Ссылка на полный текст: Revisiting South Africa's Nuclear Weapons Program_ Its History ... - David Albright, Andrea Stricker - Google Книги
Навигация:
Шестнадцать заводов по добыче урана
Совет по атомной энергии страны (Atomic Energy Board или AEB) принимает программу ядерных исследований и разработок
Объект Пелиндаба - площадка для размещения первого атомного реактора
Использование принципа вихревой трубки для разделения изотопов урана
Реактор на уране с тяжеловодным замедлителем и натриевым охлаждением
Разработка мирных ядерных устройств (PNE)
Центр внутренней баллистики в Сомерсет-Уэст
Термоядерное устройство
Холодные испытания PNE с использованием природного урана вместо высокообогащенного урана
Объект Валиндаба - площадка для пилотного обогатительного завода
Метод аэродинамического обогащения на «заводе Y»
Метод геликона на «заводе Z»
«День хаоса» на «заводе Y»
Тепловой реактор Safari-1 производства США
Подземный испытательный полигон в пустыне Калахари
Командующий военно-морской базой Саймонстаун Дитер Феликс Герхардт — агент ГРУ Генштаба МО СССР
Реакция членов ядерного клуба на подготовку испытания атомного устройства в ЮАР
Причины роста интереса военных ЮАР к ядерной программе
Программа создания ядерного оружия под кодовым названием «Фестиваль проектов»
Kentron Circle (позднее Advena) - центр разработки и производства ядерного оружия ЮАР
Изделие "Melba"
Мероприятия по обеспечению надёжности и безопасности атомного оружия
Переносной сборочный стенд для подготовки боеголовки к применению
Процесс создания ядерного оружия
«Возможности Крамата: текущее состояние и дальнейшее развитие» (Крамат — кодовое слово, обозначающее ядерное оружие)
Задача разработки баллистической ракеты с ядерной боеголовкой
Объект Advena: работа над термоядерным оружием и баллистической ракетой
Центр интеграции и тестирования «Арарат»
Разработка артиллерийских снарядов с атомным зарядом для 155-мм САУ G6 «Rhino» производства ЮАР
Разработка термоядерного оружия в ЮАР
Сотрудничество Израиля и ЮАР в разработке ядерного оружия и средств доставки
Необходимость демонтажа системы апартеида
Президент Фредерик Виллем де Клерк закрывает программы разработки ядерного оружия в ЮАР
После нескольких лет разведки и разработки в 1952 году Южная Африка запустила свой первый полномасштабный завод по добыче урана, построенный при обширной помощи США и Великобритании. К 1955 году действовало шестнадцать заводов по добыче урана. До середины 1960-х годов южноафриканский уран продавался Объединенному агентству развития, закупочной организации, созданной Великобританией и Соединенными Штатами для обеспечения достаточных поставок урана для своих программ создания ядерного оружия.
Первоначально развитие уранового производства контролировалось непосредственно канцелярией премьер-министра ЮАР. Однако в 1948 году парламентским актом был создан Совет по атомной энергии страны (АЭБ) для контроля над всеми ядерными вопросами, в частности, производством и продажей урана от имени правительства.
Ру потратил около полутора лет на разработку проекта плана южноафриканской программы ядерных исследований и разработок. Посетив десять стран, опросив сотни экспертов и выслушав мнение южноафриканских правительственных, горнодобывающих и промышленных властей , он представил свой план AEB в июне 1958 года. Амбициозный план Ру предполагал резкий переход южноафриканской промышленности от отрасли «ремонта и технического обслуживания» к высокоразвитой отрасли, способной производить ядерную продукцию.
Целью этого плана было создание комплексной программы ядерной энергетики, которая позволила бы Южной Африке «стать настолько независимой от иностранного влияния в отношении ее потребностей в этой области, насколько это возможно». Основным аспектом плана было предоставление финансовой и другой помощи для обучения исследователей в области ядерной энергетики как в Южной Африке, так и за рубежом. В сентябре 1959 года тогдашний министр горной промышленности Ян де Клерк объявил, что кабинет министров одобрил предложенную программу ядерных исследований и разработок и ее относительную независимость.
Двумя наиболее амбициозными программами были собственный ядерный реактор и программа по обогащению урана.
Африка во многом зависела от соглашений о сотрудничестве в области гражданской ядерной энергетики с Соединенными Штатами и Великобританией. Возможно, самой насущной потребностью новой программы были квалифицированные ученые. Начиная сразу после того, как программа получила одобрение правительства, AEB нанял южноафриканских ученых с доказанными способностями и отправил их на зарубежное обучение в области ядерной науки и технологий в Соединенные Штаты и Европу.
В конце 1950-х и начале 1960-х годов одиннадцать южноафриканцев, включая тех, кто стал первыми руководителями исследовательских отделов AEB, участвовали в работе Американской Аргоннской международной школы ядерной науки и техники и ее организации-преемницы. Группа из семи человек одновременно была отправлена на обучение в Окриджскую национальную лабораторию.
Персонал программы должен был получить секретную информацию о ядерных взрывчатых веществах, европейских газовых центрифугах и ядерных возвращаемых кораблях для баллистических ракет.
AEB требовалось более подходящее место для реализации своей программы, чем его офис в Претории. Новая площадка должна быть относительно изолирована, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию реакторов, но при этом находиться рядом с крупными населенными пунктами, университетами и промышленными предприятиями. Для этого участка также потребуется крупный источник воды, достаточное электроснабжение и хороший доступ к дорогам. AEB выбрал участок к югу от ирригационной плотины Хартбесспоорт и на восточном берегу реки Крокодил, примерно в 30 км к западу от Претории.
Еще до того, как была выбрана площадка в Пелиндабе, AEB заказал исследовательский реактор в США. Реактор, тип которого назывался Ок-Риджский реактор (ORR), имел тепловую мощность около семи мегаватт (МВтт). Однако ее мощность может быть увеличена с относительно небольшими корректировками до 20 МВттепл. США также согласились предоставить оружейное урановое топливо (WGU) и вместе с Великобританией согласились получить облученное топливо для переработки.
Реактор, получивший название «Сафари-1», вышел из строя в 1965 году. На семинаре 1977 года в Йоханнесбурге Ру также признал, что «большая часть ядерного оборудования, установленного в Пелиндабе, имеет американское происхождение, хотя даже наша ядерная философия, хотя и несомненно наша собственная, во многом обязана мышлению [американских ученых-ядерщиков]». К середине 1960-х годов Пелиндаба располагала широким спектром объектов и оборудования, способных удовлетворить амбиции недавно обученных ученых-ядерщиков.
К 1961 году, когда старшие ученые AEB вернулись после зарубежного обучения, будущее обогащения урана на местах стало частой темой споров. Основная цель программы исследований и разработок заключалась в разработке методов переработки урана в более совершенную форму, чем желтый кек; обогащенный уран был конечной целью AEB. В AEB полагали, что обогащение урана, произведенного внутри страны, может быть прибыльным с финансовой точки зрения. Другой, связанной с этим мотивацией, был южноафриканский менталитет «все можно сделать», который не хотел, чтобы ему отказывали в высокотехнологичных ядерных проектах. Другие подозревают, что лидеры Южной Африки также видели в обогащении путь к ядерному оружию.
Ученые поняли, что строительство газодиффузионного завода потребует огромных капиталовложений и доступа к совершенно секретной информации; таким образом, это выходило бы за рамки финансовых и научных возможностей Южной Африки. Строительство газовых центрифуг, которые тогда разрабатывались в Германии, Нидерландах и Великобритании, также было в то время вне досягаемости Южной Африки. Ру поставил перед своими коллегами задачу найти метод обогащения, который был бы значительно меньше , чем гигантские газодиффузионные установки в США, и не требовал бы экстремальных требований газовых центрифуг с их проблемами вибрации, уплотнения и высокоскоростных подшипников.
Уолли Л. Грант, тогдашний главный инженер AEB, который позже стал генеральным директором AEB, в 1961 году выдвинул предложение оценить использование принципа вихревой трубки для разделения изотопов урана. Разделительный элемент лучше всего можно сравнить с «центрифугой со стационарными стенками», основанной на аэродинамическом принципе. В конечном итоге газовая смесь гексафторида урана и газа-носителя водорода с высокой скоростью поступает в стенки разделительного элемента и вращается внутри цилиндра, вызывая разделение изотопов урана.
Южноафриканские ученые были хорошо осведомлены о политически чувствительном характере обогащения урана, что, вероятно, было бы воспринято как потенциальный признак того, что Южная Африка ищет ядерное оружие. В результате AEB приложил все усилия, чтобы сохранить существование проекта в секрете.
Проект имел кодовое название «Проект охлаждения газа» и был разделен на три отдельных компонента , от которых произошло еще одно кодовое название «Проект XYZ». Сначала проект был размещен в центре Претории на невзрачном складе. В задней части, «вдали от посторонних глаз», собиралось и эксплуатировалось экспериментальное оборудование, а в передней половине располагался цех, который, «как говорили случайным любопытным, производил научное оборудование». Позже экспериментальная работа потребовала более строгой безопасности и была перенесена в столь же скромное здание «Шемрок Билдинг» в Претории, прежде чем окончательно переехать в Пелиндабу.
