摘要：苏联核计划中使用的核裂变材料主要有钚-239和铀-235，其中钚-239的生产率先取得成功，1949年8月29日苏联试爆的第一颗原子弹РДС-1所使用的核裂变材料便是钚-239。1949年之前，钚-239的生产具有试验性特征，1949年之后，钚-239进入了工业规模化的生产阶段。在钚-239的工业生产阶段，反应堆技术、放射化学技术和化学冶金技术都不断完善，实现了产能提高、成本下降、安全生产等目标，形成了完善的钚工业综合体，不仅为俄罗斯联邦留下了丰厚的钚产品，还为其钚-239的生产奠定了坚实基础。
关键词：苏联核计划；钚-239；反应堆技术；放射化学技术；化学冶金技术
苏联核计划实施过程中使用的核裂变材料主要有钚-239和铀-235，它们的顺利生产是研制核武器最关键、难度最大的环节之一。苏联核计划的学术负责人И.В.库尔恰托夫(И.В.Курчатов)曾反复强调，研制核武器的主要困难在于钚-239和铀-235的生产。为了节省时间，政府决定同步生产钚-239和铀-235。鉴于美国已试爆的原子弹是钚弹，故苏联在政策上更倾向于加紧钚-239的研制。据已解密档案显示，自1945年8月20日核计划全面启动到1949年8月29日РДС1成功试爆，专门委员会共召开了90多次会议，其中有50余次会议涉及生产钚-239的817综合厂，解决了与其选址、设计、建设和调试有关的80余个问题。苏联在钚-239的生产领域率先取得成功，实现了从无到有的突破。1949年之后，苏联在钚-239的生产上仍面临着提高产量、降低生产成本、实现安全生产等重任。据统计，1950—1953年间，专门委员会召开了15次会议，仅与817综合厂有关的议题就达到50余个。1953年6月专门委员会被取缔后，钚-239的生产移交给了苏联中型机械制造部，在其领导下继续扩大生产规模、完善生产技术。关于РДС-1试爆之前与钚-239生产有关的问题，笔者在《苏联赶超型的核工业发展政策——以乌拉尔地区为例》《苏联核裂变材料的生产与核计划的实施(1945—1949)》《苏联计划中的核保密城市研究(1945—1953)》等论著中已详细阐述，本文重点关注1949年之后钚-239生产的相关问题，根据俄罗斯最新解密的档案梳理1949年之后苏联在钚-239生产方面取得的技术突破，及其在工业规模化生产方面取得的成就。
一、反应堆技术的发展
钚-239在自然界中并不存在，需要利用核反应堆中产生的中子打击铀-238，其生成物衰变后形成钚-239，然后再利用化学方法将钚-239从铀-238中分离出来。由此可见，生产钚-239最重要的环节就是建成反应堆。反应堆的技术方案主要有铀—石墨反应堆(以下简称石墨堆)、铀—重水反应堆(简称重水堆)和铀—轻水反应堆(简称轻水堆)。1949年之前，苏联以发展石墨堆为主，重水堆和轻水堆处于试验研究阶段；1949年之后，石墨堆仍处于主导地位，但重水堆和轻水堆已付诸生产实践。
1．石墨堆
石墨堆即以石墨作为核反应堆中中子减速剂的反应堆。1945—1949年间，苏联在817综合厂建造并投产了第一座A石墨堆，其铀棒采用垂直放置方案，克服了美国水平放置方案工艺管道结构构件容易变形的弊端，首创了工艺管道的垂直结构，使得石墨堆的效能大大增强，成为苏联的第一代反应堆。然而其产能过低，A石墨堆的钚产量约为100克/天。为了提高钚的生产能力，1948年7月17日第一管理总局下达第276cc/оп号命令，决定在817综合厂再建一座高效的AB-1石墨堆，计划产量是200～250克/天。
