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

Как работают современные российские ледоколы Как работают современные российские ледоколы

«кСромные размеры» — последнее, что приходит в голову при виде ледокола

Популярная механика
Большая энциклопедия джентльмена Большая энциклопедия джентльмена

Джентльменский кодекс вождения: пробки, штрафы, чаевые

GQ
Электростимуляция заставила жука-киборга лезть на стену Электростимуляция заставила жука-киборга лезть на стену

Как электрическая стимуляция заставляет двигаться жука-киборга

N+1
Окаменей! Окаменей!

Как превратить деревянные подсвечники в каменные

Seasons of life
Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость Иммунитет от хамства: как реагировать на грубость

Как защититься от хамства, не опускаясь до него?

Psychologies
Серб и молод Серб и молод

Милош Бикович примерил одежду из последних коллекций

Esquire
Действуем по ситуации Действуем по ситуации

Когда статус «Все сложно» соответствует вашим отношениям

Cosmopolitan
«Хочу влюбиться до беспамятства!» «Хочу влюбиться до беспамятства!»

Макс Барских о жизни в США

OK!
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
Без ума от любви Без ума от любви

Наша эпоха избегает страдания и склоняется к гедонизму

Psychologies
12 способов расколоть человека на допросе. Узнай их и молчи! 12 способов расколоть человека на допросе. Узнай их и молчи!

Советы от бывалых агентов ЦРУ

Maxim
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
Богатство выбора. Самые состоятельные конкуренты Владимира Путина Богатство выбора. Самые состоятельные конкуренты Владимира Путина

18 марта в России проходят выборы президента

Forbes
Крейг Грин примет участие в Pitti Uomo 94, как приглашенный дизайнер Крейг Грин примет участие в Pitti Uomo 94, как приглашенный дизайнер

Британец едет покорять Флоренцию, итальянец везет Roberto Cavalli домой

Esquire
Херон Престон: “Я не хотел делать политическое заявление, но я его сделал, использовав фотографию Путина” Херон Престон: “Я не хотел делать политическое заявление, но я его сделал, использовав фотографию Путина”

Американский дизайнер рассказал Esquire о своей новой коллекции для "KM20"

Esquire
Земля мифов и легенд Земля мифов и легенд

Как отдохнуть не хуже богов Олимпа

Русский репортер
Куда летим? Куда летим?

Таллин и Рига: рассказываем о прибалтийских столицах

Лиза
«Писать хайку — все равно что медитировать» «Писать хайку — все равно что медитировать»

Древнее японское искусство хайку и сегодня пользуется успехом

Psychologies
Словно в кино! Словно в кино!

Путешествия в места, где проходили съемки известных картин

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

MAXIM изловчился и снял с доски норвежского сноубордиста

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

Британия начала арестовывать имущество неясного происхождения

Forbes
Аптечная лирика Аптечная лирика

Почему поэзию прибрали к рукам маркетологи

GQ
Культурные ценности, которые мы потеряли из-за собственного кретинизма Культурные ценности, которые мы потеряли из-за собственного кретинизма

В природе все уравновешено и гармонично

Maxim
Для чего взламывают ваш автомобиль, и другие опасности «умных» гаджетов Для чего взламывают ваш автомобиль, и другие опасности «умных» гаджетов

Как работают современные киберпреступники и как можно от них спастись

Популярная механика
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
Где принято давать и сколько? Чаевые: инструкция по вознаграждению Где принято давать и сколько? Чаевые: инструкция по вознаграждению

В каждой стране есть свои особенности, поэтому перед поездкой лучше все изучить

Лиза
Форма воды Форма воды

Водопады, которые нужно посетить, и легенды о каждом из них

GQ
Как спрятать голову в железо Как спрятать голову в железо

История доспехов в европейском Средневековье и технология воссоздания в наши дни

Популярная механика
Открыть в приложении