Обеднённый уран

Обеднённый уран — уран, состоящий в основном из изотопа урана-238 (U-238). Природный уран состоит примерно из 99,27 % U-238, 0,72 % U-235 и 0,0055 % U-234. Так как в ядерных реакторах и ядерном оружии используется U-235, природный уран при производстве ядерного топлива обогащается ураном-235 путём разделения изотопов по массе. Побочный продукт обогащения называется обеднённым ураном; основная часть радиоактивных изотопов (U-235 и U-234) извлекается на этапе обогащения, и обеднённый уран даже менее радиоактивен, чем урановая руда (период полураспада U-238 — 4,5 миллиарда лет). Доза внешнего облучения от обеднённого урана составляет около 60 процентов того, что даёт природный уран той же массы. В прошлом обеднённый уран получил[где?] названия Q-металл, «depletalloy» и D-38, но эти названия уже не используются.

Обеднённый уран находит применение из-за высокой плотности (19,1 г/см³, для сравнения у железа 7,8 г/см³), а также большого сечения захвата нейтронов. Он используется в качестве противовесов в конструкциях самолётов и ракет, радиационной защиты в медицинской лучевой терапии и в оборудовании промышленной радиографии, а также контейнеров, используемых для транспортировки радиоактивных материалов. Военная промышленность использует его для производства комбинированной брони и бронебойных подкалиберных снарядов.

История

Обеднённый уран был впервые получен в 1940 году, когда США и СССР начали свои программы разработки ядерного оружия. Именно в это время обеднённый уран впервые был захоронен как бесполезные отходы. Существовала некоторая надежда, что процесс обогащения будет усовершенствован, и делящиеся изотопы U-235 в будущем смогут быть выделены из обеднённого урана. Это повторное обогащение остатков урана-235, содержащегося в обеднённом уране, не является больше вопросом будущего: оно практиковалось в течение нескольких лет. Кроме того, существует возможность проектирования гражданских реакторов на необогащённом топливе, но только 10 % когда-либо построенных реакторов могут использовать эти технологии; даже для производства ядерного оружия и топлива для военно-морских реакторов требуются концентрированные изотопы.

В 1970 году Пентагон сообщил, что советские учёные разработали танковую броню, которую не могут пробить боеприпасы НАТО. Пентагон начал поиски материала для получения снарядов с большей плотностью. После тестирования различных металлов для боеприпасов исследователи остановили выбор на обеднённом уране. Обеднённый уран подходил для производства боеприпасов не только из-за своих уникальных физических свойств и эффективности, но также и потому, что он был дешёвым и доступным. Ближайший эквивалент, вольфрам, в промышленных количествах мог быть получен только от Китая. А так как запасы обеднённого урана оцениваются в более чем 500 тыс. тонн, то финансовая выгода от использования низкоактивных радиоактивных отходов является очевидной. Поэтому экономически целесообразно использовать обеднённый уран, а не хранить его. Таким образом, с конца 1970 года США, СССР, Великобритания и Франция начали использовать свои запасы обеднённого урана для производства бронебойных снарядов.

Вооружённые силы США использовали боеприпасы с обеднённым ураном в 1991 году в Персидском заливе, в войне в Боснии, при бомбардировке Сербии и в иракской войне (с 2003 года).

Производство и наличие

Природный уран содержит около 0,71 % U-235, 99,28 % U-238 и примерно 0,0054 % U-234. При получении обогащённого урана процесс разделения изотопов позволяет выделить значительную часть U-235 для ядерной энергетики, производства оружия или других видов использования. Остаток — обеднённый уран — содержит только 0,2—0,4 % урана-235. Из природного урана удаётся получить очень низкий процент U-235, процесс обогащения даёт большое количество обеднённого урана. Например, для производства 1 кг 5-процентного обогащённого урана требуется 11,8 кг природного урана и остаётся около 10,8 кг обеднённого урана, содержащего лишь 0,3 % урана-235.

Комиссия по регулированию ядерной деятельности даёт определение обеднённому урану, как урану с долей изотопа 235U менее 0,711 % по массе. Военные спецификации указывают, что используемый Министерством обороны США обеднённый уран содержит менее 0,3 % 235U. Фактически используется только обеднённый уран, содержащий приблизительно 0,2 % 235U.

Гексафторид урана

Около 95 % полученного обеднённого урана хранится в виде твёрдого монолита фторида урана (VI) в стальных цистернах на открытом воздухе неподалёку от предприятий, занимающихся обогащением. Каждая цистерна вмещает до 12,7 тонн UF6. В США к 1993 году накопилось 560 тысяч тонн обеднённого UF6, к 2005 году — 686,5 тысяч тонн (57122 цистерны). Хранение UF6 представляет опасность для окружающей среды и здоровья вследствие его химической активности. При контакте UF6 с водяным паром, содержащимся в атмосферном воздухе, он вступает в реакцию с паром и образует UO2F2 и плавиковую кислоту (крайне токсичные). Цистерны должны регулярно проверяться на предмет признаков коррозии и утечек. По оценкам, срок службы стальных цистерн составляет около 10 лет. Десятикратный рост цен на уран превратил примерно одну треть обеднённого урана США в ликвидное имущество стоимостью 7,6 млрд долларов США.

