Угроза применения устройства с СЦР

Андрюшин И.И., Варсеев Е.В., Пшакин Г.М., ОПУБЛИКОВАНО 31.03.2016

С любезного разрешения авторов, публикуем статью "Угроза применения устройства с самоподдерживающейся цепной реакцией деления".

Авторы - Андрюшин И.И., Варсеев Е.В., Пшакин Г.М.

В статье рассматривается описание облучающего устройства с самоподдерживающейся цепной реакцией деления (УСЦРД) - контейнер с водным раствором делящихся материалов.

Такое устройство может быть использовано злоумышленниками с целью совершения террористического акта, так как имеет ряд "преимуществ" перед другими возможными типами устройств с делящимися/радиоактивными материалами.

Авторам не удалось найти описание подобного устройства в литературе.

Кроме непосредственно описания параметров УСЦРД, данная статья содержит прогноз возможных последствий от применения такого УСЦРД в густонаселённой местности.

Введение

Последнее время среди профессионального сообщества часто обсуждаются проблемы ядерной безопасности. Члены МАГАТЭ признают угрозу, о чем прямо сообщалось в докладе на международной конференции в Вене в 2013 году: "Мы по-прежнему озабочены угрозой ядерного и радиологического терроризма и других злонамеренных актов, направленных на инфраструктуру и предприятия, связанные с ядерной отраслью и ядерными материалами" [1].

Два фактора являются ключевыми в оценках этой угрозы.

Во-первых, на сегодняшний день в мире накоплено огромное количество плутония и высокообогащённого урана (ВОУ), а также радиоактивных материалов и радиационных источников [2].

Учитывая развитие атомной энергетики, эти количества будут только расти. В мире уже накоплено:

      - более 3 миллионов тонн извлечённого урана и отходов добычи;

      - более миллиона кубометров трансурановых отходов;

      - около 6 миллионов кубометров низкоактивных отходов;

      - около 5 миллионов кубометров заражённой почвы и подземных вод;

      - более 10 тысяч загрязнённых зданий, таких как заводы по переработке и по обогащению урана, хранилища отработанного топлива и лаборатории, которые могут служить источником радиоактивных материалов для злоумышленников;

      - около 300 миллионов литров высокоактивных отходов;

      - более 700 тысяч тонн избыточных ядерных материалов для производства оружия, помимо 100 тонн оружейного плутония и ВОУ и более 250 тонн гражданского плутония в хранилищах;

      - более чем 16,5 миллионов радиоактивных источников в медицине и сельском хозяйстве насчитывается только в России [3].

Во-вторых, практика показывает, что существующие системы безопасности являются уязвимыми.

Целый ряд инцидентов с неправомерным получением и владением ядерными/радиоактивными материалами говорит о том, что ядерная безопасность далека от идеала.

В течение семи последних лет в международной базе инцидентов и незаконного оборота МАГАТЭ ежегодно фиксировались 20 случаев нелегального владения делящимися материалами и около 120 случаев нелегального владения радиоактивными материалами [4].

Вот несколько конкретных примеров:

      - полиция Боливии конфисковала две тонны урана [5];

      - 2300 топливных контейнеров с низкообогащенным ураном и торием были потеряны в Германии [6].

Более того, известен случай, когда в Японии при учёте ядерных материалов не досчитались 640 килограмм плутония [7], а в Грузии злоумышленники смогли похитить обогащённый уран в физико-техническом институте.

В 1994 году эксперты посетили сухумский институт и проверили статус радиационных источников, которые там хранились. Они обнаружили, что, согласно инвентаризации 1993 года, из института пропало 655 грамм ВОУ. Позже этот уран был обнаружен в Польше. Похититель так и не был найден [8].

По данным [9], в Грузии было похищены ещё около 100 грамм ВОУ. Похищение было раскрыто в результате работы грузинских спецслужб, которым стало известно, что некий россиянин ищет покупателя 2-3 кг обогащённого урана. Основной исполнитель и три его сообщника были арестованы со 100 г материала в 2006 году.

Как видно из примеров, даже ядерные материалы с высоким обогащением могут быть похищены. Однако все известные инциденты показывают, что объёмы похищенных материалов относительно небольшие - недостаточные для создания примитивной ядерной бомбы.

