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

Не в плену у лаборанта: как неживые системы заменяют лабораторных животных Не в плену у лаборанта: как неживые системы заменяют лабораторных животных

Опыты над животными упоминаются еще в трудах древнегреческих врачей

Популярная механика
Из Ханоя в Халонг Из Ханоя в Халонг

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

АвтоМир
Изогнутый экран смартфона — это удобно? Изогнутый экран смартфона — это удобно?

Стоит ли покупать смартфоны с изогнутыми экранами?

CHIP
Чисто сработал Чисто сработал

Интерьер квартиры в Нью-Йорке в стиле современной классики

AD
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
6 способов начать разговор с кем угодно 6 способов начать разговор с кем угодно

Больше ты не будешь одиноко стоять в углу на вечеринке филателистов-агностиков!

Maxim
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
Стихийная застройка Стихийная застройка

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

GQ
Почему бы и нет: какие тренды женской моды не менее актуальны и для мужчин Почему бы и нет: какие тренды женской моды не менее актуальны и для мужчин

Доверьтесь нам в вопросе модных тенденций

Esquire
Васту: меняя отражение, меняй себя Васту: меняя отражение, меняй себя

Как изменить себя, меняя пространство, в котором вы живёте

Yoga Journal
Стирая границы Стирая границы

Первый весенний уик-энд прошел под знаком «Оскара»

OK!
Оливия Кук — юная звезда Стивена Спилберга Оливия Кук — юная звезда Стивена Спилберга

«Первому игроку приготовиться» выходит в прокат

Vogue
Салат “Весенний” Салат “Весенний”

Бельгийский замок в ярких весенних оттенках от дизайнера Жеральда Ватле

AD
Главу района побили, губернатора закидали снежками. Ситуация в Волоколамске обостряется Главу района побили, губернатора закидали снежками. Ситуация в Волоколамске обостряется

В Волоколамском районе произошел очередной выброс сероводорода

СНОБ
Ты же девочка Ты же девочка

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

Glamour
Сила жизни Сила жизни

Александр Герасимов, рассказал нам о том, для чего горожане испытывают себя

Seasons of life
Сердешный или Деньги на ветер Сердешный или Деньги на ветер

Porsche Cayenne. Престижно, крайне непрактично и в любой момент могут украсть

АвтоМир
Секретный ингредиент Секретный ингредиент

Обыкновенная тыква поможет решить множество проблем!

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

Современные магазинные помидоры не слишком вкусны

Популярная механика
На честном слове На честном слове

Возможно, наше желание сказать правду скрывает амбивалентные намерения

Psychologies
Сильный Пол Сильный Пол

Пол Смит о том, как оставаться счастливым и независимым

Esquire
Почему так мало актрис выходят на красные дорожки в брюках? Почему так мало актрис выходят на красные дорожки в брюках?

И выберут ли они смокинги на «Оскар» сегодня вечером?

Vogue
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
Лёгкость бытия: Всё о детоксе Лёгкость бытия: Всё о детоксе

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

Yoga Journal
Намибия. Соль земли Намибия. Соль земли

Мы использовали Land Cruiser Prado по его прямому назначению в Намибии

АвтоМир
10 малоизвестных факторов об «Оскаре» 10 малоизвестных факторов об «Оскаре»

Как на протяжении десятилетий менялась премия «Оскар»

Esquire
Раздевайся, ложись Раздевайся, ложись

Фрагменты из новой книги Эмили Чанг по итогам оргий в Сан-Франциско

Tatler
Добавь огня Добавь огня

Оборудуй уютную и теплую зону с камином

Лиза
Биткоин за $100: где работать после игр с криптовалютами Биткоин за $100: где работать после игр с криптовалютами

Что будет с рынком труда, если курсы криптовалют продолжат разочаровывать

Forbes
Второе пришествие: тест Volvo XC60 D4 Второе пришествие: тест Volvo XC60 D4

Самый продаваемый «Вольво» во всём мире

Популярная механика
Открыть в приложении