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

8 продуктов, которые ни в коем случае нельзя есть просроченными 8 продуктов, которые ни в коем случае нельзя есть просроченными

Некоторые продукты с последним ударом часов превращаются в настоящий яд

Популярная механика
Viva, Valencia! Viva, Valencia!

Всю Валенсию можно обойти пешком за пару часов

Seasons of life
В Финляндии стали использовать избыточное тепло дата-центров для отопления В Финляндии стали использовать избыточное тепло дата-центров для отопления

Дата-центр снабжает финский город теплом уже около десяти лет

Inc.
Одним талантом сыт (не) будешь Одним талантом сыт (не) будешь

Истории героев, открывших в себе неожиданный дар

Psychologies
Человечество Человечество

Обнадеживающая история

kiozk originals
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
Словоформы Словоформы

Работа с глиной — одна из возможностей глубокого переживания книги

Seasons of life
На честном слове На честном слове

Возможно, наше желание сказать правду скрывает амбивалентные намерения

Psychologies
Духи — орудие соблазна Духи — орудие соблазна

Весна — самое время не только обновить гардероб, но и выбрать новый парфюм

Psychologies
Холодный расчет: сможет ли Великобритания отказаться от российского газа Холодный расчет: сможет ли Великобритания отказаться от российского газа

Нанесет ли подобное решение вред потребителям

Forbes
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
За что мы любим Юбера де Живанши За что мы любим Юбера де Живанши

10 марта не стало Юбера де Живанши

Esquire
Технократ Технократ

Первый тест нового немецкого Audi A7 Gran Turismo

АвтоМир
«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
«Не бояться быть собой — самый большой риск» «Не бояться быть собой — самый большой риск»

Интервью Вадима Верника с Венсаном Касселем

OK!
5 способов сэкономить за границей 5 способов сэкономить за границей

Как сэкономить на простых вещах, не потеряв при этом в комфорте

Cosmopolitan
Девушка с татуировкой Девушка с татуировкой

Анжелина Джоли рассказала о жизни во Франции и воспитании детей

Vogue
Омега-3-6-9: в чем разница и все ли жирные кислоты одинаково полезны Омега-3-6-9: в чем разница и все ли жирные кислоты одинаково полезны

О пользе жирных кислот не устают говорить и врачи, и специалисты по питанию

Esquire
Майкл Кейн о свингующих 1960-х и лучших фильмах всех времен Майкл Кейн о свингующих 1960-х и лучших фильмах всех времен

Майкл Кейн завоевал киномир еще в 1960-е

Esquire
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
Ласточка с весною Ласточка с весною

Дом Lalique в этом году отмечает 130-летний юбилей

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

Главная интрига грядущего «Оскара»

Esquire
Словно в кино! Словно в кино!

Путешествия в места, где проходили съемки известных картин

Лиза
Одной лучше! Одной лучше!

Как путешествовать в одиночку и получать от этого удовольствие?

Лиза
Форма воды Форма воды

Водопады, которые нужно посетить, и легенды о каждом из них

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

Стилист — о моде, родной Барселоне и главных цветах весны

Vogue
Сильный Пол Сильный Пол

Пол Смит о том, как оставаться счастливым и независимым

Esquire
Одеться как герои фильма «Талантливый мистер Рипли» Одеться как герои фильма «Талантливый мистер Рипли»

Советуем обратить внимание на образы Дикки Гринлифа и Тома Рипли

Vogue
Царь-выборы Царь-выборы

Как изменится наша политическая система к 2024 году

Русский репортер
Тайнопись Тайнопись

Александр Александрович Андроханов о технологии русской мозаики по малахиту

Seasons of life
Открыть в приложении