Соединённые Штаты не могут произвести запланированное количество плутониевых сердечников для ядерного оружия. Ни сейчас, ни в ближайшем будущем
Соединенные Штаты не могут произвести запланированное количество плутониевых сердечников для ядерного оружия. Ни сейчас, ни в ближайшем будущем и, возможно, вообще никогда, пишет обозреватель по научным и политическим вопросам Шерил Рофер в статье, вышедшей 9 августа в Foreign Policy.
Это важно, потому что плутониевые сердечники являются частью цепи деления-синтеза, которая представляет собой ядерный взрыв. Делящаяся часть ядерного оружия — это сфера из взрывчатых веществ и металлических снарядов. Сердечник — это центральная оболочка. В ранних конструкциях оружия он был твердым, как косточка в персике. Его взрыв вызывает вторичную реакцию термоядерного синтеза в другой части изделия.
В рамках программы модернизации США Национальное управление ядерной безопасности (NNSA) обязалось к 2030 году увеличить производственную мощность до не менее 80 плутониевых карьеров в год. Непонятно, в чем смысл вновь создавать такие сердечники. Как показало исследование Jason, ключевой группы научных консультантов США, сердечники могут оставаться стабильными в течение столетия или более.
Все официальные ядерные державы улучшают или «модернизируют» свои ядерные силы. Это может означать многое. Северная Корея увеличивает количество ядерного оружия. Соединенное Королевство решило увеличить свой арсенал до 240 единиц оружия. Китай построил ряд ракетных шахт, которые могут содержать, а могут и не содержать ракеты и боеголовки. Модернизация превращается в новую гонку вооружений.
Масштабнее всего программы модернизации в США и России. Они включат в себя всё, от бункеров управления до боеголовок и средств доставки. По некоторым оценкам, в США имеется 3,8 тыс. боеголовок. Договор о сокращении стратегических наступательных вооружений (СНВ), подписанный в 2010 году и продленный еще на пять лет, начиная с 2021 года, ограничивает количество развернутых боеголовок до 1,55 тыс. единиц для каждой страны. Еще 1,75 тыс. российских боеголовок ожидают вывода из эксплуатации. Остальные на складе.
Если производить примерно по 80 новых сердечников в год, то на замену тех, которые находятся в 1,55 тыс. развернутых боеголовках, США потребуется около 20 лет. В этом есть смысл. Согласно же основному плану, в год должно производиться 30 сердечников, то есть на замену имеющихся уйдет 51 год.
Сложность заключается в том, где и как будут производиться сердечники. Имеющиеся производственные мощности не получится просто так переориентировать на подобные цели — это технически сложный и потенциально опасный процесс, который требует специальной инфраструктуры.
В 1989 году завод по производству плутониевых сердечников в Роки-Флэтс недалеко от Денвера, штат Колорадо, был закрыт из-за нарушений требований защиты окружающей среды. С тех пор постройки снесли, а территорию, на которой стоял завод, сделали заповедником. В результате производить плутоний можно было лишь в Лос-Аламосе и Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса. При этом и объект в Ливерморе из-за надвигающейся на него городской застройки в скором времени прекратил эту деятельность из-за риска для населения.
Здание по наработке плутония в Лос-Аламосе, известное как PF-4 в Технической зоне 55 (TA-55), начало работу в 1978 году, в основном как исследовательский центр с возможностью выполнять небольшие объемы обработки и изготовления. С тех пор объект был модернизирован. Автор проработал там часть своей карьеры.
В течение последнего десятилетия и более эксперты Лос-Аламоса работали над тем, чтобы производить до 30 сердечников в год. В период с 2007 по 2013 год в Лос-Аламосе производили по 31 сердечнику, но с тех пор производство остановилось. Причин такому развитию событий, вероятно, немало, в том числе отсутствие нужных условий и необходимость заново изучить то, что когда-то было отработанной практикой. Из-за проблем с безопасностью работы на PF-4 были частично остановлены почти на четыре года.
Изготовление сердечника требует выполнения ряда операций: переплавка старого, отливка металла, механическая и чистовая обработка отформованной детали. Могут быть и другие операции, особенно если из металла нужно удалить примеси. В целом для производства одного сердечника нужно около десяти операций.
Для каждой операции требуется как минимум одна перчаточная камера с оборудованием. В перчаточной камере имеются окно и герметичные перчатки, в которых осуществляется манипуляция с веществом отдельно от атмосферы комнаты. Из-за токсичности плутония работы с ним необходимо проводить изолированно. Перчаточные камеры могут быть скомпонованы вместе в производственную линию, или же полуфабрикат может быть отправлен в другое помещение для следующего этапа производства.
В PF-4 производство организовано таким образом, чтобы полуфабрикаты перемещались без нарушения герметичности. Из-за опасности достижения критической массы, когда из-за взаимодействия слишком большого количества плутония в одном месте происходит всплеск радиоактивности, необходимо разработать как технические средства, так и процедуры, чтобы ограничить количество плутония в одном месте в одно время.
Если для производства одного сердечника нужно осуществлять десять операций, значит, зараз можно работать над десятью этими компонентами для ядерного оружия. Время, необходимое для самой медленной операции, будет определять, насколько быстро сердечники будут проходить по системе. При норме производства 30 сердечников в год на один такой компонент нужно примерно полторы недели. Восемьдесят сердечников в год означает менее недели на каждый. Для увеличения мощности может потребоваться несколько производственных линий.
Решить проблему может помочь комплекс NNSA на реке Саванна. Объект в Саванна-Ривер в штате Южная Каролина был построен в начале 1950-х годов как комплекс наработки плутония, который бы дополнял завод Хэнфорд в штате Вашингтон. В Саванна-Ривер работало пять реакторов, а первая полномасштабная установка по переработке PUREX (или извлечение плутония-урана) извлекала плутоний из облученных топливных стержней. В 80-е годы реакторы были заглушены, и началась экологическая очистка.
