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

Полная история лондонского такси: 15 моделей и не только Полная история лондонского такси: 15 моделей и не только

Модели лондонского такси

Популярная механика
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
6 советских компьютеров на схеме для умельцев-любителей 6 советских компьютеров на схеме для умельцев-любителей

Самые популярные клоны персонального компьютера в СССР

Популярная механика
Пожар в Кемерово: хроника, основные версии случившегося Пожар в Кемерово: хроника, основные версии случившегося

26 марта в городе сгорел ТЦ «Зимняя вишня», погибли 64 человека

Esquire
Как читать книги Как читать книги

Руководство по чтению великих произведений

kiozk originals
5 причин побывать в Ярославле 5 причин побывать в Ярославле

Продегустировать буррату, пожить в квартире Шпака, купить майолику

National Geographic
Не хачапури единым Не хачапури единым

Отличное вино и атмосфера праздника — не все достоинства гостеприимной Грузии

Elle
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
Сохраняя баланс Сохраняя баланс

Как впустить в жизнь больше радости, равновесия и счастья

Yoga Journal
Дом для миллиардера Дом для миллиардера

Кирилл Писарев зарабатывает на элитной недвижимости по всему миру

Forbes
Субъект искусства Субъект искусства

Тильда Суинтон как художник, муза и арт-произведение

The Rake
Ответ Миллера: «Газпром» расторгает все контракты с «Нафтогазом Украины» Ответ Миллера: «Газпром» расторгает все контракты с «Нафтогазом Украины»

«Газпром» выступил категорически против решения проблем Украины за счет России

Forbes
Как спрятать голову в железо Как спрятать голову в железо

История доспехов в европейском Средневековье и технология воссоздания в наши дни

Популярная механика
Как взлетают дирижабли Как взлетают дирижабли

Увидеть в небе дирижабль – невероятная в наши дни удача

Популярная механика
Тайна замедленного действия Тайна замедленного действия

В каждой семье и у каждого человека есть секреты

Psychologies
Гостиная Гостиная

Наше досье — о том, как сделать гостиную универсальной

AD
9-часовая радуга в Тайване вошла в Книгу рекордов Гиннесса 9-часовая радуга в Тайване вошла в Книгу рекордов Гиннесса

Радуга, которая не исчезала в течение 8 часов и 58 минут

National Geographic
Случайное знакомство: как создатель «Мамбы» попал в список Forbes Случайное знакомство: как создатель «Мамбы» попал в список Forbes

Компания, за которую предлагают более $1 млрд

Forbes
В Индии строят самую большую статую на свете В Индии строят самую большую статую на свете

В Индии завершается строительство высочайшей в истории человечества статуи

National Geographic
Женя Медведева: «Если тяжело — делай еще больше» Женя Медведева: «Если тяжело — делай еще больше»

Женя Медведева о том, как пережить стресс, о своем графике и бьюти-лайфхаках

Vogue
Орланы отбирают друг у друга добычу: видео Орланы отбирают друг у друга добычу: видео

Белоголовые орланы вместо охоты предпочитают отобрать добычу у соплеменника

National Geographic
Рецензия на фильм Рецензия на фильм

“Проект “Флорида” — лучший фильм 2017 из тех, что не номинировали на “Оскар”

Esquire
5 проверенных наукой способов манипулирования людьми 5 проверенных наукой способов манипулирования людьми

Наконец ты заставишь людей делать то, что хочется тебе!

Maxim
Почему «Оскар» за лучший фильм должны взять «Три билборда» Почему «Оскар» за лучший фильм должны взять «Три билборда»

Главная интрига грядущего «Оскара»

Esquire
На другой стороне На другой стороне

Австралия: классный серфинг, левостороннее движение и метрическая система

Quattroruote
Почему я устаю? Почему я устаю?

Неожиданные причины утомления

Лиза
Некомплект: откровенная история женщины, родившейся без вагины и матки Некомплект: откровенная история женщины, родившейся без вагины и матки

20-летняя британка Таша Бишоп рассказывает свою необычную историю

Cosmopolitan
Новые банды Москвы Новые банды Москвы

В Москве появился легион новых героев

L’Officiel
Древние птицы не могли высиживать яйца Древние птицы не могли высиживать яйца

Древние птицы не могли высиживать яйца из-за своего огромного веса

National Geographic
Словно в кино! Словно в кино!

Путешествия в места, где проходили съемки известных картин

Лиза
Открыть в приложении