অস্ত্র-গ্রেড প্লুটোনিয়াম: প্রয়োগ, উৎপাদন, নিষ্পত্তি

2024 লেখক: Howard Calhoun | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2023-12-17 10:20

মানবতা সর্বদা নতুন শক্তির উত্সের সন্ধানে থাকে যা অনেক সমস্যার সমাধান করতে পারে। যাইহোক, তারা সবসময় নিরাপদ নয়। সুতরাং, বিশেষ করে, পারমাণবিক চুল্লিগুলি আজ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যদিও তারা কেবলমাত্র প্রচুর পরিমাণে বৈদ্যুতিক শক্তি তৈরি করতে সক্ষম যা প্রত্যেকের প্রয়োজন, তবুও একটি মারাত্মক বিপদ বহন করে। কিন্তু, শান্তিপূর্ণ উদ্দেশ্যে পারমাণবিক শক্তির ব্যবহার ছাড়াও, আমাদের গ্রহের কিছু দেশ সামরিক ক্ষেত্রে বিশেষ করে পারমাণবিক ওয়ারহেড তৈরি করতে এটি ব্যবহার করতে শিখেছে। এই নিবন্ধটি এমন একটি ধ্বংসাত্মক অস্ত্রের ভিত্তি নিয়ে আলোচনা করবে, যার নাম অস্ত্র-গ্রেড প্লুটোনিয়াম।

দ্রুত রেফারেন্স

ধাতুর এই কমপ্যাক্ট ফর্মটিতে 239Pu আইসোটোপের অন্তত 93.5% রয়েছে। অস্ত্র-গ্রেড প্লুটোনিয়ামের নামকরণ করা হয়েছিল তাই এটিকে এর "চুল্লি ভাই" থেকে আলাদা করার জন্য। নীতিগতভাবে, প্লুটোনিয়াম সর্বদা একেবারে যে কোনও পারমাণবিক চুল্লিতে তৈরি হয়, যা, ফলস্বরূপ, কম-সমৃদ্ধ বা প্রাকৃতিক ইউরেনিয়ামের উপর চলে, যার মধ্যে বেশিরভাগ অংশে, আইসোটোপ 238U থাকে।

সামরিক আবেদন

অস্ত্র-গ্রেড প্লুটোনিয়াম 239Pu পারমাণবিক অস্ত্রের ভিত্তি। একই সময়ে, ভর সংখ্যা 240 এবং 242 সহ আইসোটোপগুলির ব্যবহার অপ্রাসঙ্গিক, কারণ তারা তৈরি করেনিউট্রনের একটি উচ্চ পটভূমি, যা শেষ পর্যন্ত অত্যন্ত কার্যকর পারমাণবিক গোলাবারুদ তৈরি এবং ডিজাইন করা কঠিন করে তোলে। উপরন্তু, প্লুটোনিয়াম আইসোটোপ 240Pu এবং 241Pu-এর অর্ধ-জীবন 239Pu-এর তুলনায় অনেক কম, তাই প্লুটোনিয়ামের অংশগুলি খুব গরম হয়ে যায়। এটির সাথে সম্পর্কিত যে প্রকৌশলীরা অতিরিক্ত তাপ অপসারণ করতে পারমাণবিক অস্ত্রে অতিরিক্ত উপাদান যুক্ত করতে বাধ্য হন। যাইহোক, বিশুদ্ধ 239Pu মানুষের শরীরের চেয়ে উষ্ণ। ভারী আইসোটোপের ক্ষয়কারী পণ্যগুলি ধাতব স্ফটিক জালিকে ক্ষতিকারক পরিবর্তনের বিষয় বিবেচনায় না নেওয়াও অসম্ভব এবং এটি স্বাভাবিকভাবেই প্লুটোনিয়াম অংশগুলির কনফিগারেশন পরিবর্তন করে, যা শেষ পর্যন্ত সম্পূর্ণ ব্যর্থতার কারণ হতে পারে। একটি পারমাণবিক বিস্ফোরক যন্ত্র।

