Юрий Володин, Александр Санин

Управление по надзору за учетом и контролем ядерных материалов, обеспечением гарантий их нераспространения и физической защиты Госатомнадзора России

 

 

 

 

 

Первое ядерное испытание, проведенное 16 июля 1945 года в Аламагордо (США), положило начало вступлению мирового сообщества в ядерную эпоху. Идея нераспространения ядерного оружия возникла практически сразу с его появлением и получила свое реальное воплощение в Договоре о нераспространении ядерного оружия (ДНЯО), участниками которого к настоящему времени стали более чем ста восьмидесяти стран и который в мае 1995 года был продлен бессрочно на конференции в Нью-Йорке.

 

 

 

Однако успех нью-йоркской конференции решил далеко не все проблемы нераспространения ядерного оружия. Три государства со значительно продвинутыми ядерными программами (Индия, Израиль, Пакистан) все еще остаются вне рамок ДНЯО. Несмотря на более чем интенсивный режим инспекций МАГАТЭ в течение четырех лет и почти полную ликвидацию скрытой ядерно-оружейной программы Багдада, правительство Ирака все еще ставит условия полного и всеобъемлющего контроля своих программ по оружию массового поражения1 . На протяжении уже длительного времени экспертами обсуждается вопрос возможности осуществления военной ядерной программы такими странами мусульманского мира как Иран.

 

 

 

Помимо пяти стран, официально составляющих так называемый "ядерный клуб", и стран, обладающих ядерным оружием, но официально этого не признающих (Израиль, Индия, Пакистан), существуют "пороговые" и "околопороговые" страны, имеющие развитые ядерные программы и находящиеся на той или иной стадии возможности создания ядерного оружия. По различным оценкам, таких стран к началу XXI века будет порядка сорока, причем половина из них - страны "третьего мира".

 

 

 

Для оценки ориентированности того или иного государства на ядерные военные программы следует провести анализ политических, экономических и научно-технических признаков, позволяющих выявить стремление государства к обладанию ядерным оружием.

 

 

 

К политическим признакам можно отнести ориентированность руководства страны на обладание ядерным оружием. О такой ориентированности могут свидетельствовать заявления руководителей страны, отсутствие официальной реакции на обвинение государства в намерениях создать ядерное оружие, стремление к ведущей роли в регионе и др.2 .

 

 

 

К общим признакам экономического и научно- технического характера, свидетельствующим о наличии в стране военных ядерных программ можно отнести:

 

- развитие военных отраслей промышленности, включая производство средств доставки ОМУ ;

 

- приобретение по импорту материалов и технологий двойного назначения;

 

- наличие сырья для производства оружейных делящихся материалов;

 

- наличие научных центров и специфических производственных мощностей, которые могут быть использованы для создания ядерного оружия (обогатительные мощности по производству обогащенного урана и плутония, технологии разделения изотопов, получения новых изотопов элементов, радиохимическая промышленность и металлургия урана и плутония, проведение газодинамических испытаний оружейных материалов);

 

- обеспеченность страны кадрами соответствующих специалистов;

 

- возможности проведения испытаний ядерного оружия;

 

- повышение в районах предположительной деятельности, связанной с использованием ядерных материалов, гамма-нейтронного фона;

 

- обнаружение в анализах проб, взятых в этих районах, таких продуктов как уран, плутоний, литий, тритий и других материалов, необходимых для производства ядерного оружия.

 

 

 

Следует заметить, что проблеме распространения ядерного оружия имманентно присущи противоречия. С одной стороны, в мире идет процесс развития ядерной энергетики, с другой стороны, процесс развития ядерной энергетики несет в себе потенциальную опасность с точки зрения накопления ядерных материалов, прежде всего плутония, пригодного для производства ядерного оружия. В силу того, что выделенный из отработанного реакторного топлива плутоний практически пригоден для использования при разработках ядерных зарядов, это накопление плутония представляет значительную потенциальную угрозу распространения ядерного оружия.