Несмотря на это, таких количеств может быть вполне достаточно для достижения критической массы, характеризующейся высоким потоком нейтронов и создания мощного облучающего устройства.

Далее в статье будет показано, что для облучения населения злоумышленниками могут быть использованы даже небольшие количества делящегося материала. Также будут рассмотрены характеристики, устройства и возможные последствия его применения в сравнении с другими видами ядерного/радиологического терроризма.

Типы угроз

В данной статье рассматривается три типа ядерного терроризма: примитивное ядерное взрывное устройство (ПЯВУ), радиологическое облучающее (радиационно-излучающее) устройство и радиологическое распыляющее устройство [10].

Примитивное ядерное взрывное устройство - это устройство, предназначенное для создания мощного ядерного взрыва. Обычно предполагается, что террористы смогут разработать упрощённую конструкцию такого устройства, поэтому мощность ПЯВУ будет значительно меньше, чем, например, у бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки.

Радиологическое распыляющее устройство (РРУ), в отличие от ПЯВУ, предназначено для распыления радиоактивных материалов с целью радиационного загрязнения территории. Обычно в качестве РРУ рассматривается "грязная бомба", в которой радиоактивные материалы подрывают с помощью обычной взрывчатых веществ.

Радиационно-излучающее устройство (РИУ) - устройство, способное причинить ущерб посредством радиационного излучения без распыления радиоактивного материала. Другими словами, радиационно-излучающее устройство предполагает облучение насечения значительными дозами ионизирующего излучения без их ведома.

Сконструированное из частично или полностью неэкранированного материала с радиоактивным веществом, РИУ может быть легко спрятано в публичном месте (например, под сиденьем в метро, в кафе или в многолюдном переходе), подвергая тех, кто находится поблизости, воздействию радиации.

В случае, если защита вокруг источника излучения будет нарушена и радиоактивное содержимое будет выброшено наружу, устройство может стать РРУ, представляя собой источник радиологического загрязнения.

Помимо перечисленных типов устройств, террористические группы могут также использовать устройство с самоподдерживающейся цепной реакцией деления (УСЦРД). Этот тип устройства был впервые упомянут в [11].

УСЦРД - это устройство, в котором делящийся материал представляет собой гомогенный раствор, который является источником нейтронного импульса.

Использование замедлителя значительно уменьшает количество ядерного материала, необходимого для достижения критичности; замедление быстрых нейтронов увеличивает вероятность деления.

В гомогенных водных растворах делящиеся изотопы и атомы водорода (которые выступают в роли замедлителя) равномерно распределены в объёме. Это позволяет последним эффективно замедлять нейтроны. В результате, количество делящегося материала, необходимое для осуществления самоподдерживающейся реакции деления, может быть меньше 1 кг.

Точное значение критической массы зависит от нескольких факторов: формы устройства, изотопного состава раствора, соотношения делящегося материла и замедлителя, и т.д.

Геометрия устройства влияет на утечку из него нейтронов. Чем больше нейтронов остаются внутри раствора, тем больше произойдёт реакций деления. Для того, чтобы уменьшить критическую массу делящегося материала, важно также избавиться от изотопов, поглощающих нейтроны.

Так как водород не только замедлитель, но и поглотитель, существует оптимальное соотношение "делящийся материал - водород", которое зависит от типа делящегося изотопа. Наименьшие критические массы для разных делящихся материалов (как в растворе, так и в металлическом виде) при различных граничных условиях - представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Критическая масса делящихся материалов [12].

После того, как раствор стал критичным, такой тип устройства начинает испускать чрезвычайно опасные нейтронные импульсы. Этот вид радиационного излучения обладает экстремально высокой проникающей способностью, что делает защиту от него весьма сложной.

Водный гомогенный раствор делящихся материалов используется во время химической переработки ядерных материалов. За последние 60 лет произошло значительное количество случаев возникновения случайной критичности (см. Таблицу 2) на предприятиях ядерного топливного цикла.

Они в основном связаны с ошибками во время обращения с растворами делящихся материалов - например, многократная загрузка делящего материла и слив раствора в ёмкость небезопасной формы - и хорошо описаны в литературе [13].