AB-1石墨堆基本上是A石墨堆的复制品，它们的研究团队几乎相同：理论研发单位都是2号实验室，整体结构设计单位都是第11国家特种工程设计院，各个特殊单元和系统的设计委托给重工业企业建设部下属的钢结构设计院和电气安装中心，以及电站部下属的全苏热工研究所和热电公司。鉴于A石墨堆的设备制造和安装单位——化学机械制造研究所的工作存在积压，АВ-1石墨堆的设备制造和安装由装备部下属92厂(也称高尔基机械制造厂)负责。为此，92厂成立了专门设计局负责核工业设备的研发。AB-1石墨堆于1950年4月投入使用。与此同时，817综合厂又新建了AB-2(1951)、AB-3(1952)、ИР-АИ(1951)三座类似的石墨堆。其中，AB-2和AB-3反应堆的主要技术设备由乌拉尔奥尔忠尼启则重型机械制造厂研制，电气设备由波多里斯克机械厂研制，而ИР-АИ反应堆主要借鉴了A石墨堆的技术经验。就用途而言，AB-1、AB-2石墨堆仅用于生产钚-239，AB-3和ИР-АИ石墨堆可以生产钚-239和核聚变材料氚。它们是苏联的第二代反应堆，与第一代反应堆一样，都是垂直型反应堆。但与第一代反应堆相比，它们的生产效率更高，且安全性能更好。
但仅由817综合厂一家工厂进行钚-239的生产，产量不能完全满足国家的需要。因此在20世纪50年代中叶之后，政府又在西伯利亚地区新建了816综合厂和815综合厂。816综合厂的第一座反应堆是И-1(1955)，其设计与第二代反应堆类似。但这两家新综合厂主要使用的是第三代反应堆，其中第一座投产的是ЭИ-2反应堆，它于1958年初在816综合厂投入运行。到20世纪60年代，816综合厂又投产了改良版的АДЭ-3(1961)、АДЭ-4(1964)、АДЭ-5(1966)反应堆。与此同时，815综合厂相继投产了АД(1958)、АДЭ-1(1961)、АДЭ-2(1961)反应堆。第三代反应堆是两用反应堆，不仅可以生产钚-239，还可以产生热能和电能，满足周边城市居民取暖和用电的需求。与第一代和第二代反应堆采用传统的单回路冷却系统不同，第三代反应堆采用的是双回路冷却系统。
2．重水堆和轻水堆
РДС-1试爆成功之后，817综合厂除了新建石墨堆、改进石墨堆的技术以增加钚产量之外，在重水堆和轻水堆的研究方面也有了实质性的突破，从试验阶段过渡到实践阶段。
重水堆与石墨堆的工作原理基本相同，只是中子减速剂不同。重水堆是用重水作为中子减速剂的核反应堆。1945年12月1日，苏联科学院成立3号实验室，专门负责研究重水问题，学术负责人是А.И.阿里汉诺夫(А.И.Алиханов)院士，助手是В.В.弗拉基米尔斯基(В.В.Владимирский)。同时，政府命令化学工业人民委员会下属的奇尔奇克制氮厂生产重水，1948年底该厂的重水生产达到了计划设定水平。1949年3号实验室的实验重水堆达到临界状态，至此，苏联建造工业重水反应堆的时机已成熟。1949年6月，817综合厂开始建设ОК-180重水堆。1950年夏至1951年秋，ОК-180进入安装、调试阶段。1951年10月17日，ОК-180重水堆正式启动，阿里汉诺夫院士和弗拉基米尔斯基亲自负责监督，计划产能为28千克/年。此后，817综合厂又有ОК-190(1955)、ОК-190М(1966)、柳德米尔重水堆(1988)相继投产。其中，ОК-180、 ОК-190和ОК-190М三座重水堆主要生产钚-239，而柳德米尔重水堆主要生产氚及其他同位素产品。此外，鉴于重水生产的成本比较高昂，1979年817综合厂还投产了一座鲁斯兰轻水堆，它是利用经过净化的普通水作为中子减速剂和冷却剂的反应堆，主要用以生产氚。苏联时期，仅817综合厂建有重水堆和轻水堆。
