Stuxnet - cyberangreb på iranske urancentrifuger

[Morten Jødal]

Jeg har fået et link til en uhyre spændende artikel om det cyberangreb på Irans atomprogram, der angiveligt satte programmet et år tilbage.
Artiklen kan læses HER

Der kan sikkert være delte meninger om, hvem der er "helte" og "skurke" i denne sag, men artiklen tager ikke stilling. Den redegør blot for opdagelsen og dekodningen af den computerorm, der var i stand til at ødelægge centrifugerne fysisk.
Netop derfor er den placeret under "Computer", hvor resten af historien nok ikke hører hjemme. Hvad det er for centrifuger, der er blevet angrebet, kan læses HER.

Interesserede bør sætte god tid af til læsningen. Det er en meget lang artikel, men efter min opfattelse indsatsen værd!

[gerda vilholm]

Interessant stof. Kun undrer det mig hvorfor disse centrifuger er tilsluttet internettet.
Da det drejer sig om et hemmeligt anlæg der formentlig er ret simpelt at styre, var det mere rimeligt om anlægget var afsondret fra den ydre verden med forbud mod at bruge USB-nøgler, disketter og lignende.

Det var også interessant at få forklaret hvordan disse centrifuger fungerer.Det undrede mig at uranet skal være på gasform og ikke flydende som i en mælkecentrifuge, men det er formentlig på grund af centrifugens høje rotationshastighed, op imod lydens hastighed (det må vel være periferihastigheden). Hvad er mon temperaturen inde i centrifugen?

Venlig hilsen   Gerda

[B Mønnike]

Hej Gerda

gasformen er ønsket fordi de forskellige isotoper har forskellige massefylder og når de er på gasform så kan de adskilles ligesom du kender det fra mælkecentrifuger hvor man skille fløden fra mælk.

Fissile atomer er:


235U. Isotopen findes i naturligt forekommende uran i en mængde på 0.7 %.
De 99.3 % består at isotopen 238U, der ikke er spaltelig.
235Uran er den eneste fissile isotop, der findes naturligt.
233Uran. Forekommer stort set ikke naturligt. Produceres ved bestråling af Thorium.

239Pu (Plutonium-239)er ikke naturligt forekommende. Det er en transuran.
Det dannes ved bestråling af 238U og en påfølgende omdannelse ved radioaktivt henfald.
Det dannes derfor i brændselselementerne under driften.
En betydelig del - 30-40 % af energien fra a-kraftværker - stammer fra spaltning af plutonium, som dannes under driften.
Andre plutoniumisotoper kan også spaltes.
240Pu spalter spontant uden ydre anledning. Det er brændslets indhold af denne isotop der gør, at brugt brændsel ikke egner sig som grundlag for fremstilling af atombåben.
Også isotopen 241Pu er spaltelig.


Heraf ses det at den uran man er interesseret i også er den letteste(fløde)
Og plutonium 239 fremstilles af den tunge 238.

[B Mønnike]

Ja Morten man kan undre sig at USA begiver sig ind på det spor, fordi det jo legimterer det angreb de selv har været udefor med Wikileaks.

[John Larsson]

Det var også interessant at få forklaret hvordan disse centrifuger fungerer.Det undrede mig at uranet skal være på gasform og ikke flydende som i en mælkecentrifuge, men det er formentlig på grund af centrifugens høje rotationshastighed, op imod lydens hastighed (det må vel være periferihastigheden). Hvad er mon temperaturen inde i centrifugen?

Venlig hilsen   Gerda

Ja, man skal jo op i en meget høj temperatur for at få uran i gasfase, men den eneste grund til at man alligevel foretrækker at centrifugere i gasfasen må vel være, at det i praksis er endnu mere vanskeligt at centrifugere i væskefasen. Med de små masseforskelle der er mellem isotoperne, skal der en vældig masse "g" til for at separeringen skal kunne ske. Det Det giver nok problemer med en væske der er næsten 20 x tungere end vand. Såvidt jeg ved kan man ikke engang separere tungt vand fra vand ved centrifugering! Egentlig burde det være muligt at separere uranisotoperne  på samme måde som man fremstiller tungt vand. Det kræver nok mere energi, men kræver sandsynligvis ikke så besværlige konstruktioner! Håber at Echelon ikke er altfor kvikke en søndag morgen her i hundedagene!  ;-)