সর্বস্বভাবে, এই সমস্ত অসুবিধাগুলি কাটিয়ে উঠতে পারে। এবং অনুশীলনে, "চুল্লি" প্লুটোনিয়ামের উপর ভিত্তি করে বিস্ফোরক ডিভাইসগুলি ইতিমধ্যেই বারবার পরীক্ষা করা হয়েছে। তবে এটি বোঝা উচিত যে পারমাণবিক অস্ত্রগুলিতে, তাদের কম্প্যাক্টনেস, কম নিজস্ব ওজন, স্থায়িত্ব এবং নির্ভরযোগ্যতা শেষ অবস্থান থেকে অনেক দূরে। এই বিষয়ে, তারা একচেটিয়াভাবে অস্ত্র-গ্রেড প্লুটোনিয়াম ব্যবহার করে৷

শিল্প চুল্লির নকশা বৈশিষ্ট্য

রাশিয়ার কার্যত সমস্ত প্লুটোনিয়াম একটি গ্রাফাইট মডারেটর দিয়ে সজ্জিত চুল্লিতে উত্পাদিত হয়েছিল। প্রতিটি চুল্লি নলাকার গ্রাফাইট ব্লকের চারপাশে নির্মিত।

যখন একত্রিত করা হয়, গ্রাফাইট ব্লকগুলির মধ্যে বিশেষ স্লট থাকে যাতে কুল্যান্টের ক্রমাগত সঞ্চালন নিশ্চিত করা যায়, যানাইট্রোজেন ব্যবহার করা হয়। একত্রিত কাঠামোতে, উল্লম্বভাবে অবস্থিত চ্যানেলগুলিও রয়েছে যা তাদের মাধ্যমে জল শীতল এবং জ্বালানীর উত্তরণের জন্য তৈরি করা হয়েছে। সমাবেশ নিজেই ইতিমধ্যে বিকিরণিত জ্বালানী পাঠানোর জন্য ব্যবহৃত চ্যানেলগুলির নীচে গর্ত সহ একটি কাঠামো দ্বারা কঠোরভাবে সমর্থিত। এছাড়াও, প্রতিটি চ্যানেল একটি হালকা ওজনের এবং অতিরিক্ত-শক্তিশালী অ্যালুমিনিয়াম খাদ থেকে একটি পাতলা-প্রাচীরযুক্ত পাইপের মধ্যে অবস্থিত। বর্ণিত চ্যানেলগুলির বেশিরভাগেই 70 টি জ্বালানী রড রয়েছে। শীতল জল সরাসরি জ্বালানী রডগুলির চারপাশে প্রবাহিত হয়, সেগুলি থেকে অতিরিক্ত তাপ সরিয়ে দেয়৷

উৎপাদন চুল্লির ক্ষমতা বৃদ্ধি

প্রাথমিকভাবে, প্রথম মায়াক চুল্লিটি 100 তাপীয় মেগাওয়াট ক্ষমতার সাথে পরিচালিত হয়েছিল। যাইহোক, সোভিয়েত পারমাণবিক অস্ত্র কর্মসূচির প্রধান প্রধান, ইগর কুরচাটভ, প্রস্তাব করেছিলেন যে চুল্লিটি শীতকালে 170-190 মেগাওয়াট এবং গ্রীষ্মে 140-150 মেগাওয়াট শক্তিতে কাজ করবে। এই পদ্ধতিটি চুল্লিটিকে প্রতিদিন প্রায় 140 গ্রাম মূল্যবান প্লুটোনিয়াম উত্পাদন করতে দেয়৷

1952 সালে, নিম্নলিখিত পদ্ধতিগুলির মাধ্যমে কার্যকরী চুল্লিগুলির উত্পাদন ক্ষমতা বাড়ানোর জন্য সম্পূর্ণ গবেষণা কাজ করা হয়েছিল:

• একটি পারমাণবিক ইনস্টলেশনের সক্রিয় অঞ্চলগুলির মধ্য দিয়ে শীতলকরণ এবং প্রবাহিত করার জন্য ব্যবহৃত জলের প্রবাহ বৃদ্ধি করে৷
• চ্যানেল লাইনারের কাছে ঘটতে থাকা ক্ষয়ের ঘটনার প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করে।
• গ্রাফাইট অক্সিডেশনের হার কমানো।
• জ্বালানী কোষের ভিতরে তাপমাত্রা বাড়ছে।

