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 выжить в технологической сингулярности? Как выжить в технологической сингулярности?

Что такое концепция сингулярности?

Популярная механика
Сила жизни Сила жизни

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

Seasons of life
Эпоха гиперсвязности: как защитить IT-активы и не стать жертвой кибератак Эпоха гиперсвязности: как защитить IT-активы и не стать жертвой кибератак

Как эффективные технологии стали опасностью для IT-индустрии

Forbes
Стрессовые ситуации Стрессовые ситуации

Александр Бронштейн строит с сыном международный металлургический бизнес

Forbes
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
В гостях у Поппи Делевинь В гостях у Поппи Делевинь

Знаменитая тусовщица Лондона переехала жить на тихую окраину

Vogue
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
Виктория Романец, Оксана Самойлова и другие: кто любит хвастаться подарками? Виктория Романец, Оксана Самойлова и другие: кто любит хвастаться подарками?

Осторожно! Уровень роскоши в материале зашкаливает!

Cosmopolitan
Как защитить малыша от простуд? Как защитить малыша от простуд?

Что такое иммунитет и как его можно укрепить?

9 месяцев
Лёгкость бытия: тест Audi Q7 3.0 TFSI Лёгкость бытия: тест Audi Q7 3.0 TFSI

Audi Q7 второго поколения дебютировал три года назад

Популярная механика
Реновация Реновация

Одежда нужна для привлечения внимания и сообщению хозяину каких-то качеств

Maxim
Вашим деньгам здесь не место: Британия ответила на «шпионский скандал» Вашим деньгам здесь не место: Британия ответила на «шпионский скандал»

Власти Великобритании высылают российских дипломатов

Forbes
Топ-10 выходов MBFW: лучшие образы московских модников и как их повторить Топ-10 выходов MBFW: лучшие образы московских модников и как их повторить

Мы выбрали 10 наиболее примечательных образов

Cosmopolitan
Генетические аномалии: люди, не чувствующие боли и видящие без глаз Генетические аномалии: люди, не чувствующие боли и видящие без глаз

Порой природа вторгается в набор чувств, и тогда происходят странные вещи

Популярная механика
«Все мучаются от ужаса перед жизнью — такой огромной и в основном лишенной всякой логики» «Все мучаются от ужаса перед жизнью — такой огромной и в основном лишенной всякой логики»

Фронтмен "Самого Большого Простого Числа" — о новом альбоме

Esquire
Комсомольский комсомолец Комсомольский комсомолец

Нами набивают обувь перед хранением с 1934 года!

Maxim
Одеться как герои фильма «Талантливый мистер Рипли» Одеться как герои фильма «Талантливый мистер Рипли»

Советуем обратить внимание на образы Дикки Гринлифа и Тома Рипли

Vogue
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
Independent Media не кормит завтраками Independent Media не кормит завтраками

Издательский дом Independent Media 22 марта провел бизнес-завтрак для партнеров

Cosmopolitan
Андрей Соколов: “Раньше я раздавал счастье, а сейчас его берегу” Андрей Соколов: “Раньше я раздавал счастье, а сейчас его берегу”

Актер фильма «Маленькая Вера» признается, что он самоед

Psychologies
Вот что можно смело забирать с собой из номера отеля, а что — полный зашквар Вот что можно смело забирать с собой из номера отеля, а что — полный зашквар

Эти советы матерых экспертов спасут тебя от тюрьмы и позора

Maxim
Перестройка Горбачевой Перестройка Горбачевой

Ирина Горбачева получила «Золотого орла» и сыграла в фильме «Тренер»

Esquire
«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
Класс на двоих Класс на двоих

Йога для неё и функциональная тренировка для него в одном комплексе

Yoga Journal
Странная мода: Странная мода:

6 необычных примеров хирургических вмешательств во внешность

Cosmopolitan
Российские ученые создали синтетическую Российские ученые создали синтетическую

Российские ученые научились создавать материалы с заданными свойствами

Популярная механика
Audi отмечает 20-летний юбилей в России Audi отмечает 20-летний юбилей в России

Бренд Audi завоевал симпатии многочисленных российских автолюбителей

Популярная механика
Большая маленькая Риз Большая маленькая Риз

Риз Уизерспун. Откуда столько энергии в человеке ростом 156 см?

Добрые советы
Демографическая яма. В России сократят срок выдачи материнского капитала Демографическая яма. В России сократят срок выдачи материнского капитала

Уровень рождаемости в России за год снизился на 10,9%

Forbes
Американская мечта Американская мечта

Жилая резиденция в Москве — воплощенная мечта любителей американского стиля

AD
Открыть в приложении