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

Почему мы так плохо помним наше детство? Почему мы так плохо помним наше детство?

Почему у большинства людей нет никаких воспоминаний о первых 3-4 годах жизни

Популярная механика
Последний рывок Последний рывок

Как помочь ребенку закончить учебный год и сохранить остатки здоровья?

Добрые советы
Революция в мире моды: как технологии меняют нашу одежду Революция в мире моды: как технологии меняют нашу одежду

Как уже сейчас в новинках мира моды проявляются тренды гардероба будущего

Inc.
Фарерские острова: холодная жемчужина Атлантики Фарерские острова: холодная жемчужина Атлантики

Если вы хотите совершить путешествие на край Земли

Esquire
Терапия бездельем: что такое бедроттинг и почему зумеры полюбили валяться в постели Терапия бездельем: что такое бедроттинг и почему зумеры полюбили валяться в постели

Bed rotting: обычная лень или способ восстановить силы?

Forbes
Приготовить себя. Что такое «Зеркало Карлоса Сантоса» и как оно создавалось Приготовить себя. Что такое «Зеркало Карлоса Сантоса» и как оно создавалось

В Москве начал работать «ресторан в трех действиях» «Зеркало Карлоса Сантоса»

СНОБ
5 проверенных наукой способов манипулирования людьми 5 проверенных наукой способов манипулирования людьми

Наконец ты заставишь людей делать то, что хочется тебе!

Maxim
На лезвии славы На лезвии славы

Екатерина Боброва и Дмитрий Соловьев выступили на своей третьей Олимпиаде

OK!
Одежный партнер Одежный партнер

Торговля готовым платьем изменила не только облик, но и экономику России

Forbes
Темная сторона Темная сторона

55‑метровая московская квартира, которая принадлежала антикварам

AD
Серб и молод Серб и молод

Милош Бикович примерил одежду из последних коллекций

Esquire
Кандидаты и карнавал: как Россия выбирала нового президента страны Кандидаты и карнавал: как Россия выбирала нового президента страны

18 марта в России выбирали нового президента

Forbes
Самые умные порноактрисы Самые умные порноактрисы

Кто из порноактрис в перерыве между двумя дублями штудирует квантовую физику

Maxim
Российские физики смоделировали марсианскую зиму Российские физики смоделировали марсианскую зиму

Лето на Марсе дождливое, а зима солнечная

Популярная механика
«КАСТА»: группа, которую «просто тихо любят» «КАСТА»: группа, которую «просто тихо любят»

«Каста» о том, как им удается оставаться актуальными, не изменяя самим себе

Esquire
Электромобили 2018 Электромобили 2018

С какими трудностями столкнулись производители электромобилей

CHIP
Почему бы и нет: какие тренды женской моды не менее актуальны и для мужчин Почему бы и нет: какие тренды женской моды не менее актуальны и для мужчин

Доверьтесь нам в вопросе модных тенденций

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

Чем может обернуться ультиматум Терезы Мэй

Forbes
Головорезы Головорезы

Почему медицинский эксперимент века закончился, не успев начаться

GQ
Plate-Tonic Love Plate-Tonic Love

Мы пришли в новую большую мастерскую керамиста Аны Илуэка

Seasons of life
Естественные дети Естественные дети

В чем особенности «естественного» подхода к воспитанию

Домашний Очаг
БлизНяшки БлизНяшки

Kia Soul и SsangYong Tivoli

АвтоМир
Мама рядом Мама рядом

Актриса Елена Подкаминская о естественном родительстве

Домашний Очаг
Опущен занавес Опущен занавес

Как не ошибиться и выбрать правильные шторы?

Лиза
Одной лучше! Одной лучше!

Как путешествовать в одиночку и получать от этого удовольствие?

Лиза
Зачем инженеру якорь? Зачем инженеру якорь?

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

Дилетант
Это просто детский сад какой-то! Это просто детский сад какой-то!

Что влияет на решение родителей, отдавать ли ребенка в детсад

Psychologies
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
Чисто сработал Чисто сработал

Интерьер квартиры в Нью-Йорке в стиле современной классики

AD
Старая Москва Старая Москва

Столичная трешка в самом центре города от декоратора Еленой Зуфаровой

AD
Открыть в приложении