综上所述，817综合厂、816综合厂和815综合厂先后投产了18座反应堆。除了生产钚-239之外，AB-3、ИР-АИ、柳德米尔和鲁斯兰反应堆还可生产氚。这表明，在РДС-1试爆成功之后，氢弹的研制提上日程，反应堆承担了生产核聚变材料的任务。此外，柳德米尔与鲁斯兰反应堆还可以生产钚-238、钴-60、碳-14、铱-192等同位素产品。由此可见，817综合厂是一家可以同时生产核裂变材料钚-239、核聚变材料氚和各种同位素的大型综合厂。
石墨堆、重水堆和轻水堆三种类型的反应堆各有优缺点：石墨具有高熔点、稳定、耐腐蚀等优点，故石墨堆运行稳定、造价相对便宜、技术难度不大，可以大规模生产钚-239，但石墨堆对石墨纯度要求非常高。相对于石墨堆，重水堆的优点是对核燃料(低浓缩铀)的需求量相对较少，且有效利用率高，产量也相对较高。如ОК-180使用的低浓缩铀仅是A石墨堆的1/10，但钚-239的产量却是后者的2倍。重水堆的缺点是重水的生产成本较高，对主电路设备的精密度要求非常高，操作难度较大。与重水相比，轻水生产的成本较低，且其减速效率也很高。由于轻水的减速能力及载热能力都较好，所以轻水堆的结构紧凑、堆芯体积小且功率密度大，故在体积相同时，轻水堆功率最高。此外，轻水堆核燃料的有效利用率也是重水堆的4～6倍。基于上述特点，轻水堆具有基建费用低，建设周期短等优点。然而轻水沸点低，比重水和石墨更容易吸收热中子，所以轻水堆无法以天然铀维持链式反应。就技术难度而言，轻水堆虽低于重水堆，但高于石墨堆。随着反应堆技术的改进，这三类反应堆的燃料利用率、产能和安全性能都有大幅度提升。
二、放射化学技术的发展
放射化学厂的主要任务是利用放射化学的方法从辐照铀中分离出钚-239，并清除裂变中产生的衍生物和杂质。放射化学生产被公认为是对环境和生物最危险的生产活动之一，苏联的第一座放射化学厂是817综合厂的Б化学冶金厂(以下简称Б厂)。经过苏联科学家不断的技术探索，放射化学技术日趋完善。
苏联放射化学技术的研发始于苏联科学院镭学研究所。1945年，专门委员会下属的技术委员会委托其研究钚的化学性质。为了尽快完成该任务，1945年12月镭学研究所成立了三支平行的科研团队，同时研发各种技术方案：В.Г.赫洛平(В.Г.Хлопин)院士领导的团队负责研究醋酸盐—氟化法分离铀和钚；А.А.格林贝格(А.А.Гринберг)院士领导的团队负责研究草酸盐和亚硝基苯胲胺的铵盐分离法，测试磷酸铋方案；Б.А.尼基京(Б.А.Никитин)院士领导的团队负责测试将乙醚作为萃取剂的萃取法。此外，普通化学与无机化学研究所的И.И.切尔尼亚耶夫(И.И.Черняев)院士领导的团队负责研发从铀块中提取钚的碳酸盐方案。其中，赫洛平院士的方案得到业内同仁的普遍支持。为了验证该技术的可行性，第9科学研究所建造了5号实验装置。1946年，5号实验装置初步验证了醋酸盐—氟化法的可行性。采用醋酸盐—氟化法不需要特别复杂的仪器设备，使用的试剂在苏联国内可以独立生产。基于此，苏联放射化学家普遍认为，醋酸盐—氟化法生产成本较低且较为可靠。因此，第一管理总局科技委员会决定将醋酸盐—氟化法作为Б厂设计和建造的基础，而磷酸铋法和乙醚萃取法作为备用方案继续研发。
在运行的最初阶段，Б厂主要依靠醋酸盐—氟化法纯化钚。为了确保正常运行，1948年8月来自镭学研究所、第9科学研究所、国家应用化学研究所等机构的尼基京(组长)、А.П.拉特纳(А.П.Ратнер)、Б.П.尼古利斯基(Б.П.Никольский)、А.П.维诺格拉多夫(А.П.Виноградов)、Я.И.西尔伯曼(Я.И.Зильберман)、В.М.弗多文科(В.М.Вдовенко)、М.В.格拉德舍夫(М.В.Гладышев)、Б.В.库尔恰托夫(Б.В.Курчатов)、Г.В.阿基莫夫(Г.В.Акимов)等人组成了“九人小组”，为Б厂投产做各项技术准备工作。同年初秋，许多化学家离开实验室，来到Б厂的生产现场，具体解决生产过程中出现的问题。在1948—1952年间，尼基京实际负责Б厂的生产工作，对于钚的放射化学生产做出了卓越的贡献。