 

 

 

Необходимо отметить, что использование реакторного плутония для целей создания ядерного взрывного устройства представляет довольно трудную, но разрешимую задачу для стран, обладающих высокими ядерными технологиями . Эти трудности связаны с высокой его радиоактивностью, что требует проведения обработки с целью отделения плутония-239 от других изотопов, либо значительного усложнения конструкции ядерного взрывного устройства для компенсации целого ряда отрицательных факторов, появляющимися при использовании такого плутония: высокая, примерно в тридцать пять раз выше чем у оружейного плутония радиоактивность; интенсивность гамма-излучения, обусловленная Ам-241, получающегося при бэтта-распаде Pu-241, примерно в пятьдесят раз выше; высокое спонтанное излучение нейтронов за счет присутствия значительных концентраций плутония-240, что может привести к преждевременной цепной реакции, ограничивает мощность ядерного взрывного устройства и делает ее довольно непредсказуемой.

 

 

 

В таблице 1 показано сравнение радиоактивности одного килограмма оружейного плутония и плутония полученного при переработке топлива реактора ВВЭР. Возраст плутония - 10 лет3 .

 

 

 

Таблица 1

 

Переработка реакторного плутония требует передовых технологий, которыми располагают лишь некоторые развитые страны. Однако есть прецеденты использования реакторного плутония в ядерных зарядных устройствах. В США было изготовлено и испытано такое устройство4 . В 1974 году Индия провела испытания ядерного устройства, для создания которого был использован плутоний, извлеченный из отработанного топлива канадского исследовательского ядерного реактора с тяжеловодным замедлителем и переработанный на небольшой установке по химической переработке.

 

 

 

Проведенное Индией испытание ядерного устройства стало весьма тревожным событием, которое показало, что любое государство с развитой научно-технической инфраструктурой и программой мирного использования ядерной энергии может тайно разработать ядерное оружие. Это было также подтверждено и Южно-Африканской республикой, которая в 1993 году сделала официальное признание в том, что разрабатывала и изготовила несколько ядерных взрывных устройств.

 

 

 

Не исключена возможность доведения реакторного плутония до плутония оружейного качества на небольших установках по лазерному разделению изотопов, что может безусловно затруднить проверку скрытого производства расщепляющихся материалов для ядерного оружия5 . Опасения в связи с возможным распространением ядерного оружия, связанные с использованием лазерного разделения изотопов, начались еще с 1974 года, когда Израиль объявил, что он успешно использовал лазеры для производства семи грамм урана, с обогащением шестьдесят процентов по урану-2356 .

 

 

 

Относительно необходимости ядерных испытаний можно отметить следующее. Страна (а не группа лиц с террористическими целями), стремящаяся стать обладательницей ядерного оружия, т.е. переступить ядерный порог, должна будет стремиться путем натурных ядерных испытаний проверить надежность своих первых созданных образцов ядерного оружия, хотя в принципиальном плане можно создать и хранить неиспытанное ядерное оружие на основе высокообогащенного урана и плутония. Можно также использовать альтернативный путь- моделирование с помощью мощных компьютеров. Поэтому приобретение мощных компьютеров может быть также одним из косвенных признаков работ по программе создания ядерного оружия, о чем свидетельствует опыт Ирака. В 1985 году Ираку через представительство японской фирмы " Мицуи буссан" в Багдаде был поставлен японской корпорацией "Ниппон Дэнки групп" компьютер SS-20, который применялся для военных исследований в ядерном центре под Багдадом и был обнаружен инспекторами МАГАТЭ в 1992 году в нерабочем состоянии.

 

 

 

Но используя реакторный плутоний, по мнению экспертов, ни одна страна не сможет создать надежное и достаточно мощное ядерное оружие без проведения его полномасштабных натурных испытаний7 . Это является важным фактором с точки зрения внезапности появления ядерного оружия в неядерных странах, т.е. горизонтального его распространения. В тоже время не надо забывать, что ядерная бомба "Литтл Бой", разрушившая Хиросиму - ядерное устройство пушечного типа на основе урана - не испытывалось, а было сразу применено.

 

 

 

Проверку выполнения странами, поставившими под контроль выполнение своих обязательств по мирному использованию атомной энергии осуществляет МАГАТЭ. Главным звеном в этом контроле является учет и контроль расщепляющихся ядерных материалов.

 

 

 

В соответствии со Статьей III.А.5 Устава МАГАТЭ эта организация уполномочивается:

 

-"устанавливать и проводить в жизнь гарантии, имеющие своей целью обеспечить, чтобы специальные расщепляющиеся и иные материалы... не были использованы таким образом, чтобы способствовать какой либо военной цели...". Система гарантий МАГАТЭ основана на своевременном обнаружении так называемых "значимых количеств" специальных расщепляющихся материалов. В качестве таких количеств для изготовления материала оружейного качества) принято считать восемь кг плутония, восемь кг U-233 и двадцать пять кг урана (двадцать и более процентов обогащения по U-235). Эти цифры примерно соответствуют количеству расщепляющихся материалов, которые могут понадобиться неядерному государству для создания своего первого ядерного взрывного устройства. Время своевременности обнаружения зависит от формы в которой находятся плутоний и уран и составляет семь - десять дней для металлического урана и плутония, для плутония в облученном топливе одна-три недели, в необлученном топливе - один - три месяца.

