Недавно президент Украины сообщил о возможности отказа от выполнения Будапештского меморандума, в рамках которого Киев ранее отказался от своего ядерного арсенала. Таким образом, Владимир Зеленский намекнул на возможность начала программы по разработке собственного атомного оружия. Является ли это осуществимым с технической точки зрения? Какие ресурсы необходимы для создания бомбы или хотя бы ее аналога? И возможно ли это для современной Украины?
В 1964 году в Соединенных Штатах был проведен эксперимент, в рамках которого трех докторов наук (Phd. — близкий, но не полный аналог), недавно получивших свои степени, попросили разработать проект атомной бомбы, используя только общедоступные источники информации. Этот проект получил название « эксперимент страны N» — для оценки сложности создания ядерного оружия неядерной страной, основываясь на общедоступной информации, был проведен эксперимент. Уже через три года его прекратили: физики приблизились к необходимым решениям, что свидетельствовало об успешном ходе работ. Любое государство, обладающее тремя квалифицированными физиками (не обязательно выдающимися), способно разработать функционирующее ядерное оружие.
Учитывая это, особенно интересным представляется заявление президента Украины Владимира Зеленского о намерении Киева организовать саммит стран, подписавших Будапештский меморандум. В случае если саммит не состоится, Зеленский заявляет об отказе от выполнения Будапештского меморандума 1994 года. Напомним, что суть этого документа заключается в гарантиях, предоставляемых США, Великобританией и Россией неприкосновенности границ Украины, в то время как Украина, в свою очередь, отказывается от претензий на ядерное оружие. Таким образом, глава украинского государства дал понять, что либо западные страны должны гарантировать безопасность его страны, либо он рассмотрит возможность восстановления ядерного статуса, который Украина формально имела сразу после распада Советского Союза.
Маловероятно, что США и Великобритания возьмут на себя обязательства по защите границ Украины. Если бы они намеревались это сделать, то вмешались бы в конфликт с Россией еще в 2014 году, после аннексии Крыма. Понятно и то, почему Вашингтон и Лондон не предприняли и не предпримут подобных действий: война с Россией – это не сопоставимо с экспедицией в Афганистан. Даже в конфликте в Афганистане эти государства (при поддержке других стран НАТО) не смогли добиться успеха. В связи с этим вполне вероятно, что Киев может пересмотреть свой статус неядерной державы и начать работу над созданием ядерного оружия.
Похожие взгляды были высказаны и президентом России в его выступлении 21 февраля 2022 года. Он также отметил, что у Украины больше возможностей для создания ядерного оружия, чем у других стран, стремящихся к аналогичному статусу. Кроме того, по его словам, Киеву будет легче разработать и средства доставки такого оружия, включая ракеты. Все это рисует не самую оптимистичную картину.
Украинские обычные боеприпасы не раз попадали на территорию России, и в подавляющем большинстве случаев это было случайностью. Это вызывает вопросы относительно способности Украины точно управлять ядерным оружием. Особенно учитывая, что во время учений с использованием собственных ракет Украина уже поражала жилые дома собственных граждан (с жертвами среди них). Такая же ракета («Точка-У»), кстати, может быть и носителем ядерного заряда.
Для создания ядерного оружия требуется доступ к специализированным материалам, оборудованию и знаниям в области ядерной физики?
В данном случае мы сосредоточимся исключительно на теоретических аспектах, не предлагая никаких практических рекомендаций. Кроме того, мы не будем рассматривать сложную систему автоматизации, необходимую для производства ядерного оружия, поскольку допустим, что Киев найдет решение этого вопроса.
Имплозивная и пушечная схемы, а также их комбинации, являются двумя наиболее элементарными конструкциями ядерного оружия. Пушечную схему обычно считают несколько более простой в реализации. Она предполагает, что заряд урана-235 (содержание этого изотопа в заряде должно составлять не менее 80%, а в идеале – превышать 90%) при помощи порохового заряда выталкивается в «мишень», состоящую из того же материала. Каждый из этих компонентов имеет подкритическую массу и сам по себе не способен вызвать цепную реакцию, приводящую к ядерному взрыву. Однако их стремительное сближение позволяет в кратчайшие сроки достичь критической массы, необходимой для начала цепной реакции и формирования параметров, характерных для ядерного взрыва.