Суммируя всю информацию об инцидентах с растворами делящихся материалов, можно предположить потенциально возможную конструкцию УСЦРД (например, бочку или, для улучшения параметров устройства, какую-либо ёмкость в форме сферы), которая содержит раствор делящегося материла (2-3 кг плутония или ВОУ - см. колонки 4 и 5 в Таблице 2).

Как уже упоминалось, чтобы получить критическую массу раствора, достаточно менее одного килограмма делящегося материал. В этом случае создание УСЦРД потребует значительной точности при расчёте критической массы и подготовке раствора требуемой концентрации. Небольшое увеличение количества делящегося материала сильно упростит эту задачу.

Наличие отражателя вокруг УСЦРД может уменьшить количество делящегося материала, необходимого для достижения критичности, так как он уменьшает утечку. Однако использование отражателя злоумышленниками маловероятно, в виду уменьшения облучательной способности УСЦРД.

Несмотря на всю сложность реализации УСЦРД, его проектировка и создание не находится за гранью возможного.

Таблица 2. Список аварий с растворами ядерных материалов.

При достаточных знаниях и навыках УСЦРД может быть разработано таким образом, чтобы оно функционировало в течение нескольких часов. Также возможна повторяющаяся цепная реакция деления.

Поведение раствора делящегося материала во время типичного аварийного процесса показано на Рис.1.

Рис.1. Типичный аварийный процесс в растворе делящегося материала [14].

Процесс разделён на следующие этапы: раствор достигает критической массы - начинается цепная реакция деления - раствор разогревается - его плотность уменьшается - раствор становится подкритичным - цепная реакция останавливается - раствор охлаждается - его плотность растёт - раствор снова становится критичным.

Эти циклы (осцилляции) повторяются до тех пор, пока количества делящегося материала становится недостаточным для достижения критичности.

Период осцилляции может варьироваться от нескольких миллисекунд до нескольких минут в зависимости от условий, конфигурации сосуда и состава раствора. Весь процесс может длиться от нескольких минут до десятков часов.

Максимальная мощность первого импульса лежит в диапазоне от нескольких джоулей до нескольких килоджоулей (от 10¹² до 3×10¹⁹ делений в секунду), испускаемых в виде тепла.

В зависимости от условий, полный выход энергии от критического раствора делящихся материалов лежит в диапазоне от нескольких грамм до нескольких килограмм ТНТ.

Расчёты с помощью кода Монте-Карло показывают, что радиационная доза рядом с устройством УСЦРД может достигать 500 рад/с, которой соответствует нейтронный поток около 10¹⁶ н/(см²с) [11].

Для сравнения, доза в 300 рад приводит к необратимым радиологическим последствиям для здоровья человека, а нейтронный поток 10¹⁶ н/(см²с) - это средний нейтронный поток активной зоны быстрого реактора.

Кроме того, этот тип радиации обладает очень высокой проникающей способностью, что усложняет защиту от него.

Следует отметить также тот факт, что при использовании замедлителя делящиеся материалы с низким обогащением (>2%) тоже подходят для УСЦРД [11]. С уменьшением обогащения количество ядерного материала, необходимого для достижения критичности, увеличивается.

Положительным фактором для террористической группы здесь является тот факт, что распространение ядерных материалов растёт с уменьшением обогащения.

Каждый год во всём мире производится примерно 8000 тонн низкообогащённого ядерного топлива (около 4,5% урана-235). Производство главным образом сосредоточено на 15 промышленных площадках.

Затем топливо отправляется на примерно 400 коммерческих и чуть более чем 200 исследовательских ядерных реакторов на грузовиках, поездах, баржах и самолётах, что делает их потенциально уязвимыми к краже.

Большее количество ядерных материалов приводит к увеличению размеров устройства. По результатам нейтронно-физических расчётов потенциального УСЦРД объём критического раствора делящихся материалов варьируется от десятков до нескольких десятков литров в зависимости от обогащения урана [15].

Например, если использовать в качестве корпуса СЦРД стандартную 200-литровую бочку, то необходимо как минимум 10%-ное обогащение урана, чтоб раствор достиг критичности.

Таким образом, принимая во внимание УСЦРД, мы должны относить уран, обогащённый до уровня выше 2% (а не 20%, как на данный момент) по изотопу уран-235 к материалам, чувствительным к распространяю с точки зрения ядерного терроризма.

