سرب فرق می کند، - ظاهراً با توجه به شک و تردید من، طرف صحبت ادامه داد - سرب طبیعی، این یک کوکتل کامل از ایزوتوپ های مختلف آن از 204 است. به 208 می رسد و دومی بیش از نصف است و در برخی کانه ها غلظت آن به 99 درصد می رسد. و چرا سرب برای صنعت هسته ای ما جالب است؟ ولی . و مشکل اصلی در آنجا چیست؟ در اینجا برخی از مشکلات اصلی آورده شده است.
اول، نقطه ذوب و خوردگی. برای اینکه سرب مایع بماند و به عنوان خنک کننده عمل کند، نباید زیر 327 درجه سانتیگراد خنک شود. و حفظ این دما در هر شرایط ممکن یک مشکل جدی تکنولوژیکی است.به اینها خطر خوردگی، سرباره شدن و تشکیل سرب، بیسموت و پولونیوم رادیوژنیک را اضافه کنید. اما ارزش جایگزینی سرب طبیعی با ایزوتوپ 206 پایدار را دارد و راکتور بسیار راحت تر نفس می کشد - تشکیل عناصر پرتوزا به طور قابل توجهی تغییر می کند. با ورود به منطقه فعال، سرب طبیعی چنان دوز قدرتمندی از تابش دریافت می کند که در خروجی دیگر کاملاً سرب نیست، بلکه تا حدی بیسموت است. اما بیسموت هم مشکلی ندارد. واقعیت این است که مایع خنک کننده یک چرخه بسته دارد، به این معنی که بیسموت دوباره وارد راکتور می شود و پس از تابش به پولونیوم تبدیل می شود، اما این قبلا یک مشکل است. تصور یک ماده سمی سخت است، به این معنی که دفع آن هزینه زیادی دارد. با پرتاب سرب 206 به راکتور، می توان تشکیل پولونیوم و سایر عناصر پرتوزای خطرناک در خنک کننده را فراموش کرد. خطر تصادفات فراتر از طراحی را نیز نمی توان نادیده گرفت، بنابراین استفاده از خنک کننده سربی با جوش بالا (Tbp=2024 K)، مقاوم در برابر تشعشع و ضعیف فعال شده، که از نظر شیمیایی در تماس با آب و هوا غیرفعال است، امکان حذف گرما را فراهم می کند. فشار کم. و آتش سوزی، انفجارهای شیمیایی و حرارتی در صورت کاهش فشار مدار، نشت ژنراتور بخار و هر گونه گرم شدن بیش از حد مایع خنک کننده را حذف می کند. حال بیایید Lead 208 را عملاً "شفاف" - با سطح مقطع جذب نوترون کوچک در نظر بگیریم. در حال حاضر برنامه ریزی شده است که در مشعل های اکتینید نوترونی سریع استفاده شود. هنگام استفاده از آن، راندمان راکتور مشعل 25 درصد افزایش می یابد! سرب 208 همچنین می تواند در ابزارهای منحصر به فرد - طیف سنج ها استفاده شود و در ردیف بعدی سرب 207 قرار دارد. از نظر ایمنی در برابر تشعشع، یافتن حفاظت بهتر دشوار است، به این معنی که می توان آن را کوچکتر، نازکتر و سبکتر کرد، که برای فضاپیماها، راکتورهای زیردریایی و یخ شکن ها بسیار مهم است و در نهایت، سرب 204. ایزوتوپ قابل توجه است. از این نظر که از ایزوتوپ پرتوزا 210 دورتر است (محتوای آن در سنگ معدن ناچیز است) و بر این اساس، محتوای آن به عنوان یک ریز ناخالصی در حین جداسازی در آبشار GC به دلیل اختلاف جرم زیاد (حداکثر) بین ایزوتوپ ها حداقل خواهد بود. 210 و 204. بنابراین تابش آلفای سرب 210 به عنوان ناخالصی در سرب 204 به صفر میل می کند. بدون ذرات آلفا - بدون خرابی مدار الکترونیکی. برای تولیدکنندگان لوازم الکترونیکی، این فقط یک رویا است، نه یک ماده. و نیاز آن به تنهایی برای ساخت پردازنده 300 تن در سال برآورد شده است! طبق قانون پستی، مقدار بسیار کمی از آن در طبیعت وجود دارد، فقط 1.4٪.