这一过程中，最复杂的难题是防腐蚀性问题，因为氟的化学侵蚀性很高，设备和管道被大量腐蚀，导致高放射性气体泄漏。1944—1945年美国核工厂的生产人员承受核辐射的允许剂量为0.01雷姆/天，而1947—1948年苏联的允许剂量是0.1雷姆/天，即便如此，Б厂的工作人员仍承受着超允许剂量的辐射。很多工人患上慢性职业病，这种状况直到50年代中期都未有改观。阿基莫夫领导苏联科学院物理化学研究所的科学家们为攻克此项难题，提议使用涅铬合金、铂金、黄金等贵金属作为防腐蚀材料，然而实践证明贵金属并没有抗腐蚀性。鉴于此，И.В.塔纳纳耶夫(И.В.Тананаев)院士建议，采用有机玻璃材料。然而在高辐射的环境下，有机玻璃迅速老化，抗腐蚀的研究之路仍任重道远。在这种恶劣的生产条件下，Б厂生产的最终产品含有各种微量污染物。实践证明，使用醋酸盐—氟化法纯化钚既昂贵又不安全。因此，到1948年底，Б厂又开辟了一条新的技术路线——乙醚萃取法。醋酸盐—氟化法和乙醚萃取法两条技术链同时运行。1949年2月，Б厂借助上述两种方法生产出了第一批硝酸钚溶液。然而乙醚的燃点是36摄氏度，具有易燃性，利用此种方法进行生产极易发生爆炸，且获得的最终产品具有高辐射性，因此，放射化学厂仍面临着技术改进的艰巨任务。在这些技术缺陷尚未彻底解决之前，Б厂配备了大量复杂的测量和监控装置，以便远程控制和监测生产过程。
20世纪50年代初，苏联专家Б.В.戈洛莫夫(Б.В.Громов)、拉特纳和Г.Н.切马林(Г.Н.Чемарин)合作研发出了新型的乙酸盐沉淀法，取代了醋酸盐—氟化法和乙醚萃取法。为此，根据1953年7月25日苏联部长会议第1955-810сс号决议，817综合厂新建了ДБ放射化学厂(以下简称ДБ厂)。ДБ厂于1959年9月投产，它不仅在生产效率上提高了一倍多，还解决了废弃物的排放问题。ДБ厂在投产后取代了第一代放射化学厂。与此同时，Б厂引进了乙酸盐沉淀技术，基本解决了钚增产过程中存在的生产效率低和成本高的问题。总体来看，乙酸盐沉淀法通过两次沉淀，有效实现了杂质与母液的分离。同时，它使用碱性苏打溶液代替氢氧化钠溶液，大大减少了昂贵试剂的消耗，降低了生产成本。但是它对温度、搅拌效率、溶剂浓度和反应介质的PH值，以及操作人员的技术都有较高的要求。
20世纪60年代初，ДБ厂再次进行技术革新，乙酸盐沉淀法被吸附法所取代。吸附法的工作原理主要是基于离子交换树脂对钚的选择性吸收，它的使用不仅大大提高了最终产品的纯度，还减少了放射性杂质的产生，极大地提高了最终产品的质量。然而吸附法也存在安全隐患，例如1965年817综合厂吸附塔爆炸事件。此后，苏联专家再次利用40年代后期就已经使用过的萃取技术结合磷酸三丁酯萃取法，形成了一种新的技术方法，即普雷克斯流程(Purex Process)。它是对核反应堆乏燃料后处理的一项比较先进的技术方案，目前俄罗斯的放射化学厂仍在广泛使用。与此同时，Б厂再次面临产量低和技术落后的问题，最终被关闭。随后，苏联在Б厂原有厂房基础上建造了РТ-1放射化学厂(以下简称PT-1厂)，于1976年投入运行。РТ-1厂采用普雷克斯流程，拥有两条生产线，一条生产线旨在提升最终产品二氧化钚的产量和质量，另一条用于从废核燃料中提取铀-235和钚-239，实现废物的回收再利用。此外，РТ-1厂工人的工作环境也显著改善，60年代之后基本没有员工患慢性职业病。
