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

Как полюбить спорт и перестать насильно заставлять себя заниматься: научный подход Как полюбить спорт и перестать насильно заставлять себя заниматься: научный подход

Может ли обычный человек получать удовольствие от физических нагрузок?

Популярная механика
Проще паштета Проще паштета

Как приготовить террину

Огонёк
Ветряки, солнечные панели и декарбонизация бизнеса: какой будет энергетика будущего Ветряки, солнечные панели и декарбонизация бизнеса: какой будет энергетика будущего

Есть ли у человечества возможность отказаться от грязных ресурсов?

Forbes
Васту: меняя отражение, меняй себя Васту: меняя отражение, меняй себя

Как изменить себя, меняя пространство, в котором вы живёте

Yoga Journal
Психологический портрет: что такое сейфтизм Психологический портрет: что такое сейфтизм

Сейфтизм: что это такое и чего в нем больше — пользы или вреда?

Forbes
6 простых шагов к идеальному сну 6 простых шагов к идеальному сну

Рассказываем, как отрегулировать режим сна

Esquire
Хижина дяди Тома Хижина дяди Тома

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

Tatler
Mitsubishi Pajero Sport Mitsubishi Pajero Sport

Mitsubishi добавил к традиционным ценностям несколько новых способностей

Quattroruote
Высокого полета Высокого полета

Нынешний год для Audi начинается с ярких премьер

АвтоМир
Головорезы Головорезы

Почему медицинский эксперимент века закончился, не успев начаться

GQ
Куда летим? Куда летим?

Таллин и Рига: рассказываем о прибалтийских столицах

Лиза
Как спрятать голову в железо Как спрятать голову в железо

История доспехов в европейском Средневековье и технология воссоздания в наши дни

Популярная механика
Ядрово протеста Ядрово протеста

Кто виноват в отравлении детей и можно ли что-то сделать

Русский репортер
Для чего взламывают ваш автомобиль, и другие опасности «умных» гаджетов Для чего взламывают ваш автомобиль, и другие опасности «умных» гаджетов

Как работают современные киберпреступники и как можно от них спастись

Популярная механика
«Хочу влюбиться до беспамятства!» «Хочу влюбиться до беспамятства!»

Макс Барских о жизни в США

OK!
20 главных тенденций сезона осень-зима 2018 20 главных тенденций сезона осень-зима 2018

Тренды следующего сезона, в которых начинать разбираться советуем уже сейчас

Vogue
Тайнопись Тайнопись

Александр Александрович Андроханов о технологии русской мозаики по малахиту

Seasons of life
Почему в «Фотоувеличении» Антониони так много моды Почему в «Фотоувеличении» Антониони так много моды

Какую роль играет мода в фильме Микеланджело Антониони

Esquire
Херон Престон: “Я не хотел делать политическое заявление, но я его сделал, использовав фотографию Путина” Херон Престон: “Я не хотел делать политическое заявление, но я его сделал, использовав фотографию Путина”

Американский дизайнер рассказал Esquire о своей новой коллекции для "KM20"

Esquire
Джунгли не зовут: что случилось с “Ларой Крофт” Джунгли не зовут: что случилось с “Ларой Крофт”

Не фильм, а беспощадное напоминание о том, что мы с вами стареем

Esquire
Лёгкость бытия: Всё о детоксе Лёгкость бытия: Всё о детоксе

Что такое детокс, какими бывают очищающие диеты и вообще — нужны ли они

Yoga Journal
Почему недоедание продлевает жизнь? (и так ли это) Почему недоедание продлевает жизнь? (и так ли это)

Интерес к старой идее о продлении жизни за счет уменьшения порций не угасает

Популярная механика
Эдди Редмейн и другие звезды вспоминают Стивена Хокинга Эдди Редмейн и другие звезды вспоминают Стивена Хокинга

Знаменитости всего мира отдали дань уважения британскому физику-теоретику

Esquire
С вещами на выход: восемь российских бизнесменов покинули глобальный рейтинг Forbes С вещами на выход: восемь российских бизнесменов покинули глобальный рейтинг Forbes

Кто покинул список долларовых миллиардеров

Forbes
Модная революция 90-х определяет и нынешний сезон Модная революция 90-х определяет и нынешний сезон

Главные черты десятилетия, покончившего с диктатом моды

Vogue
Girl in Vogue: Оля Тимощенко Girl in Vogue: Оля Тимощенко

Как модель с 14-летним стажем вернулась в Брянск помогать молодежи

Vogue
На лезвии славы На лезвии славы

Екатерина Боброва и Дмитрий Соловьев выступили на своей третьей Олимпиаде

OK!
6 способов начать разговор с кем угодно 6 способов начать разговор с кем угодно

Больше ты не будешь одиноко стоять в углу на вечеринке филателистов-агностиков!

Maxim
Ориентация на доллар. Как валютные вклады помогут приумножить сбережения Ориентация на доллар. Как валютные вклады помогут приумножить сбережения

Доходность по рублевым депозитам достигла рекордно низких значений

Forbes
На пути к миллиардам: как люди делали состояния в разные эпохи На пути к миллиардам: как люди делали состояния в разные эпохи

Тем не менее, списки богатейших людей истории составлялись неоднократно

Forbes
Открыть в приложении