Первое разделение урана произошло в ноябре 1965 года, как раз к визиту премьер-министра Х.Ф. Фервурда, который был ярым сторонником проекта. К 1967 году ученые продемонстрировали в лаборатории осуществимость метода обогащения в вихревой трубке. Хотя некоторые проблемы остались, AEB рекомендовал построить пилотную установку. Из-за затрат, связанных с такой работой, правительство провело длительную независимую экспертизу проекта. В феврале 1969 года правительство одобрило строительство опытного завода и дополнительных исследовательских фондов на следующую пятилетку. Завод, получивший название Y Plant, будет предназначен для производства оружейного урана, а не только низкообогащенного урана.
В 1962 году AEB решил разработать энергетический реактор на природном уране с тяжеловодным замедлителем и натриевым охлаждением, который стал известен как Пелиндуна (Пелиндаба Дейтерий Уран Натрий (Na)). Та же концепция рассматривалась Соединенными Штатами, но не была реализована. Однако вскоре после того, как Грант, главный инженер AEB, вернулся домой после 17 месяцев обучения за рубежом в США, он предложил AEB реализовать концепцию реактора на основе труб под давлением. Он полагал, что эта концепция может значительно снизить затраты на производство электроэнергии, поскольку использование натрия в качестве хладагента улучшит передачу тепла и устранит необходимость в строительстве дорогих сосудов под давлением, производство которых было за пределами возможностей южноафриканской промышленности.
В целом, этот подход понравился AEB как передовой концепции реактора, которую могли бы производить южноафриканские предприятия. Более того, такой проект реактора побудит южноафриканскую промышленность улучшить свои возможности работы с материалами ядерного качества и специальными технологиями производства. Первым шагом было проведение серии теоретических расчетов, описывающих реакторную систему.
Первые расчеты проводились вручную, это трудоемкий процесс с ограниченной пользой. Затем для расчетов использовалась компьютерная база Совета по научным и промышленным исследованиям, пока AEB не построил собственный компьютерный центр в Пелиндабе. Чтобы получить первые экспериментальные данные, команда Гранта построила подкритическую модель реакторной системы. Эти данные улучшили компьютерные расчеты, что позволило получить хорошее согласие между измеренными и расчетными значениями и разработать более сложные математические модели реакторной системы. Однако требовалось больше данных.
Следующим шагом было создание критически важного объекта для проверки эксплуатационных параметров, таких как температурные коэффициенты , распределение мощности и значения регулирующих стержней. Из-за высокой стоимости такой установки AEB решило использовать двухпроцентное урановое топливо вместо природного уранового топлива. Таким образом, реактору потребуется всего четыре топливных элемента вместо 19 элементов, что позволит сделать установку значительно меньшего размера и дешевле. Критическая сборка, названная Пелиндуна 0/4, достигла критичности в ноябре 1967 года.
Это зависело от поставок из США 606 килограммов двухпроцентного урана и 5,4 тонны тяжелой воды. Эксплуатация объекта критичности стала важной вехой в развитии реакторной физики в Южной Африке.
В целом к 1966 году ученые и инженеры Пелиндабы решили многие, хотя и далеко не все, проблемы проектирования и строительства энергетического реактора Пелиндуна. Однако его самое выдающееся преимущество, а именно высокая удельная мощность, также означало, что экономичный реактор должен будет производить около 1000 мегаватт электроэнергии с использованием природного уранового топлива. Это было проблемой для южноафриканских разработчиков.
В середине 1960-х годов казалось маловероятным, что Южная Африка сможет интегрировать такую крупную установку в свою электроэнергетическую систему до 1980-х годов. Хотя мощность отдельного реактора можно было значительно снизить за счет использования топлива с обогащением на один-два процента, в Южной Африке тогда не было мощностей по обогащению, а предполагаемый пилотный завод по обогащению был бы слишком мал и потребовал бы импорта обогащенного урана. Однако целью проекта была разработка реактора, независимого от зарубежных поставщиков топлива. Стоимость проекта также стала проблемой, поскольку AEB осознал, что производство электроэнергии с помощью тяжеловодного реактора будет более дорогостоящим, чем с помощью легководного реактора.
Еще одним важным фактором стал «феноменальный успех проекта по обогащению урана». Оба проекта почти одновременно достигли точки, когда каждый из них потребовал строительства дорогостоящего пилотного завода. В конце 1960-х годов Южная Африка не могла позволить себе строительство обоих заводов.
Хотя проект Пелиндуна был прекращен в 1967 году, критически важный объект продолжал работать еще несколько лет. Прежде чем обогащенный уран был возвращен в США в 1971 году, слабооблученное топливо было отправлено в Великобританию на переработку. Излишне говорить, что многие проблемы остались нерешенными после завершения проекта Пелиндуна, но Южная Африка многое узнала о физике реакторов, ядерных реакторах и производстве критически важных объектов. Эта основа будет важна для программы ядерных взрывов и последующего проекта реактора, основной целью которого было производство плутония и трития для ядерного оружия.
В 1969 году AEB назначил внутренний комитет для изучения экономических и технических требований к ядерным взрывчатым веществам гражданского назначения. Эти ядерные устройства, называемые мирными ядерными взрывчатыми веществами (PNE), использовались Соединенными Штатами и Советским Союзом для различных гражданских целей, таких как создание гаваней, шахт, горных перевалов и добыча газа.
Интерес Южной Африки к ПНЕ поначалу не был секретом. В своем годовом отчете за 1969 год AEB сообщил, что исследует использование ядерной взрывчатки для земляных работ. ЦРУ заявило, основываясь на открытой литературе, что в период с 1968 по 1969 год по крайней мере один южноафриканский учёный находился в Соединённых Штатах, изучая применение PNE. Вероятно, это был Иоганн В. Ретиф, инженер AEB в программе PNE , опубликовавший в 1971 году технический отчет Стэнфордского университета «Использование ядерных взрывчатых веществ для освоения водных ресурсов в засушливых регионах».
В 1970 году газета «Йоханнесбург Стар» сообщила, что правительство Южной Африки «держит руку на пульсе последних событий в области использования ядерной взрывчатки в проектах гражданского строительства». Однако большая часть работ AEB по ядерным взрывчатым веществам была секретной, особенно планы по их разработке и производству. Более того, Южная Африка намеревалась изучить возможности разработки широкого спектра типов ядерной взрывчатки, что предполагало строго засекреченную работу. В своем секретном отчете 1970 года внутренний комитет AEB рекомендовал разработку различных типов мирных ядерных устройств:
• Устройства деления пушечного и имплозивного типа, называемые типом А. В эту категорию входили также устройства ускоренного деления под названием А*, в которых использовалась таблетка лития-6, дейтерия и трития в центре устройства типа А;
• Термоядерное устройство с детонатором деления, называемое типом Б.
Когда программа PNE официально стартовала в 1971 году, Андре Байс был молодым инженером, начинавшим свою карьеру в AEB. Он получил финансирование на обучение в университете от AEB с условием, что впоследствии он будет работать в AEB. В 1971 году его направили в проект PNE в Пелиндабе, который только формировался, но по мере работы над программой Байс все больше беспокоился. Он не видел сообщений о том, что ПНЕ были жизнеспособны экономически или технически. Он часто спрашивал свое начальство, какова будет его цель. Его начальство сказало ему, что найдут им применение, и посоветовало ему сосредоточиться на этой интересной научной и инженерной работе. Всякий раз, когда он спрашивал, действительно ли это была программа создания бомбы, он отвечал: нет.
У Байса сложилось впечатление, что AEB под руководством Ампи Ру мог легко получить средства от правительства для того, чтобы сделать то, что он считал важным, и AEB рассматривал перспективу разработки PNE как захватывающую техническую задачу, которая могла бы занять команду демонтированного реактора Пелиндуна.
Поскольку предполагалось, что в рамках программы обогащения будет производиться значительное количество оружейного урана (WGU), программа PNE решила сначала сосредоточиться на создании ядерного оружия пушечного типа. Этот тип оружия требует большого количества WGU, но обычно считается, что его легче построить, чем оружие имплозионного типа, для которого потребуется менее половины количества WGU. Однако у отдела разработки реакторов не было опыта работы с топливом или достаточного понимания баллистики, чтобы запустить заглушку WGU в ствол и соединить ее с остальной частью WGU, достигнув сверхкритической реакции. Высказывалась также обеспокоенность по поводу шума, возникающего при неоднократных выстрелах из огнестрельного оружия , хотя и с использованием суррогатного материала, на полигоне Пелиндаба. К началу 1970-х годов на этом объекте проживало значительное количество сотрудников и посетителей, не знавших о программе PNE. В результате было принято решение построить временный центр испытаний и разработок в Национальном институте оборонных исследований (NIDR) Совета по научным и промышленным исследованиям в Сомерсет-Уэст.
На новой площадке южноафриканцы работали над механической и пиротехнической подсистемами устройства пушечного типа. Первый эксперимент на стенде внутренней баллистики был проведен в сентябре 1973 года. Команда выпустила тяжелые (50 килограммов) вольфрамовые снаряды из расточенной четырехдюймовой корабельной пушки. Параметры внутренней баллистики были измерены для теоретической модели устройства, согласно декларации ЮАР, направленной Международному агентству по атомной энергии (МАГАТЭ). Используя эту информацию, команда разработала масштабную модель, которая со снарядом, изготовленным из вольфрама, была испытана в Сомерсет-Уэсте в мае 1974 года. Это продемонстрировало возможность создания ядерного взрывного устройства.