[Morten Jødal]

Svar til forskellige:

Gerda, som jeg læser artiklen, var de ramte faciliteter IKKE forbundet til internettet.
Nu har jeg aldrig beskæftiget mig med PLC-programmering, men jeg kunne godt have en fornemmelse af, at eksperterne i sådanne ting helst gør det på eget kontor med de relevante håndbøger ved siden af. Herunder kan jeg forstå, at nogle af de komponenter, der skal programmeres til, er klassificerede, så håndbøgerne i at programmere dem måske også er, og ikke nødvendigvis må ligge og flyde hos en tilfældig kunde.
Måske derfor er det nødvendigt at tillade klassificeret personnel at medbringe USB-nøgler?

Jeg læser det sådan, at det klart må have været betroede ansatte, der smuglede nøglerne ind, og jeg kan ikke lade være med at forbinde de senere mord på to sådanne ansatte med det iranske efterretningsvæsens opklaringsarbejde! Men det er naturligvis ren spekulation ...

Spredningen til andre faciliteter kan meget vel være sket gennem Siemensmedarbejdere, der har arbejdet hos flere kunder, og det fremgår jo også af artiklen, at spredningsmønsteret adskiller sig stærkt fra al anden virusspredning.

Bjarke: Der ligger en ganske spændende både moralsk og politisk debat og lurer et sted derude ... men måske ved vi for lidt til at føre den. Du nævner USA, men det gør faktisk ingen af de reelt involverede (omhyggeligt?). Symantecs ansatte har spekuleret på, hvorfor deres opklaringsarbejde ikke er blevet standset, da de første resultater blev offentliggjort, og det kan meget vel være CIA, de forventede ville trække i trådene. Men måske har CIA været for kloge til overhovedet at antyde, at de er indblandede, når nu affæren alligevel kommer frem?
Og måske er CIA slet ikke indblandet, men nøjes med at grine?
Vi ved for lidt - og sammenligningen med Wikileaks er jo fin, men kan kun bruges til at aktivere holdninger for og imod.

John: Det er ikke uran, der centrifugeres, det er uranhexafluorid, UF₆.
Jeg linker til en anden Wikipedia-artikel, hvoraf det fremgår, at dette stof sublimerer (altså overgår fra fast form til dampform) allerede ved bekvemme 56,5°C ved atmosfæretryk. Nu ved jeg ikke, hvor meget denne gas afviger fra idealitet, men for ideale gasser er densiteten jo proportional med molarmassen og altså en smule lavere for "fløden" ²³⁵UF₆ end for "mælken" ²³⁸UF₆ (jfr. Bjarkes redegørelse). Så en stribe centrifuger i kaskade kan lave en ret god adskillelse, og dette er vistnok den billigste måde at berige uran på, men den kræver høj teknologisk kunnen.
I fyrrerne, da atombomben blev opfundet, opstod der jo et pludseligt behov for uranberigelse, og alle kendte metoder blev benyttet. Herunder i høj grad cyklotroner, som er enormt dyre både i bygning og drift. Så da den kemiske omdannelse med efterfølgende gascentrifugering vandt, fik alle USAs tekniske universiteter en cyklotron forærende af militæret efter krigens slutning.
Den kunne de bruge til en masse god forskning i helt andre ting.
Centrifugemetoden er forøvrigt i konkurrence med diffusion af UF₆ - altså en anden metode, der bygger på samme kemiske forbindelse. Den er omtalt i samme Wikipedia-artikel (med link til nærmere beskrivelse). Så vidt jeg har forstået, er diffusion lettere at håndtere, men centrifugering kan berige bedre, hvilket er en af grundene til, at man mistænker Iran for at have militære og ikke civile formål i tankerne.