Критически важным фактором является скорость сближения двух фрагментов, напоминающая выстрел из пушки. Если эта скорость будет недостаточной, цепная реакция может привести к нагреву фрагментов и их испарению, что существенно снизит мощность взрыва. Схема такого устройства проста: при наличии урана-235 необходимого обогащения, «пушку» можно изготовить на любом предприятии, занимающемся производством артиллерийского вооружения. Именно такой взрывной механизм был использован при бомбардировке Хиросимы 6 августа 1945 года.
Легкость изготовления ядерного боеприпаса имеет и негативные последствия. Ядра атомов урана-235 не всегда высвобождают нейтроны. Поэтому, вне зависимости от используемых нейтроотражателей (наиболее эффективные из которых – бериллиевые), критическая масса, необходимая для осуществления ядерного взрыва, остаётся значительной – свыше 15 килограммов. В бомбе, сброшенной на Хиросиму, конструктивные элементы не были доведены до совершенства, и масса урана была еще больше. Увеличенная масса боеприпаса не только приводит к его громоздкости, но и создает более существенную проблему: делящийся материал, обогащенный ураном-235, достаточно сложно получить.
В природном уране содержание 235-го изотопа составляет всего 0,7%, а основную массу представляет более тяжелый уран-238, который не способен поддерживать цепную ядерную реакцию. Каким образом можно увеличить концентрацию 235-го изотопа до 80–90%? В рамках Манхэттенского проекта в США был выбран чрезвычайно затратный способ – диффузия. Прежде всего, уран переводят во фторид гексафтороурана (UF6), затем нагревают до 56,4 °C, при которой температуре гексафторид переходит в газообразное состояние. Этот газ пропускают через последовательность мембран, где более тяжелый уран-238 постепенно отделяется, что приводит к обогащению по 235-му изотопу.
Эта схема характеризуется низкой энергоэффективностью. Американский диффузионный завод в Пайктоне расходовал 3 гигаватта электроэнергии, что сопоставимо с выработкой трех крупных атомных реакторов или десяти теплоэлектростанций. В конечном итоге, завод не выдержал экономической конкуренции с российскими производителями, которые применяли центрифуги. В процессе вращения в центрифугах создается искусственный эффект, имитирующий повышенную гравитацию, что позволяет более тяжелым молекулам, содержащим уран-238, оседать вниз, а молекулам с ураном-235 – оставаться в верхней части.
Использование диффузионного метода обогащения урана сопряжено с такими высокими затратами, что Украина, скорее всего, не сможет его применять из-за финансовых ограничений. А для газоцентрифужной технологии необходимо обладать передовым технологическим опытом. Для иллюстрации приведем пример.
В 1990-х, после падения железного занавеса и начала экспорта топлива российскими производителями (ныне компанией ТВЭЛ) на международный рынок, выяснилось, что оно значительно дешевле. В ответ на это, США приняли решение о создании собственных газовых центрифуг для конкуренции с Россией. Этот процесс стартовал в 1995 году, и спустя 16 лет, в 2011 году, был осуществлен первый испытательный запуск каскада центрифуг. В результате часть оборудования претерпела разрушение. Это было вполне ожидаемо, поскольку современные центрифуги для этих целей имеют скорость вращения в полторы тысячи оборотов в секунду, это самый передний край возможностей человеческой техники. Его очень непросто достичь за короткие сроки: нужны десятки лет постепенного совершенствования.
Из-за трагичного исхода власти США отказались от продления лицензии для United States Enrichment Corporation, осуществлявшей данные работы. Закрытие газодиффузионной программы, признанной нерентабельной, и неудачные попытки создания центрифуг привели к тому, что у Соединенных Штатов уже давно нет собственных предприятий по производству ядерного топлива, не говоря уже о собственном производстве оружейного урана.