Военное использование

Боеприпасы

Основное военное применение обеднённого урана — бронебойные снаряды. Идея использования обеднённого урана в качестве бронебойных сердечников восходит к Второй мировой войне, когда министр вооружений Рейха Альберт Шпеер распорядился использовать уран из-за дефицита вольфрама

Использование обеднённого урана в боеприпасах связано с его свойствами — высокой массовой плотностью и пирофорностью — благодаря которым снаряды с обеднённым ураном, обеспечивают высокое бронебойное действие и вызывают существенные запреградные разрушения, что в итоге определяет их эффективность. В странах с развитой атомной промышленностью, располагающих накопленными запасами обеднённого урана, его использование в боеприпасах обходится относительно дешевле, чем использование других материалов.

Плотность обеднённого урана высокая — 19 050 кг/м³, и на 67 процентов выше плотности свинца, немного меньше, чем плотность вольфрама и золота, и лишь на 16 % меньше, плотности осмия и иридия, - самых тяжёлых элементов таблицы Менделеева. В результате диаметр бронебойного сердечника из обеднённого урана меньше эквивалентного по массе сердечника из другого металла, соответственно меньше его аэродинамическое сопротивление и больше глубина проникания в преграду.

Использование боеприпасов из обеднённого урана является спорным вопросом, поскольку нет чёткого ответа на многочисленные вопросы по поводу долгосрочных последствий для здоровья. По мнению ряда экспертов, экологов, правозащитников и политиков, применение боеприпасов с обеднённым ураном вызывает заражение местности с последующей вспышкой раковых и наследственных заболеваний. Пентагон, НАТО, власти США и Великобритании настаивают на том, что это невозможно.

Применение

Вооружённые силы США использовали оружие с обеднённым ураном в 1991 году в Персидском заливе, в ходе войны в Боснии, при бомбардировках Сербии (1999), в иракской войне (с 2003 года).

США применяли боеприпасы с ураном во время войны против Ирака в 1991 году. Армия США израсходовала около 14 тысяч танковых выстрелов, содержащих обеднённый уран. Всего, согласно оценкам, было использовано от 275 до 300 тонн обеднённого урана. По словам директора Центра международных инициатив в Нью-Йорке Сары Фландерс, «Пентагон использовал огромное количество оружия с обеднённым ураном в войне против Ирака. За эту операцию было выпущено более 940 тысяч 30-миллиметровых снарядов с ураном и более 14 тысяч крупнокалиберных танковых снарядов — 105- и 120-миллиметровых снарядов».

В течение продолжавшейся 78 дней агрессии НАТО против Югославии самолеты НАТО нанесли около 2300 ракетно-бомбовых ударов по 990 объектам на территории Сербии и Черногории, использовав при этом запрещенные типы боеприпасов с радиоактивными материалами, главным образом — обеднённым ураном (U-238). Использование урана в боеприпасах привело впоследствии к крупному скандалу в Европе (заболеваниям и смерти военнослужащих; это явление получило наименование «балканский синдром»). В ответ власти США заявили об отсутствии доказательств связи между использованием радиоактивных снарядов и заболеваниями, а госсекретарь США Мадлен Олбрайт, признав использование радиоактивных снарядов и бомб, сказала, что «пока не существует фактических данных, которые могли бы связать проблемы со здоровьем у миротворцев и оружие на основе обедненного урана, использовавшееся НАТО во время войны в Косове».

Использование в качестве танковой брони

Благодаря высокой плотности обеднённый уран используется в танковой броне в виде промежуточного слоя между стальными листами. Например, последние модификации танков Abrams (M1A1HA и M1A2), выпуска после 1998 года, содержат элементы защиты из обеднённого урана передних частей корпуса и башни.

Ядерное оружие

Обеднённый уран используется для оболочек ядерных зарядов, а также, в качестве ядерного топлива — третьего компонента в трёхступенчатых термоядерных зарядов: уран-238 не имеет критической массы, но под воздействием нейтронного пучка от термоядерной реакции быстро распадается с выделением дополнительной энергии. Это позволяет значительно (в 2-5 раз) увеличить мощность взрыва, ценой еще более значительного (в 5-10 раз) увеличения радиоактивного загрязнения продуктами распада.с. 207.

