Megatony na megawaty – projekt zakończony

Program ten był odpowiedzią na specyficzny problem wytworzony przez redukcję arsenałów strategicznych supermocarstw. Na mocy kolejnych traktatów SALT (1972), SALT II (1979) oraz START (1991) Stany Zjednoczone oraz Związek Radziecki zobowiązały się najpierw to zaprzestania rozwoju, a następnie realnej redukcji posiadanych arsenałów strategicznych. W wyniku porozumień doszło do demontażu wielu głowic jądrowych. Demontaż głowicy nie załatwia jednak całego problemu – nawet po jego przeprowadzeniu w arsenale pozostaje materiał rozszczepialny w postaci wysokowzbogaconego uranu (typowo powyżej 90% izotopu U-235) lub odpowiedniej jakości plutonu (powyżej 93% izotopu Pu-239). Materiał ten przekształcić z powrotem w głowicę jądrową jest relatywnie prosto. Państwo-posiadacz pozostaje zatem po demontażu głowic z zapasem kłopotliwego materiału, którego wykorzystać nie wolno, za to trzeba skrupulatnie pilnować, by nie dostał się w niepowołane ręce.

Materiał rozszczepialny najlepiej jest zatem zniszczyć. Najlepszym sposobem, by to zrobić jest wykorzystanie go do tego, do czego został stworzony, przynajmniej w pewnym sensie, czyli rozszczepienie go. Ale nie w bombie, a w cywilnym reaktorze jądrowym. Z bonusem w postaci produkcji energii elektrycznej. W przypadku plutonu wchodzi w grę także skażenie go odpadami promieniotwórczymi, których nie daje się już potem oddzielić, jednak rozwiązanie to, praktykowane początkowo w USA, prowadzi do marnowania potencjału energetycznego tkwiącego w tych kłopotliwych zasobach. A potencjał ten jest niemały. Szacuje się, że istniejące na świecie nadwyżki bojowego plutonu pozwoliłyby (przy zastosowaniu typowych dziś technologii produkcji paliwa plutonowego dla elektrowni jądrowych) na pozyskanie takiej samej ilości energii elektrycznej, co rudy uranu wydobywane na świecie przez nieco ponad rok, a do tego dochodzi jeszcze wysokowzbogacony uran, którego potencjał był kilkukrotnie większy.

Oczywiście zrobienie paliwa dla reaktora z głowicy wymaga określonych przygotowań. W przypadku plutonu wytwarza się tzw. paliwo MOX (z angielskiego Mixed Oxide Fuel), czyli mieszaninę tlenku plutonu (który stanowi faktyczne paliwo) oraz tlenku uranu (przy czym wykorzystuje się uran zubożony, niemal czysty izotop U-238, który nie stanowi tu paliwa, a niejako "materiał uzupełniający"). Na poziomie koncepcyjnym produkcja paliwa MOX "z bomby" wygląda tu tak samo jak produkcja podobnego paliwa z plutonu pozyskanego z wypalonego paliwa jądrowego, tj. z odpadów produkowanych przez elektrownie jądrowe. Pluton z elektrowni nie ma takiej czystości jak pluton z bomby i nie może być wykorzystany do celów bojowych, ale reaktorowi "za czysty" pluton nie szkodzi.

Z kolei żeby wykorzystać do produkcji cywilnego paliwa uran, trzeba go zubożyć. Typowy współczesny reaktor energetyczny wykorzystuje paliwo w postaci dwutlenku uranu (UO2), w którym niecałe 5% uranu stanowi izotop U-235. W naturalnych rudach uranu tego izotopu jest tylko ok. 0,7%, dlatego uran przed wytworzeniem z niego paliwa należy "wzbogacić", tj. przetworzyć na dwie frakcje - taką, w której zawartość U-235 będzie wyższa niż w rudzie (uran wzbogacony, wykorzystywany do produkcji paliwa) i taką, w której zawartość ta będzie niższa (uran zubożony). Dla skonstruowania uranowej głowicy jądrowej prowadzi się podobny proces, tyle że typowa głowica wymaga wzbogacenia nie na poziomie 5% jak paliwo do cywilnego reaktora, a 90%, więc proces jest dużo bardziej złożony. Natomiast jeśli chce się z uranu bojowego zrobić paliwo, proces należy odwrócić – uran wysokowzbogacony miesza się zatem z naturalnym bądź zubożonym do uzyskania wymaganej zawartości izotopu rozszczepialnego.

I na tym właśnie z technicznego punktu widzenia polegał program "Megatony na megawaty" – porozumienie zawarte w 1993 roku pomiędzy rządami Stanów Zjednoczonych oraz Federacji Rosyjskiej. Na jego mocy 500 ton wysokowzbogaconego uranu z rosyjskich arsenałów (pochodzącego z rozbiórki około 20 tysięcy głowic jądrowych) zostało zubożone do poziomu 4,3% w rosyjskich zakładach Techsnabeksport. Powstały produkt sprzedano następnie amerykańskiej US Enrichment Corporation (USEC), firmie zajmującej się wzbogacaniem uranu na potrzeby amerykańskich elektrowni jądrowych, a ta dostarczyła go swoim klientom. W ramach umowy Amerykanie wysłali także do Rosji uran naturalny w ilości odpowiadającej tej, którą Rosjanie zużyli w procesie zubażania materiału z głowic – jest to materiał dostarczony do USEC przez jej klientów. Amerykańska firma zamiast, jak to się zwykle robi, wzbogacić dostarczony przez klienta uran i oddać w postaci wzbogaconej po prostu podmieniała go na produkt otrzymany z Rosji.

Łączna ilość wytworzonego w rosyjskich zakładach niskowzbogaconego uranu wyniosła nieco ponad 14 tysięcy ton. Został on dostarczony do USA w ponad 250 oddzielnych transportach i posłużył do wyprodukowania aż ok. 10% energii elektrycznej wytworzonej w USA w ciągu ostatnich 15 lat. Wedle słów szefa amerykańskiego resortu energii Ernesta Moniza, uran pochodzący z rosyjskich głowic był wykorzystywany w "niemal wszystkich komercyjnych reaktorach jądrowych" w USA.

Program wytworzył jednak pewne skutki uboczne na rynku uranu. Wytworzone 14 tysięcy ton niskowzbogaconego uranu odpowiada ilości pozyskiwanej z przeszło 150 tysięcy ton rudy uranowej – jest to więcej niż dwukrotność rocznego globalnego zapotrzebowania na ten surowiec. Przy wzięciu pod uwagę rzeczywistego harmonogramu projektu, uran z rosyjskich arsenałów wyparł z rynku około 13% wydobycia. Musiało to oczywiście znacząco wpłynąć na funkcjonowanie rynku uranu, przede wszystkim poprzez zbicie cen oraz zahamowanie poszukiwania nowych złóż. Amerykańskie władze już w 1994 roku, przewidując pojawienie się takiego problemu, zobowiązały USEC do "ostrożnego" wprowadzania surowca na rynek, jednak dopiero w 1999 roku zakończono odpowiednie negocjacje ze stroną rosyjską. W ich wyniku USA i Rosja zobowiązały się do utworzenia i przechowania przez okres 10 lat odpowiednich zasobów uranu naturalnego dla skompensowania nadpodaży.