 

 

 

Следует отметить, что принятые МАГАТЭ значения "значимых количеств" расщепляющихся материалов для современного уровня развития военных ядерных технологий требуют изменения в сторону уменьшения, т.к. ядерные зарядные устройства могут быть изготовлены из существенно меньшего количества материалов.

 

 

 

Так, например, оценки количества делящегося материала, необходимого для создания ядерного зарядного устройства мощностью от одной до двадцати кт, показывают, что это количество лежит в пределах от одного до шести кг по Pu-239, и от пяти до шестнадцати кг по урану оружейного качества8 .

 

 

 

Все основные изотопы плутония (Pu-238,239, 240, 241) являются делящимися, хотя их свойства, необходимые для создания ядерных зарядных устройств, весьма различны: у четных изотопов сечение деления ниже чем у нечетных, у Pu-240 значительный нейтронный фон, Pu-238 и Pu-241 - достаточно сильные альфа- излучатели.

 

 

 

МАГАТЭ считает непригодным использование для оружия материала с содержанием делимых изотопов плутония не свыше пятидесяти процентов. На наш взгляд, позиция МАГАТЭ требует уточнения и изменения, учитывая такие факторы: пятидесятипроцентный плутоний придает материалу более высокие размножающие свойства, чем двадцатипроцентный U-235, т.к. сечение деления и содержание у плутония выше. Поэтому целесообразно рассмотреть этот вопрос и, видимо, установить максимальное содержание Pu-239 в смеси изотопов плутония менее двадцати процентов , как например, МАГАТЭ установило для U-233 допустимое содержание до тринадцати процентов.

 

 

 

В случае больших запасов и потоков расщепляющихся материалов на заводах по обогащению урана или на перерабатывающих предприятиях практические возможности контроля не позволяют выдержать эти критерии, и в этом случае точность контроля может составлять один-три процента от общего количества хранящихся материалов или потока материалов через установку.

 

 

 

Главной проблемой своевременного обнаружения возможного переключения ядерного материала является то, что существующие методы учета и контроля ядерных материалов основаны на балансе входа, выхода и текущего содержания материалов в установке и что по экономическим соображениям выключение установки, необходимое для определения полного содержания материала, не может делаться слишком часто (обычно раз в квартал, раз в полгода или в год).

 

 

 

Оценка инспекциями МАГАТЭ величины неучтенного материала (ВНМ) на перерабатывающих заводах по данным, представляемым оператором установки, является сложной задачей, прежде всего из-за сложности технологического процесса и недоступности отдельных ключевых точек измерений для верификации ядерного материала во время инспекций.

 

 

 

Режим ядерного нераспространения разделяется на ряд основных составляющих:

 

- международные договоры государств по этой проблеме, режимы их контроля ;

 

- гарантии безопасности неядерным государствам со стороны государств - членов "ядерного клуба";

 

- периодические конференции по проверке выполнения ДНЯО;

 

- контроль экспорта ядерных материалов и оборудования;

 

- механизм инспекций МАГАТЭ;

 

- национальные средства контроля (средства контроля и учета ядерных материалов, технические средства, позволяющие определять характер проводимых ядерных программ и др.)

 

 

 

Рассматривая эти составляющие, видим, что инспекции МАГАТЭ - только одна из составных частей проверки режима ядерного нераспространения, к тому же, как показал опыт Ирака, недостаточно эффективная мера с точки зрения обнаружения незаявленной (скрытой) ядерной деятельности.

 

 

 

"Недавний опыт МАГАТЭ в Ираке и Южной Африке сыграл решающую роль в усилиях агентства по дальнейшему укреплению режима гарантий"- отмечает Ричард Хупер, один из разработчиков " Программы "93+2" по укреплению режима гарантий9 . Эта программа ставит своей основной целью создание твердой технической, правовой и финансовой основ для повышения эффективности гарантий путем расширения доступа МАГАТЭ к информации по ядерной деятельности государств, разработки новых технических методов контроля ядерной деятельности, расширения сотрудничества с государственными системами учета и контроля ядерных материалов (ГСУК), внедрения новых технологий, проведения незаявленных (внезапных) инспекций на ядерных объектах.