I det hele taget taler man i a-kraftdebatten meget om uran, men går man i dybden, drejer det sig meget sjældent om det rene metal. Brændselsstave indeholder for eksempel altid piller af uranoxid UO₂, som er langt lettere at håndtere end metallet, og da O tillader neutroner at passere, er den kemiske forbindelse lige så god. Ligeledes er der kemi involveret i samtlige bearbejdningsprocesser - fra udvinding af den smule uran, der ofte er i blymalm (som af samme grund omdøbes til uranmalm) over oprensning og berigning til genudvinding af ubrugt uran fra brugte brændselsstave.
Rent uranmetal produceres kun i begrænset omfang til specielle formål (granatspidser, stabiliseringslodder i fly og skibskøle, strålingsbeskyttelse).
I alle disse tilfælde benyttes "forarmet" uran, altså uran befriet for ²³⁵U. ²³⁸U har så lang halveringstid, at strålingen fra stoffet er forsvindende, men på grund af den høje densitet beskytter det meget effektivt mod gammastråling - ca. dobbelt så godt som bly. Ofte benyttes det i form af "mursten" overtrukket med et tyndt beskyttelseslag, som standser den alfastråling, der er den primære fra uran.

Nå, det sidste var egentlig langt off-topic - men det kan vel ikke undgås, at en debat om uranberigelsescentrifuger også kommer til at handle om uran? Selv om hovedemnet var det digitale angreb på dem.

[John Larsson]

John: Det er ikke uran, der centrifugeres, det er uranhexafluorid, UF₆.
Jeg linker til en anden Wikipedia-artikel, hvoraf det fremgår, at dette stof sublimerer (altså overgår fra fast form til dampform) allerede ved bekvemme 56,5°C ved atmosfæretryk.

OK, så forstår jeg at skidtet virker!

[Morten Jødal]

Til gengæld gjorde spørgsmålet mig klogere på en upåagtet sikkerhedsrisiko ved A-kraft.
Ifølge den Wikipedia-artikel jeg linker til i mit forrige indlæg, opbevares 95% af al hidtil produceret forarmet uran i form af det ekstremt giftige og letfordampelige UF₆ i metalcylindre med ca. 12 tons i hver!
Læs sidste afsnit i linket: "Storage in gas cylinders".
Det er ærligt talt ikke ret betryggende, og ulykker er forekommet.
Men det er "for dyrt" at omdanne stoffet til det risikofrie UO₂.

Endnu mere off-topic - men tankevækkende 

[B Mønnike]

 

Vi er formodentlig enige i at Irans centrifugering har til formål at lave A VÅBEN.

og vi er formodentlig også enige om at det der opbevares i gastætte tanke er (D)UF6, er på krystalinskform.

Det link og sidelink er ret enige om hvad der er tale og meldingen er også oversaskende for mig al den stund at når og hvis uran anvendes i ammunition så er prisen på at lave det på fastform ikke uoverkommelig

[Morten Jødal]

vi er formodentlig også enige om at det der opbevares i gastætte tanke er (D)UF6, er på krystalinskform.

Det link og sidelink er ret enige om hvad der er tale og meldingen er også oversaskende for mig al den stund at når og hvis uran anvendes i ammunition så er prisen på at lave det på fastform ikke uoverkommelig

Vi er helt enige i opfattelsen af det iranske berigelsesprogram.
Vi er teknisk set også enige om resten af dit indlæg.
UF₆ - uanset om der er D (for depleted = forarmet) foran er for giftigt og flygtigt et stof til at det kan opbevares forsvarligt i store mængder.
Vi er formentlig også enige om, at risikoen i princippet intet har med nukleare forhold at gøre, men med stoffets kemiske og toksikologiske egenskaber.

Vi er nu langt off-topic, og jeg går endnu to små skridt længere ud:

1. Jeg fandt det væsentligt at få denne oplysning frem, uanset at den intet har med hverken StuxNet eller Iran at gøre

2. Jeg indrømmer, at der også lå lidt politisk drilleri i det, for hvordan er det gået så galt?

Det er det - efter min personlige opfattelse - fordi USAs A-kraftindustri har været for magtfuld og derfor engang i tidernes morgen har opnået en tilladelse, de ikke skulle have haft; nok med et halvt løfte om, at det var "midlertidigt".
Og nu mangler der så en stærk regering, der kan gribe ind over for en magtfuld industri, der - som alle markedsbaserede foretagender - prøver at minimere sine omkostninger, og i dette tilfælde for meget. Det skulle en myndighed have forhindret!
Det er så min påstand, at bortset fra den nukleare industri kunne kun olieindustrien slippe af sted med at handle så uforsvarligt.