Ещё одна причина для беспокойства - это использование промышленных бочек и контейнеров в качестве ёмкостей СЦРД, что может служить маскировкой такого устройства.

В то время как получение материалов для УСЦРД проще, чем получение материалов для ПЯВУ, облучательные возможности УСЦРД гораздо выше, чем у РРУ и РИУ с использованием высокоактивных изотопов.

Это означает более серьёзные последствия для здоровья населения, психологическое воздействие и более значительный экономический ущерб, связанный с дезактивацией территории.

Опасность устройства УСЦРД заключается в радиационных характеристиках, которые близки к ядерному реактору. Более того, радиологические последствия от применения УСЦРД будут более предсказуемыми и не зависящими от набора случайных факторов - таких как погодные условия - по сравнению с РРУ.

В то же время, рассматривая радиологическую составляющую ущерба по соотношению делящийся (радиоактивный) материал/ущерб, более серьёзные последствия мы может ожидать только от ПЯВУ (см. Рис.2).

Рис.2. Степень тяжести последствий
от применения различных ядерных/радиологических устройств.

Стоит отметить, что если корпус УСЦРД окажется прочным настолько, чтобы выдержать высокое давление и удерживать раствор внутри значительное количество времени, то существует ещё и теоретическая возможность теплового взрыва с выделением большого количества энергии.

Попытки создания ядерной бомбы на основе раствора гидрида урана были выполнены в 1953 [16]. Две гидрид-урановые бомбы были испытаны в ходе операции Upshot-Knothole [17]. Было показано, что мощность каждого из устройств составила примерно 200 тонн тринитротолуола.

Другими словами, получение необходимых ресурсов, разработка и последующая сборка ПЯВУ являются крайне сложной задачей даже для влиятельной, хорошо организованной террористической группировки.

Что касается РИУ и РРУ, следует подчеркнуть, что основным последствием их применения будет скорее сеяние паники, а не масштабные разрушение [10].

Кроме того, параметрами ПЯВУ, РИУ и грязной бомбы невозможно управлять после того, как они активированы, поэтому ущерб от их применения становится менее предсказуемым по сравнению с УСЦРД, параметры которой можно "запрограммировать".

С другой стороны, УСЦРД - это компактное, легко поддающееся маскировке устройство, для которого требуется гораздо меньше ВОУ (или плутония реакторного качества), и которое может быть собрано небольшой группой специалистов в неприспособленном месте.

Все эти факторы делают УСЦРД привлекательным для террористических группировок.

Возможно ли создать СЦРД? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте рассмотрим основные условия, которые необходимо удовлетворить, чтобы разработать и применить подобное устройство.

Во-первых, очевидно, что основной составляющей УСЦРД является делящийся материал.

Для создания ПЯВУ требуется около 10 кг оружейного плутония или около 50 кг ВОУ. Количество радиоактивных материалов, необходимых для создания РРУ, варьируется от нескольких десятков до нескольких сотен килограмм. С другой стороны, для создания УСЦРД достаточно нескольких килограмм ВОУ или оружейного плутония, или несколько десятков килограмм низкообогащённого урана или реакторного плутония.

Раствор делящихся материалов в зависимости от состава и геометрии устройства может занимать объём от нескольких литров до нескольких сотен литров и может быть относительно легко замаскирован, например, в промышленной бочке или грузовике.

Во-вторых, потребуются эксперты в области ядерной физики.

Наряду с делящимися материалами, создание УСЦРД требует знаний в области обращения с ними и способами их переработки. Такими знаниями обладают эксперты-ядерщики. Существует несколько примеров того, как эксперты вербовались террористической организацией [18].

Более того, достаточно много информации доступно сегодня в открытом доступе, в основном в сети Интернет. Информация, доступная онлайн, позволяет даже неопытному человеку в относительно короткий срок получить знания, касающиеся схемы и принципа работы различных облучающих и ядерных взрывных устройств.

Рассекреченный в 1964 году труд "The Los Alamos Primer" [19], например, содержит математические основы для расчёта ядерных бомб.

В-третьих, производство СЦРД требует специального оборудования.