ফলস্বরূপ, জ্বালানী এবং চ্যানেলের দেয়ালের মধ্যে ব্যবধান বাড়ানোর পরে সঞ্চালিত জলের থ্রুপুট উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে। আমরা জারা পরিত্রাণ পেতে পরিচালিত. এটি করার জন্য, আমরা সবচেয়ে উপযুক্ত অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলি বেছে নিয়েছি এবং সক্রিয়ভাবে সোডিয়াম বাইক্রোমেট যোগ করতে শুরু করেছি, যা শেষ পর্যন্ত শীতল জলের স্নিগ্ধতা বাড়িয়েছে (পিএইচ প্রায় 6.0-6.2 হয়ে গেছে)। নাইট্রোজেনকে ঠান্ডা করার জন্য ব্যবহার করার পর গ্রাফাইট অক্সিডেশন একটি জরুরী সমস্যা হয়ে দাঁড়ায় (আগে শুধুমাত্র বাতাস ব্যবহার করা হত)।

1950 এর দশকের কাছাকাছি আসার সাথে সাথে, উদ্ভাবনগুলি সম্পূর্ণরূপে বাস্তবায়িত হয়েছিল, যা বিকিরণের কারণে ইউরেনিয়ামের অত্যন্ত অপ্রয়োজনীয় বেলুনিং হ্রাস করে, ইউরেনিয়াম রডগুলির তাপ কঠোরতাকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে, ক্ল্যাডিং প্রতিরোধের উন্নতি করে এবং উত্পাদন মান নিয়ন্ত্রণের উন্নতি করে।

মায়াকে উৎপাদন

"চেলিয়াবিনস্ক-65" সেই গোপন কারখানাগুলির মধ্যে একটি যেখানে অস্ত্র-গ্রেড প্লুটোনিয়াম তৈরি করা হয়েছিল। এন্টারপ্রাইজে বেশ কয়েকটি চুল্লি ছিল, আমরা তাদের প্রত্যেককে আরও ভালভাবে জানতে পারব।

চুল্লি A

ইউনিটটি কিংবদন্তি এন এ ডলেজহালের নির্দেশনায় ডিজাইন ও নির্মিত হয়েছিল। তিনি 100 মেগাওয়াট শক্তির সাথে কাজ করেছিলেন। চুল্লিতে গ্রাফাইট ব্লকে 1149টি উল্লম্বভাবে সাজানো নিয়ন্ত্রণ এবং জ্বালানী চ্যানেল ছিল। কাঠামোর মোট ভর ছিল প্রায় 1050 টন। প্রায় সমস্ত চ্যানেল (25টি ছাড়া) ইউরেনিয়াম দিয়ে লোড করা হয়েছিল, যার মোট ভর ছিল 120-130 টন। কন্ট্রোল রডের জন্য 17টি চ্যানেল এবং 8টি চ্যানেল ব্যবহার করা হয়েছিলপরীক্ষা চালানো। ফুয়েল সেলের সর্বাধিক ডিজাইনের তাপ রিলিজ ছিল 3.45 কিলোওয়াট। প্রথমে, চুল্লিটি প্রতিদিন প্রায় 100 গ্রাম প্লুটোনিয়াম তৈরি করেছিল। প্লুটোনিয়াম ধাতু প্রথম উত্পাদিত হয়েছিল 16 এপ্রিল, 1949-এ।

প্রযুক্তিগত ত্রুটি

বেশ গুরুতর সমস্যাগুলি প্রায় সঙ্গে সঙ্গেই চিহ্নিত করা হয়েছিল, যার মধ্যে অ্যালুমিনিয়াম লাইনার এবং ফুয়েল সেল আবরণের ক্ষয় ছিল৷ ইউরেনিয়াম রডগুলিও ফুলে উঠল এবং ভেঙে গেল এবং শীতল জল চুল্লির মূল অংশে সরাসরি লিক হয়ে গেল। প্রতিটি ফুটো হওয়ার পরে, গ্রাফাইটকে বাতাসে শুকানোর জন্য চুল্লিটিকে 10 ঘন্টা পর্যন্ত বন্ধ রাখতে হয়েছিল। 1949 সালের জানুয়ারিতে, চ্যানেল লাইনারগুলি প্রতিস্থাপিত হয়েছিল। এর পরে, 26 শে মার্চ, 1949 সালে ইনস্টলেশনটি চালু হয়েছিল।