Til dine bemærkninger om prisen for oparbejdning kan jeg kun sige, at jeg heller ikke finder den særlig høj. Men problemet er, at vi her ikke taler om et materiale, der bagefter har værdi, derimod om at skifte en billig slutdeponering af et affaldsstof ud med en dyrere ... og så har man altså opsamlet en pukkel af de sidste 50-60 års produktion  

[John Larsson]

UF₆ - uanset om der er D (for depleted = forarmet) foran er for giftigt og flygtigt et stof til at det kan opbevares forsvarligt i store mængder.

Morten, af nysgerrighed, hvad er det ved UF6 der er rigtig giftigt? Er det U eller F? Jeg havde i 70'erne og 80'erne en "laboratorietilladelse". Jeg rodede med en masse ting dengang og svjh fik jeg tilladelsen fordi jeg skulle bruge metanol til noget særligt. Dengang fik man så tilsyneladende en "generel" laboratorietilladelse, sådan af man kunne bestille hvad som helst hos den lokale materialist. Jeg fik aldrig nogen meddelselse om at laboratorietilladelsen var blevet inddraget, men jeg går stærkt ud fra at den ikke gælder mere!  ;-)

En gang for ca, 30 år siden brugte jeg min tilladelse til at købe en flourforbindelse i forbindelse med noget der skulle "smelte glas". Det var altså noget hidsigt stads, såvidt jeg forstår mere "hidsigt" end forarmet uran, som soldater jo håndterer (i fast form) uden nogen særlige foranstaltninger. Problemet med disse granater er vist EFTER at de er "forstøvet" (efter at de har penetreret noget panser.

[Morten Jødal]

Forarmet uran regner jeg for ret uskyldigt.
Efter NATOs angreb på Kosova var der en del ballade, fordi metallet var blevet brugt til granatspidser.
Men presseballaden stoppede (dog selvfølgelig uden dementi!) da man testede svenske soldater for uran i urinen: det viste sig, at den testgruppe, der havde gjort tjeneste i Kosova, havde ca. halvt så meget uran i deres urin som den kontrolgruppe, der havde travet rundt i de nordsvenske fjelde. Der er nemlig også spor af uran i al granit. Og der er meget granit i Nordsverige!
Så meget for urans giftighed.
Og som tidligere nævnt er den forarmede uran meget lidt radioaktiv, så jeg er heller ikke bekymret for strålingsniveauet.

Derimod reagerer UF₆ spontant med vand og frigør hydrogenfluorid HF, som er dødeligt giftig. En vandig opløsning er kendt som flussyre og har tekniske anvendelser - men har også ført til en del ulykker.
Restproduktet uranylfluorid (UO₂F₂) er moderat giftigt.

Jeg mener derfor, at håndtering af UF₆ i kontrollerede omgivelser er fuldt forsvarlig. Hvorimod deponering af stoffet er aldeles vanvittig! Også fordi det har et betydeligt damptryk ved stuetemperatur og derfor let spredes ved skader på beholderne.

Omdannelse til det ufarlige UO₂ burde have været et lovkrav helt fra starten.

Det hører naturligvis med i billedet, at for hver gang man producerer et kg beriget uran (kraftværksstandard), producerer man samtidig 5-6 kg forarmet uran - og det allermeste deponeres altså som det giftige hexafluorid.

[harbst]

Jeg er først nu blevet opmærksom på denne trådog vil kommentere et par af påstandene.

Man kan i dag lave letvands kraftreaktorer uden berigning af Uranet eller med kun en lille berigning. Der var for en del år siden et projekt hvor Risø fremstillede de specielle brændselselementer som muliggør det

Men til bomber skal der bruges højt beriget uran eller plutonium. Så hvis iranerne, har så hårdt brug for berigning, er det ikke bare til fredelige formål.

Bjarkes indledende belæring om fision er ikke korrekt. U235 er ikke den eneste naturligt forekommende fisile isotop. Der er også andre, men de er bare ikke så nemme at få til det. U238 kan f.eks også give fision men kun ved indfangning af neutroner med over 1,5 MeV.   Denne hurtige fision bidrager til reaktionen  og må tages med i regning ved dimensionering af en kraftreaktor.