西伯利亚地区的两家综合厂也都建有放射化学厂。1956年816综合厂投产了自己的放射化学厂，1972年815综合厂投产了РТ-2放射化学厂(以下简称PT-2厂)。在技术层面上，它们基本上借鉴了817综合厂的经验，80年代之前基本上使用乙酸盐沉淀法，80年代之后普遍采用普雷克斯流程。
三、化学冶金技术的发展
化学冶金厂的任务是对从放射化学厂移交的钚溶液进行化学反应后处理(即精炼)，从钚溶液中获得金属钚，并通过机械铸造法制成原子弹的核装药。实现化学冶金生产的复杂性在于需同时掌握几种不同的工业技术，如化学精炼、冶金、氯化、机械加工等，每种技术都要进行长期的科学研究，以及高度密集的劳动。苏联的第一座化学冶金厂是817综合厂的B化学冶金厂(以下简称B厂)。钚的化学冶金生产有三个主要步骤：第一步是精炼，分离杂质、深度净化钚，获得光谱纯度的二氧化钚；第二步是对二氧化钚进行氯化并获得氯化物，然后加工成钚锭；第三步是把钚锭中的夹渣清除，铸造成钚合金锭。
1947—1948年苏联的化学冶金技术处于试验研究阶段，1949年实现了工业环境下的试验生产。第9科学研究所是B厂的总设计单位，国立稀有金属工业科学研究设计院、莫斯科卡里宁有色冶金和黄金研究所、苏联科学院普通化学与无机化学研究所负责钚冶金的研究，金属钚加工方法和零件锻造的方法委托给著名的冶金学家А.А.博奇瓦尔(А.А.Бочвар)院士负责。值得注意的是，И.В.库尔恰托夫、М.Г.别尔乌辛(М.Г.Первухин)等人将德国科学家N.里尔(N.Riehl)博士推荐给贝利亚，但由于政治等原因里尔的相关科研建议并未被817综合厂采用。在这一阶段，苏联科学家掌握了一种新型的冶金技术，即微冶金，科学家制造出了直径为6～8毫米的微型坩埚。借助这一技术，科学家明确了钚-239的化学性质，为实现工业规模的生产奠定了基础。1949年8月5日，B厂为РДС-1加工出了足够量的钚装药，并通过了第11设计院的质量验收。
20世纪50—60年代，苏联的化学冶金生产具有试验性特点，仍需不断进行技术改进，以提高生产效率、实现安全生产。首先，建设独立的冶金厂。817综合厂有三种功能和性质迥异的分厂，然而运行之初它们却位于同一栋大楼，没有合理的功能分区，导致生产设备被随意放置，有放射性危害的物质不能按标准封闭储存。1960年，苏联建成了功能齐全、设备先进的化学冶金厂，于1961年2月正式投产；其次，改进技术。在氯化过程中，用马弗炉代替低性能的石英安瓿瓶。在还原和冶炼过程中，引入了新熔炉和新反应坩埚。就气体清洁系统而言，安装了由彼得里亚诺夫布(Ткани Петрянова)制成的过滤器，以及用玻璃纤维制成的自清洁过滤器，两级气体清洁系统便于净化排放物气体。目前，俄罗斯联邦原子能集团公司旗下的公司仍在广泛应用这些过滤器；最后，简化了钚的精炼工序。1959年9月，ДБ厂投产，它采用了最新的萃取和吸附法以替代过时的醋酸盐法和乙醚萃取法。与Б厂相比，ДБ厂的最终产品不再是高放射性的硝酸钚溶液，而是标准的二氧化钚，因此钚精炼工序得以简化，这曾是辐射最严重、浪费最多的一道工序。然而，冶金厂仍存在核废料堆积过多的问题，所有车间的仓库、地下室，以及先前的锅炉房都装满了核废料，从而导致1957年发生克什特姆核事故。到60年代初，核废料已经囤积了1000余吨，该问题的解决已迫在眉睫。