В 1976 году с использованием обширного оборудования команда испытала первую полномасштабную модель устройства пушечного типа с использованием снаряда из природного урана. Это испытание доказало механическую целостность конструкции. При разработке устройства команда AEB в Сомерсет-Уэст столкнулась с рядом проблем, включая достижение повторяемости требований к проективной скорости и симметрии, когда снаряд летит в ядро. Последнее означало, что конец устройства пришлось укрепить — по сути, он зацеплялся за пробку, летящую по трубке. Необходимость в таком уникальном подходе была вызвана отсутствием нейтронного инициатора — устройства, генерирующего нейтроны для запуска цепной реакции...
Южноафриканские устройства были разработаны для использования фоновых или случайных нейтронов для инициирования цепной реакции. Расчеты показали, что цепная реакция начнется через несколько миллисекунд после слияния ВОУ-снаряда с неподвижной ВОУ-активной зоной. Таким образом, чтобы произошел ядерный взрыв, форма собранного высокообогащенного урана должна быть сферической в течение как минимум порядка миллисекунд, что являлось одним из наиболее сложных инженерных препятствий, которые пришлось преодолеть команде.
По словам бывшего участника программы создания ядерного оружия, теоретическая группа в здании 5100 проводила фундаментальные исследования в области сжатия, гидродинамики, сечения фотонов и размножения нейтронов. Программе требовались современные компьютеры для вычислений. С этой целью он тайно заказал один из Европы. Позже, по словам бывшего участника программы создания ядерного оружия, гражданская компания заказывала компьютеры за границей, а эксперты по ядерному оружию использовали их в нерабочее время или удаленно.
В здании 5100 также размещалась небольшая газовая пушка (которую сотрудники Armscor называли «шестимиллиметровой системой»), используемая для определения уравнения состояния материалов, подверженных воздействию высокой температуры и давления, что имеет решающее значение для проектирования ядерных взрывных устройств. Эти важные данные по урану и плутонию засекречены, но они имеют решающее значение для теоретических моделей, связанных с ядерными взрывчатыми веществами. На основе прототипа газовой пушки в здании 5100 в рамках программы была построена полномасштабная двухступенчатая легкая газовая пушка в здании 5200 длиной 20 метров («29-миллиметровая система»).
Решение 1971 года о разработке устройств типа А включало разрешение на работу над «форсированным» ядерным взрывчатым веществом, называемым типом А*. Предполагалось, что в этом устройстве внутри устройства деления будет использоваться смесь лития, трития и дейтерия, что резко увеличит общую энергию взрыва устройства. В августе 1973 года министр горной промышленности одобрил теоретическую работу по типу Б, или моноядерному устройству с детонатором деления, называемому двухступенчатым термоядерным ядерным устройством. Большая часть этих первых усилий была сосредоточена на получении термоядерных материалов.
В начале 1970-х годов в рамках программы начались работы по выделению изотопа лития-6 из природного лития. Литий-6 превращается в тритий после нейтронного облучения и часто используется в термоядерных устройствах или в качестве мишени в реакторе для производства трития. AEB начал тестирование процесса отделения лития=6 на основе результатов обмена ртути. Эта работа проводилась в здании 5100.
...
Позже, в 1983 году, начались работы по процессу лазерного разделения изотопов на атомных парах (AVLIS) для производства лития 6 с использованием лазеров на парах меди.
Южная Африка получила значительное количество трития в результате ядерного обмена с Израилем, которому она предоставила природный уран. 9 В 1977 году Южная Африка получила четыре полных баллона, в которых содержалось почти 20 граммов трития. За исключением первоначального отбора небольшого образца , программа PNE (или последующие усилия по созданию ядерного оружия) не использовала этот тритий при разработке термоядерного или усиленного оружия. Тем не менее, предвидя использование трития в программе PNE, AEB построил на главной площадке (здание P1600) лабораторию по обращению с тритием, названную Газовой лабораторией. Оно было завершено примерно в 1981 году. Фактическая работа над термоядерным или усиленным оружием в 1970-е годы была минимальной. Приоритетом оставалась разработка устройства пушечного типа.
В 1977 году Южная Африка осознала, что полномасштабные подземные испытания PNE непрактичны. Однако программа также поняла, что в таком тесте нет необходимости. Отдел разработки реакторов занялся разработкой новой, меньшей конструкции. Второе устройство, построенное в 1978 году, имело длину два метра, диаметр 0,360 метра и массу 750 килограммов, что примерно в два раза меньше и почти в пятую часть веса первого устройства. По словам Слэббера, в 1978 году его команда провела холодные испытания этой конструкции с использованием природного урана вместо высокообогащенного урана. В рамках программы по-прежнему не хватало ВОУ, и потребуется еще год, чтобы накопить необходимое количество.
Южная Африка приняла закон о создании корпорации по обогащению урана. В ноябре была создана государственная Uranium Enrichment Corporation of South Africa Limited (UCOR), Уолли Грант стал ее первым управляющим директором, а Ампи Ру - первым председателем совета директоров. Персонал проекта AEB по обогащению также был переведен в UCOR. Участок, прилегающий к Пелиндабе, был выбран в качестве площадки для пилотного обогатительного завода под кодовым названием «Завод Y», а площадка для завода была выделена в ноябре 1970 года.
В южноафриканском процессе аэродинамического обогащения изотопы урана разделяются посредством центробежных эффектов, создаваемых быстрым вращательным движением смеси газообразного гексафторида урана и газа-носителя водорода в небольшой стационарной трубке. Пример разделительного элемента, показанный одному из авторов в 1994 году старшим экспертом по обогащению из Южной Африки, имел длину около пяти сантиметров и диаметр около одного сантиметра. Эксперт пояснил, что газовая смесь поступает с большой скоростью через крошечные отверстия в боковой части трубки и спиралевидно спускается по ней. Когда смесь достигает отверстий на концах трубки, ее радиус кривизны уменьшается в несколько раз, увеличивая разделение изотопов урана. Тяжелая фракция, более концентрированная по урану 238, уходит в сторону. Легкая фракция, более концентрированная в уране-235, выходит прямо в конце.
Поскольку каждый разделяющий элемент способен лишь незначительно обогащать уран, несколько разделяющих элементов объединены в «ступени», несколько тысяч которых соединены между собой трубами и клапанами в «каскад». Установка Y была разделена на пять последовательных блоков обогащения и одну «отпарную» секцию, каждая из которых содержала множество ступеней. Блоки располагались в трех больших зданиях, названных C, D и E
Природный уран подавался в блок 1 корпуса С. Обогащенный продукт из блока 1 (менее 2 процентов урана-235) по трубе направлялся в блоки 2 и 3 корпуса D для дообогащения до 10 процентов урана-235 . по трубам обогащенный материал доставлялся в блоки 4 и 5 здания Е, откуда выбрасывался конечный обогащенный продукт, содержащий более 80 процентов урана-235. Обедненный уран выгружался в нижнюю часть секции отпарной колонны в здании С. В совокупности все эти блоки назывались одним каскадом, повышающим уровень обогащения урана от природного урана, или примерно с 0,7 процента, до 80–90 процентов и более.
Завод Y был спроектирован для производства примерно 100 килограммов оружейного урана в год и номинальной производительности обогащения около 20 000 единиц разделительной работы (ЕРР) в год. Однако неожиданные проблемы на заводе ограничили уровень обогащения примерно до 80 процентов в течение первых нескольких лет его работы и привели к тому, что производительность составила лишь около половины его теоретической производительности. К концу августа 1979 года завод за 1,66 года произвел всего около 64 килограммов 80-процентного урана. Тем не менее, этого количества хватило на первую ядерную взрывную операцию в Южной Африке, которая была завершена в ноябре 1979 года.
Относительно небольшое количество произведенного ВОУ означает, что «вспышка» 1979 года над океаном к югу от Южной Африки, зафиксированная американским спутником «Вела», не могла быть южноафриканским ядерным испытанием.ы
Отсутствие ВОУ не исключает официального участия ЮАР в израильских испытаниях. Получение этих 64 килограммов 80-процентного ВОУ было дорогостоящим и требовало подготовки большого количества квалифицированных инженеров и ученых. К 1975 году в проекте UCOR работало 1200 человек, и Южная Африка уже потратила около 100 миллионов рандов (150 миллионов долларов в октябре 1974 года ) на исследования и разработки по программе обогащения, не считая расходов на завод Y.
Стоимость завода Y составила более 50 миллионов рандов (75 миллионов долларов в долларах октября 1974 года).
Большая часть фондов исследований и разработок была использована для оказания помощи южноафриканским промышленным фирмам в создании опыта и инфраструктуры, необходимых для выполнения различных сложных производственных задач, возложенных на них. Около 235 различных компаний вложили свой опыт и мастерство в проектирование и изготовление машин и приборов для завода Y. В ходе этого процесса южноафриканские компании значительно расширили свои навыки и возможности, в том числе импортировали значительно более сложные станки, оборудование и материалы. В Валиндабе проводились ответственные работы, включая изготовление разделительных элементов, очистку всех компонентов и сборку готовых компонентов. Эта работа велась под усиленной охраной.
