Znaczące Ilości (SQ) IAEA — progi materiałów jądrowych i analiza zabezpieczeń
Wyniki — Pluton (Pu), SQ = 8.0 kg
✓ Model zweryfikowany — szczegółowa walidacja
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Materiał | Pluton (Pu) |
| Kategoria IAEA | Bezpośrednio rozszczepialny |
| Próg SQ | 8.0 kg |
| Cel wykrywania IAEA | 30 dni (1 miesiąc) |
| Szacowany czas konwersji | 7 dni |
| Margines czasu dla inspekcji | +23 dni |
| Tempo nabycia/produkcji | 8.000 kg/rok = 0.0219 kg/dzień |
| Czas akumulacji 1 SQ | 365 dni = 1.0 lat |
| Ilość materiału w instalacji | 8.00 kg = 1.000 SQ |
| MUF (material unaccounted for) | 0.5% × 8.00 kg = 0.0400 kg = 0.0050 SQ |
MUF = 0.0050 SQ < 0,5 SQ. Poziom akceptowalny według standardów IAEA.
Czas akumulacji 1 SQ: 365 dni > cel IAEA 30 dni. Standardowy harmonogram inspekcji jest wystarczający.
Kreskowana linia = próg SQ (8.0 kg). Pionowa linia = moment osiągnięcia 1 SQ. Oś X: dni. Horyzont: 3 lata (36 miesięcy).
| Materiał | Próg SQ | Cel wykrywania | Czas konwersji | Uwagi |
|---|---|---|---|---|
| Pluton (Pu) | 8 kg | 30 dni | 7 dni | Dotyczy wszystkich izotopów i mieszanin izotopowych. Wyjątek: Pu-238 ≥80% — uznawany za nieistotny dla broni. |
| HEU (U-235 w materiale ≥20% U-235) | 25 kg | 30 dni | 7 dni | Wyrażony jako masa U-235 (nie całkowita masa uranu). Little Boy wymagał ~60 kg U-235. |
| Uran-233 (U-233) | 8 kg | 30 dni | 7 dni | Produkowany z toru Th-232. Masa krytyczna podobna do Pu-239. |
| Neptun-237 (Np-237) | 75 kg | 30 dni | 30 dni | Wyższy próg ze względu na trudniejszą konwersję. Krótkotrwały produkt w reaktorach uranowych. |
Cel wykrywania (timeliness goal): czas między kradzieżą a jej wykryciem musi być krótszy niż czas potrzebny na konwersję do urządzenia wybuchowego. Dla materiałów bezpośrednich: cel = 1 miesiąc.
Instalacja zawiera 1.000 SQ materiału. MUF = 0.0050 SQ.
IAEA traktuje każde 1 SQ jako jednostkę ryzyka. Instalacja z wieloma SQ wymaga intensywniejszego monitoringu (możliwość kradzieży kilku SQ jednocześnie przez różnych aktorów lub przez dłuższy czas bez wykrycia). Standardem IAEA jest raportowanie MUF kwartalnie (lub miesięcznie dla instalacji wysokiego ryzyka).
| Typ instalacji | Materiał | Przepływ [kg/rok] | MUF% | MUF [kg/rok] | Czas do 1 SQ przez MUF | Ryzyko |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Zakład wzbogacania uranu do LEU (wirówkowy) | LEU (U-235 w materiale <20% U-235) | 100000 | 0.05% | 50.00 | 548 dni 1.5 lat | Średnie |
| Zakład wzbogacania do HEU (historyczny) | HEU (U-235 w materiale ≥20% U-235) | 200 | 0.10% | 0.20 | >27 lat | Niskie |
| Zakład przerobu (Pu) | Pluton (Pu) | 300 | 0.50% | 1.50 | 1948 dni 5.3 lat | Niskie |
| Elektrownia jądrowa (LEU, LWR) | LEU (U-235 w materiale <20% U-235) | 25000 | 0.01% | 2.50 | >27 lat | Niskie |
| Reaktor badawczy (HEU paliwo) | HEU (U-235 w materiale ≥20% U-235) | 5 | 0.50% | 0.03 | >27 lat | Niskie |
| Fabrykacja paliwa jądrowego (LEU) | LEU (U-235 w materiale <20% U-235) | 200000 | 0.05% | 100.00 | 274 dni 0.8 lat | Wysokie |
Czas do 1 SQ = ile czasu potrzeba by zgromadzić 1 SQ przy typowym tempie MUF. Dane orientacyjne wg IAEA STR-368 i raportów rocznych IAEA. Kolor ryzyka: czerwony = akumulacja szybsza niż cel timeliness, żółty = marginalny, zielony = bezpieczny.