20世纪60年代，化学冶金技术进行了根本性的调整，基本解决了核废料和核辐射的问题。技术调整分两个步骤进行：第一个步骤是为了对核废料进行再加工而研发新的技术链，为此817综合厂的设计部门开发了新的钚冶金装置——10号装置，以及新的核废料处理装置——11号装置。10号装置是更先进的化学冶金设备。在氯化过程中，它采用了金属结构材料。最初所使用的石英和马弗炉等材料易碎，60年代初莫斯科玻璃研究所研制出新材料——西塔尔(Ситалл)，虽然它对钚的吸收较少，但仍易碎；60年代中期，冶金学家发现了耐腐蚀材料——镍基合金，并将其运用在氯化生产中，用低温煅烧的方式获得易氯化的二氧化钚。新材料的使用使氯化时间缩短了一半，提高了氯化度，保障了氯化物的质量。在还原和熔炼过程中，放弃过去所使用的电阻炉(装有加热线圈)，引入高频感应加热炉，使冶炼规模扩大了一倍以上，金属钚的纯度明显提高，大幅度减少了核废料的产生，降低了钚的损失。在铸造和机械生产过程中，引入压块工艺，减少了钚屑和核废料的产生。在真空精炼过程中，采用将金属从坩埚晶格中倒入坩埚接收器的方法。为此，В厂的专家们还研制出了可重复使用的金属陶瓷坩埚。10号装置的投入使用，不仅提高了钚合金锭的纯度和质量，还大大提高了钚溶液的有效利用率和总回收率，使核废料残余大为减少，而11号装置的成功启动基本解决了处理核废料的问题。随着10号、11号装置的投入使用，冶金厂的产能大大增加。新设备的使用虽一定程度上改善了工作环境中的空气质量，但离标准空气质量仍有很大差距。在操作区，空气污染程度达到最大允许浓度(ПДК)的2～10 倍，在维修区则达到最大允许浓度的10～50倍。
第二个重要步骤是处理现有核废料和以往的残留核废料，在此基础上，创建封闭式循环系统。最终，817综合厂的专家们研发出了以下装置：18号装置，用于处理难溶性及其他类似废料；12号装置，用于从石英或玻璃的破碎物，以及石墨、陶瓷、金属和橡胶的废料中冲洗钚；17号装置，用于分解和包装来自存储场所的废料；11号设备，增加了用于处理金属和“富”钚废料的附加装置；19号装置用于提取或吸附溶液；15号装置是提取装置；5c装置是吸附装置。此外，还有一种专门用于处理污水的吸附装置。在化学冶金厂的侧翼建筑中，安装了处理清洁材料的技术装置，在车间入口处，设有专用控制装置站，用于测量核废料中的钚含量。1962年，上述设备全部投产，并开始处理过去的核废料。到60年代中后期，各项工作全部完成，确保了对全部核废料的可操作性处理。在技术重建的过程中，工人的工作条件得以改善。车间内布置了三个区间：操作区、维修区、安全屏障区，安装了更有效的通风和气体清洁系统，使得工作环境中钚气溶胶的含量大大降低，创造了更加良好的工作条件。
1968年12月10日，15号装置发生核事故，有鉴于此，全苏无机材料研究所和817综合厂中心实验室对15号装置进行了技术改造，停止采用萃取法，在1969—1978年间仅采用吸附法。817综合厂完成核废料的处理用了大约15年的时间。在上述设备运行10～15年之后，部分机器被磨损，且旧装置的设计存在安全隐患，必须进行更换。817综合厂委托全苏合作制研究所开发具有核安全性的离心机，并于80年代调试和投产。离心机带有一组离析盘的沉降转子，适用于远程控制模式，可使核废料中的溶液有效分离。在钚化学冶金生产的长期实践中，离心机的可靠性得以验证。
整体来看，在60年代，经过两轮技术调整，化学冶金技术日臻完善。从核辐射角度来看，化学冶金厂已经基本实现了安全生产。在操作区，空气污染是最大允许浓度的1/20，此处的工作人员可以在没有呼吸防护的情况下工作。在维修区，空气污染程度有所减轻，达到最大允许浓度的1.0～1.5倍。以往那种工作人员头戴面罩、身穿核防护服的时代已经不复存在。此外，815综合厂和816综合厂也分别建有自己的化学冶金厂，在技术方案上仍借鉴了817综合厂的技术经验。
四、钚工业综合体的形成