[Morten Jødal]

Man kan i dag lave letvands kraftreaktorer uden berigning af Uranet eller med kun en lille berigning. Der var for en del år siden et projekt hvor Risø fremstillede de specielle brændselselementer som muliggør det

Det har jeg aldrig hørt om - og din eftersætning om "specielle brændselselementer" giver mig mistanke om, at der er tale om noget andet - fx MOX fuel, som fremstilles af brugte brændselselementer og er beriget med plutonium, der dannes som biprodukt under normal reaktordrift.
MOX fuel udgør efter manges opfattelse en stærkt forøget sikkerhedsrisiko (prøv at google ordene).
De havarerede reaktorer på Fukushimaværket i Japan brugte MOX fuel, og det er øjensynligt ikke godt for japanernes helbred! Se fx HER. Hvis du mener noget andet end MOX, vil jeg meget gerne bede dig uddybe - og helst med en kildehenvisning.

Jeg deler din opfattelse af det iranske berigelsesprograms formål.

Jeg bemærkede også, at Bjarke ikke har ret mht. spontan fission af ²³⁵U, men undlod at kommentere det, da det var en ligegyldig detalje i forhold til trådens hovedemne - og der var allerede flere vigtigere sidespor. Din fremstilling er imidlertid heller ikke korrekt!
Faktisk er sandsynligheden for spontan fission højere i ²³⁸U end i ²³⁵U. HER er en spændende artikel om, hvordan geologer kan udnytte den spontane fission (bemærk: dobbelt s - modsat fusion) af ²³⁸U.
Derimod er ²³⁵U langt mere modtagelig for indfangning af langsomme neutroner end ²³⁸U, og det kan føre til induceret fission, som vil sige at der dannes en ny isotop (her ²³⁶U) i en ustabil tilstand, som får den til meget hurtigt at fissionere.
Da fission typisk frigør 2-3 overskydende neutroner, er der mulighed for at forøge raten af ny induceret fission, hvis de nye neutroner kan indfanges i ²³⁵U-kerner - hvilket så kræver, at disse findes i rimeligt stort antal, derfor berigningen.
Alle isotoper af grundstoffer med højere numre end 92 (uran) kan fissionere spontant, og de fleste har også øget sandsynlighed for induceret fission. Det er den ene halvdel af ideen bag MOX fuel, den anden halvdel er, at der dannes ret store mængder plutonium i en traditionel kernereaktor på grund af indfangning af hurtige neutroner i ²³⁸U - som herefter betahenfalder til ²³⁹Np og videre til ²³⁹Pu. ²³⁹Pu kan dog også indfange neutroner og omdannes da til ²⁴⁰Pu
Neutronerne fra fission er hurtige, så for at gøre dem langsomme skal de gennem en stribe sammenstød med atomer af moderatoren, som kan være vand, tungt vand eller grafit. Grafit blev (berettiget) upopulært efter Tjernobylkatastrofen, og tungt vand er "for effektivt", så den dannede plutonium fra reaktordriften bliver næsten ren ²³⁹Pu, der er egnet til fremstilling af A-bomber, modsat en blanding med et højere indhold af ²⁴⁰Pu, som dannes ved normal drift af en letvandsreaktor. Det er god latin blandt de fleste A-kraftfolk at anse letvandsreaktorerne for de mest sikre. Jeg er kun delvist enig (bl.a. er jeg ikke glad for MOX fuel, der kun bruges i letvandsreaktorer), men vil ellers lade emnet ligge for nærværende.

Endelig: Da vi nu er ved at afrunde detaljer og sidespring fra tråden, skal jeg lige gøre opmærksom på, at Bjarke vist misforstod mine bemærkninger om risikoen ved at oplagre UF₆ - da han skrev om Iran i sit svar til det indlæg, hvor jeg introducerede risikoen. Men langt den meste oplagrede UF₆ ligger i USA og er affald fra denne nations mangeårige atomprogrammer - både civile og militære. Og risikoen er regulær kemisk forgiftning, fordi stoffet ikke er blevet "nedarbejdet" til et stabilt oxid, men ligger som et ret flygtigt giftstof.

[harbst]

Først tak for rettelsen af stavefejlen. Den var dum.

Men du misforstod mig. Det er et faktum at U238 kan bringes til fission ved absobtion af en hurtig neutron. Det kan ske, selv om det langtfra sker hver gang kernen rammes af en hurtig neutron. Sandsynligheden for et elastisk stød hvor  neutronen taber energi er større.

Ikke desto mindre er fission af U238 ansvarlig for mellem 2 og 4 % af neutronerne som frigives i en kraftreaktor i følge min gamle lærebog.