Для обращения с делящимися материалами необходимы специальные устройства и вспомогательные материалы. Однако при достаточном финансировании приобретение требуемого оборудования и материалов не вызовет серьёзных затруднений у террористической организации, благодаря развитию современных технологий (интернет, 3D-принтер и т.д.).

Например, возможность изготовления оборудования для сборки и производства примитивного ядерного взрывного устройства в домашних условиях уже обсуждалась экспертами [20].

Более того, в последнее время сложное специализированное оборудование (например, высокотемпературные печи) появлялось на рыке в больших количествах, а интернет-торговля серьёзно упростила способ его приобретения.

Таким образом, всё дополнительное оборудование и материалы для УСЦРД (растворители, экстракционные приборы, химические анализаторы, масс-спектрометры, спецодежда, насосы и воздуходувки) доступны и могут быть без труда приобретены на рынке, в отличие от материалов, необходимых для примитивной ядерной бомбы (быстрый взрыватель, синхронизатор, источник нейтронов, корпус, защита, толкатель, отражатель/темпер, источник питания, обычные и специальные взрывчатые вещества, беспроводная система управления, соответствующее оборудование для обработки материалов) и грязной бомбы (в этом случае, в основном, взрывчатые вещества).

Нужно подчеркнуть, что дополнительное оборудование необходимо только для сборки УСЦРД. В действие оно может быть приведено без дополнительных сложных частей управления, в отличие от ПЯВУ и грязной бомбы.

В-четвёртых, террористической организации понадобятся исполнители: для того, чтобы совершить террористический акт, необходимы мотивированные и тренированные люди.

Принимая во внимание масштаб международного терроризма - большое число террористических и радикально настроенных групп, их распространённость по всему миру, сложную иерархическую структуру внутри групп и их интенсивную рекрутёрскую деятельность [21] - это условие кажется наименее проблематичным для применения УСРД.

Наконец, злоумышленники должны организовать замаскированную площадку или секретный цех для подготовки операции.

Все стадии по сборке УСЦРД должны проводиться в условиях строжайшей секретности в специально оборудованном месте. Однако и это условие вполне по плечу некоторым организациям, особенно если производство будет вестись на территории государства, лояльного к террористической организации.

Как мы видим, все условия создания УСЦРД вполне могут быть реализуемы. А так как у УСЦРД есть потенциал к созданию более значительного ущерба, по сравнению с грязной бомбой и облучательным устройством, из-за проникающего нейтронного излучения - его можно считать более привлекательным типом ядерного устройства для террористической группы.

Этот тип устройства требует от нескольких сотен грамм до нескольких килограмм делящихся материалов. Однако, как было показано в примерах выше, только по зафиксированным случаям можно утверждать, что кражи ядерных материалов массой в несколько сотен грамм случаются не так уж и редко.

Поэтому УСЦРД может быть выбран террористами с целью демонстрации силы и способности создавать и применять более сложные устройства, чем обычные взрывные устройства.

СЦРД и последствия его применения

Для оценки последствий УСЦРД рассмотрим сценарий его гипотетического применения. Торговый центр в этом случае может стать идеальной целью для террористической организации.

В часы пик и праздничные дни торговые центры полны посетителей, активно ведётся торговый бизнес, работает общественное питание и развлекательная индустрия, а службы безопасности часто состоят только из охранников, основная задача которых - предотвращение кражи и поддержание общественного порядка, а не борьба с террористами.

При этом в такое время нагрузка на них значительно возрастает, следовательно, эффективность их работы снижается.

Возможный риск от применения УСЦРД внутри торгового центра может быть предоставлен двумя основными факторами: ущерб здоровью населения и финансовые последствия.

Первый фактор может быть разделён на прямой ущерб (облучение людей) и косвенный ущерб (ущерб здоровью медицинского персонала и спасательных служб, прибывших на место, а также психологические эффекты).

Подобным образом можно рассмотреть и второй фактор: прямой ущерб (дезактивация территории, затраты на эвакуацию и переселение, на медицинскую помощь) и косвенный ущерб (потеря возможной прибыли, закрытие торгового центра).

Принципиальное различие в последствиях применения РРУ и УСЦРД состоит в том, что - независимо от погодных условий - угроза населению будет заключаться в постоянном облучении нейтронами, что гораздо более серьёзно сказывается на здоровье человека, чем облучение другими видами ионизирующего излучения.

