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 фактов об автомобилях, которые должен знать даже «чайник» 5 фактов об автомобилях, которые должен знать даже «чайник»

5 вещей, которые должен знать современный водитель

Популярная механика
Миллиардер Илон Маск предсказал планете «новые темные времена» Миллиардер Илон Маск предсказал планете «новые темные времена»

Илон Маск рассказал, как будет проходить колонизация Марса

Forbes
Аналоги YouTube в России в 2025 году: 5 альтернативных сервисов Аналоги YouTube в России в 2025 году: 5 альтернативных сервисов

Какие аналоги видеохостинга могут стать конкурентами YouTube

Inc.
Книга перемен Книга перемен

Нью-йоркская квартира актрисы Джулианн Мур

AD
Женщины выбирают вокал: как гендер влияет на музыкальные предпочтения Женщины выбирают вокал: как гендер влияет на музыкальные предпочтения

Влияет ли пол на музыкальные предпочтения?

Forbes
«Поощряйте их бунт. Они — наши лучшие союзники» «Поощряйте их бунт. Они — наши лучшие союзники»

Школьный учитель ради эксперимента установила в классе тоталитарный режим

Esquire
Венский салон в Москве Венский салон в Москве

На один вечер Венский дом на Плющихе погрузился в атмосферу высокого эстетизма

СНОБ
Ты же девочка Ты же девочка

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

Glamour
Одной лучше! Одной лучше!

Как путешествовать в одиночку и получать от этого удовольствие?

Лиза
Опора Опора

Последовательность йоги айенгара для здоровья стоп

Yoga Journal
Путин против всех: какой сигнал президент дал странам Запада Путин против всех: какой сигнал президент дал странам Запада

В ближайшие 6 лет внешняя политика России будет самодостаточной

Forbes
Правильный сплав Правильный сплав

Евгений Петров начинал с торговли импортными сейфами

Forbes
Собирать камни Собирать камни

Искусственные камни, камни-арт-объекты и конструкции, напоминающие метеориты

Seasons of life
Любовь на острие бритвы Любовь на острие бритвы

Катрин Денев и Марчелло Мастроянни

Лиза
Евангелие от сельдерея Евангелие от сельдерея

Орторексия – болезненная зависимость от здоровой еды

Maxim
Выстрел в ногу: почему запрет Telegram бесполезен для ФСБ Выстрел в ногу: почему запрет Telegram бесполезен для ФСБ

Спецслужбы всего мира напрасно тратят деньги на слежку

Forbes
9 правил идеальной визитки 9 правил идеальной визитки

Мы научим тебя, как правильно оформить визитную карточку

Maxim
Все достало! Все достало!

За последний век количество неврозов в мире официально выросло в 50 раз

Добрые советы
10 малоизвестных факторов об «Оскаре» 10 малоизвестных факторов об «Оскаре»

Как на протяжении десятилетий менялась премия «Оскар»

Esquire
Сердешный или Деньги на ветер Сердешный или Деньги на ветер

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

АвтоМир
4 главные заслуги Криса ван Аша в Dior Homme 4 главные заслуги Криса ван Аша в Dior Homme

За что мы любили дизайнера Криса ван Аша все эти годы

Vogue
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
Феникс против Годзиллы: в прокате “Тихоокеанский рубеж 2” и “Тебя никогда здесь не было” Феникс против Годзиллы: в прокате “Тихоокеанский рубеж 2” и “Тебя никогда здесь не было”

О новинках проката в кино

Esquire
Серб и молод Серб и молод

Милош Бикович примерил одежду из последних коллекций

Esquire
Mitsubishi Pajero Sport Mitsubishi Pajero Sport

Mitsubishi добавил к традиционным ценностям несколько новых способностей

Quattroruote
Словно в кино! Словно в кино!

Путешествия в места, где проходили съемки известных картин

Лиза
Чего-то не хватает Чего-то не хватает

Современные россияне, как правило, недовольны своей интимной жизнью

Glamour
Cчастливого воскресенья! Cчастливого воскресенья!

Пусть в этот день дом будет наполнен уютом и теплом

Лиза
Место встречи Место встречи

Увлекательные прогулки по Стамбулу: от древних храмов до новейших ресторанов

Vogue
Почему «Оскар» за лучший фильм должны взять «Три билборда» Почему «Оскар» за лучший фильм должны взять «Три билборда»

Главная интрига грядущего «Оскара»

Esquire
Открыть в приложении