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

Можно ли выпасть во время катания на американских горках и другие интересные факты о парке развлечений Можно ли выпасть во время катания на американских горках и другие интересные факты о парке развлечений

Выясняем все подробности о создании и устройстве парка аттракционов

Популярная механика
Рецепты с туманного Альбиона Рецепты с туманного Альбиона

Английская национальная кухня считается достаточно консервативной

9 месяцев
Корректировать размер скидки и определить брак: в чем ИИ поможет даже малому бизнесу Корректировать размер скидки и определить брак: в чем ИИ поможет даже малому бизнесу

Что именно искусственный интеллект делает для бизнеса уже сегодня?

Inc.
Война по расписанию: что значит для Кремля окрик из Лондона Война по расписанию: что значит для Кремля окрик из Лондона

Обострение отношений с Великобританией выгодно Кремлю

Forbes
Какое пиво лучше с оливье, борщом, окрошкой: ответ специалиста Какое пиво лучше с оливье, борщом, окрошкой: ответ специалиста

Крайне необычный варианты гастрономической пары к пиву

Maxim
Ты же девочка Ты же девочка

Даже в прогрессивном 2018‑м врач может списать ваши жалобы на «просто ПМС»

Glamour
Самые умные порноактрисы Самые умные порноактрисы

Кто из порноактрис в перерыве между двумя дублями штудирует квантовую физику

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

Интервью Вадима Верника с Венсаном Касселем

OK!
Работники отеля описывают жуткие вещи, которые они видели Работники отеля описывают жуткие вещи, которые они видели

Пользователи Reddit делятся страшными историями, которые приключились в отелях

Cosmopolitan
Генриетта Лакс - первый и единственный бессмертный человек Генриетта Лакс - первый и единственный бессмертный человек

В большую науку эти клетки попали совершенно неожиданно

Популярная механика
12 апостолов: «Футляр от виолончели» 12 апостолов: «Футляр от виолончели»

Телеграм-канал, который отслеживает всю систему координат

Esquire
Лучшие фотографии февраля Лучшие фотографии февраля

Каждый месяц фоторедактор Esquire выбирает 10 самых интересных фотографий месяца

Esquire
Спорт для будущих мам: что можно и нельзя Спорт для будущих мам: что можно и нельзя

Можно совмещать занятия спортом с новым положением?

9 месяцев
Словно в кино! Словно в кино!

Путешествия в места, где проходили съемки известных картин

Лиза
Выше грудь! Выше грудь!

Для одних грудь – предмет гордости, для других – источник комплексов

Домашний Очаг
«Беременные» запреты: необходимость или перестраховка? «Беременные» запреты: необходимость или перестраховка?

Имеют ли запреты во время беременности смысл или являются простой перестраховкой

9 месяцев
Чего-то не хватает Чего-то не хватает

Современные россияне, как правило, недовольны своей интимной жизнью

Glamour
Движение вверх Движение вверх

Московская квартира баскетболиста Виталия Фридзона

AD
Без ума от любви Без ума от любви

Наша эпоха избегает страдания и склоняется к гедонизму

Psychologies
Николь Кидман Николь Кидман

17 вещей, которые ты о ней не знала

Лиза
Святая простота Святая простота

В гостях у бельгийского коллекционера Акселя Вервордта

The Rake
Стихийная застройка Стихийная застройка

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

GQ
Торстен Хоргмо: «Ненавижу ломать кости» Торстен Хоргмо: «Ненавижу ломать кости»

MAXIM изловчился и снял с доски норвежского сноубордиста

Maxim
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
Девушка с татуировкой Девушка с татуировкой

Анжелина Джоли рассказала о жизни во Франции и воспитании детей

Vogue
Масло масляное Масло масляное

Насладиться вкусом, получить пользу

Лиза
Audi отмечает 20-летний юбилей в России Audi отмечает 20-летний юбилей в России

Бренд Audi завоевал симпатии многочисленных российских автолюбителей

Популярная механика
Чище, уютнее, просторнее Чище, уютнее, просторнее

Оптимизация пространства и расхламление

Домашний Очаг
Зачем инженеру якорь? Зачем инженеру якорь?

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

Дилетант
Forbes оценил состояние совладельца «Зимней вишни» Дениса Штенгелова в $600 млн Forbes оценил состояние совладельца «Зимней вишни» Дениса Штенгелова в $600 млн

Бизнесмен пытался продать площади в торговом центре в Кемерово

Forbes
Открыть в приложении