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

Не заскучать в дороге: сколько фильмов и сериалов можно посмотреть, путешествуя по самым популярным направлениям России Не заскучать в дороге: сколько фильмов и сериалов можно посмотреть, путешествуя по самым популярным направлениям России

Подборка сериалов и фильмов, которые можно посмотреть в дороге

Популярная механика
Венский салон в Москве Венский салон в Москве

На один вечер Венский дом на Плющихе погрузился в атмосферу высокого эстетизма

СНОБ
Подводный пылесос и чистящее желе: четыре российских технологии для борьбы с нефтяным загрязнением Подводный пылесос и чистящее желе: четыре российских технологии для борьбы с нефтяным загрязнением

Как решения используют в России по уборке нефтепродуктов?

Inc.
Фотографии Марселя Крайста: как сфотографировать взрыв Фотографии Марселя Крайста: как сфотографировать взрыв

Марсель Крайст все снимает «вживую». Главное – правильно поймать момент

Популярная механика
Тревожное исследование: ChatGPT убивает наше критическое мышление Тревожное исследование: ChatGPT убивает наше критическое мышление

Чем чрезмерное использование нейросетей крайне вредно для нашего мозга

ТехИнсайдер
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
За что мы любим Юбера де Живанши За что мы любим Юбера де Живанши

10 марта не стало Юбера де Живанши

Esquire
Встали в позу Встали в позу

Меняя язык тела, мы можем изменить свою жизнь

Psychologies
Чемпионат мира среди дровосеков: как это устроено Чемпионат мира среди дровосеков: как это устроено

Это спорт для больших ребят

Популярная механика
Найдена галактика без темной материи Найдена галактика без темной материи

Специалисты обнаружили необычную галактику, в которой темная материя отсутствует

Популярная механика
Серб и молод Серб и молод

Милош Бикович примерил одежду из последних коллекций

Esquire
Что подростки на самом деле думают о политике Что подростки на самом деле думают о политике

Психолог поговорила с детьми о политике и делится результатами этого опроса

СНОБ
Каким станет Chloé в 2018 году Каким станет Chloé в 2018 году

Интервью Сьюзи Менкес с креативным директором бренда Наташей Рамсей-Леви

Vogue
Когда на Марс Когда на Марс

«Чемодан технологий» для путешествий на другие планеты еще не полон

Русский репортер
Опора Опора

Последовательность йоги айенгара для здоровья стоп

Yoga Journal
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
Гостиная Гостиная

Наше досье — о том, как сделать гостиную универсальной

AD
Формирование Формирование

Работы Тараса Левко монолитные, цельные, без декора и других «глупостей»

Seasons of life
Инструкция: как отличить вбросы от правды Инструкция: как отличить вбросы от правды

Esquire подготовил памятку для борьбы с фейками

Esquire
Намибия. Соль земли Намибия. Соль земли

Мы использовали Land Cruiser Prado по его прямому назначению в Намибии

АвтоМир
«Форма воды», «Три билборда» или «Прочь»? Разбираем математику «Оскара» «Форма воды», «Три билборда» или «Прочь»? Разбираем математику «Оскара»

Esquire объясняет, почему предсказывать итоги “Оскара” — бессмысленная идея

Esquire
Давление в погонах: бизнесмен Вадим Варшавский арестован по делу о мошенничестве Давление в погонах: бизнесмен Вадим Варшавский арестован по делу о мошенничестве

Бизнесмен подозревается в хищении кредита банка «Петрокоммерц»

Forbes
«Поощряйте их бунт. Они — наши лучшие союзники» «Поощряйте их бунт. Они — наши лучшие союзники»

Школьный учитель ради эксперимента установила в классе тоталитарный режим

Esquire
Иваново действо Иваново действо

Десятилетний дизайнер Иван Галантерник

Vogue
Рейтинг всех частей Рейтинг всех частей

У каждого поклонника саги есть такой список

Esquire
Железный ящик: как в Новой Москве производят несколько миллионов сейфов в год Железный ящик: как в Новой Москве производят несколько миллионов сейфов в год

Фоторепортаж о том, как работает завод по производству металлических сейфов

Forbes
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
Чище, уютнее, просторнее Чище, уютнее, просторнее

Оптимизация пространства и расхламление

Домашний Очаг
Валентин Зубков Валентин Зубков

Яхтсмен о разнице между девушками и вулканами, беженцами и шампанским

GQ
Форма материи Форма материи

Ткани, кожа, стекла и пластики открывают новые возможности в дизайне

Quattroruote
Открыть в приложении