Правовой статус боеприпасов с обеднённым ураном

Подкомиссия по предупреждению дискриминации и защите меньшинств Организации Объединённых Наций по правам человека приняла два предложения: первое в 1996 году, а второе в 1997 году. Предложения перечисляют виды оружия массового поражения, или оружия, имеющего неизбирательное действие или характер, которые вызывают чрезмерные повреждения или ненужные страдания, и настоятельно призывают все государства пресекать производство и распространение такого оружия. В список было включено оружие, содержащее обеднённый уран. Комитет утвердил рабочий документ в контексте прав человека и норм гуманитарного права. Рабочий документ утверждает, что при использовании обедненного урана в качестве оружия, наряду с другими видами вооружений, перечисленных Подкомиссией, возможно нарушение одного или более из следующих договоров: Всеобщая декларация прав человека, Устав ООН, Конвенция о геноциде; Конвенция ООН против пыток, в том числе протокола I Женевских конвенций; Конвенции об обычном оружии 1980 года, и Конвенции о химическом оружии.

Приложение II к Конвенции о физической защите ядерного материала 1980 года классифицирует обеднённый уран как ядерные материалы II категории. Для этой категории утверждены правила хранения и транспортировки, из чего следует, что обеднённый уран достаточно «горяч» и опасен, чтобы для него требовать таких мер предосторожности. Но, поскольку оружие, содержащее обеднённый уран, сравнительно новое, ещё не существует никакого договора, который бы регулировал, ограничивал или запрещал его использование.

Просьбы наложить моратории на военное применение

Некоторые страны Международной коалиции по запрету уранового оружия, коалиции более чем 90 неправительственных организаций, обратились с просьбой запретить производство и использование в военных целях оружия, содержащего обеднённый уран. Европейский парламент неоднократно принимал резолюции с просьбой немедленного моратория на дальнейшее использование оружия с обеднённым ураном, но Франция и Великобритания — страны Евросоюза, которые также являются постоянными членами Совета Безопасности Организации Объединённых Наций — последовательно отвергли призывы к запрещению, подчёркивая, что его использование продолжает быть законным, и что утверждения о рисках для здоровья являются абсолютно необоснованными.

В декабре 2008 г. 141 государство поддержало резолюцию Генеральной ассамблеи ООН о проведении дополнительного изучения эффекта от боеприпасов с обеднённым ураном до конца 2010 г. При этом против резолюции голосовали Франция, Великобритания, Израиль и США, а 34 государства, включая Россию, воздержались.

Гражданское использование

Гражданское использование обеднённого урана, как правило, не связано с его радиоактивными свойствами. Обеднённый уран имеет очень высокую плотность и в основном используется в качестве материала для защиты от других радиоактивных материалов, а также в качестве балласта. Примеры включают утяжелители в килях парусников, противовесы и грузила на нефтяных станциях, волчки и роторы гироскопов, дифферент (балансировочный груз) самолётов, защита при рентгенографии — всё, где имеется потребность в высокой плотности материала. Иногда использование других материалов высокой плотности предпочтительней, поскольку уран подвержен коррозии.

Промышленные камеры радиографии относятся к очень мощным источникам гамма-излучения. (Как правило, Ir-192.) Обеднённый уран используется в качестве оболочки камеры для защиты окружающих от гамма-источника.

Вплоть до 1970-х гг. в США производилась посуда под брендом Fiestaware, для окраски которой в ярко-оранжевый цвет использовался оксид обеднённого урана.

Обеднённый уран добавляется в стоматологический фарфор, который используется для зубных протезов, чтобы имитировать блеск настоящих зубов. Также известны уран-содержащие реактивы, используемые в химических лабораториях. Уран (как обеднённый, так и природный) широко использовался в качестве красителя для фарфора и стекла с начала 19 и до середины XX века. Практика была в основном прекращена в конце XX века. В 1999 году 10 % по массе обеднённого урана добавлялось в «jaune no.17» — жёлтую глазурь, которая производилась во Франции.

Воздушные суда, которые используют обеднённый уран в качестве дифферента (балансировочный груз), например, Боинг 747—100, могут содержать от 400 до 1500 кг обеднённого урана. Данное применение является спорным, поскольку в случае авиакатастрофы уран может попасть в окружающую среду. Его использование было прекращено во многих новых воздушных судах. «Боинг» и «Макдоннел-Дуглас» перестали использовать обеднённый уран в противовесах в 1980-х.

(ВАЖНО: Приведенные в данной статье сведения не являются научными, а отражают исключительно современное состояние технологий)

Санитарно-гигиенические соображения

Обеднённый уран считается токсичным и радиоактивно опасным (радиационно-опасным) материалом. Помимо радиоактивности, U-238 — тяжёлый металл, по данным лабораторных исследований, токсичный для млекопитающих.

