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

Физики напечатали порцию Физики напечатали порцию

Ученые разработали идеальную по вкусу кусочек шоколада

Популярная механика
Правила жизни Эммы Стоун Правила жизни Эммы Стоун

Актриса Эмма Стоун делится своими мыслями

Esquire
Культурный код ИИ: 3 совета по созданию чат-ботов для бизнеса Культурный код ИИ: 3 совета по созданию чат-ботов для бизнеса

Как строить более точные, этичные и адаптивные системы искусственного интеллекта

Inc.
Самая модная девушка в красном — Бланка Миро Самая модная девушка в красном — Бланка Миро

Стилист — о моде, родной Барселоне и главных цветах весны

Vogue
Как начать переписку с девушкой, чтобы она точно ответила Как начать переписку с девушкой, чтобы она точно ответила

Лучшие заменители опостылевшего всем «Привет! Как дела?»

Maxim
Почему мы стареем быстрее? 6 причин родом из XXI века Почему мы стареем быстрее? 6 причин родом из XXI века

Мы собрали 6 современных причин старения

Cosmopolitan
Васту: меняя отражение, меняй себя Васту: меняя отражение, меняй себя

Как изменить себя, меняя пространство, в котором вы живёте

Yoga Journal
Везение в особо крупных размерах – 2 Везение в особо крупных размерах – 2

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

Maxim
Богатейшие бизнесмены России в мировом рейтинге Forbes — 2018 Богатейшие бизнесмены России в мировом рейтинге Forbes — 2018

В глобальный список Forbes попали 102 российских бизнесмена

Forbes
Город Город

Берлин – лоскутное одеяло на карте Германии

Esquire
Владимир Сурдин: «Интернет из космоса не боится никакого контроля!» Владимир Сурдин: «Интернет из космоса не боится никакого контроля!»

Наука не стоит на месте – постоянно переезжает в поисках дешевого помещения

Maxim
Все, что вы хотели знать о маникюре (но стеснялись спросить) Все, что вы хотели знать о маникюре (но стеснялись спросить)

О вас судят не только по крепости рукопожатия, но и по ухоженности рук

GQ
Джульетта и Ромео Джульетта и Ромео

Анна Дэвис и Даниэль Руэда — архитекторы, романтики и звезды Instagram

Seasons of life
Оливия Кук — юная звезда Стивена Спилберга Оливия Кук — юная звезда Стивена Спилберга

«Первому игроку приготовиться» выходит в прокат

Vogue
Фотографии Марселя Крайста: как сфотографировать взрыв Фотографии Марселя Крайста: как сфотографировать взрыв

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

Популярная механика
Девушка-альбинос из шоу «Холостяк» — о борьбе с раком: «Боялась жить уродом» Девушка-альбинос из шоу «Холостяк» — о борьбе с раком: «Боялась жить уродом»

Алисе 33 года, она - альбинос

Cosmopolitan
Фильмы, которые мы смотрим в марте (и альтернативы к ним) Фильмы, которые мы смотрим в марте (и альтернативы к ним)

О новых фильмах марта и похожие, которые можно посмотреть не выходя из дома

Esquire
Аптечная лирика Аптечная лирика

Почему поэзию прибрали к рукам маркетологи

GQ

Сеанс психотерапии для читателя

Psychologies
Почему у магазинных помидоров «картонный» привкус? Почему у магазинных помидоров «картонный» привкус?

Современные магазинные помидоры не слишком вкусны

Популярная механика
Стихийная застройка Стихийная застройка

Что посмотреть в Венеции, Брюгге, Амстердаме, Удайпуре и Гетеборге

GQ
5 проверенных наукой способов манипулирования людьми 5 проверенных наукой способов манипулирования людьми

Наконец ты заставишь людей делать то, что хочется тебе!

Maxim
Эмилия Кларк Эмилия Кларк

Интервью с «матерью драконов», остроумной и сексуальной Эмилией Кларк

Playboy
Книга перемен Книга перемен

Нью-йоркская квартира актрисы Джулианн Мур

AD
Подозрительные люди: в Великобритании начались аресты недвижимости олигархов Подозрительные люди: в Великобритании начались аресты недвижимости олигархов

Британия начала арестовывать имущество неясного происхождения

Forbes
С вещами на выход: восемь российских бизнесменов покинули глобальный рейтинг Forbes С вещами на выход: восемь российских бизнесменов покинули глобальный рейтинг Forbes

Кто покинул список долларовых миллиардеров

Forbes
Что съесть, чтобы летом стать звездой пляжа Что съесть, чтобы летом стать звездой пляжа

Можно приложить минимум усилий и летом быть королевой

Cosmopolitan
Новая жизнь модного Дома Givenchy Новая жизнь модного Дома Givenchy

Клэр Уэйт Келлер делает шаги в сторону наследия парижского Дома

Vogue
Политизация траура Политизация траура

Как акции памяти погибших в Кемерове стали пространством для политической борьбы

СНОБ
10 миллиардеров с наибольшими доходами — 2018. Рейтинг Forbes 10 миллиардеров с наибольшими доходами — 2018. Рейтинг Forbes

Миллиардеры,которые заработали на продаже активов и дивидендах более  $10,7 млрд

Forbes
Открыть в приложении