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

Хватка моря: что делать, если вы попали в отбойное течение Хватка моря: что делать, если вы попали в отбойное течение

Что такое отбойные течения и что делать попавшим в них?

Популярная механика
Ядрово протеста Ядрово протеста

Кто виноват в отравлении детей и можно ли что-то сделать

Русский репортер
5 новых технологий, которые радикально изменят современный автопром 5 новых технологий, которые радикально изменят современный автопром

Современные автомобили давно стали гаджетами на колесах. Но что впереди?

РБК
Давай протанцуем кризис Давай протанцуем кризис

Понять друг друга можно не только с помощью слов

Psychologies
Соскочить с крючка вины: как распознать манипуляцию с первой секунды Соскочить с крючка вины: как распознать манипуляцию с первой секунды

Что такое навязанная вина и как она связана с манипуляцией?

VOICE
Форма материи Форма материи

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

Quattroruote
Выхода нет. Почему люди не могли выбраться из горящей «Зимней Вишни» Выхода нет. Почему люди не могли выбраться из горящей «Зимней Вишни»

Что известно о пожаре в Кемерово

Forbes
Леся Кафельникова рассказала о наркозависимости и суициде на шоу «Пусть говорят» Леся Кафельникова рассказала о наркозависимости и суициде на шоу «Пусть говорят»

История дочери теннисиста Евгения Кафельникова

Cosmopolitan
Эдди Редмейн и другие звезды вспоминают Стивена Хокинга Эдди Редмейн и другие звезды вспоминают Стивена Хокинга

Знаменитости всего мира отдали дань уважения британскому физику-теоретику

Esquire
Алексей Франдетти: «Самое дорогое, что у меня есть на сегодняшний день, — это моя репутация» Алексей Франдетти: «Самое дорогое, что у меня есть на сегодняшний день, — это моя репутация»

За плечами режиссера — аншлаговые постановки во всех крупных театрах страны

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
Центр перемен Центр перемен

Переживите времена перемен, научившись использовать силу чакр

Yoga Journal
И eще одна сказка Шахерезады И eще одна сказка Шахерезады

Хочется тепла и ярких впечатлений? Летим в Шарджу!

Лиза
В плену стереотипов: почему рекрутеры не нанимают лучших сотрудников В плену стереотипов: почему рекрутеры не нанимают лучших сотрудников

Сфера HR в России полна предрассудков, которые влияют на подбор кадров

Forbes
Жажда путешествий: тест BMW 630d xDrive GT Жажда путешествий: тест BMW 630d xDrive GT

Лифтбек, ранее известный как «пятёрка» Gran Turismo

Популярная механика
Опубликованы списки погибших и пропавших без вести при пожаре в Кемерово Опубликованы списки погибших и пропавших без вести при пожаре в Кемерово

Администрация города Кемерово опубликовала полные списки пострадавших

Cosmopolitan
Когда на Марс Когда на Марс

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

Русский репортер

Сеанс психотерапии для читателя

Psychologies
Все тенденции сезона осень–зима 2018/2019, которые пора практиковать уже сейчас Все тенденции сезона осень–зима 2018/2019, которые пора практиковать уже сейчас

10 трендов, до вступления которых в законную силу ждать полгода не обязательно

GQ
Одной лучше! Одной лучше!

Как путешествовать в одиночку и получать от этого удовольствие?

Лиза
Сверхновая Сверхновая

Хейли Стайнфелд 21 год, а она уже успела покорить Голливуд

Cosmopolitan
Чисто сработал Чисто сработал

Интерьер квартиры в Нью-Йорке в стиле современной классики

AD
Анна Уколова: «Деньги портят не всех» Анна Уколова: «Деньги портят не всех»

Интервью с Анной Уколовой в ожидании продолжения сериала «Ивановы-Ивановы»

Лиза
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
Ленинградская Прохоровка: встречный бой лучших танковых дивизий РККА и вермахта Ленинградская Прохоровка: встречный бой лучших танковых дивизий РККА и вермахта

Вторжение фашистской группы армий «Север» в Советскую Прибалтику

Maxim
Большие каникулы Большие каникулы

Volkswagen California и Chrysler Pacifica

АвтоМир
Зачем инженеру якорь? Зачем инженеру якорь?

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

Дилетант
Ласточка с весною Ласточка с весною

Дом Lalique в этом году отмечает 130-летний юбилей

AD
7 величайших двойных агентов в истории! 7 величайших двойных агентов в истории!

Люди, получавшие зарплату в кассах двух враждующих спецслужб, — кто они?

Maxim
В гостях у Поппи Делевинь В гостях у Поппи Делевинь

Знаменитая тусовщица Лондона переехала жить на тихую окраину

Vogue
Открыть в приложении