Завод, на котором обогащать уран стали методом центрифужного разделения изотопов

Популярная механикаHi-Tech

Как обогащают уран: метод центрифужного разделения изотопов

О запуске первого советского спутника 4 октября 1957 года с ликованием узнал весь мир. А событие, произошедшее 4 ноября того же года в Верх-Нейвинске, долго оставалось тайной для самых лучших разведок мира. Там был пущен опытный завод, на котором обогащать уран стали методом центрифужного разделения изотопов.

Александр Емельяненков

На заре создания ядерных вооружений одной из основных ключевых проблем стало разделение изотопов урана. Этот тяжелый радиоактивный металл встречается в природе в виде смеси двух основных изотопов. Основную долю (чуть меньше 99,3%) составляет уран-238. Содержание более легкого изотопа — урана-235 — составляет всего 0,7%, но именно он необходим для создания ядерного оружия и работы реакторов.

Разделить изотопы совсем не просто. Их химические свойства идентичны (в конце концов, это один и тот же химический элемент), а разница в атомной массе составляет чуть более 1%, так что физические методы для разделения должны иметь очень высокую избирательность. Этот вопрос в 1950-х стал одним из решающих моментов, которые определили успех советской ядерной отрасли и заложили основу для современной конкурентоспособности российской ядерной промышленности на мировом рынке.

Сквозь сито

Самым простым методом разделения является газовая диффузия — «продавливание» газообразного сырья (гексафторид урана) сквозь мелкопористую мембрану, при этом различные изотопы диффундируют сквозь поры с различной скоростью. Именно газовая диффузия стала первым методом, который использовался для получения промышленных количеств урана-235 на первых обогатительных комбинатах. В США разработки в области газовой диффузии для Манхэттенского проекта велись под началом лауреата Нобелевской премии Гарольда Юри. В СССР до 1954 года этим направлением руководил академик Борис Константинов, потом его сменил Исаак Кикоин.

Поначалу, как это нередко бывает, метод газовой диффузии казался доступнее в реализации. Но он требовал огромных затрат электроэнергии — Саяно-Шушенская ГЭС и первая очередь Белоярской атомной, как теперь выясняется, строились прежде всего для этих целей. Кроме общей дороговизны и низкого КПД, метод газовой диффузии был небезопасен для работающих — главным образом из-за высоких температур и шума в цехах. Плюс большие объемы химически активных смесей под давлением, а это потенциальные выбросы и загрязнение окружающей среды. Между тем альтернатива газодиффузионному методу была известна с конца XIX века — это центрифужный метод, сулящий весьма значительную экономию: когда в 1958 году завод в Верх-Нейвинске вышел на расчетный режим, оказалось, что энергопотребление на единицу разделения в 20 (!) раз меньше диффузионного метода, а себестоимость — вдвое меньше. Правда, на пути создания центрифуг конструкторов поджидали многочисленные технологические сложности.

Электромагнитное разделение. Основано на движении заряженных частиц (ионов) в магнитном поле. В зависимости от массы частиц кривизна их траектории при этом различна, и даже небольшая разница в атомной массе ядер изотопов урана дает возможность их разделения. Такие установки, называемые калютронами, использовались в американском Манхэттенском проекте, поскольку позволяли получить очень высокую степень обогащения урана за считанные проходы. Однако калютроны очень громоздки, дороги в обслуживании, потребляют много энергии и имеют низкую производительность, так что сейчас для промышленного обогащения урана не используются.

Немецкие корни

Истоки советской технологии центрифуг берут свое начало в нацистской Германии, где в рамках атомного проекта велись эксперименты по разделению урана. Один из участников этого проекта, инженер-физик Геронт Циппе, оказался среди других немецких военнопленных, отправленных в СССР. Под началом Макса Штеенбека, своего соотечественника и тестя, Циппе до 1954 года занимался экспериментальными исследованиями — сначала в Лаборатории «А» в Сухуми (будущий Сухумский физико-технический институт), а последние два года — в особом конструкторском бюро на Кировском заводе в Ленинграде.

Как свидетельствуют участники и очевидцы тех событий, немецкие ученые не знали отказа в материалах для исследований. И режим у них был почти такой же, как у наших секретных атомщиков, которых столь же плотно опекало ведомство Берии. В июле 1952 года специальным постановлением правительства Штеенбека и его помощников перевели из Сухумского института в Ленинград, в ОКБ Кировского завода. Да еще усилили группу выпускниками политехнического института с профильной кафедры ядерных исследований. Была поставлена задача изготовить и испытать два агрегата по схеме Циппе-Штеенбека. За дело взялись горячо, однако уже в первом квартале 1953-го работу прекратили, не доводя до испытаний: стало ясно, что предложенная конструкция не годится для серийного производства.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

10 опасных продуктов, от которых стоит отказаться навсегда 10 опасных продуктов, от которых стоит отказаться навсегда

Растительное масло, соя и даже рыба могут быть очень опасны для нашего здоровья

Популярная механика
Александр Добрынин: Александр Добрынин:

Возможно, мой рассказ расставит некоторые точки над i в этой непростой истории

Караван историй
Правда ли, что OLED-экраны выгорают? Правда ли, что OLED-экраны выгорают?