অস্ত্র-গ্রেড প্লুটোনিয়াম, যার উৎপাদন রিঅ্যাক্টর A-তে সমস্ত ধরণের অসুবিধার সাথে ছিল, 1950-1954 সময়কালে 180 মেগাওয়াট গড় ইউনিট শক্তির সাথে উত্পাদিত হয়েছিল। রিঅ্যাক্টরের পরবর্তী ক্রিয়াকলাপটি এর আরও নিবিড় ব্যবহারের সাথে শুরু হয়েছিল, যা স্বাভাবিকভাবেই আরও ঘন ঘন শাটডাউনের দিকে পরিচালিত করেছিল (মাসে 165 বার পর্যন্ত)। ফলস্বরূপ, 1963 সালের অক্টোবরে, চুল্লীটি বন্ধ হয়ে যায় এবং শুধুমাত্র 1964 সালের বসন্তে তার কার্যক্রম পুনরায় শুরু করে। তিনি 1987 সালে তার প্রচারাভিযান সম্পন্ন করেন এবং বহু বছরের অপারেশনের পুরো সময়কালে 4.6 টন প্লুটোনিয়াম উৎপাদন করেন।

AB চুল্লি

1948 সালের শরৎকালে চেলিয়াবিনস্ক-65 এন্টারপ্রাইজে তিনটি এবি চুল্লি নির্মাণের সিদ্ধান্ত নেওয়া হয়েছিল। তাদের উৎপাদন ক্ষমতা ছিল প্রতিদিন 200-250 গ্রাম প্লুটোনিয়াম। প্রকল্পের প্রধান ডিজাইনার ছিলেন এ. সাভিন।প্রতিটি চুল্লিতে 1996টি চ্যানেল ছিল, তাদের মধ্যে 65টি নিয়ন্ত্রণ চ্যানেল ছিল। ইনস্টলেশনগুলিতে একটি প্রযুক্তিগত নতুনত্ব ব্যবহার করা হয়েছিল - প্রতিটি চ্যানেল একটি বিশেষ কুল্যান্ট লিক ডিটেক্টর দিয়ে সজ্জিত ছিল। এই ধরনের পদক্ষেপের ফলে রিঅ্যাক্টরের কাজ বন্ধ না করে লাইনার পরিবর্তন করা সম্ভব হয়েছে।

চুল্লিগুলির অপারেশনের প্রথম বছর দেখায় যে তারা প্রতিদিন প্রায় 260 গ্রাম প্লুটোনিয়াম উত্পাদন করেছিল। যাইহোক, অপারেশনের দ্বিতীয় বছর থেকে, ক্ষমতা ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়, এবং ইতিমধ্যে 1963 সালে এটির সংখ্যা ছিল 600 মেগাওয়াট। দ্বিতীয় ওভারহোলের পরে, লাইনারগুলির সমস্যা সম্পূর্ণরূপে সমাধান করা হয়েছিল, এবং 270 কিলোগ্রামের বার্ষিক প্লুটোনিয়াম উত্পাদনের ক্ষমতা ইতিমধ্যে 1200 মেগাওয়াট ছিল। এই সূচকগুলি চুল্লিগুলির সম্পূর্ণ বন্ধ না হওয়া পর্যন্ত রয়ে গেছে৷

AI-IR চুল্লি

চেলিয়াবিনস্ক এন্টারপ্রাইজ 22 ডিসেম্বর, 1951 থেকে 25 মে, 1987 পর্যন্ত এই ইনস্টলেশনটি ব্যবহার করেছিল। ইউরেনিয়াম ছাড়াও, চুল্লিটি কোবাল্ট -60 এবং পোলোনিয়াম -210 তৈরি করেছিল। প্রাথমিকভাবে, সাইটটি ট্রিটিয়াম তৈরি করেছিল, কিন্তু পরে প্লুটোনিয়াম পেতে শুরু করেছিল।

এছাড়াও, অস্ত্র-গ্রেডের প্লুটোনিয়াম প্রক্রিয়াজাতকরণের প্ল্যান্টে ভারী জলের চুল্লি এবং একমাত্র হালকা জলের চুল্লি চালু ছিল (এর নাম রুসলান)।

সাইবেরিয়ান দৈত্য

"টমস্ক -7" - এটি উদ্ভিদের নাম, যেখানে প্লুটোনিয়াম উত্পাদনের জন্য পাঁচটি চুল্লি রয়েছে। প্রতিটি ইউনিট গ্রাফাইট ব্যবহার করে নিউট্রন এবং সাধারণ জলকে ধীর করে সঠিক শীতল করার জন্য।