 

 

 

В апреле-мае 1995 года эта программа была положительно оценена на Конференция по продлению ДНЯО в Нью-Йорке. Но эффективность нового режима гарантий может быть достигнута только в результате реализации всех предлагаемых в программе мер, прежде всего оптимальным сочетанием информации, получаемой МАГАТЭ от государств относительно их ядерной деятельности, и соответствующим доступом инспекторов МАГАТЭ на объекты этих стран по проверке этой деятельности.

 

 

 

Реализация мер, предлагаемых программой,10 не потребует значительного дополнительного финансирования. Этот факт, по нашему мнению, должен сделать программу достаточно привлекательной для государств - членов МАГАТЭ, учитывая ее значение для дальнейшего укрепления режима нераспространения.

 

 

 

Основную же роль в укреплении режима ядерного нераспространения должны играть соответствующие государственные структуры и прежде всего национальные надзорные органы (это в первую очередь относится к контролю экспорта, учета и контроля ядерных материалов и их физической защиты).

 

 

 

Осуществление ядерной программы в любой стране требует добычи урановой руды (или ее импорта), переработки руды в ядерное топливо для реакторов, производства ТВЭЛов, переработки отработавшего ядерного топлива, получения плутония на соответствующих предприятиях. Работа всех этих предприятий сопровождается выбросами в окружающую среду радиоактивных отходов, анализ проб которых может свидетельствовать о мирной или военной направленности осуществляемой ядерной программы. В частности, французские ученые посетили в 1991 году Томск-7, взяли пробы грунта и проанализировали их. Анализ показал присутствие в пробах малого количества изотопов Pu-238 и Pu-242 , а довольно значительное количество Pu-239 и Pu-240, что позволило им сделать вывод о том, что в Томске 7 производился оружейный плутоний11 .

 

 

 

Такой целенаправленный контроль признаков военной ядерной деятельности наиболее полно доступен стране, производящей и имеющей ядерное оружие и национальные технические системы контроля, в том числе применявшиеся при проведении полномасштабных испытаний ядерного оружия, а также специальные технические средства, использующиеся для дистанционного обнаружения ядерного оружия, какие, например, использовались в советско-американском эксперименте 1989 года на Черноморском флоте (Ялта) на крейсере "Cлава".

 

 

 

Россия, как и другие ядерные страны, должна располагать национальной системой контроля параметров воздушной среды и атмосферного аэрозоля, иметь опыт организации и проведения работ, связанных с оценкой характера деятельности на объектах промышленности и испытательных полигонах.

 

 

 

Применяемые способы контроля, видимо, могут идентифицировать продукты ядерной деятельности на фоне аэрозолей естественного и искусственного происхождения с использованием различных физических методов измерений. Причем, в ряде случаев, этот контроль может проводиться дистанционными методами, без доступа инспектируемых на контролируемый объект.

 

 

 

Анализ параметров физических полей сможет позволить обнаруживать продукты деятельности, связанные с использованием ядерных материалов и химических элементов , необходимых для производства ядерного оружия и идентифицировать такие объекты.

 

 

 

Регистрации возможной скрытой ядерной деятельности того или иного государства и подтверждение ее характера могла бы происходить с привлечением технических средств контроля, имеющихся у государств - членов ядерного клуба, в сочетании с инспекциями МАГАТЭ.

 

 

 

Проведение такого контроля, с использованием национальных систем контроля различных государств и системой контрольных мероприятий МАГАТЭ, с учетом мер укрепления режима гарантий, предусмотренных "Программой "93+2", в интересах выявления скрытой военной ядерной деятельности различных "пороговых и околопороговых государств" значительно бы повысило эффективность самого контроля и укрепило режим нераспространения ядерного оружия в мире.

 

 

 

Реализация такой системы контроля требует международного обсуждения, доброй воли государств и разработки различных аспектов (правовых, технических, организационных) реализации системы.

 

 

 

Необходимо также дальнейшее развитие методов, позволяющих по анализу широкого спектра признаков, как прямых так и косвенных, а также с помощью специально разработанных комплексов аппаратуры осуществлять эффективные меры контроля, позволяющие выявлять характер ядерной деятельности того или иного государства.