Все слышали, что OLED экраны выгорают, но так ли это?

CHIP
Ножи и вилки, все по местам Ножи и вилки, все по местам

Делимся полезными советами по хранению столовых приборов. Бери на заметку

Лиза
«Она нимфоманка»: как стереотипы мешают женщинам проявлять инициативу в сексе «Она нимфоманка»: как стереотипы мешают женщинам проявлять инициативу в сексе

Почему быть женщиной с высоким либидо — это нормально

Forbes
Евгений Демин Евгений Демин

Евгений Демин зарабатывает миллионы на зубной пасте

GQ
«Форма воды», «Три билборда» или «Прочь»? Разбираем математику «Оскара» «Форма воды», «Три билборда» или «Прочь»? Разбираем математику «Оскара»

Esquire объясняет, почему предсказывать итоги “Оскара” — бессмысленная идея

Esquire
Приготовить себя. Что такое «Зеркало Карлоса Сантоса» и как оно создавалось Приготовить себя. Что такое «Зеркало Карлоса Сантоса» и как оно создавалось

В Москве начал работать «ресторан в трех действиях» «Зеркало Карлоса Сантоса»

СНОБ
Младший сын Младший сын

Величайший монарх русской истории не имел почти никаких шансов взойти на престол

Дилетант
Культурная нейронаука Культурная нейронаука

Как прогресс меняет нашу психику и мозг

Русский репортер
Хижина дяди Тома Хижина дяди Тома

Том Форд переехал в Лос-Анджелес и прислал нам оттуда селфи

Tatler
Николь Кидман Николь Кидман

17 вещей, которые ты о ней не знала

Лиза
Почему разбился Юрий Гагарин? Почему разбился Юрий Гагарин?

50 лет назад Юрий Гагарин разбился при выполнении тренировочного полёта

Популярная механика
12 новых снимков 12 новых снимков

Космическая обсерватория "Хаббл" запечатлела почти все объекты Мессье

Популярная механика
Конфетно-букетный Конфетно-букетный

Нью-йоркский пентхаус актрисы Бетт Мидлер

AD
Единый — не единый Единый — не единый

«Огонек» выяснил: профильные ЕГЭ противоречат закону «Об образовании»

Огонёк
Солнечный аромат Солнечный аромат

О нездешнем очаровании лимонного курда

Огонёк
Базовый гардероб: за и против Базовый гардероб: за и против

Что делать, чтобы не оказаться в универсальном модном тупике

Cosmopolitan
Оливия Кук — юная звезда Стивена Спилберга Оливия Кук — юная звезда Стивена Спилберга

«Первому игроку приготовиться» выходит в прокат

Vogue
Царь-выборы Царь-выборы

Как изменится наша политическая система к 2024 году

Русский репортер
Намибия. Соль земли Намибия. Соль земли

Мы использовали Land Cruiser Prado по его прямому назначению в Намибии

АвтоМир
Что носили мужчины на этой неделе Что носили мужчины на этой неделе

На этой неделе наши герои предлагают быть смелее

GQ
Святая простота Святая простота

В гостях у бельгийского коллекционера Акселя Вервордта

The Rake
Генетические аномалии: люди, не чувствующие боли и видящие без глаз Генетические аномалии: люди, не чувствующие боли и видящие без глаз

Порой природа вторгается в набор чувств, и тогда происходят странные вещи

Популярная механика
На лезвии славы На лезвии славы

Екатерина Боброва и Дмитрий Соловьев выступили на своей третьей Олимпиаде

OK!
Биткоин за $100: где работать после игр с криптовалютами Биткоин за $100: где работать после игр с криптовалютами

Что будет с рынком труда, если курсы криптовалют продолжат разочаровывать

Forbes
Я живу на разрыв Я живу на разрыв

Саша Бортич — красивая девушка, которая не хочет быть холодной и расчетливой

OK!
Класс на двоих Класс на двоих

Йога для неё и функциональная тренировка для него в одном комплексе

Yoga Journal
Алексей Чадов: Бывших жен не бывает Алексей Чадов: Бывших жен не бывает

Алексей стал телеведущим вместе с бывшей женой Агнией Дитковските

Лиза
Алексей Франдетти: «Самое дорогое, что у меня есть на сегодняшний день, — это моя репутация» Алексей Франдетти: «Самое дорогое, что у меня есть на сегодняшний день, — это моя репутация»

За плечами режиссера — аншлаговые постановки во всех крупных театрах страны

Esquire
Открыть в приложении