Плутониевые страдания в США

Главная бухгалтерская служба США (GAO, аналог Счётной палаты) опубликовала результаты аудита программы по конверсии в оксидную форму избыточного оружейного плутония. Номер отчёта - GAO-20-166.

Массы, формы и стратегии
За запасы оружейного плутония, признанного избыточным для военных нужд, отвечают три подразделения министерства энергетики США.
Самыми больщими запасами (33,3 тонны) распоряжается национальное управление по ядерной безопасности (NNSA). В зону ответственности управления экологического менеджмента (EM) входят 19,9 тонн, а управления атомной энергетики (NE) - 4,0 тонны.
Таким образом, всего, по состоянию на май 2019 года, министерство энергетики США контролирует 57,2 тонн избыточного плутония оружейного качества.

Форма, в которой хранится плутоний, зависит от подразделения. Так, весь плутоний, подотчётный NNSA, находится в форме сердечников (питов). Плутоний экологического подразделения - это металл, оксид и ОЯТ, а плутоний энергетического подразделения - это реакторное топливо.




Начиная с 1997 года, стратегия DoE по утилизации избыточного плутония несколько раз изменялась. Она включала в себя такие направления, как иммобилизация, витрификация, облучение в виде MOX-топлива и разбавление с захоронением (dilute and dispose).
Все направления, кроме последнего, в настоящее время закрыты. Текущая стратегия подразумевает разбавление плутония и последующее захоронение на комплексе WIPP.










Оксидные программы
Важной составной частью стратегии разбавления с захоронением является конверсия плутония в оксидную форму. Такие же действия требовались и для отринутой стратегии утилизации в виде MOX-топлива.
Оксид - наиболее подходящая для длительного хранения форма плутония, благодаря её химической устойчивости. Кроме того, именно оксид лучше всего подходит для разбавления.

Подробности технологии разбавления плутония в США не раскрываются. - Прим. AtomInfo.Ru.
В начале 00-ых годов NNSA предлагало построить на объекте "Саванна-Ривер" специализированный комплекс под названием "Pit Disassembly and Conversion Facility". Там производилась бы разборка плутониевых питов и конверсия плутония в оксид.
Проект оказался чрезмерно дорогим и был прекращён в январе 2012 года после того, как NNSA потратило на его нужды 730,1 миллионов долларов.

В августе 2012 года министерство представило в конгресс США новый план, согласно которому конверсией плутония занялись бы различные ядерные объекты страны. Так, предполагалось, что на заводе PF-4 в Лос-Аламосе к 2018 году будет конвертировано не менее 2 тонн плутония, а в Саванна-Ривер к 2017 году в форму оксида переведут 3,7 тонны плутония.
В дальнейшем от услуг Саванна-Ривер пришлось отказаться по соображениям экономики. На этом объекте на заводе "H Canyon" за 2,5 года было преобразовано в оксид всего 35 кг плутония.

Основной упор в работах по конверсии в оксид теперь делается только на завод PF-4 нацлаборатории Лос-Аламоса.
Завод PF-4 работает с 1978 года и имеет опыт участия в различных проектах, связанных с плутонием - например, изготовление питов для оружейного комплекса и энергоисточников для гражданских космических полётов. На заводе есть возможности для временного хранения плутония, хотя свободного места для этого не так много.

В 1998 году на заводе PF-4 стартовали работы по демонстрационному проекту ARIES. Исследуемая технология позволяет разбирать питы и переводить плутоний в форму оксида с высоким уровнем автоматизации и малым количеством химических отходов. До появления ARIES извлечение плутония из разделанных питов осуществлялось водными методами, что приводило к образованию значительных объёмов твёрдых и жидких отходов.

В 2008 году проект ARIES сменил статус с демонстрационного на опытно-промышленный. С тех пор и по сегодняшний день в рамках проекта было извлечено из питов и переведено в форму оксида до 1 тонны плутония.
Максимальная достигнутая производительность составила 242 кг плутония в год (достигнута в 2011 году). Максимальная проектная производительность (без учёта возможного расширения завода) оценивается как 300-400 кг в год.
Несмотря на названные данные по производительности, масштабы работ по конверсии плутония в проекте ARIES остаются малыми по двум причинам.

Во-первых, NNSA всё ещё не определилось окончательно с выбором технологии и места конверсии. Во-вторых, завод закрывался с июня 2013 года по сентябрь 2016 года для устранения выявленных недостатков, касавшихся как эксплуатации, так и безопасности.
Аудиторы приводят количественные данные о том, сколько плутония ещё предстоит перевести в форму оксида.
Из упомянутых 57,2 тонн сейчас в форме оксида хранится 6,4 тонны. Ещё 7,0 тонн признано нецелесообразным переводить в оксид. Таким образом, у министерства остаётся 43,8 тонны плутония, которые нужно перевести в оксид. Аудиторы уточняют, что, по состоянию на май 2019 года, DoE запланировало к переводу в оксид 32,7 тонны плутония, а по оставшемуся материалу решения пока не принято.