Саванна-Ривер произвела небольшое количество металлического плутония-238 для обеспечения электроэнергией космических полетов. Но там нет оборудования, эквивалентного TA-55 Лос-Аламоса. На протяжении многих лет делаются попытки изменить это с помощью переориентации части мощностей на работы, связанные с использованием плутония в качестве топлива в гражданских реакторах. Однако рынок плутониевого топлива в США никогда не развивался. Совсем недавно предприятие по изготовлению МОКС-топлива, предназначенное для производства уран-плутониевого реакторного топлива на основе смешанных оксидов (МОКС), сильно превысило бюджет. В 2018 году проект остановили, а большое здание стоит частично недостроенным.
В штате Южная Каролина к плутонию очень сложное отношение. Государственные и местные власти жаловались, что там остались излишки оружейного плутония без каких-либо планов на будущее. В ответ на постановление суда Саванна-Ривер отправил часть этого плутония в Зону национальной безопасности Невады (ранее — Испытательный полигон Невады), по-видимому, без надлежащего уведомления. Подобная точка зрения изложена в информационном бюллетене NNSA за март 2019 года. В Неваде тоже не хотят иметь дело с этим плутонием, но еще в мае плутоний там оставался.
С другой стороны, есть еще частично недостроенный комплекс по производству МОКС-топлива и потеря рабочих мест из-за его остановки. Проект предприятия можно доработать для переориентации его на производство сердечников. Для работы с плутонием нужны те же виды вентиляции, помещения и других конструкций, независимо от того, что производится на этом предприятии. Потребуются годы, чтобы перепрофилировать завод по производству МОКС-топлива для производства сердечников (предположительная дата — 2030 год), а сметные расходы уже растут.
Так что, конечно же, делегация Конгресса Южной Каролины настаивала на том, чтобы NNSA и Конгресс включили их в проект производства сердечников. Вот где проявляется ненависть в этих непростых отношениях. Окрестные общины в Нью-Мексико и Южной Каролине оказывают серьезное сопротивление планам начала производства сердечников как по антиядерным соображениям, так и по более общим экологическим соображениям. В Южной Каролине уже подан иск, чтобы помешать реализации проекта. И этим все не ограничится.
10 июня, выступая перед Конгрессом, чиновник администрации признал, что увеличения производительности до 80 сердечников не будет.
«Основываясь на нашей последней информации, мы считаем, что достижение [крайнего срока] 2030 года… не будет возможным», — заявил Чарльз Вердон, исполняющий обязанности администратора NNSA.
Администратор NNSA делает подобное признание впервые. Более ранние заявления Джилл Хруби, чья кандидатура на замену Вердона была подтверждена Конгрессом, соответствовали бюджету проекту.
Тем не менее признание было довольно скромным: Вердон предположил, что целевой датой может стать 2035 год, то есть через 14 лет. Как показывает опыт, если учесть неспособность министерства энергетики США контролировать стоимость и график строительства объектов производства МОКС-топлива и осуществления других крупных проектов, можно ожидать, что разговоры о 2035 годе довольно оптимистичны. Проблемы безопасности в Лос-Аламосе были частично вызваны руководством, которое не понимало своей работы и было заменено. Новое поколение рабочих на PF-4 испытывает трудности с приобретением необходимых навыков. Тем, кто начинает работы на Саванна-Ривер, придется нагонять еще больше. Более того, на рассмотрение судебных исков могут уйти годы.
Неспособности производить новые плутониевые сердечники и публичное признание этого факта имеют последствия для переговоров с Россией по стратегической безопасности и политики США в отношении ядерного оружия. Администрация Джо Байдена признала только неспособность выполнить задачу в установленное время, однако из этого признания может следовать и возможность того, что новых сердечников так и не будет.
Здесь могут быть самые разные последствия. Новые боеголовки должны быть спроектированы с учетом существующих сердечников, а также уже отработанных конструкций. Если есть проблемы с надежностью боеголовки, возможно, для них придется найти другие цели. Эти вопросы строго засекречены, поэтому подробности не будут обсуждаться публично.
Для России и Китая написанное здесь, скорее всего, не является новостью, если учесть имеющуюся в открытых источниках информацию. В результате США оказываются в невыгодном положении, если предметом переговоров станет количестве боеголовок.
После отмены основных договоров о контроле над вооружениями, за исключением СНВ-3, и многочисленных разногласий между Соединенными Штатами и Россией переговоры отступили к так называемой стратегической стабильности, более общему подходу, чем более количественный контроль над вооружениями. Возможно, администрация Байдена, с таким признанием, готовится к переговорам по ядерной стабильности на более широких условиях, включая опасения, которые Россия и Китай неоднократно высказывали по поводу опасности, которую противоракетная оборона представляет для стабильности.
Экономист Томас Шеллинг, один из создателей теории сдерживания, считал взаимную уязвимость частью ядерной стабильности. Фантазия бывшего президента США Рональда Рейгана о неуязвимом противоракетном щите была направлена на то, чтобы исключить уязвимость США из этого уравнения. Итак, Россия объявила о разработке нового оружия, а Китай построил новые ракетные шахты, чтобы снова сделать Соединенные Штаты уязвимыми.
Признание того, что Соединенные Штаты не смогут в ближайшее время создать больше плутониевых сердечников для ядерного оружия, может стать первым шагом к сдерживанию зарождающейся гонки вооружений. Реальное принятие ограничений — даже непреднамеренных — может быть лучшим шагом, на который могли бы пойти Соединенные Штаты.
Александр Белов
