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

Ткани со сверхвозможностями: материалы настоящего и будущего Ткани со сверхвозможностями: материалы настоящего и будущего

Культ тканей из природных волокон сменился восторгом от синтетических тканей

Популярная механика
Правильный сплав Правильный сплав

Евгений Петров начинал с торговли импортными сейфами

Forbes
Как снять защиту записи флешки: избавляемся от ошибки «диск защищен» Как снять защиту записи флешки: избавляемся от ошибки «диск защищен»

Как снять защиту записи с флешки usb, если диск защищен?

CHIP
Вот что можно смело забирать с собой из номера отеля, а что — полный зашквар Вот что можно смело забирать с собой из номера отеля, а что — полный зашквар

Эти советы матерых экспертов спасут тебя от тюрьмы и позора

Maxim
Как Пеппи Длинныйчулок стала символом свободы и изменила жизни миллионов девочек Как Пеппи Длинныйчулок стала символом свободы и изменила жизни миллионов девочек

Как Астрид Линдгрен стала борцом за права детей и причем тут Пеппи Длинныйчулок?

Forbes
Собрать совком Собрать совком

Сергей и Дмитрий Хотимские создали четвертый по размеру активов частный банк

Forbes
Давай протанцуем кризис Давай протанцуем кризис

Понять друг друга можно не только с помощью слов

Psychologies
Что делать, чтобы не постареть так же быстро, как Крис Пайн Что делать, чтобы не постареть так же быстро, как Крис Пайн

Годы могут пролететь незаметно для вас, но не для вашего лица

GQ
Счастье есть Счастье есть

Интуитивное питание. Чего действительно требует организм, понять не так уж легко

Добрые советы
Феникс против Годзиллы: в прокате “Тихоокеанский рубеж 2” и “Тебя никогда здесь не было” Феникс против Годзиллы: в прокате “Тихоокеанский рубеж 2” и “Тебя никогда здесь не было”

О новинках проката в кино

Esquire
Илон Маск. Марсианин Илон Маск. Марсианин

Следующий шаг Илона Маска - наладить на Красную планету доставку астронавтов

Караван историй
Совладелец «Зимней вишни» перечислил семьям погибших 192 млн рублей Совладелец «Зимней вишни» перечислил семьям погибших 192 млн рублей

На каждого погибшего на пожаре в ТЦ «Зимняя вишня» будет выплачено по 5 млн руб

Forbes
7 cекретов стиля Тимоти Шаламе 7 cекретов стиля Тимоти Шаламе

Выясняем, откуда в этом 22-летнем номинанте на «Оскар» столько очарования

Esquire
Большие каникулы Большие каникулы

Volkswagen California и Chrysler Pacifica

АвтоМир
Работники отеля описывают жуткие вещи, которые они видели Работники отеля описывают жуткие вещи, которые они видели

Пользователи Reddit делятся страшными историями, которые приключились в отелях

Cosmopolitan
4 главные заслуги Криса ван Аша в Dior Homme 4 главные заслуги Криса ван Аша в Dior Homme

За что мы любили дизайнера Криса ван Аша все эти годы

Vogue
Генриетта Лакс - первый и единственный бессмертный человек Генриетта Лакс - первый и единственный бессмертный человек

В большую науку эти клетки попали совершенно неожиданно

Популярная механика
Одним талантом сыт (не) будешь Одним талантом сыт (не) будешь

Истории героев, открывших в себе неожиданный дар

Psychologies
Везение в особо крупных размерах – 2 Везение в особо крупных размерах – 2

Рецепт славы прост: надо в нужное время оказаться в нужном месте

Maxim
Масло масляное Масло масляное

Насладиться вкусом, получить пользу

Лиза
Зачем инженеру якорь? Зачем инженеру якорь?

К началу XX века портретный жанр сильно изменился и внешне, и внутренне

Дилетант
Российские ученые создали синтетическую Российские ученые создали синтетическую

Российские ученые научились создавать материалы с заданными свойствами

Популярная механика
Вы отказались от мяса. А этично ли допустить вымирание коров? Вы отказались от мяса. А этично ли допустить вымирание коров?

Какой должна быть судьба коров как вида, если есть этих животных станет неэтично

СНОБ
За бураном – в Астану За бураном – в Астану

Столице Казахстана Астане в этом году, как и «Автомиру», исполняется 20 лет

АвтоМир
Война по расписанию: что значит для Кремля окрик из Лондона Война по расписанию: что значит для Кремля окрик из Лондона

Обострение отношений с Великобританией выгодно Кремлю

Forbes
10 абсолютно тошнотворных коктейлей 10 абсолютно тошнотворных коктейлей

Гостям достаточно будет увидеть один из этих коктейлей и узнать его название

Maxim
Елена Летучая: «Тщеславие — не мой грех» Елена Летучая: «Тщеславие — не мой грех»

Телеведущая Елена Летучая примеряет образ дивы начала 1950-х годов

Esquire
6 простых шагов к идеальному сну 6 простых шагов к идеальному сну

Рассказываем, как отрегулировать режим сна

Esquire
Умирать, так с музыкой: странная традиция стриптиза на похоронах Умирать, так с музыкой: странная традиция стриптиза на похоронах

Китайские власти пытаются запретить вызывать стриптизерш… на похороны

Cosmopolitan
Спасибо, что живой Спасибо, что живой

Эксперты рассказывают о пользе (и вреде) витаминов и БАД

GQ
Открыть в приложении