Финансовые потери будут гораздо выше по той же самой причине - постоянное облучение территории нейтронами создаёт наведённую активность находящихся поблизости объектов, что влечёт за собой увеличение стоимости дезактивации.

Прямой ущерб здоровью посетителей и персонала ТЦ является следствием радиационного воздействия и/или теплового взрыва. Как уже упоминалось выше, косвенный ущерб от СЦРД будет заключаться в облучении спасателей, которые придут на помощь в случае террористического акта, и психологическом воздействии.

Наши оценки показывают, что в зависимости от условий, в основном от параметров торгового центра и степени загрязнения, стоимость дезактивации среднего по размеру ТЦ будет находиться в диапазоне 2-35 миллионов долларов США (в ценах 2005 года).

Финансовые потери будут связаны со стоимостью эвакуации и медицинской помощью жертвам и, в случае тяжёлого загрязнения, на переселение местных жителей и полное закрытие ТЦ.

В случае, если заражение прилегающей территории пренебрежимо мало, финансовые потери будет определяться упущенной выгодой владельцами магазинов и арендодателей.

Для более точной оценки масштабов, рассмотрим пример применения УСЦРД в ТЦ общей площадью 122000 м² и торговой площадью 56000 м².

Экономические потери можно разделить на четыре основных группы - эвакуация всех посетителей (примерно 2000 человек, что является теоретическим максимумом для ТЦ такого размера), дезактивация всей территории торгового центра, потеря потенциального дохода от торговых площадей, потеря потенциального дохода арендодателями.

Стоимость дезактивации территории торгового центра варьируется от нескольких миллионов до десятков миллионов долларов.

Эвакуация 2000 посетителей из ТЦ будет стоить: 2000 × 4500 $/чел = $9 000 000.

На основе [21], стоимость дезактивации торгового центра будет составлять 275 млн $/км² × 0,12 км², или $33 миллиона.

Наши оценки средней стоимости аренды площади ТЦ в центральной России составляют 256 $ в год/м² а средний доход - 3000 $ в год/м². Эти данные базируются на открытых источниках в интернете.

Используя эти оценки, можно подсчитать косвенный экономический ущерб от потери торговых площадей арендодателями: 56000 м² × 256 $ в год/м² / 365 дней, или примерно $39000 в день, и потери потенциальных доходов владельцами магазинов: 56000 m² × 3000 $ в год/м² / 365 дней, или примерно $500000 в день.

Таким образом, мгновенный экономический ущерб от эвакуации людей и дезактивации территории составит около 42 миллионов долларов. А потери потенциального дохода - около $0,5 миллионов каждый день.

Учитывая, что ликвидация последствий обычно занимает продолжительное время, экономические потери удвоятся через два месяца и продолжат расти.

Для демонстрации физических последствий применения УСЦРД в качестве примера можно использовать инцидент на площадке JCO в японском городе Токай-Мура, произошедший 29 сентября 1999 г (см. Таблицу 2).

Это событие по последствиям сравнимо с преднамеренной активацией УСЦРД: резервуар с раствором делящихся материалов вскипел с одновременным выделением энергии и испусканием нейтронного излучения и продолжал производить импульсы в течение 20 часов в здании, расположенном в нескольких сотнях метров от жилых домов.

Инцидент произошёл в испытательном цехе конверсии топлива. Там находилось оборудование с раствором уранила нитрата, обогащение урана в котором достигало 20%.

Это был первый в истории инцидент с образованием критичности, в результате которого населением были получены дозы облучения из-за небольшого размера здания (300 на 500 метров) и расположения предприятия в черте города.

Операторы начали разливать раствор урана, и сделали два отклонения от инструкции с целью ускорения процесса. В конце концов, раствор был слит в объём небезопасной формы и стал критичным. Периодическая цепная реакция деления продолжалась в течение примерно двадцати часов, прежде чем её заглушили.

Как выяснилось после, мощность реакции постепенно снижалась и стала в два раза меньше спустя первые 17 часов после начального импульса. Примерно 4,5 часа после начала аварии, дозы нейтронного и гамма-излучения в сумме были около 5 мЗв/ч.

К этому моменту власти рекомендовали жителям, живущим в радиусе 350 м от предприятия, эвакуироваться.

