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 сделать компост в домашних условиях: простые способы Как сделать компост в домашних условиях: простые способы

Как не тратить деньги на покупку компоста и с пользой утилизировать свои отходы?

Популярная механика
Спорт для будущих мам: что можно и нельзя Спорт для будущих мам: что можно и нельзя

Можно совмещать занятия спортом с новым положением?

9 месяцев
Только не перезванивайте: 5 простых способов, как узнать, кто звонил с неизвестного номера Только не перезванивайте: 5 простых способов, как узнать, кто звонил с неизвестного номера

Как понять, что с незнакомого номера звонит злоумышленник?

ТехИнсайдер
«Корю себя за глупость» «Корю себя за глупость»

4 истории об отрицании ВИЧ и отказе от прививок

СНОБ
Возможно, вы взвешиваетесь неверно: несколько правил от ученых Возможно, вы взвешиваетесь неверно: несколько правил от ученых

Как понять свой истинный вес и взвеситься правильно?

ТехИнсайдер
Британская удавка: как Россия пострадает от «шпионского скандала» Британская удавка: как Россия пострадает от «шпионского скандала»

Чем может обернуться ультиматум Терезы Мэй

Forbes
Новый сайт для онлайн-мониторинга российских ралли: болеем за наших! Новый сайт для онлайн-мониторинга российских ралли: болеем за наших!

Цифровые технологии дошли и до российского автомотоспорта

Популярная механика
10 малоизвестных производителей самолётов Франции 10 малоизвестных производителей самолётов Франции

Великолепная десятка французских производителей самолётов

Популярная механика
Как носить пиджаки с мужского плеча Как носить пиджаки с мужского плеча

Самый сексуальный предмет гардероба в шести вариациях

Vogue
О самом важном: Ольга Михайловская подводит итоги Mercedes-Benz Fashion Week Russia О самом важном: Ольга Михайловская подводит итоги Mercedes-Benz Fashion Week Russia

Африканские мотивы, технологичные материалы и талантливые дизайнеры-новички

Vogue
Подведены итоги X Всероссийского технологического фестиваля PROFEST Подведены итоги X Всероссийского технологического фестиваля PROFEST

Фонд Олега Дерипаски «Вольное Дело» сообщает об итогах фестиваля

Популярная механика
Русский бунт: жители Волоколамска бросают вызов власти Русский бунт: жители Волоколамска бросают вызов власти

Решение о создании единой управляющей структуры для Москвы и области назрело

Forbes
Идея! Идея!

Татуировки, вино и яды

Maxim
«Жена и дочь в детской, а я в капсуле» «Жена и дочь в детской, а я в капсуле»

Солист PIZZ’ы Сергей Приказчиков не любит отрываться и даже это слово не любит

Playboy
Ты же девочка Ты же девочка

Даже в прогрессивном 2018‑м врач может списать ваши жалобы на «просто ПМС»

Glamour
Контролируй это Контролируй это

Как отчетность и бесконечные проверки эффективности убивают смысл любой работы

Русский репортер
Любовь на острие бритвы Любовь на острие бритвы

Катрин Денев и Марчелло Мастроянни

Лиза
Демографическая яма. В России сократят срок выдачи материнского капитала Демографическая яма. В России сократят срок выдачи материнского капитала

Уровень рождаемости в России за год снизился на 10,9%

Forbes
Москва заплатит: Украина разорвала программу экономического сотрудничества с Россией Москва заплатит: Украина разорвала программу экономического сотрудничества с Россией

Товарооборот между двумя странами сократился с 2013 по 2016 год в четыре раза

Forbes
Класс на двоих Класс на двоих

Йога для неё и функциональная тренировка для него в одном комплексе

Yoga Journal
Певица Гречка: Певица Гречка:

История Насти Ивановой достойна того, чтобы быть снятой в сериале «Винил»

Esquire
Каста неприкасаемая Каста неприкасаемая

Летиция Каста к сорока годам вышла за рамки условностей

Tatler
Американская мечта Американская мечта

Жилая резиденция в Москве — воплощенная мечта любителей американского стиля

AD
Сердешный или Деньги на ветер Сердешный или Деньги на ветер

Porsche Cayenne. Престижно, крайне непрактично и в любой момент могут украсть

АвтоМир
Viva, Valencia! Viva, Valencia!

Всю Валенсию можно обойти пешком за пару часов

Seasons of life
Избыточный вес: принципы питания Избыточный вес: принципы питания

Лишний вес у будущей мамы может негативно сказаться на течении беременности

9 месяцев
Масло масляное Масло масляное

Насладиться вкусом, получить пользу

Лиза
10 правил общения с женщинами в 2018 году 10 правил общения с женщинами в 2018 году

Как общаться, чтобы не нарушить чужое личное пространство

Esquire
Самая модная девушка в красном — Бланка Миро Самая модная девушка в красном — Бланка Миро

Стилист — о моде, родной Барселоне и главных цветах весны

Vogue
Легкий и независимый Легкий и независимый

Валерию Сюткину исполняется шестьдесят

OK!
Открыть в приложении