Хотя Южная Африка постоянно заявляла, что завод Y был создан своими силами, многие ключевые элементы для завода были получены из-за границы.
... Южная Африка намеревалась обогащать свой внутренний уран и продавать его за границу, реализуя свою долгосрочную цель — получить большую экономическую ценность от добытого урана. Южная Африка понимала, что не сможет построить обогатительный завод промышленного масштаба в одиночку. Ей нужны были партнеры, которые разделили бы финансовые риски и расширили гарантированный рынок обогащенного урана.
В конце концов, Южная Африка построила полукоммерческий завод мощностью 300 000 ЕРР в год, достаточно большой, чтобы обеспечить НОУ два легководных реактора, которые она заказала во Франции в 1976 году. Завод Z, построенный по соседству с заводом Y. , использовал новые методы, такие как метод геликона, который снизил его стоимость и повысил эффективность по сравнению с Y-заводом. По словам Джексона, мотивация была стратегической, в том смысле, что растущая изоляция Южной Африки затрудняла покупку обогащенного урана на международном рынке.
Строительство этого более крупного завода началось в 1979 году, а ввод в эксплуатацию с гексафторидом урана начался в 1984 году. Из-за проблем, возникших из-за недостаточного опыта создания прототипа, производство обогащенного уёрана началось только в 1988 году . Однако впоследствии работа не была непрерывной. Проблемы с системами бесперебойного питания и специальной системой охлаждения, связанной с конденсаторами гексафторида урана, привели к тому, что в 1990 году станция проработала всего около двух месяцев. Этот завод производил уран, обогащенный до 3,25 процента, путем периодической переработки для двух энергетических реакторов Кеберга, что требовало около двух третей оптимального годового производства в 300 000 ЕРР.
С 1988 года до середины 1993 года полукоммерческий завод выпускал 734.0 SWU, из которых 95 процентов поставлено на реакторы Кёберга, а остальные 5 процентов поставлены иностранным заказчикам. 38 Общий объем производства за эти годы соответствует производству около 189 тысяч килограммов урана, обогащенного 3,25, при содержании хвостов 0,3 процента. Среднегодовой объем производства в течение каждого из этих пяти лет составлял около 150.0 ЕРР в год, или около 38 000 килограммов в год урана, обогащенного 3,25 процента. Процесс обогащения оставался очень энергоемким и не мог конкурировать с зарубежными производителями, особенно на перенасыщенном мировом рынке обогащения, существовавшем в начале 1990-х годов. Имея мало шансов на экономическую жизнеспособность, завод Z прекратил работу 31 марта 1995 года.
Когда Y Plant боролся за работу в 1970-х годах, он столкнулся со многими проблемами неэффективности и проблем. Эти проблемы оставались скрытыми в течение многих лет и возникли только после того, как Южная Африка подписала ДНЯО в 1991 году и ввела более прозрачную политику. Проблемы завода достигли своего апогея в августе 1979 года, который работники завода Y называют «днем хаоса». Это неожиданное событие положило конец производству 80-процентного ВОУ на 23 месяца, до июля 1981 года.
День хаоса возник из-за более высоких, чем обычно, примесей хлора в сырье гексафторида урана местного производства, что, в свою очередь, вызвало масштабную химическую реакцию в газообразном уране и газе-носителе водорода.
По словам Джексона, результатом стало осаждение твердого урана внутри каскада, в результате чего выход верхней части установки снизился до менее чем 10 процентов вместо 80-процентного урана. 23-месячный ремонт включал в себя замену всех старых разделительных элементов, отверстия которых забились. После перезапуска и восстановления равновесной работы завод наконец начал производить ВОУ (но все еще с обогащением только на 80 процентов ) в конце июля 1981 года.
День хаоса стал неожиданным финалом целого ряда проблем в Y-Plant, возникший после того, как в 1974 году он начал обогащать уран. Эти проблемы, некоторые из которых не поддавались объяснению, существенно усложнили запуск завода, а затем снизили выпуск обогащенного урана. В этот начальный период объем производства ВОУ составил лишь половину ожидаемого. Первый тип проблем был связан с неэффективными механическими процессами в каскаде Y-Plant, который простирался по блокам, что приводило к тому, что обогащенный и обедненный потоки после выхода из элементов сепаратора снова объединялись, что обычно называют «смешиванием». На заводе Y не использовалась более совершенная технология геликона, которая значительно сократила смешивание на полукоммерческом заводе. В нем использовался «цикл обратного насоса Пелсакона», который, по словам Джексона, работал не так хорошо, как ожидалось, и привел к более низкой производительности сепарации, чем ожидалось. Первоначально предполагалось , что потери при смешивании на этапе обратного насоса составляют 10 процентов. Однако на практике потери при смешивании были значительно выше.
Завод также пострадал от неожиданной потери сепарационной мощности. Каскад оказался недоступен больше, чем ожидалось. Примеси, особенно азот, попадали в технологический газ, вызывая дополнительные потери. Со временем разделительные элементы не работали должным образом из-за засоров и других проблем. Третий механизм потерь связан с каталитическими химическими реакциями между гексафторидом урана и газообразным водородом. В течение первых нескольких лет эксплуатации завода Y сотрудники проекта потратили много времени, пытаясь сократить потери обогащенного урана в результате химических реакций.
Начиная с конца 1960-х годов в рамках проекта по обогащению на основе открытой научной литературы было установлено, что реакция гексафторида урана и водорода может вызвать образование твердых продуктов урана и плавиковой кислоты (HF).
Однако лабораторные эксперименты начала 1970-х годов показали, что реакция будет происходить при гораздо более низких температурах в системах, моделирующих каскад Y-Plant. Эти системы, более сложные, чем описанные в открытой литературе, также содержали тефлоновые фильтры , которые выглядели как цилиндры и использовались для фильтрации пыли из колец ротационных компрессоров, некоторые из которых были довольно большими. Фильтры гарантировали, что пыль не забивает и не повреждает сепарирующие элементы.
Через 500–4000 часов в этих системах наблюдалась катастрофическая каталитическая реакция, при которой скорость реакции резко возрастала, а концентрации HF быстро возрастали. Что касается концентрации газа гексафторида урана, то после медленного снижения концентрации концентрация газа на фильтре быстро падала до нуля, что, по сути, сигнализировало о засорении фильтра продуктами реакции. При демонтаже испытательных систем операторы обнаружили, что продукты реакции, представляющие собой форму тетрафторида урана, образуются равномерно по всем тефлоновым фильтрам.
Основываясь на знаниях, полученных в 1980-х годах, южноафриканские исследователи пришли к выводу, что такое каталитическое поведение является результатом загрязнения хлором металлических поверхностей и тефлонового материала фильтра. В 1970-е годы, не имея этих знаний, операторы электростанций решали проблему эмпирически. Они полировали алюминиевые поверхности и кондиционировали системы HF и гексафторидом урана. Эти шаги увеличили «инкубационный» период с 500 до 4 000-10 000 часов.
Операторы также узнали, что за счет замены фильтров можно добиться более длительных периодов стабильной работы установки. Например, первая ступень прототипа блока 3 (расположенная в здании D и названная «Maverick») испытала такой катастрофический уровень потерь после 500 часов работы. Операторы стабилизировали работу Maverick, заменив тефлоновые фильтры.
После катастрофы в августе 1979 года операторы станции узнали, что подобное событие можно предотвратить, используя только гексафторид урана высокой чистоты и тщательно решая проблему реакции. Конверсионный завод, перерабатывающий желтый кек в гексафторид урана, удалял следы примесей в конце процесса, а не в его начале. У гексафторида урана были отобраны пробы на наличие примесей, а любой материал, не соответствующий строгим спецификациям, был повторно использован в процессе очистки. Операторы тщательно измеряли уровни обогащения в блоках и контролировали накопление урана на фильтрах с помощью уникального высококоллимированного детектора гамма-излучения. В результате операторы могли распознавать, когда фильтр перегружается ураном и его необходимо заменить новым, прежде чем каталитические реакции выйдут из-под контроля.
Таким образом, операторы избежали еще одного дня хаоса и сократили потери от химических реакций. Непреднамеренным результатом такого тщательного ведения учета стало то, что ежедневные эксплуатационные записи были подробными и сохранялись на протяжении всего срока службы станции.
Согласно отчету о полноте, представленному ЮАР в марте 1994 года МАГАТЭ, до закрытия завода Y 15 февраля 1990 года на нем было произведено в общей сложности около 990 килограммов ВОУ со средним обогащением 68 процентов.