Конфликт двух программ
В своём отчёте аудиторы GAO отдельно остановились на планах по конверсии плутония, имеющихся у NNSA, так как у этого управления имеется наибольшее количество плутония - оно намерено перевести в оксидную форму 26,2 тонны плутония в срок до 2045 года.
Аудиторы выявили две ключевые проблемы, которые могут негативно сказаться на планах NNSA по конверсии. Это:
      1) планы NNSA по производству новых плутониевых сердечников, которое также будет развёрнуто в Лос-Аламосе;
      2) возможности NNSA по перемещению плутониевого оксида в Саванна-Ривер для разбавления.

Как сказано выше, производительность ARIES сейчас может составить до 300-400 кг плутония в год. Разработанный в 2018 году в NNSA концептуальный план предусматривает расширение возможностей завода PF-4 с целью выйти в 2033 году на производительность 1,5 тонны в год.

Программа по расширению ARIES включает в себя такие пункты, как физическое расширение площадей для работ по ARIES на 50%, установку дополнительного оборудования (горячие камеры, контейнеры и т.д.) и найм более 200 новых работников. Есть и другие пункты - например, строительство дополнительной проходной для пропуска персонала.
В сентября 2019 года NNSA одобрило краткосрочный план, в соответствии с которым в 2019-2025 годах на заводе PF-4 будет получено 1,189 тонны плутония в форме оксида.

Однако аудиторы обращают внимание, что программа по переводу избыточного плутония в оксидную форму может вступить в противоречие с программой по изготовлению новых питов.
Практически все плутониевые сердечники в США были изготовлены до 1990 года. Для принимаемых программ по модернизации ядерного оружия требуется изготовление новых сердечников, и часть из них (30 питов или более в год) будет изготавливаться в Лос-Аламосе, причём в программу будет вовлечён завод PF-4.

Согласно презентации для потенциальных субподрядчиков, которую нацлаборатория Лос-Аламоса сделала в августе 2019 года, на заводе PF-4 планируется установить свыше 140 единиц дополнительного оборудования (горячие камеры и т.д.) и построить более 700 квадратных футов инфраструктуры (офисы, парковки, кафетерий и т.д.).
Производство новых питов имеет для NNSA наивысший приоритет, и в случае конфликта интересов между данной программой и программой по переводу плутония в форму оксида решения будут, очевидно, приниматься в пользу первой.
Конфликты могут возникнуть, например, при выделении места для хранения плутония - такие места должны быть специальным образом оборудованы в плане физической и ядерной безопасности и возможностей учёта и контроля. Места на заводе PF-4 имеются, однако даже сейчас они в значительной степени заполнены. После того, как на завод начнут поступать новые партии плутония, ситуация с хранением только ухудшится.

В NNSA и Лос-Аламосе полагают, что конфликтов за место для хранения плутония удастся избежать, однако продолжают изучать этот вопрос. Не исключается, что на заводе PF-4 потребуется тем или иным образом расширить возможности для хранения.
Одно мероприятие для этих целей уже проведено - 1 тонне плутония, хранящейся сегодня на PF-4, был присвоен статус избыточного, а 1 тонна избыточного плутония на "Саванна-Ривер" была лишена этого статуса (соответственно, её не нужно теперь перемещать в Лос-Аламос для конверсии).

Проблема перемещения
Проблема перемещения - вторая критическая проблема программы конверсии. Получаемый в Лос-Аламосе оксид плутония нужно доставлять на "Саванна-Ривер" для разбавления, однако власти штата Южная Каролина, в котором расположен данный объект, ведут с министерством энергетики судебную тяжбу, касающуюся плутония.

Дело в том, что в 2002 году в США законодательно (National Defense Authorization Act for fiscal year 2003) было принято, что министерство энергетики обязано ввести в строй завод по производству MOX-топлива и выйти на производительность завода не менее 1 тонны в год.
Впоследствии в законодательство была внесена поправка - если к 1 января 2014 года нужная производительность не будет достигнута, то в срок до 1 января 2016 года министерство будет обязано вывезти из Южной Каролины 1 тонну оружейного плутония.
MOX-завод строился как раз на объекте "Саванна-Ривер" и, как общеизвестно, этот проект был закрыт - иными словами, требуемая производительность завода не была и никогда не будет достигнута по причине отсутствия завода.

В феврале 2016 года штат Южная Каролина инициировал судебное разбирательство с DoE. Штат требует приступить к вывозу плутония с его территории, а также начать выплачивать компенсации в размере до 100 миллионов долларов ежегодно вплоть до полного вывоза плутония.
В декабре 2017 года было принято первое судебное решение, и оно оказалось в пользу штата. Суд обязал министерство в срок до 2020 года вывезти из штата 1 тонну плутония.

Первая партия (0,5 тонны) была вывезена в Неваду на бывший полигон, но в ноябре 2018 года власти Невады попытались заблокировать через суд дальнейшие поставки. Федеральный суд отказался удовлетворить их требования, но штат обжаловал это решение и грозит министерству новыми разбирательствами.

В этих условиях, пишут аудиторы GAO в своём отчёте, маловероятно, что NNSA будет перемещать оксид плутония из Лос-Аламоса в Саванна-Ривер до тех пор, пока не будут урегулированы юридические вопросы с Южной Каролиной.

Не исключено также, что придётся пересмотреть показатели по производительности программы по разбавлению и захоронению избыточного плутония, чтобы не слишком раздражать власти Южной Каролины скоплением плутония на её территории.