1949年之前，苏联仅有817综合厂一家钚工厂，1949年后新建了816综合厂和815综合厂。这三家综合厂都建有工业核反应堆、放射化学厂和化学冶金厂三种职能迥异的分厂，有一套技术完整的生产链，逐渐形成了完善的钚工业综合体。在冷战时期，它们付出了巨大的努力，成功完成了钚-239的生产计划，且基本解决了生产中的核辐射和核废料问题。
817综合厂所处城市的代码是车里雅宾斯克65，现为车里雅宾斯克州奥焦尔斯克市，工厂曾用的掩护名称是苏联工业建设总局南乌拉尔办事处，1967年改名为灯塔综合厂。它于1945年始建，1948年开始运行，是苏联第一家生产钚-239的综合厂。1953年，其员工超过1.4万人，总建筑成本达46亿卢布。A(1949—1987)、ИР-АИ(1951—1987)、AB-1(1950—1989)、AB-2(1951—1990)和AB-3(1952—1990)五座石墨堆，ОК-180(1951—1966)、ОК-190(1955—1965)、ОК-190М(1966—1986)和柳德米尔(1988—至今)四座重水堆，以及鲁斯兰(1979—至今)一座轻水堆先后投产。苏联解体后，由于俄美之间签署了《高浓缩铀—低浓缩铀协议》，817综合厂大部分核反应堆关闭，目前只有柳德米尔重水堆和鲁斯兰轻水堆仍在运行，用于生产氚和其他同位素。817综合厂还进行放射性化学生产，先后有Б厂、РТ-1厂、ДБ厂三座放射化学厂投入生产。60年代Б厂被改建成为РТ-1厂，1987年A、ИР-АИ石墨堆停产后，ДБ厂也停产，目前只有РТ-1厂仍在运行。化学冶金厂主要是B厂，可以同时加工钚装药和铀装药，目前仍在从事核裂变材料的加工和弹药零件的生产工作。
随着817综合厂的扩建和技术改进，钚-239的生产成本逐年下降，1950年其成本为1515.2万卢布/千克，1951年是960万卢布/千克，1952年同比下降42%，1953年是427万卢布/千克。钚产量也逐年提升，1948—1951年，817综合厂钚239的年产量分别是16千克、19千克、69千克、211千克。20世纪60—80年代期间，最高年产量可达1017千克。苏联解体前夕，年产量有所下降。整体来看，在1948—1990年间，817综合厂钚-239的总产量达30 928千克。此外，自50年代以来，817综合厂还开始在重水堆和轻水堆中生产氚及其他同位素，1951年氚的年产量为100克，可满足1952年制造氢弹模型(需50克氚)的需要。
816综合厂所处城市的代码为托木斯克7，位于现在的托木斯克州谢韦尔斯克市，工厂曾用掩护名称是苏联工业建设总局外乌拉尔办事处、外乌拉尔机械制造厂，1966年改名为西伯利亚化学综合厂。它始建于1949年，1955年正式运行，И-1(1955—1990)、ЭИ-2(1958—1990)、АДЭ-3(1961—1990)、АДЭ-4(1964—2008)和АДЭ-5(1966—2008)五座反应堆先后投产，除И-1外，其余四座反应堆都是两用反应堆，既可以生产钚-239，也可以生产热能和电能。816综合厂建有自己的放射化学厂和化学冶金厂，可以对乏燃料进行后处理。全面运行之后，它很快发展成为苏联时期规模最大、产量最高的核工厂。在1955—1964年间，816综合厂钚-239的年产量分别是10千克、170千克、170千克、199千克、325千克、325千克、527千克、717千克、632千克和1008千克；在1965年五座核反应堆全部投产之后，年均产量在1500千克以上；20世纪70—80年代，最高年产量可达2040千克。苏联解体前夕，钚-239年产量有所下降。整体来看，在1955—1990年间，816综合厂钚-239的总产量达53 363千克。此外，816综合厂也生产氚，计划年产量为1500克，1951年的实际年产量为745克。