Другой крупной программой, в которую Южная Африка получила ВОУ до закрытия завода Y, был поставленный США тепловой реактор Safari-1 мощностью 20 мегаватт (МВтт), расположенный в Пелиндабе. На эту программу было выделено около 215 килограммов ВОУ (среднее обогащение 46 процентов к сентябрю 1991 года). Около 85 килограммов этого ВОУ было отправлено в реактор Сафари. Около четырех килограммов этого ВОУ было потеряно при переработке топлива. Остальное сохранилось. Почти 170 килограммов ВОУ было использовано для смешивания запасов низкообогащенного урана (НОУ) для использования в отечественных энергетических реакторах. Из этого количества 92 килограмма были обогащены на 90 процентов. Эта операция по смешиванию была проведена в конце 1980-х годов, когда Южная Африка накопила избыток ВОУ для своей программы создания ядерного оружия. Во второй операции смешения использовался ВОУ со средним обогащением 28 процентов, который был слит из каскада Y-завода после остановки. Когда Южная Африка подписала ДНЯО в 1991 году, ее запасы ВОУ составляли более 800 килограммов со средним обогащением около 70 процентов (см. Таблицу 3.1). Подавляющая часть этого ВОУ не была облучена и находилась в пригодных для использования формах.
В 1970 году руководители программы PNE заявили высокопоставленным правительственным чиновникам, что необходимо провести полномасштабные испытания, чтобы убедиться в том, что конструкция ядерного устройства будет работать. Поскольку были запланированы PNE, полномасштабные подземные испытания также имели смысл как способ лучше понять последствия ядерного взрыва. В результате правительство одобрило строительство подземного испытательного полигона, который должен был быть готов к 1977 году ...
В 1973 году, когда на полигонах Пелиндаба и Сомерсет-Уэст продолжались работы над устройством пушечного типа, AEB начало интенсивно искать подходящий испытательный полигон для проведения подземных ядерных испытаний.
...
Была приобретена дополнительная земля для расширения испытательного полигона, получившего название Vastrap Site.
К 1976 году была пробурена первая пробная шахта на глубину 385 метров и диаметром 0,9 метра. Шахта была пробурена обновленным горным буром. Вторая шахта глубиной 216 метров была завершена в 1977 году. Как и было запланировано, все объекты в Вастрапе были готовы к середине 1977 года.
В середине 1977 года АЭБ изготовило устройство пушечного типа без ВОУ-активной зоны. Устройство было большим — 4,4 метра в длину, 0,61 метра в диаметре и весило 3450 килограммов. По словам бывшего старшего участника программы создания ядерного оружия, он был настолько большим, что отчасти позволял проводить многочисленные научные и инженерные исследования, некоторые из которых проводились в боковых туннелях от вертикальных шахт.
То, как этот тест был обнаружен в 1977 году, получило широкую огласку. Советский Союз внимательно следил за растущим ядерным потенциалом Южной Африки. В Силах обороны ЮАР (САДФ) работал шпион, коммодор Дитер Герхардт, командующий Сухопутными силами Южной Африки.
Герхардт был арестован как советский шпион в 1982 году и попал в тюрьму. В интервью после своего освобождения он сказал, что Советы выразили Соединенным Штатам свою обеспокоенность по поводу ядерной программы Южной Африки годом ранее . 3 Российский контакт сообщил ему, что Советский Союз и Соединенные Штаты обсуждали южноафриканскую программу вооружений в 1976 . Во время этой встречи Советы представили доказательства ядерной программы Южной Африки и попросили США о сотрудничестве в ее прекращении. Герхардт сказал, что одним из нескольких вариантов, упомянутых русскими, был превентивный военный удар по заводу Y. Он сказал, что Соединенные Штаты отвергли этот вариант.
На август 1977 года было запланировано «холодное испытание», а именно испытание идентичного ядерного взрывного устройства, за исключением того, что активная зона которого была изготовлена из обедненного или природного урана вместо ВОУ.
К лету 1977 года советская разведка обнаружила подготовку к испытаниям и в начале августа предупредила Соединенные Штаты. Хотя южноафриканцы и пытались скрыть свою деятельность на полигоне, позже они признали, что некоторые аспекты являются отличительными для ядерного испытания и не могут быть замаскированы.
Все крупные державы предполагали, что Южная Африка готовится к полномасштабному ядерному испытанию, очевидно, не подозревая, что у нее все еще недостаточно ВОУ. В августе 1977 года западные страны оказывали давление на Южную Африку, чтобы она не проводила испытания. Соединенные Штаты представили правительству Южной Африки некоторые из своих доказательств об испытательном полигоне. В письме государственного секретаря Сайруса Вэнса от 19 августа 1977 года министру иностранных дел РФ Боте были указаны географические координаты испытательного полигона и его основные характеристики на основе изображений. Согласно письму, сайт состоял из:
• Буровая установка и сопутствующее оборудование;
• Квадратная решетчатая башня на расчищенной территории, огороженной стеной, примерно в километре от буровой установки;
• Территория примерно в 3 км от квадратной башни, на которой находится площадка; эта территория соединена с территорией башни линиями электропередачи или связи;
• Охраняемая жилая зона в 15 км от башни, включающая около десяти зданий;
• Взлетно-посадочная полоса с твердым покрытием длиной примерно 1600 метров и в трех километрах от жилой зоны.
Кроме того, вся территория окружена внешней патрульной дорогой.
22 августа министр иностранных дел Франции предупредил о серьезных последствиях для французско-южноафриканских отношений. Хотя он и не уточнил, из его заявления следует, что Франция готова аннулировать свой недавний контракт на поставку Южной Африке ядерных энергетических реакторов «Кеберг». Международная реакция поразила правительство Южной Африки . По словам Дж. У. де Вильерса, бывшего президента и председателя правления AEB, оно заставило себя поверить в то, что его программа испытаний «не приведет к чрезмерной международной реакции». Это убеждение было основано на сдержанной реакции на испытание ядерного взрывного устройства, проведенное Индией в 1974 году.
Одним из самых больших сюрпризов стало то, что Соединенные Штаты настояли на проверке объекта в Калахари, что вызвало панику в программе PNE. Чтобы не допустить, чтобы такая проверка выявила деятельность на объекте, программа запустила «срочную программу по демонтажу и удалению критического оборудования, использование которого в военных целях невозможно объяснить». Площадка была расчищена в течение нескольких дней, а две испытательные шахты опечатаны. Как ни странно, проверка не состоялась.
... по словам трех бывших руководителей программы создания ядерного оружия, упомянутых ранее, Ханнеса Штейна, Рихардта ван дер Вальта и Яна ван Логгеренберга, «теперь стало очевидно, что испытания ядерных устройств для гражданских применений больше не могут проводиться даже в секрете." Любая надежда на гражданскую программу PNEPNE закончилась в августе того же года. Однако к этому времени программа PNE накопила достаточно знаний, чтобы понять, что полномасштабные испытания не являются необходимыми для подтверждения конструкции, как считалось в 1970 году.
... Соединенные Штаты прекратили ядерную помощь исследовательскому реактору «Сафари-1» в 1976 и услуги по обогащению атомных энергетических реакторов Кеберг в 1978 г. По словам Уолдо Штумпфа, бывшего главы Корпорации по атомной энергии (организации-преемницы AEB), прекращение помощи США в ядерной сфере в 1970-х годах было воспринято очень негативно, поскольку эти конкретные реакторы уже находились под гарантиями МАГАТЭ. Однако прекращение ядерной помощи США и других стран не помешало усилиям по созданию ядерного оружия.
Параллельно с подготовкой испытательного полигона в середине 1970-х годов наблюдался возросший интерес военных к ядерной программе. Как уже говорилось, П. У. Бота, тогдашний министр обороны, заявил, что он начал секретные дискуссии о получении ядерного оружия в 1975 году и провел дальнейшие переговоры в 1976 году, в ходе которых потребность в тактическом оружии вышла на первый план». В 1976 году военно-воздушные силы Южной Африки публично заявили, что бомбардировщики «Буканьер» отрабатывали методы доставки ядерного оружия, охарактеризовав одно учение как использование «компьютеризированных методов доставки ядерных бомб и предотвращения последствий возникшего взрыва».
В июле 1977 года, прямо перед открытием полигона, Бота приказал разработать национальные стратегические рекомендации по ядерному оружию.
Ситуация с безопасностью правительства ЮАР серьезно ухудшилась после поспешного ухода Португалии из Мозамбике и Анголы в 1974–1975 годах.
В 1975 году российские и кубинские военные прибыли в Анголу и помогли установить марксистско-ориентированный режим, имеющий тесные связи с Мозамбиком, Замбией и двумя движениями против апартеида, Народной организацией Юго-Западной Африки (СВАПО) и АНК. Претория опасалась, что эти бывшие колонии станут плацдармами для прямого вторжения, поддерживаемого Советским Союзом , возможно, с участием как кубинских, так и африканских вооруженных сил. Была подготовлена почва для военных столкновений на юге Африки, которые продлятся до 1988 года.
Независимо от достоинств позиции ЮАР в то время, правительственные чиновники ЮАР часто выражали горечь и разочарование действиями правительства США после ухода Португалии из Анголы. В то время ЮАР считала себя союзником Запада в борьбе с тем, что она считала коммунистической экспансией на юге Африки, и в 1975 году вторглась в Анголу при тайной поддержке ЦРУ США. Тем временем Сенат США, после расследований спорной деятельности ЦРУ и критических сообщений в СМИ, раскрывающих тайную помощь Анголе, проголосовал за запрет военной помощи США любой ангольской партии.