| Częstotliwość inspekcji | Interwał [dni] | Spełnia timeliness? | Inspekcji przed 1 SQ | Inspekcji w oknie timeliness | Ocena |
|---|---|---|---|---|---|
| Roczna (1/rok) | 365.3 | ✗ Nie | 1.0 | 0.1 | Ostrzeżenie |
| Półroczna (2/rok) | 182.6 | ✗ Nie | 2.0 | 0.2 | Ostrzeżenie |
| Kwartalna (4/rok) | 91.3 | ✗ Nie | 4.0 | 0.3 | Ostrzeżenie |
| Miesięczna (12/rok) | 30.4 | ✗ Nie | 12.0 | 1.0 | Ostrzeżenie |
| Tygodniowa (52/rok) | 7.0 | ✓ Tak | 52.0 | 4.3 | OK |
| Codzienna (ciągły monitoring) | 1.0 | ✓ Tak | 365.0 | 30.0 | OK |
„Inspekcji przed 1 SQ" — ile razy IAEA może skontrolować instalację zanim skumulowano 1 SQ przy podanym tempie nabycia. „Okno timeliness" — ile inspekcji mieści się w celu wykrywania IAEA (30 dni dla materiałów bezpośrednich).
Pomarańczowa linia przerywana = próg alarmowy IAEA (0,5 SQ = 4.0000 kg). Czerwona linia przerywana = 1 SQ (8.0 kg). Każda kolorowa linia = skumulowane odprowadzenie przy danej strategii.
| Strategia | Łącznie [kg] | Łącznie [SQ] | Osiągnięto 1 SQ | Przekroczono alarm/okres |
|---|---|---|---|---|
| Równomierne (stała frakcja) | 0.3840 kg | 0.0480 SQ | Nigdy | — |
| Narastające (×1,15 per okres) | 0.9281 kg | 0.1160 SQ | Nigdy | — |
| Skupione na końcu | 0.4560 kg | 0.0570 SQ | Nigdy | — |
| Sub-progowe (0,4 SQ/okres) | 0.3840 kg | 0.0480 SQ | Nigdy | — |
Równomierne: stałe tempo — najprostsze, stosunkowo łatwe do wykrycia przez SITMUF. Narastające: wolny start, potem gwałtowny wzrost — maskuje wczesną fazę. Skupione na końcu: minimalne przez 75% czasu, potem skok — utrudnia planowanie inspekcji. Sub-progowe: każdy okres <0,5 SQ — niezauważalne per-period, ale skumulowane osiągają SQ. „Przekroczono alarm/okres" = numer okresu, w którym jednorazowe odprowadzenie przekroczyło próg 0,5 SQ.
📚 Kontekst historyczny — Irak, Libia, Korea Północna i system zabezpieczeń IAEA
System SQ (Significant Quantity) rozwinął się po odkryciu zaawansowanego programu broniowego Iraku po wojnie w Zatoce (1991). UNSCOM/IAEA wykryło, że Irak był znacznie bliżej bomby niż zakładały oceny wywiadowcze — przy stosunkowo małej ilości materiałów. To zmusiło IAEA do rewizji celów timeliness i wprowadzenia rozszerzonego systemu zabezpieczeń (93+2, Protokół dodatkowy 1997).
Libia (2003): dobrowolna rezygnacja z programu ujawniła ukrytą sieć dostaw (A.Q. Khan) i pokazała, jak MUF może wynikać z nielegalnych zakupów. Korea Północna: wykrycie MUF w reaktorze Yongbyon (1992–1993) doprowadziło do pierwszego kryzysu IAEA — inspekcje nie dotrzymały celu timeliness.
Źródła: IAEA INFCIRC/153 (Corr. 1, 2011); IAEA STR-149 / GOV/2015/50; Albright, Solving the Iranian Nuclear Puzzle (2021); Blix, Disarming Iraq (2004); IAEA Annual Safeguards Reports (https://www.iaea.org/safeguards)
Progi SQ — źródło:
- IAEA INFCIRC/153 (Corr. 1, 2011) — definicja SQ i system zabezpieczeń
- IAEA STR-149 — Reference Manual for IAEA Safeguards, wartości SQ i cele wykrywania
- IAEA GOV/2015/50 — Glossary of Safeguards Terms
- IAEA INFCIRC/225/Rev.6 — Nuclear Security Recommendations
Model MUF:
- MUF = (wejście − wyjście − inwentaryzacja) — standardowe równanie bilansu materiałowego.
- Alarm SQ Indicator (SQI): MUF ≥ 0,5 SQ → raportowanie IAEA.
- Czas konwersji jest szacunkiem IAEA opartym na znanych metodach produkcji.
- Cel wykrywania: materiały bezpośrednie = 30 dni; pośrednie = 1 rok (zgodnie z STR-149).
Ograniczenia:
- Model zakłada liniową akumulację — rzeczywiste procesy mogą być nieciągłe.
- MUF może wynikać z błędów pomiarowych (nie tylko kradzieży) — model tego nie rozróżnia.
- Progi SQ obowiązują od 2011 r.; historycznie były inne (np. 8 kg Pu vs 6 kg dla WGPu).