815综合厂所处城市的代码为克拉斯诺亚尔斯克-26，位于现在的克拉斯诺亚尔斯克边疆区热列兹诺格尔斯克市，1961年改名为采矿和化学综合厂。它于1950年始建，1958年正式投产，其设施建在地下200～250米深的山脉之下。该厂先后投产了AД(1958—1992)、АДЭ-1(1961—1992)和АДЭ-2(1961—2010)三座反应堆，苏联解体之后，俄罗斯仅有АДЭ-2运行到2010年，主要负责为当地居民提供热能。目前放射化学厂РТ-2仍在运行，不仅可以加工自家工厂产生的核废料，还可以对817综合厂、816综合厂反应堆的乏燃料进行后处理，最终产品是二氧化钚。化学冶金厂继续加工钚装药和零件。由于815综合厂正式投产时间较晚，钚239的生产技术相对成熟，故在其运行之初就实现了工业规模化的生产。在1958—1963年间，815综合厂钚239的年产量分别为101千克、378千克、378千克、508千克、756千克和567千克。自20世纪60年代中期，三座核反应堆全部投产后，钚-239年产量在1000千克以上，70—80年代，最高年产量可达1415千克。苏联解体前夕，钚239年产量有所下降。整体来看，在1958—1990年间，815综合厂钚-239的总产量达38 032千克。
综上所述，苏联时期上述三家综合厂钚-239的总产量为122 323千克。苏联时期，钚-239的利用和消耗情况如下：第一，在关键组件中使用。目前约有540千克武器级钚被用于关键组件中；第二，核武器试验的消耗。苏联时期一共测试了939枚核弹头，如按每个核弹头至少含有4千克钚计算，则在测试中消耗的钚量约为3900千克；第三，生产过程中的损失。20世纪50年代初期，在核废料中约有13%的钚残留，到60年代中期，残留减少到3%～5%。据此估算，核废料中残留的钚含量约为5500千克；第四，武器级钚部件加工制造过程中的损失。根据美国的经验，此类损失约为5%，据此计算损失的钚量约为7000千克；第五，3艘核潜艇沉没的损失。К-129号潜艇在1968年沉没，其携带3枚弹道导弹，每枚导弹携带1枚核弹头和2枚核鱼雷。К-219号潜艇于1986年10月沉没，其内装有16枚弹道导弹，每枚导弹都装有1枚核弹头和2枚核鱼雷。“共青团”号潜艇于1989年沉没，携带2枚核弹鱼雷。3艘核潜艇装载的核弹头和核鱼雷中的钚含量约为100千克。据此估算，苏联时期的钚消耗共计为17 040千克，为俄罗斯联邦留下的钚遗产达105 283千克。在1991—2008年，816综合厂新生产了14 950千克钚，在1991—2010年815综合厂又生产了7702千克钚，共计22 652千克钚。据此可以粗略推算，截止到2010年俄罗斯的钚储量约为127 935千克。
结 语
总而言之，在1949年之后，钚-239生产的试验性特征逐渐消失，实现了大规模的工业生产。在反应堆技术方面，石墨反应堆从第一代更新到第三代，重水堆和轻水堆从理论试验阶段进入工业生产阶段。在放射化学技术方面，经历了醋酸盐——氟化法和乙醚萃取法——乙酸盐沉淀法——吸附法——普雷克斯流程等多次技术革新，日趋完善。在化学冶金技术方面，20世纪50—60 年代该技术仍具有试验性特征，60年代之后经过两个阶段的技术调整，日臻成熟。纵观整个苏联时期，钚-239工业规模的生产满足了批量生产核武器的国家战略需要，50年代中期苏联核弹头的数量追赶上了美国，70年代下半叶超过了美国，直到戈尔巴乔夫大规模削减核武器之前，苏联一直保持核武器在数量上多于美国的优势。苏联解体后为俄罗斯联邦留下了丰厚的钚遗产，俄罗斯国家原子能集团公司旗下企业大规模拆卸苏联时期遗留下来的核弹头，将武器级核裂变材料稀释为低浓缩铀出口美国，赚取外汇，走出了“以核养核，滚动发展”的良性发展之路。