রিঅ্যাক্টর I-1 সিস্টেমের সাথে কাজ করেছেশীতল, যার মধ্যে জল একবার চলে গেছে। যাইহোক, বাকি চারটি ইউনিটকে হিট এক্সচেঞ্জার দিয়ে সজ্জিত বন্ধ প্রাথমিক সার্কিট সরবরাহ করা হয়েছিল। এই নকশাটি অতিরিক্তভাবে বাষ্প উৎপন্ন করা সম্ভব করেছে, যার ফলে বিদ্যুৎ উৎপাদন এবং বিভিন্ন আবাসিক প্রাঙ্গণ গরম করতে সাহায্য করেছে।

"Tomsk-7"-এরও EI-2 নামে একটি চুল্লি ছিল, যার দ্বৈত উদ্দেশ্য ছিল: এটি প্লুটোনিয়াম তৈরি করেছিল এবং উৎপন্ন বাষ্প থেকে 100 মেগাওয়াট বিদ্যুৎ উৎপাদন করেছিল, সেইসাথে 200 মেগাওয়াট তাপীয় শক্তি।

গুরুত্বপূর্ণ তথ্য

বিজ্ঞানীদের মতে, অস্ত্র-গ্রেড প্লুটোনিয়ামের অর্ধ-জীবন প্রায় 24,360 বছর। বিশাল সংখ্যা! এই বিষয়ে, প্রশ্নটি বিশেষত তীব্র হয়ে ওঠে: "এই উপাদানটির উত্পাদন বর্জ্যকে কীভাবে সঠিকভাবে মোকাবেলা করা যায়?" সর্বাধিক অনুকূল বিকল্প হ'ল অস্ত্র-গ্রেড প্লুটোনিয়ামের পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণের জন্য বিশেষ উদ্যোগের নির্মাণ। এটি এই বিষয়টি দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে যে এই ক্ষেত্রে উপাদানটি আর সামরিক উদ্দেশ্যে ব্যবহার করা যাবে না এবং একজন ব্যক্তির দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হবে। এইভাবে অস্ত্র-গ্রেডের প্লুটোনিয়াম রাশিয়ায় নিষ্পত্তি করা হয়, কিন্তু মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র একটি ভিন্ন পথ নিয়েছিল, এইভাবে তার আন্তর্জাতিক বাধ্যবাধকতা লঙ্ঘন করেছে৷

এইভাবে, মার্কিন সরকার উচ্চ সমৃদ্ধ পারমাণবিক জ্বালানীকে শিল্প উপায়ে নয়, বরং প্লুটোনিয়াম পাতলা করে 500 মিটার গভীরতায় বিশেষ পাত্রে সংরক্ষণ করার প্রস্তাব করেছে। এটা এই ক্ষেত্রে উপাদান সহজে হতে পারে যে বলার অপেক্ষা রাখে নামাটি থেকে এটি নিষ্কাশন করুন এবং সামরিক উদ্দেশ্যে এটি পুনরায় চালু করুন। রাশিয়ান রাষ্ট্রপতি ভ্লাদিমির পুতিনের মতে, প্রাথমিকভাবে দেশগুলি এই পদ্ধতিতে প্লুটোনিয়াম ধ্বংস করতে নয়, শিল্প স্থাপনায় নিষ্পত্তি করতে সম্মত হয়েছিল৷

অস্ত্র-গ্রেড প্লুটোনিয়ামের দাম বিশেষ মনোযোগের দাবি রাখে। বিশেষজ্ঞদের মতে, দশ হাজার টন এই উপাদানটির দাম কয়েক বিলিয়ন মার্কিন ডলার হতে পারে। এবং কিছু বিশেষজ্ঞ এমনকি 500 টন অস্ত্র-গ্রেড প্লুটোনিয়ামের পরিমাণ 8 ট্রিলিয়ন ডলারের মতো অনুমান করেছেন। পরিমাণ সত্যিই চিত্তাকর্ষক. এটি কত টাকা তা স্পষ্ট করার জন্য, আসুন বলি যে 20 শতকের শেষ দশ বছরে রাশিয়ার গড় বার্ষিক জিডিপি ছিল $400 বিলিয়ন। অর্থাৎ, প্রকৃতপক্ষে, অস্ত্র-গ্রেড প্লুটোনিয়ামের প্রকৃত মূল্য ছিল রাশিয়ান ফেডারেশনের বিশটি বার্ষিক জিডিপির সমান।