Лидеры Южной Африки почувствовали себя преданными. По словам Честера Крокера, бывшего помощника госсекретаря по делам Африки, «Претория раскритиковала то, что она считала западной слабостью, если не вероломством, и вышла из Анголы [в 1976 году] после заключения дополнительной сделки» с Анголой.
Изменение политики США против того, что ЮАР считала хорошо спланированной коммунистической угрозой, укрепило позиции тех, кто считал, что ЮАР необходимо ядерное оружие для защиты своей безопасности. Для Претории ЮАР стояла практически в одиночку против «тотального нападения» черных повстанцев и радикальных черных африканских государств, поддерживаемых Советским Союзом и его союзники.
Негативная международная реакция на сообщение Советского Союза и США в августе 1977 года о том, что ЮАР готовится провести испытание ядерного взрывного устройства в пустыне Калахари, сместила фокус программы PNE и еще больше способствовала созданию военной ядерной программы. Хотя участники программы PNE опасались, что раскрытие полигона приведет к отмене всей программы, правительство решило отложить испытания на неопределенный срок и продолжить доработку, миниатюризацию и транспортабельность существующего ядерного оружия. Оно начало рассматривать ядерное испытание как способ продемонстрировать политическое и военное послание, способствующее достижению целей национальной безопасности ЮАР.
... по словам Тилмана де Ваала, бывшего управляющего директора Armscor, «эти обстоятельства привели к убеждению, что в случае прямой угрозы своей территориальной целостности правительство не сможет рассчитывать на международную помощь . Вариант развития ядерного сдерживания становился все более привлекательным».
Бота одобрил предложение Комитета действий относительно предполагаемого оружия и объектов 4 июля 1979 года. Программа создания ядерного оружия носила кодовое название «Фестиваль проектов». В Armscor считали, что смогут выполнить эту задачу более эффективно и экономично, чем AEB. Представители Armscor рассматривали программу AEB как, по сути, научное мероприятие. AEB, со своей стороны, не верил, что у него есть мандат на использование этих устройств в качестве оружия, а это критически важный новый мандат. В результате правительство поручило Armscor превратить это устройство в системы вооружения. Ответственность за создание ядерного оружия взяла на себя дочерняя компания «Кентрон», производившая современное оружие и ракеты.
Примечательно, что Armscor считал, что ядерное оружие представляет собой комбинацию ядерного устройства и системы доставки.
Circle должен был стать собственным центром исследований, разработок и производства ядерного оружия в ЮАР, занимающимся созданием систем ядерного оружия. Объект находился под контролем оборонных ведомств, которым требовалось полностью оснащенное доставляемым ядерное оружие. Бота произнес свою речь возле нового хранилища строгого режима рядом со зданием «Circle», предназначенного для безопасного хранения ядерного оружия. По словам высокопоставленного чиновника, присутствовавшего на вводе в эксплуатацию, перед ним были расположены компоненты ядерного оружия и прототип боеголовки для планирующей бомбы, разрабатываемой Armscor. Бота сравнил Circle с Национальными лабораториями Лос-Аламоса и Ливермора, центрами американских исследований и разработок ядерного оружия. Однако на практике Circle функционировала скорее как Sandia National Laboratories.
Компания Armscor сочла устройство AEC, собранное в ноябре 1979 года, изделием, которое не соответствовало жестким спецификациям безопасности, защищенности и надежности, разработанными инженерами Circle. Первое изделие отправили в Circle. До передачи его временно хранили в заброшенной угольной шахте в Уитбанке, бывшем военном складе боеприпасов.
Согласно заявлению ЮАР для МАГАТЭ, компания Armscor модифицировала ядерное устройство, включая замену металлических компонентов ВОУ в 1982 году. Устройство переименовали в Melba, и в нем отсутствовали многие меры безопасности более поздних устройств. Armscor реализовала возможность подготовки ядерного устройства быстрее, чем требовалось для подготовки испытаний в 1977 году. Были разработаны методы быстрой транспортировки устройства на полигон Калахари и помещения его в шахту. Использовались специальные грузовики с лебедками, а не стационарное оборудование как в 1977 году. Необходимое оборудование хранилось наготове в комплексе «Circle». По словам представителя Armscor, мощность взрыва можно было оценить только с помощью сейсмических методов. В основном, использовались приборы, необходимые для оценки рисков радиоактивных осадков в результате случайного выброса во время взрыва.
Хотя целью было 24-часовое развертывание, представители Armscor поставили под сомнение способность так быстро готовить испытания. Чтобы создать надежное средство сдерживания, Armscor изготовила первое устройство в 1981-1982 годах, названное «моделью предквалификации». Компоненты ВОУ были изготовлены на предприятии Atomic Energy Corporation of South Africa (AEC). Мощность составила шесть килотонн, заряд содержал 80 процентов ВОУ. По словам представителя Armscor, его можно было сбросить с самолета. Это устройство дало ЮАР возможность реализовать свою первоначальную ядерную стратегию, которая требовала наличия хотя бы примитивных средств доставки. Первоначально он назывался Хобо, но позже был переименован в Кэбот.
Целью Armscor было производство боеголовок для применения в составе изделий, запускаемых с бомбардировщиков Buccaneer:
Планирующая управляемая авиабомба «Raptor-1» (также известная под индексом h3) имела радиокомандно-инерциальное наведение на маршевом участке траектории и телевизионное — на завершающем.
Это высокоточное изделие разработано на предприятии компании «Kentron» в Ирене, Претория. Дальность стрельбы составляла около 60 километров, с точностью поражения цели до одного метра.
В режиме применения ядерного оружия одна или две УАБ «Raptor-1» подвешивались под крылом многоцелевого штурмовика «Buccaneer S.Mk.50» на самых ближних к фюзеляжу пилонах. Две внешние точки подвески предназначались для контейнера управления оружием h3-Comms и контейнера РЭБ. После пуска «Raptor-1» пилот и штурман самолета постоянно контролировали боеголовку (рисунок 5.12). «Raptor-1» должен был приблизиться к цели, а затем спикировать на неё. Датчик высоты подрывал заряд на заданной высоте, чтобы уменьшить радиоактивное заражение местности. При этом на момент взлёта боеголовка находилось не в боевом состоянии. Пилот должен был подать сигнал на взведение изделия по достижении заданной высоты полёта.
В первые годы работы в Circle пришлось столкнуться со многими трудностями. Некоторые проблемы разработки и производства касались плотности отражателей нейтронов и покрытия урановых компонентов никелем. Последнее удалось решить только после опробования многих подходов. Отражатель нейтронов был изготовлен из вольфрама-меди, и при изготовлении этой детали возникло много проблем.
...
Кроме того, много усилий было вложено в надежность предохранительных и исполнительных устройств. Однако в конечном счете серийные модели Armscor были очень надежными: в них, где это было возможно, было встроено резервирование, и они были тщательно проработаны с точки зрения внутренней баллистики, а также операций взвода и предохранения. Каждое ядерное устройство делилось на две части: переднюю и заднюю. Поскольку ВОУ распределялся между двумя половинами в докритических количествах, конструкция сводила к минимуму возможность случайной детонации или несанкционированного использования.
Передняя часть содержала большую часть ВОУ, нейтронный тампер и тяжелый стальной механизм для улавливания снаряда и обеспечения его правильной посадки. Он не содержал электроники или систем безопасности, чтобы избежать необходимости периодического обслуживания. Передняя часть также не имела каких-либо компонентов, связанных с запуском цепной реакции в сверхкритическом материале. Уникальной особенностью южноафриканской конструкции пушки было то, что в ней не использовался нейтронный инициатор. Устройства были разработаны для использования фоновых или случайных нейтронов для инициирования цепной реакции. Расчеты показали, что цепная реакция начнется через несколько миллисекунд после того, как снаряд ВОУ попадет в мишень из ВОУ. Недостатком конструкции является то, что передняя часть должна была поймать и удерживать снаряд с ВОУ достаточно долго, чтобы случайный нейтрон мог запустить цепную реакцию. Чтобы одна деталь входила в другую и оставалась на месте, требовалось тщательное проектирование. Передняя часть имела относительно тяжелый демпфирующий компонент и возможность предотвратить отскок снаряда назад. Благодаря этим конструктивным особенностям после того, как передняя часть была собрана и протестирована, она не требовала технического обслуживания и могла оставаться на хранении в хранилище.
В задней части изделия находились меньшая часть ВОУ, топливо, воспламенители, электронные цепи взрывателя и воспламенения, а также механизм самоуничтожения. Задняя часть заряда нуждалась в обслуживании персоналом Circle, что требовало ее периодического изъятия из хранилища. По словам представителя Armscor, с передней и задней частью никогда не работали одновременно. Каждая секция хранилась в отдельном хранилище внутри главного хранилища. Более того, один и тот же человек не мог открыть хранилища, в которые раздельно помещались передние и задние секции изделий.
В хранилище находилась внутренняя панель управления, которая управляла десятью внутренними дверями (рис. 5.16). Панель управления также находилась в кабинете директора завода на втором этаже Circle. У него было видеонаблюдение за хранилищем, и директор должен был одобрить доступ в хранилище. Двери внутреннего свода имели два замка (рисунок 5.17). Чтобы предотвратить несанкционированную сборку оружия, но при этом обеспечить периодическое обслуживание задней секции изделия, для извлечения передней секции из внутреннего хранилища требовалось согласие президента государства.