اما برگردیم به راکتورهای ما. تقریباً تمام دستگاه های داخلی از زیرکونیوم یا بهتر است بگوییم آلیاژهای آن E110 و E635 ساخته شده اند. زیرکونیوم دارای سطح مقطع جذب نوترون حرارتی بسیار کم و نقطه ذوب بالا است. اما او بی گناه نیست. مانند سرب، زیرکونیوم نیز هنگامی که در معرض تشعشعات داخل راکتور قرار می گیرد، این توانایی تاسف بار را دارد که از زیرکونیوم-92 به زیرکونیوم-93 رادیواکتیو با نیمه عمر 1,53 میلیون سال تبدیل شود. هنگامی که "مجموعه های" خسته از هسته خارج می شوند، تجهیزات برای تابش بتا در 200-300 واحد کنترل از راه دور (حداکثر سطح مجاز تشعشع) "فونیت" می کنند. خب پس کجا باید گذاشتش؟ آنجا، از جایی که آنها آن را بردند - برای همیشه به زمین مادر. بنابراین زیرکونیوم کافی دریافت نخواهید کرد، اما اگر فقط از ایزوتوپ زیرکونیوم 90 در طراحی مجموعه سوخت (مجموعه سوخت) استفاده شود، ماده بسیار بادوام به دست می‌آید. در داخل راکتور، ابتدا به زیرکونیوم 91، سپس به زیرکونیوم 92 و تنها پس از آن به ایزوتوپ 93 تبدیل می شود. و حتی این یک واقعیت نیست. احتمال اینکه یک نوترون سه بار و حتی با جذب آن به یک اتم برخورد کند بسیار کم است. بنابراین، زیرکونیوم را می توان بارها و بارها استفاده کرد. پس انداز پول بسیار زیاد است. خوب، اجازه دهید به مقطع تصویربرداری اشاره کنیم. نوترون های حرارتی بدون معطلی از آن عبور می کنند و مایع خنک کننده را گرم می کنند، نه مجموعه را. سوخت یکنواخت تر می سوزد، مجموعه های سوخت کمتر تغییر شکل می دهند، همان ضایعات سطح بالا 5-10 برابر کمتر است - و این در حال حاضر یک صرفه جویی بزرگ است. سرگئی گنادیویچ مکث کرد و منتظر واکنش من بود. چگونه می توان این سرب زیرکونیوم 90 یا 206 را تهیه کرد؟ - پس این اصلاً سؤال نیست. چگونه اورانیوم غنی شده را بدست آوریم؟ در اینجا ، - سرگئی گنادیویچ به سمت پنجره سر تکان داد - کل گیاه ایستاده است. او در تمام ساعات شبانه روز فقط این کار را انجام می دهد که اورانیوم 235 از اورانیوم 238 جدا می شود. اورانیوم چیست، زیرکونیوم چیست، همه یکسان هستند - فلزات. کافی است که فلز را به یک ماده "فرار" مناسب تبدیل کنیم، آن را به یک آبشار از سانتریفیوژها هدایت کنیم و ایزوتوپ های سنگین را از ایزوتوپ های سبک جدا کنیم - ما این مشکل را 50 سال پیش حل کردیم.
اکنون به طور کلی وضعیت منحصر به فردی ایجاد شده است و اگر بتوانیم از آن بهره ببریم، کل جهان را تصرف خواهیم کرد، البته در یک بخش تولید محدود، اما با پتانسیل قدرتمندی که حتی با بازار جهانی اورانیوم متناسب است. در عین حال، این مواد مورد تقاضا هستند و پس از اولین تجربه موفقیت آمیز استفاده از آنها، ممکن است نیاز به آنها به طور چشمگیری افزایش یابد. در اینجا، بیایید همه چیز را تجزیه کنیم. اگر به مواد جابجا شده ایزوتوپی به عنوان یک محصول نگاه کنید، خواهید دید که نیاز بالقوه ای برای آنها وجود دارد، اما بازاری به این شکل وجود ندارد. چرا هنوز از این فلزات استفاده نمی شود - چون هیچکس در مقیاس صنعتی تولید نمی کند (حجم های مورد نیاز ده ها، صدها، هزاران تن است) سوال اینجاست که چرا تولید نمی شود و تولید نمی شود؟ زیرا تمام تولیدات جداسازی توسط جداسازی اورانیوم اشغال می شود. و در اینجا ما به اصطلاح "پنجره فرصت" را داریم، زمانی که چندین شرایط به طور همزمان به نفع ما بازی می کنند. ما فناوری‌های منحصربه‌فردی برای جداسازی گریز از مرکز ایزوتوپ‌ها داریم و در حال آزادسازی ظرفیت برای تولید چیزی غیر از اورانیوم هستیم. اخیراً، ما شامپاین را برای راه اندازی نسل نهم سانتریفیوژها باز کردیم. و "نه" نه تنها بهتر از نسل های قبلی است، بلکه در برخی مواقع بهترین عملکرد را دارد. این بدان معنی است که با نصب یک "نه" در زنجیره، می توانیم با خیال راحت حتی یک "هفت"، بلکه بیشتر را خارج کنیم. اما "هفت" هنوز هم قادر به کار و کار هستند. از نظر فناوری، غنی سازی اورانیوم یا کاهش سرب برای ما فرقی نمی کند. اکنون ایزوتوپ هایی که در بالا در مورد آنها صحبت کردیم در شرایط آزمایشگاهی در مقادیر کم و در چند گرم تولید می شوند. طبیعتا قیمت آنها نجومی است. صحبت از تولید صدها تن در مناطق آماده، با تجهیزات و پرسنل آموزش دیده است! من فکر می کنم لازم نیست توضیح دهیم که چگونه این امر بر هزینه تولید تأثیر می گذارد. با ورود به بازار یا بهتر است بگوییم با ایجاد این بازار، هم قانونگذار و هم انحصار خواهیم بود. حتی اگر رقبا تصمیم بگیرند که عجله کنند، یا باید ظرفیت‌های خود را از اورانیوم آزاد کنند (که نیروگاه‌های هسته‌ای آنها چه کار می‌کنند مشخص نیست)، یا تأسیسات جدید تولید را از صفر بسازند (و اینها سرمایه‌گذاری‌های بزرگی هستند که بر روی آن تأثیر می‌گذارند. هزینه محصول)! خوب ، چیزی شبیه به این ، - سرگئی گنادیویچ به فنجانی با قهوه که قبلاً خنک شده بود دست برد - و شما می گویید "طلا" ...