Химическая токсичность

Химическая токсичность обеднённого урана в естественных условиях представляет примерно в миллион раз большую опасность, чем его радиоактивность. Последствия воздействия обеднённого урана определяются такими факторами, как степень воздействия и является ли оно внутренним или внешним. Три главных пути, с помощью которых может произойти отравление ураном: ингаляция, желудочно-кишечный тракт, и фрагменты или осколки. Такие свойства, как состояние (например, частицы или газообразное), окисление (например, металлическое или керамическое), растворимость урана и его соединений, влияют на абсорбцию, распределение, перемещение. Например, металлический уран является относительно нетоксичным по сравнению с шестивалентными U(VI) урановыми соединениями, такими, как триоксид урана.

Растворимые соли урана являются токсичными. Уран накапливается в таких органах как печень, селезёнка и почки. Всемирная организация здравоохранения «допускает приём» растворимых солей урана для рядовых граждан на уровне 0,5 мкг/кг веса тела или 35 мкг для взрослого массой 70 кг. Хотя эпидемиологические исследования на лабораторных животных указывают на возможные токсичность, тератогенность, нейротоксичность, канцерогенность и риск лейкемии, не было найдено определённой связи между возможными последствиями для здоровья лабораторных животных и человека.

Радиационная опасность

Основная радиационная опасность от обеднённого урана возникает в случае его попадания в организм в виде пыли. Потоки альфа-излучения от мелких частиц урана, осевших в лёгких, воздуховодных путях и пищеводе, с большой вероятностью вызывают развитие злокачественных опухолей.

Внешнее облучение от обеднённого урана составляет меньшую проблему, поскольку альфа-частицы, испускаемые изотопами, пролетают в воздухе лишь несколько сантиметров и могут быть остановлены даже листом бумаги. Кроме того, уран-235, который остался в обедненном уране, испускает лишь небольшое количество гамма-излучения с низкой энергией. По данным Всемирной организации здравоохранения, доза облучения от неё будет составлять около 60 процентов от облучения чистым природным ураном той же массы. В человеческом теле в среднем содержится примерно 90 мкг природного урана в результате естественного потребления с водой, пищей и воздухом. В основном уран сосредотачивается в костях, меньшие концентрации — в различных органах и тканях.

Российский эколог член-корреспондент РАН Алексей Яблоков в 1999 году отметил, что применяемые НАТО бронебойные снаряды при взрыве выделяют в атмосферу обеднённый уран в виде «керамического аэрозоля», который может распространяться на десятки километров. По словам учёного, попадая в организм человека, керамические частицы накапливаются в печени и почках, что способствует возникновению раковых заболеваний, вызывает различные поражения внутренних органов и изменения у последующих поколений на генетическом уровне. Однако эта точка зрения разделяется не всеми экспертами, в частности, по расчётам Всемирной Организации Здравоохранения предельная доза облучения, которая может быть получена при попадании в организм частиц обеднённого урана, составляет менее половины предельной годовой дозы для лиц, работающих в условиях радиации. По заключению ВОЗ, это может увеличить риск лейкемии не более чем на 2 %.

После войны в Персидском заливе 1991 года у нескольких тысяч солдат США и Великобритании были обнаружены различные заболевания, связанные с нарушениями работы печени и почек, низким кровяным давлением. Полковник армии США в отставке, профессор наук по окружающей среде Университета Джексонвилля Дуглас Рокке обнаружил, что уран может вызвать лимфому, психические расстройства, являться причиной врождённых уродств в следующих поколениях. Как отмечал член-корреспондент РАН Алексей Яблоков, на загрязнённых ураном иракских территориях в районе города Басры в 3-4 раза увеличилась частота преждевременных родов, врождённых дефектов новорожденных, лейкемии и других видов раковых заболеваний. По данным Яблокова, врождённые нарушения (отсутствие глаз, ушей, сращение пальцев и сосудов и т. д.) обнаружились более чем у 60 % детей, родившихся в семьях американских солдат, воевавших во время конфликта. Американское правительство отклонило все иски заболевших военнослужащих, объясняя это тем, что влияние обеднённого урана на развитие заболеваний не доказано.
Ряд британских ветеранов войны в Персидском заливе прямо связывают свои проблемы со здоровьем, а также известные им проблемы сослуживцев со своим пребыванием неподалёку от районов использования оружия с обеднённым ураном. Правительство Великобритании объясняет случаи дефектов у детей ветеранов войны в Персидском заливе как результат отравления обеднённым ураном и утверждает возможность лейкемических, генетических, репродуктивных и неврологических отрицательных последствий, вызванных постоянным облучением[прояснить].

Последствием использования урана в боеприпасах в ходе войны НАТО против Югославии стало известие в 2001 году о гибели в ряде европейских стран военнослужащих, воевавших в бывшей Югославии, от онкологических заболеваний. По состоянию на январь 2001 года было зафиксировано 18 смертей, у восьми человек была обнаружена лейкемия. Этот явление известно в СМИ как «балканский синдром».