Через 12 часов, местные власти рекомендовали жителям в радиусе 10 километров от предприятия оставаться в помещениях из-за обнаружения в воздухе продуктов деления.

После того, как мощность реакции постепенно упала, было решено заглушить периодическую реакцию деления путём слива теплоносителя из кожуха, окружающего резервуар. Это привело к прекращению реакции спустя 20 часов после её начала.

В результате аварии два работника, участвующих в операциях по переливанию раствора, были серьёзно облучены (они получили эквивалентную дозу от 8 до 18 Гр) и умерли - после 82 и 210 дней соответственно - несмотря на то, что им была оказана специализированная медицинская помощь.

Ещё один оператор получил эквивалентную дозу около 2,5 Гр (он был в нескольких метрах от того места, где произошла авария) и был выписан из больницы три месяца спустя аварии.

Около 90% из почти 200 жителей, которых эвакуировали с территорий в радиусе 350 метров, получили дозы меньше 5 мЗв, и никто из оставшихся не получил дозу более 25 мЗв.

Максимальные показатели продуктов делания в воздухе были менее 0,01 мЗв/ч, все продукты деления были короткоживущие.

В случае атаки на торговый центр встаёт проблема своевременной медицинской помощи в сложных условиях облучения. Кроме того, существует проблема психологического воздействия на людей и не только на тех, кто был напрямую облучён в торговом центре.

Применение УСЦРД приведёт также к психологическому воздействию на людей. События в Гоянии показали, что психологическая травма может длиться многие годы [10]. Это может заставить людей покинуть территорию даже после завершения дезактивационных мер.

Таким образом, применение такого устройства на территории с высокой плотностью населения или в промышленной зоне может привести к её опустошению на многие годы.

Сравнительная характеристика последствий применения различных типов устройств представлена в таблице 3.

Представленное сравнение носит довольно общий характер, так как радиологические эффекты от применения каждого устройства лежат в довольно широком диапазоне и зависят от количества использованного делящегося/радиоактивного материала.

Таблица 3. Характеристики ядерных/радиологических устройств различных типов.

Заключение

В этой статье обсуждалась угроза создания и применения террористической группой так называемого устройства с самоподдерживающейся цепной реакцией деления.

УСЦРД состоит из ёмкости относительно компактного размера с водным раствором делящихся материалов.

Как и в случае с ПЯВУ, для УСЦРД требуется делящийся материал, но в значительно меньших количествах, что упрощает его маскировку и даже в случае малопродуманного террористического акта может привести к серьёзным экономическим последствиям.

Кроме того, такие устройства могут функционировать в периодическом или импульсном режиме в течение относительно продолжительного периода времени.

УСЦРД, приведённое в действие, является источником жёсткого нейтронного излучения и гамма-излучения, сравнимым по интенсивности излучения с излучением энергетического ядерного реактора.

Тот факт, что низкообогащённые делящиеся материалы также подходят для УСЦРД, очень важен, так как делает этот тип устроив менее сложным в изготовлении, чем ПЯВУ.

Несмотря на это, УСЦРД само по себе является ядерным устройством, в котором протекает реакция деления. Более того, благодаря реакции деления такое устройство обладает более мощными облучательными способностями, чем РИУ или подобные устройства, что приводит к более тяжёлым последствиям.

Принимая во внимания простоту изготовления, операций по приведению в действие и маскировки, УСЦРД может стать весьма привлекательным для террористической группы.

Литература

[1] - Amano Y. (2013) Report on International Conference on Nuclear Security: Enhancing Global Efforts. IAEA

[2] - Alvarez, R. (2014) A primer: Military nuclear wastes in the United States. Bulletin of the Atomic Scientists. 02/24/2014.

[3] - Agapov A.M. (2008) On nuclear safety and security: modern concepts, status, problems and methods. Moscow: IzdAt.

[4] - Zaitseva L., Steinhausler F. (2014), Nuclear Trafficking Issues in the Black Sea Region. EU Non-Proliferation Consortium. Non-Proliferation Papers. No. 39. April 2014.

[5] - Nuclear Threat Initiative (2012). Bolivian police seize 2 tons of uranium. Available from: www.lexisnexis.com.