Украина способна ли создать газоцентрифужную промышленность с нуля? Возможно, однако вероятность этого значительно ниже, чем у Соединенных Штатов. США, как мы помним, потратили на эту задачу около 25 лет и огромные финансовые средства, но пока не достигли значительных результатов. В случае успеха Киева там, где Вашингтон потерпел неудачу, решение этой задачи потребует от него не менее десяти лет. Следует отметить, что газоцентрифуги уже производятся в Иране, Китае и ряде других стран. Китай закупает их в России, другие государства изначально импортировали эту технологию. Иные страны потратили на ее освоение десятилетия и значительные финансовые ресурсы.
Невозможно скрыть функционирование обычной промышленности по производству газовых центрифуг. Так же немыслимо представить, чтобы Россия допустила создание такой промышленности на территории Украины. И не только Россия: вряд ли США также безразлично отнесутся к подобному развитию событий.
В качестве единственного варианта остается имплозивная схема, использующая плутоний-239 вместо урана-235. Ключевое отличие заключается в возможности получения плутония без необходимости в дорогостоящих для Украины (как в энергетическом, так и в финансовом плане) диффузионных установок или чрезвычайно сложных центрифуг. Также следует учитывать, что его критическая масса составляет приблизительно 6 килограммов, что позволяет создавать более компактные ядерные боеприпасы.
Данный вид делящихся материалов производится в ядерном реакторе. Процессы деления генерируют поток нейтронов, при этом уран-238 захватывает один из них, трансформируясь в плутоний-239. Однако, этот процесс не является полностью простым: длительное воздействие нейтронного потока от реактора на уран-238 приводит к избыточному количеству плутония-240. Он возникает, когда уран-238, поглотивший нейтрон и превратившийся в плутоний-239, немедленно «захватывает» второй нейтрон, становясь плутонием-240. Последний создает избыточно высокий уровень нейтронного излучения. И если он будет использован в плутонии для ядерного оружия более 7%, резко растет вероятность провала всего проекта.
Потому что имплозивная схема предполагает взрыв, который «сжимает» плутониевый заряд. Если нейтронный фон окажется слишком высоким на начальном этапе взрыва, необходимом для создания условий для ядерного взрыва, делящийся материал может преждевременно перегреться и испариться до того, как произойдет полноценное срабатывание. Это приведет к разрушению самого атомного боеприпаса, но не приведет к взрыву с запланированной мощностью. Получится очень дорогая, но сравнительно безопасная хлопушка.
Значит, в оружейном плутонии содержание плутония-240 должно быть минимальным ( менее 8%). Для этого уран-238 необходимо выдерживать в реакторе лишь в течение небольшого промежутка времени.
Появляется иная сложность: Украина не располагает реакторами, обеспечивающими возможность оперативного погружения и извлечения стержней с ураном-238 в процессе эксплуатации. Имеющиеся на Украине реакторы ВВЭР советской постройки не предназначены для проведения подобных манипуляций. Попытка реализации такой операции теоретически возможна, однако может привести к крайне нежелательным последствиям. Ким Чен Ын, обладающий ядерным оружием (как известно, в КНДР оно имеется), вряд ли станет проводить подобные эксперименты, в то время как звание лауреата премии Дарвина получить вполне реально.
«Использование плутония-240 препятствует простому выделению (после химической переработки) плутония-239 из отработавшего ядерного топлива. Хотя извлечение и возможно, плутоний-240 будет присутствовать в смеси с плутонием-239, который образуется в реакторе будет не менее 17%, в норме — более четверти), то есть не будет годиться для ядерной бомбы. Разделить плутоний-239 и 240 на практике очень сложно: у них слишком слабо отличается масса атомов, это кратно сложнее, чем разделение 235-го и 238-го урана в центрифугах.
Что реально может сделать Украина?
Теоретически, разработка атомного реактора, отличного от традиционных ВВЭР и предназначенного для специальных целей, например, «оружейных», не представляется невозможной. В 1942 году американские ученые создали первый в мире реактор, используя природный уран без предварительного обогащения. Для замедления нейтронов до оптимальной скорости, обеспечивающей эффективный захват ураном, они применили графитовый замедлитель, изготовленный с использованием обычного деревообрабатывающего оборудования. Для обеспечения прочности графитовую кладку укрепляли деревянным каркасом. Уран Украина достать вполне может, графит и дерево тоже. Деревообрабатывающие станки тоже есть.
В теории, в подобный реактор можно загрузить не природный уран, а топливо с нормальным уровнем обогащения, что обеспечит более интенсивный нейтронный поток. Подобное топливо поставляется на Украину как Россией, так и США. Кроме того, маловероятно, что контрольные органы будут тщательно проверять каждый реактор ВВЭР, чтобы убедиться, что из него не изъяли несколько тепловыделяющих элементов.
Необходим проект реактора, отличного от ВВЭР, позволяющего оперативно заменять топливные элементы с ураном-238. Разработка ядерных реакторов, способных к эффективной работе, под силу крайне ограниченному числу специалистов.
По сути, все сводится к кадровому вопросу. Найти специалистов, способных разработать необходимый реактор, крайне затруднительно. Следует подчеркнуть, что за последние 30 лет науки на Украине претерпела более серьезные потери, чем в России. Опытные специалисты покидали страну или уходили из научной деятельности. В сложившихся условиях для появления молодых кадров не было возможностей. Кроме того, требуются квалифицированные организаторы. Если бы на Украине были люди, способные спроектировать и возвести новый реактор, украинцы бы и сделали это. Поскольку заказывать реакторы у «Росатома» они не желают по идеологическим соображениям, а советские ВВЭР не вечны. В Киеве это понимают, поэтому уже заключили с американской компанией меморандум о строительстве АЭС американского проекта на своей территории.
В наши дни заказ реактора у американского подрядчика свидетельствует либо о недостаточной квалификации страны-заказчика в области атомной энергетики, либо о крайней мере. Причина тому — значительная утрата компетенций в атомной отрасли и в самих Соединенных Штатах. Именно поэтому было заключено соглашение с украинскими властями: туда планируется отправить реакторные корпуса, которые изначально должны были быть введены в эксплуатацию в Южной Каролине много лет назад. Но Westinghouse не смог эти реакторы построить, хотя и потратил на попытки достройки 9 миллиардов долларов. И вот теперь оставшийся с той неудачной попытки бесхозный металлолом решили передать Украине.
Наличие у Украины достаточного количества специалистов в области науки и управления позволило бы избежать необходимости заключения подобного соглашения для проектирования и строительства собственного реактора.
По всей видимости, вторая (имплозивная) схема создания ядерного оружия недоступна Киеву примерно в той же степени, что и артиллерийская. Для ее реализации требуется сравнительно чистый плутоний-239, который невозможно получить без строительства специализированного реактора, предназначенного для производства такого оружейного плутония. В настоящее время на Украине нет специалистов, способных спроектировать или построить такой реактор. Привлечение таких кадров извне сопряжено с огромными затратами и представляет собой сложную задачу.
Почему президент Российской Федерации стремится ввести в заблуждение, утверждая, что для Украины получение ядерного оружия будет менее сложным, чем для других государств, претендующих на ядерный статус?
Автор этого высказывания, по всей видимости, полагает, что политики не обладают достаточной образованностью. Маловероятно, что Байден или Джонсон имеют хотя бы поверхностное понимание принципов работы ядерного оружия или реактора для производства оружейного плутония. Знания об Украине у них, вероятно, еще более ограничены.
Недавно стало очевидным, что западные политики не обладают достаточными знаниями об Восточной Европе. Так, министр иностранных дел Великобритании Элизабет Трасс во время переговоров с российским коллегой заявила об отказе признавать суверенитет России над Ростовской и Воронежской областями.
Вероятно, западный политик в курсе, что Украина ранее входила в состав СССР. СССР, как известно, разрабатывал ядерное оружие. Однако, производство осуществлялось на удаленных от Украины предприятиях, с использованием технологий и специалистов, отсутствующих сегодня на территории современной Украины.
Действительно, возможно ли создание «грязной бомбы» без применения передовых технологий?
Не стоит рассматривать это как проблему. Можно использовать [смесь определенных химических элементов] (поскольку мы договорились не составлять практические руководства), чтобы заполнить трубки, предназначенные для загрузки ядерного топлива, и на год поместить их в действующие реакторы ВВЭР на территории Украины.
Вместо этого можно извлечь радионуклиды и использовать их для оснащения советской ракеты «Точка-У». Однако, принимая во внимание нынешнее техническое состояние этих ракет на Украине, более надежным вариантом будет использовать полученные радионуклиды для снаряда калибра 152 мм от советской пушки-гаубицы. Такие орудия сохраняют работоспособность и требуют минимального обслуживания, поэтому вероятность поражения цели с их помощью, используя «грязную бомбу», значительно выше, чем с ракетами «Точка-У», которые иногда отклоняются от траектории.
В дальнейшем можно будет испытать данный снаряд, нацелившись на населенный пункт или военную часть. Каковы будут последствия?
В случае применения оружия в светлое время суток и в густонаселённом месте, таком как рынок или большая школа, неизбежны жертвы и ранения. При этом, при грамотном выборе радиоактивного вещества, часть раненых, вероятно, погибнет от лучевой болезни. У некоторых могут возникнуть проблемы со щитовидной железой и другие последствия. Однако, чудес не произойдёт, и это не будет оружие массового поражения. Количество жертв от радиационного загрязнения не превзойдёт число погибших и раненых от взрывной волны.
Получение необходимых количеств опасных изотопов – длительный процесс, их хранение затруднено, а сокрытие этих действий представляется крайне сложной задачей. Изготовление нескольких стержней из [смесью химических элементов таких-то] возможно, и их можно незаметно поместить внутрь боеприпасов. Однако такие объемы не позволят добиться значительного числа жертв или массового поражения, даже среди гражданского населения.
Вопрос военных остаётся вне обсуждения: в условиях боевых действий они обладают значительно большей защитой от радиологической (и ядерной) опасности, чем гражданское население. Военнослужащие распределены по территории, часть из них находится в окопах, а другая – в бронетранспортёрах и боевых машинах пехоты, оборудованных системами очистки воздуха. У них есть противогазы, которые снижают вероятность вдыхания радионуклидов, и другие меры защиты.
Украина, как и любое другое государство, не располагает ресурсами для тайного производства тысяч стержней, организации массового выпуска и создания сотен тысяч боеприпасов типа «грязная бомба». Открытое же создание таких боеприпасов неминуемо повлечет за собой контрмеры со стороны России. Кроме того, в западных странах будет крайне сложно убедить общественность поддержать тех, кто производит «грязные бомбы».
Использование отработавшего ядерного топлива вместо специальной смеси элементов для создания «грязной бомбы» теоретически возможно, однако сопряжено с двумя основными сложностями. Прежде всего, наибольшую опасность отработавшее ядерное топливо представляет в горячем состоянии, поскольку некоторые из наиболее радиоактивных изотопов в нем еще не успели распасться. Кроме того, работа с раскаленным отработавшим топливом существенно затрудняет его размещение в любом боеприпасе.
Во-вторых, даже в случае использования украинской армией снарядов из материалов, не реагирующих на температуру, эффективность подобных «грязных бомб» была бы незначительной. Их основу составляют долгоживущие изотопы, такие как уран-238 или плутоний-239, излучение от которых относительно невелико. Даже добавление более короткоживущих элементов не способно улучшить ситуацию: такое отработанное топливо в десятки и сотни раз безопаснее, чем оптимальная смесь химических элементов, выдержанная год в реакторе. Разрушение таких снарядов после «отработки» может привести к большему числу жертв, чем радионуклиды, содержащиеся в них.
Украина обладает потенциалом создания так называемой «грязной бомбы», однако не способна изготовить ядерное оружие. Данная возможность будет сохраняться до тех пор, пока на территории страны функционирует хотя бы один атомный реактор, что, вероятно, займет значительный период времени – не менее нескольких десятилетий. Это справедливо даже в случае, если не удастся возвести новые реакторы, используя бывшие в употреблении корпуса из США).
Грязные бомбы» не обладают высокой эффективностью в военном плане и наносят ущерб репутации. Поэтому маловероятно, что Киев планировал подобное действие. Президент Зеленский, вероятно, упомянул об отказе от Будапештского меморандума либо из-за недостаточного понимания принципов создания ядерного оружия, что не позволяет ему осознавать технологическую неспособность Украины к его быстрому производству, либо с целью блефа.