... ни одна правительственная структура не могла собрать оружие самостоятельно. Для подготовки изделия президент отдавал приказ как министру обороны, так и министру полезных ископаемых и энергетики, которые, в свою очередь, приказывали председателю AEC и командующему Силами обороны Южной Африки делегировать своих представителей, у каждого из которых имелся код. Оба кода необходимо вставить в панель управления внутренним хранилищем.
По словам высокопоставленного представителя Armscor, извлечь из хранилища заднюю часть было проще, но все же требовалось четыре человека с разными кодами. Все четверо должны были присутствовать на месте. Ни у одного человека не было всех четырех необходимых кодов. В число этих четырех лиц входили: военный представитель, кто-то из Корпорации по атомной энергии и высокопоставленный чиновник Армскора.
ВОУ также находился под жестким контролем. В начале каждого рабочего дня ВОУ, предназначенный для использования на производственной территории, тщательно взвешивался с точностью до 0,1 грамма перед тем, как его вывезли из хранилища. В конце каждого дня материал забирали из зон обработки и производства и взвешивали с той же точностью, прежде чем возвратить в хранилище. ВОУ не хранился на технологических линиях.
Чтобы обеспечить возможность сборки передней и задней секции изделия в полевых условиях, компания Circle изготовила и хранила специальный переносной сборочный стенд; однако до начала подготовки боеголовки президент должен был подтвердить эти работы, направив сообщение на базу ВВС.
Процесс создания ядерного оружия начинался с получения металлических заготовок ВОУ от АЭК (ранее АЭБ). После измерения массы и уровня обогащения ВОУ помещали в хранилище строгого режима. На первом этапе производства металлу ВОУ придавали примерную форму компонента ядерного оружия. В южноафриканской конструкции отливались не полусферы ВОУ, а несколько секций, которые позже были соединены вместе, чтобы получить части заряда или, по-видимому, кольца для конструкции пушечного типа.
Операторы расплавляли ВОУ в вакуумной печи Degussa немецкого производства и заливали его в форму. Круг зависел от двух вакуумных печей. Первая куплена за рубежом в 1970-х годах. Вторая сделана в ЮАР. Последняя была резервной, которую можно было использовать, если бы первая печь сломается.
Литейные операции происходили в металлургическом цехе.
... отлитый металл помещали обратно в хранилище, а в помещении для отливки проводилось обеззараживание. Следующим шагом в этом процессе была обработка отлитой детали или секции активной зоны из ВОУ. Каждую урановую отливку обрабатывали токарные станки, оснащенные специальной оснасткой. Один токарный станок использовался для обработки.
Станки находились в шкафах с вытяжками. Помещение, в котором находилось это оборудование, показано на рисунке 5.20. Эти токарные станки не были сложными и не имели числового программного управления.
Зона механической обработки находилась в закрытом помещении, примыкающем к металлургическому цеху (см. рис. 5.20). В нем находились два токарных станка, вытяжка и вентиляционное оборудование. Каждая секция ВОУ покрывалась никелем для защиты от окисления и коррозии. После этого каждую секцию возвращали в хранилище. В ходе операций литья и механической обработки образовывались отходы, которые отправлялись в Корпорацию по атомной энергии для переработки или утилизации.
Тампер устройства, сделанный из вольфрама, был чувствительным элементом, сложным в изготовлении.
Сырьем служил вольфрамовый порошок, который измельчали в шаровой мельнице, помещали в резиновый мешок и прессовали в холодном изотопном прессе (CIP). CIP был изготовлен в ЮАР. После проверки затвердевший порошок нагревали или спекали в специальной печи, приобретенной у Дегусса-Дюрферрита. После этого детали обрабатывали и соединяли.
Особая часть процесса сборки называлась «прогонкой», которая проводилась на близлежащем испытательном стенде. Испытания были необходимы для того, чтобы гарантировать, что ядерное оружие выдержит транспортировку и запуск.
После сборки на заводе Circle передняя или задняя часть отправлялась на установку климатических испытаний.
...
В ходе испытаний оценивалось влияние на оружие циклических изменений температуры и давления воздуха. Ещё один комплекс испытаний гарантировал, что боеголовка выдержит значительные вибрации, возникающие при взлете, особенно когда она установлена под крылом самолета. Для таких испытаний на объекте имелся как большой, так и малый вибрационный стол. Они были способны создавать случайные и периодические вибрации. Вибростол нуждался в охлаждении, поэтому за зданием построили градирни.
По словам бывшего высокопоставленного чиновника Armscor, у Armscor возникли трудности с покупкой вибростолов, особенно большого, поскольку они используются только военными. По словам бывшего старшего участника программы: «Их покупка была настоящей головной болью».
Здание также было оборудовано центрифугой на 200G. Там также были две камеры климатических испытаний, по крайней мере одна из которых могла имитировать влажность и высоту до 50 000 футов, при относительной влажности 99 процентов и создавать температуры в диапазоне от -60 до +130 градусов по Цельсию.
До завершения программы в 1989 году было изготовлено восемь ядерных устройств с ВОУ, а два выведены из эксплуатации. В итоге имелось четыре устройства 500-й серии. Как уже говорилось выше, в конце программы одно устройство оказалось некомплектным, хотя были готовы ядро и некоторые неядерные компоненты этого устройства.
По данным представителя Armscor, к 1989 году годовые операционные расходы составляли от 20 до 25 миллионов рандов, или примерно 125-160 миллионов рандов в апреле 2016 года.
... в рассекреченном документе от сентября 1987 года содержится описание новой стратегии, подтверждающее слова Байса. В этом документе «Возможности Крамата [ядерного оружия]: текущее состояние и дальнейшее развитие» подкомитет под названием «Рабочая группа по системам вооружений» (WSWG) представил ряд рекомендаций по ядерному оружию Комитету по контролю Витвлея (известному под аббревиатурой на языке африкаанс WBK), который был старшим координирующим органом программы ядерного оружия.
В меморандуме конкретно говорится, что обновленная ядерная стратегия была «одобрена министром обороны 24 ноября 1986 года». По словам Байса, он проинформировал президента Боту о новой стратегии. На встрече Байс рекомендовал никогда не применять ядерное оружие и заявил, что Бота не возражает. Ему не известно, одобрил ли Бота или кабинет министров новый стратегический документ, имевший статус документа оборонной политики.
Согласно этому документу Kramat Capability, южноафриканская стратегия «сдерживания» может включать в себя:
• На этапе стратегической неопределенности существование [ядерного] потенциала КРАМАТ будет отрицаться.
• На этапе скрытого состояния возможности КРАМАТА будут скрыто раскрываться как средство побуждения, убеждения и принуждения.
• На этапе открытого сдерживания будут рассмотрены следующие действия:
• Открытое объявление.
• Демонстрация силы.
• Демонстрация (подземный или атмосферный испытательный взрыв).
• Угрожающее использование.
• Применение на поле боя в качестве СРЕДСТВА СДЕРЖИВАНИЯ (выделено в оригинальном документе) против обычных десантных сил.
• Никакого стратегического применения не предусмотрено, только угроза применения.
Далее в документе говорится:
«Для надежной реализации этой стратегии необходимы следующие системы вооружений»:
• Авиационное оружие для демонстрационных атмосферных испытаний и применения в бою.
• Взрывное устройство для подземных демонстрационных испытаний.
• Баллистическая ракета дальнего действия для угрозы стратегического применения.
К этому времени оружие воздушного базирования, а именно «Раптор», о котором говорилось в главе 5, было полностью разработано и оснащено ядерными боеголовками. Однако ядерный полигон не работал с 1977 года, когда его спешно закрыли, а две глубокие шахты загерметизировали. Обеспечение возможности проведения испытаний стало неотложным приоритетом. Более того, хотя до развертывания баллистической ракеты оставалось еще много лет, к 1987 году она рассматривалась как критически важная система ядерного оружия, для которой потребуются новые боеголовки.
По сравнению с самолетами баллистические ракеты предлагали ЮАР более надежную систему доставки ядерного оружия. По словам бывшего руководителя программы создания ядерного оружия, ЮАР хотела иметь ракету с дальностью действия 2500-3000 километров, что больше, чем дальность полёта израильских ракет, которые легли в основу разработки. Цель заключалась в том, чтобы иметь возможность нанести удар по Луанде, столице Анголы, и точкам расположенным дальше к северу.
Другой мотивацией для создания баллистической ракеты с ядерной боеголовкой является то, что срок службы бомбардировщиков Buccaneer, закупленных в Великобритании в 1965 году, приближался к концу. По словам того же чиновника, к концу 1980-х годов только три самолёта могли использоваться как носитель ядерного оружия.
Поставленный Францией самолет «Мираж» можно было модифицировать в носитель ядерного оружия, но он не имел дальности полета, необходимой для реализации ядерной стратегии ЮАР. Также росли опасения по поводу способности самолетов ЮАР проникать в воздушное пространство противника в будущем. При наличии международных санкций ЮАР вряд ли сможет купить современный бомбардировщик дальнего действия или позволить себе его разработку внутри страны. Таким образом, разработка баллистической ракеты с ядерной боеголовкой стала реальным приоритетом Южной Африки ...