[6] - Fisher M. (2013) This alarming map shows dozens of radioactive materials thefts and losses every year. Washington

[7] - Podvig P. (2014) How fissile material falls through the cracks. Bulletin of the Atomic Scientists. 07/07/2014.

[8] - Nuclear Threat Initiative (2001) Georgian Official Discusses Missing HEU from Sukhumi Institute. Available from: www.nti.org/analysis/articles/georgian-official-discusses-missing-heu-sukhumi-institute/

[9] - Sokova E., Potter W.C., Chuen C. (2007) Recent Weapons Grade Uranium Smuggling Case: Nuclear Materials are Still on the Loose. James Martin Center for Nonproliferation Studies (CNS). Available from: http://www.nonproliferation.org/uranium-smuggling-case-nuclear-materials-are-still-on-the-loose/

[10] - Ferguson C.D., Potter W.C. (2004) The Four Faces of Nuclear Terrorism. Center for Nonproliferation Studies, Monterey Institute for International Studies.

[11] - Andryushin I.I., Varseev E.V., Pshakin G.M. (2012) Development of analytical instruments for prediction of nuclear terrorist activities. JNMM 40 (2).

[12] - European Nuclear Society (2015). Smallest critical masses for some fissile material under certain boundary conditions. [Online] Available from: https://www.euronuclear.org/info/encyclopedia/criticalmass.htm

[13] - McLaughlin T. P. et al (2000). Review of Criticality Accidents. LA-13638. Los Alamos.

[14] - Barbry F. (2008). French CEA Experience on Homogenous Aqueous Solution Nuclear Reactors. In Homogeneous Aqueous Solution Nuclear Reactors for the Production of Mo-99 and other Short Lived Radioistotopes. IAEA TECDOC 1601.

[15] - Varseev E.V., Pshakin G.M., Andryushin I.I. (2012) Development of analytical instruments for prediction of nuclear terrorist activities: some features of the approach. Proceedings of 53 INMMAnnual Meeting - #173.

[16] - Nuclear Weapon Archive (2002) Operation Upshot-Knothole. [Online] Available from: http://nuclearweaponarchive.org/Usa/Tests/Upshotk.html

[17] - Defense Threat Reduction Agency (2014) Operation UPSHOT-KNOTHOLE. Fact Sheet. Available: документ в настоящее время недоступен

[18] - Saradzhyan, S. (2003) Russia: Grasping Reality of Nuclear Terror. International Security Program, Belfer Center for Science and International Affairs, Harvard Kennedy School. (Discussion Paper 2003-02)

[19] - Serber, R. (1992) The Los Alamos Primer: The First Lectures on How to Build an Atomic Bomb. Berkeley: University of California Press.

[20] - GeorgetownX: GUIX-501-01x (2014). Terrorism and Counterterrorism. Available from: http://edX.org

[21] - McPhee, J. (l 994) The Curve of Binding Energy: A Journey into the Awesome and Alarming World of Theodore B. Taylor. New York: Farrar, Straus & Giroux.

[22] - Public Health - Muskegon County (2013) Improvised Nuclear Devices Fact Sheet. [Online] Available from: http://www.muskegonhealth.net/publications/fact_sheets/ind.pdf

[23] - US Army Training and doctrine Command et al (2005) A Military Guide to Terrorism in theTwenty-First Century. [Online] Available from: документ в настоящее время недоступен

[24] - Public Health - Muskegon County (2013) Radiological Dispersal Device Fact Sheet. [Online] Available from: http://www.muskegonhealth.net/publications/fact_sheets/rdd.pdf

Ключевые слова: УКФЗ, Статьи, Геннадий Пшакин

---

Другие новости:

Шестой энергоблок Нововоронежской АЭС будет включён в сеть летом 2016 года - "Росэнергоатом"

На 30 марта уже загружено 108 сборок из 163.

Министр энергетики Казахстана освобождён от должности

Соответствующее заявление опубликовано на сайте президента страны.

Венгрия не будет использовать кредит РФ на строительство АЭС "Пакш-2" до решения Еврокомиссии - СМИ

Об этом сообщает портал "Portfolio" со ссылкой на представителя департамента премьер-министра Венгрии Яноша Лазара.

---

---

---

---

Поиск по сайту: