Плутоний для Земли и космоса

4 июля 2005, 00:00

В начале прошлой недели американская администрация приняла решение выделить 250 млн долларов для возобновления производства диоксида плутония-238. США произведут 160 кг этого изотопа в течение 40 лет.

В начале 90-х годов прошлого столетия администрация Билла Клинтона решила приостановить выпуск этого изотопа на территории Америки. Чиновники посчитали, что в стране уже накоплено достаточно запасов плутония, а оперативные потребности можно покрывать за счет недорогих поставок из России. По данным Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA), впервые в нашей стране было закуплено около пяти килограммов диоксида плутония-238 в 1993 году - контракт потянул на 6 млн долларов. Десять лет американцы подъедали свои запасы, а потом заключили еще один договор - теперь уже пятилетний и на сумму свыше 32 млн долларов - с АО "Техснабэкспорт", входящим в структуру российского Минатома. При этом министерство энергетики США обязалось использовать выпускаемый на ПО "Маяк" (Челябинск-40) материал только для изготовления бортовых источников энергии космических аппаратов гражданского назначения. По формальным параметрам предыдущего контракта выходило, что по новому договору Россия должна поставить в Америку 25-30 кг этого радионуклида.

Диоксид плутония-238 привлек внимание разработчиков космической техники еще на рубеже 50-60-х годов благодаря своему очень высокому удельному энерговыделению. Его ядра самопроизвольно испускают альфа-частицы, несущие огромную энергию. При распаде одного атомного ядра плутония-238 освобождается 6 млн электрон-вольт - столько же, сколько при сжигании сотен миллиардов молекул углеводородов (например, бытового газа). В современном источнике электричества, содержащем один килограмм плутония-238, достигается тепловая мощность около киловатта, а в химическом источнике (таком же по весу) тока - всего 5 Вт.

Поэтому термоэмиссионные генераторы (в них тепло от деления ядерного вещества сразу превращалось в электрический ток) на плутонии-238 были так востребованы во время космической гонки, особенно в военной сфере, начиная уже со второй половины 60-х годов прошлого века. Ученые советского "средмаша" первыми разработали мощный реактор, работающий на этом ядерном топливе, - 10-киловаттную установку "Топаз", испытанную в 1970 году, а несколькими годами позже был разработан термоэлектрический генератор "Бук". Когда в 1978-м испытательный спутник "Космос-954" с "Топазом" потерпел над Канадой аварию, американцы пережили настоящий шок - их космическое ядерно-энергетическое устройство такой же мощности только-только начинало проходить наземные испытания.

Есть еще одна особенность плутония-238, которая делает его просто незаменимым в современной медицине и биотехнологиях в целом. В отличие от гамма-излучения десятков других радионуклидов энергия гамма-квантов, возникающих при распаде ядер плутония-238, невелика, и поэтому защититься от них несложно. Долгоиграющие и безопасные батарейки (период полураспада плутония-238 - 87,74 года) уже сейчас используются в кардиостимуляторах и, как предполагают ученые, могут послужить источником энергии еще и для других протезных органов.

Россия едва ли много потеряет от американской плутониевой инициативы. Для энергоснабжения дальних космических кораблей типа Cassini (долетевшего до Сатурна) нужно не меньше 30 кг плутония-238, к тому же востребованность в Pu-238 в земных источниках питания, в том числе и для здравоохранения, будет только расти.