Решение о строительстве новых объектов было мотивировано в первую очередь решением о создании ядерного оружия следующего поколения. Правительство поручило разработку боеголовок имплозивного типа, продолжение теоретических работ по всем типам ядерной взрывчатки, включая усиленные и термоядерные конструкции, и, что наиболее важно, интеграцию ядерной боеголовки в баллистическую ракету. Новый объект был спроектирован компанией Armscor для выполнения этих задач.
Программа разработка баллистической ракеты с ядерной боеголовкой возникла в конце 1980-х годов как реальный приоритет ЮАР, которая, как ожидалось, станет смыслом первого десятилетия работы Advena. Что касается боеголовок баллистических ракет, компания Armscor планировала модернизировать ядерное оружие пушечного типа 500-й серии. В Armscor заявили, что планируют «заменить семь устройств пушечного типа семью модернизированными устройствами, когда к 2000 году закончится их расчетный срок службы».
Хотя Адвена обладала множеством возможностей для разработки передового ядерного оружия, темпы производства оружия были скромными. Ежегодно оно могло производить не более двух-трех единиц оружия. Центральные лаборатории Адвены были построены таким образом, чтобы они могли как разрабатывать, так и производить устройства имплозивного типа. Ключевой частью этих усилий было освоение взрывчатых веществ.
Самым примечательным новым зданием в Адвене стал центр интеграции и тестирования (см. рисунки 7.1 и 7.5). Завершенный в июне 1989 года, он предназначался для сборки современного оружия и интеграции с системами доставки, в частности баллистическими ракетами. Его значение для тех, кто находится на этом месте, раскрывается в его прозвище. Это здание было известно как «Арарат» — библейское указание на священную землю или гору, где покоился Ноев ковчег
В течение многих лет ходили слухи о том, что ЮАР создала боевую головку, способную стрелять из 155-мм артиллерийской системы под названием G-6. Основной причиной такого решения стало заявление ЮАР в 1982 году о том, что эта система способна нести ядерную боеголовку НАТО. Фактически, согласно ее заявлению для МАГАТЭ, ЮАР провела бумажные исследования артиллерийских снарядов, оснащенных ядерными устройствами.
Несмотря на стремление к ускоренной разработке термоядерного оружия, Адвена не имела возможности справиться с тритием. Хотя Южная Африка приобрела тритий у Израиля в 1970-х годах, а AEC производила литий-6, отсутствие у Advena возможностей по производству трития позволяет предположить, что усиленное и термоядерное оружие не было приоритетом Armscor, за исключением теоретических исследований ...
ЮАР заинтересовала идея «повысить» мощность своего ядерного оружия за счет использования небольшого количества трития и дейтерия. Идея заключалась в том, чтобы увеличить мощность взрывчатого вещества с 10–20 килотонн до 60–100 килотонн. Начались небольшие теоретические работы по основным принципам ядерного синтеза. Рассматривались как газообразная, так и твердая форма термоядерного топлива. Однако газообразная форма потребовала бы введения трития и дейтерия под высоким давлением в капсулу или резервуар, что, по мнению программы, выходит за рамки возможностей Южной Африки. Вместо этого была выбрана твердая таблетка лития, трития и дейтерия.
Согласно заявлению ЮАР для МАГАТЭ, в устройстве пушечного типа гранула размещалась в ВОУ-снаряде. Такое размещение соответствовало бы философии командования и контроля Южной Африки, поскольку тритий в термоядерной грануле радиоактивно распадается за относительно короткий период времени. Таким образом, гранулы требуют периодической замены.
Armscor, однако, мало интересовался усиленными устройствами. В 1980-х годах ее усилия по созданию вооружений не были готовы к такой передовой концепции и, во всяком случае, не были готовы к изучению практических возможностей повышения мощности.
Работа так и не дошла до того, чтобы использовать тритий. В любом случае, согласно заявлению ЮАР в МАГАТЭ, работы были остановлены в 1987 году.
Начиная с 1987 года AEC начала продавать тритий, импортированный из Израиля десятью годами ранее. Большая часть этого трития уже радиоактивно распалась, поскольку период полураспада трития составляет около 12 лет.
Были утверждения, что Израиль предоставил или предложил ядерное оружие ЮАР, особенно в 1970-х годах. Один из часто обсуждаемых случаев связан с рассекреченным документом, описывающим секретную встречу в Претории в 1975 году между министром обороны П.В. Ботой и министром обороны Израиля Шимоном Пересом. На этой встрече Бота выразил заинтересованность в получении ограниченного количества единиц «Шале» при условии, что будет обеспечена правильная полезная нагрузка. Министр обороны Израиля заявил, что необходимая полезная нагрузка доступна в трех размерах.
«Шале» было кодовым названием ракеты «Иерихон», и некоторые пришли к выводу, что один из «размеров» должен был быть ядерным.
По сути, согласно этой интерпретации, Бота выражал заинтересованность в покупке ядерного оружия у Израиля и баллистической ракеты для его доставки. Хотя в рассекреченном документе, суммирующем эту дискуссию, не упоминается ядерная боеголовка, можно предположить, что ядерная боеголовка была одним из вариантов, учитывая засекреченный характер дискуссии. Также можно было бы ожидать, что в столь деликатной дискуссии будет сохранено отрицание любой такой возможности.
Как известно, между учеными и инженерами Армскора и Израиля существовало широкое сотрудничество по ракетам, которое каждая сторона называла сотрудничеством по космическим запускам. Однако обе страны использовали или планировали использовать эти ракеты в качестве баллистических ракет для перевозки ядерного оружия, даже если в случае с Южной Африкой ракеты также выведут спутник на орбиту. Более того, в случае с ЮАР там были эксперты Armscor, которые одновременно работали и над программами баллистических ракет, и над программами ядерного оружия. Таким образом, нельзя исключать возможность обмена конфиденциальной информацией о ядерном оружии , несмотря на то, что официальные лица обеих стран заявляют, что их страны придерживаются официальной политики, запрещающей такое сотрудничество.
К концу 1980-х годов экономические санкции и вывод инвестиций из Южной Африки в сочетании с расовыми волнениями привели Южную Африку к глубочайшему финансовому кризису за всю историю. В свете ухудшающейся экономической ситуации в Южной Африке многие влиятельные члены правящей Национальной партии пришли к выводу, что апартеид неработоспособен и что необходимо политическое решение для демонтажа системы ...
В 1988-1989 годах компания Armscor завершала строительство нового комплекса объектов по производству ядерного оружия и приступила к реализации долгосрочной программы модернизации ядерного арсенала Южной Африки. Это включало разработку баллистических ракет с ядерными боеголовками и, возможно, увеличение общего количества ядерного оружия . Смена политического руководства, похоже, также была необходима. Самым важным покровителем этой программы вооружений и противником прекращения апартеида был президент Бота, чей известный взрывной характер и авторитарная манера поведения снискали ему прозвище «старый крокодил». Хотя Бота был привержен реформированию системы апартеида, он не желал при этом жертвовать властью африканеров.
... вероятно, что де Клерк и его советники действительно беспокоились о том, сможет ли будущее многопартийное правительство успешно разделить контроль над ядерным арсеналом. С этой точки зрения, ликвидация арсенала до начала крупных реформ правительства предотвратила потенциальный конфликт между основными партиями и создала региональную и международную политику против ядерного оружия. Поскольку АНК выступал против южноафриканской программы создания ядерного оружия, ему было трудно противостоять тому, что сделал де Клерк.
...
... представители западной разведки были обеспокоены «нестабильной ситуацией с безопасностью в Южной Африке» и выразили «глубокое беспокойство по поводу того, что будущее правительство АНК может испытать искушение начать собственную программу производства оружия или продать [высокообогащенный] уран в Ливию, либо в Иран, либо Организации освобождения Палестины, которые оказывали поддержку движению в годы изгнания».
26 февраля 1990 года де Клерк выдал письменное разрешение на извлечение из хранилища в «Circle» всех существующих ядерных устройств и компонентов, как комплектных так и некомплектных, демонтаж имеющихся ядерных устройств с последующей передачей ВОУ в АЭК на хранение.
Центром деятельности по демонтажу ядерных устройств стали объекты «Circle» и «Advena», которые к тому времени все вместе назывались «Advena». Устройства извлекли из хранилища «Circle» . ВОУ расплавили и переработали в слитки по несколько килограммов каждый, а затем возвратили в хранилище. В одном из внутренних хранилищ установили специальные полки для хранения слитков ВОУ без возникновения аварий, связанных с критичностью.
Неядерные компоненты изъяли из боеголовок и сгруппировали в соответствии с их конструктивным назначением. Группа контроля вела тщательный учет происхождения (по устройствам) каждого компонента и его последующего использования. Отдельные компоненты либо разбирали на сырье, либо уничтожали путем резки и плавления. Пиротехнические компоненты уничтожали. Взрывчатка (и образцы, хранившиеся отдельно для испытаний на долговечность) уничтожались подрывом. Насколько возможно, компоненты разных устройств собирали вместе, а затем резали или уничтожили иным образом. Прочие компоненты отправили на склады «Circle» или утилизировали как металлолом.