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

5 увлекательных книг об истории России 5 увлекательных книг об истории России

Подборка книг, авторы которых расскажут о возникновении и становлении России

Популярная механика
Анастасия Пальчикова:Ответственность по рождению. Почему русские, живущие за границей, должны оправдываться за действия Кремля Анастасия Пальчикова:Ответственность по рождению. Почему русские, живущие за границей, должны оправдываться за действия Кремля

За границей ты все равно отвечаешь за свою страну

СНОБ
В чем разница между обычным фотоаппаратом и кинокамерой? Узнайте простой ответ! В чем разница между обычным фотоаппаратом и кинокамерой? Узнайте простой ответ!

Что стоит учесть, выбирая камеру? Чем они отличаются?

ТехИнсайдер
Лёгкость бытия: Всё о детоксе Лёгкость бытия: Всё о детоксе

Что такое детокс, какими бывают очищающие диеты и вообще — нужны ли они

Yoga Journal
Нация умных людей Нация умных людей

История израильского экономического чуда

kiozk originals
Британская удавка: как Россия пострадает от «шпионского скандала» Британская удавка: как Россия пострадает от «шпионского скандала»

Чем может обернуться ультиматум Терезы Мэй

Forbes
Весёлые роботы Немо Голда Весёлые роботы Немо Голда

Немо Голд за год делает не меньше двадцати электрических и механических роботов

Популярная механика
Словно в кино! Словно в кино!

Путешествия в места, где проходили съемки известных картин

Лиза
Каким станет Chloé в 2018 году Каким станет Chloé в 2018 году

Интервью Сьюзи Менкес с креативным директором бренда Наташей Рамсей-Леви

Vogue
Гладкие секреты Гладкие секреты

Тонкости глажки

Лиза
Младший сын Младший сын

Величайший монарх русской истории не имел почти никаких шансов взойти на престол

Дилетант
«Чувствую себя на 45 – пока не прохожу мимо зеркала» «Чувствую себя на 45 – пока не прохожу мимо зеркала»

Сегодня в свои 65 лет Нисон демонстрирует наилучшую форму

Playboy
Медитация на Луне Медитация на Луне

Фантастические пейзажи Исландии пленяют с первого взгляда

Psychologies
Набор качеств Набор качеств

Борис Минаев — о вымирающем виде мужчин

GQ
Нефть под санкциями: как Россия лишается будущего Нефть под санкциями: как Россия лишается будущего

Санкции еще нанесут удар по российской нефтяной отрасли

Forbes
Культурная нейронаука Культурная нейронаука

Как прогресс меняет нашу психику и мозг

Русский репортер
Клык с бриллиантом и золотая челюсть: самые странные Клык с бриллиантом и золотая челюсть: самые странные

Украшение на зубы – непременный атрибут у примитивных народов

Cosmopolitan
История насосного производства, или введение в датские технологии История насосного производства, или введение в датские технологии

Чем известна Дания? Подходом к производству водяных насосов!

Популярная механика
Сергей Корзун: Песков понимал, что запись попадет в соцсети Сергей Корзун: Песков понимал, что запись попадет в соцсети

Интервью с руководителем программы «Журналистика» НИУ ВШЭ Сергеем Корзуном

СНОБ
Правильный сплав Правильный сплав

Евгений Петров начинал с торговли импортными сейфами

Forbes
Гормоны эволюции: роль щитовидной железы Гормоны эволюции: роль щитовидной железы

Один из самых важных гормонов в истории всего живого

Популярная механика
СК признал сгоревший торговый центр «Зимняя вишня» самовольной постройкой СК признал сгоревший торговый центр «Зимняя вишня» самовольной постройкой

Родственники погибших направили в прокуратуру жалобу на пожарных

Forbes
Почему в «Фотоувеличении» Антониони так много моды Почему в «Фотоувеличении» Антониони так много моды

Какую роль играет мода в фильме Микеланджело Антониони

Esquire
Евангелие от сельдерея Евангелие от сельдерея

Орторексия – болезненная зависимость от здоровой еды

Maxim
Из Ханоя в Халонг Из Ханоя в Халонг

Бухта Халонг из тех мест на нашей планете, которое определенно стоит посетить

АвтоМир
Римский профиль Римский профиль

Выразительность архитектуры состоит из множества слагаемых

Seasons of life
Добавь огня Добавь огня

Оборудуй уютную и теплую зону с камином

Лиза

Парламентский корреспондент Ольга Чуракова о заседании комиссии по этике

Esquire
Граждане мира: состоятельные люди придумали новый способ не платить налоги Граждане мира: состоятельные люди придумали новый способ не платить налоги

Получение второго гражданства объясняется попытками минимизировать налоги

Forbes
Генетическая модернизация: развеиваем мифы о ГМО Генетическая модернизация: развеиваем мифы о ГМО

Сегодня мы очень много знаем про ДНК

Популярная механика
Открыть в приложении