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

7 причин, по которым вы можете чувствовать постоянную грусть и тоску: исправляем жизнь к лучшему 7 причин, по которым вы можете чувствовать постоянную грусть и тоску: исправляем жизнь к лучшему

Совершенно нормально чувствовать грусть, но причины этого могут быть разными

Популярная механика
Москва заплатит: Украина разорвала программу экономического сотрудничества с Россией Москва заплатит: Украина разорвала программу экономического сотрудничества с Россией

Товарооборот между двумя странами сократился с 2013 по 2016 год в четыре раза

Forbes
Драгоценная наука: кто и зачем выращивает в лабораториях бриллианты Драгоценная наука: кто и зачем выращивает в лабораториях бриллианты

В чем заключается уникальность лабораторных бриллиантов?

Forbes
Local Local

Квартира Константино Хуртадо наxодится рядом с Mercado Central

Seasons of life
Одно из самых опасных транспортных средств: как погибла Мэри Уорд — первая в мире жертва автомобильного ДТП Одно из самых опасных транспортных средств: как погибла Мэри Уорд — первая в мире жертва автомобильного ДТП

Кто такая Мэри Уорд и как она связана с первым в мире ДТП

ТехИнсайдер
Владимир Сурдин: «Интернет из космоса не боится никакого контроля!» Владимир Сурдин: «Интернет из космоса не боится никакого контроля!»

Наука не стоит на месте – постоянно переезжает в поисках дешевого помещения

Maxim
Путин побеждает с рекордным результатом, Грудинин занимает второе место Путин побеждает с рекордным результатом, Грудинин занимает второе место

Выборы президента России завершаются победой Владимира Путина

Forbes
Равенство или патриархат? Равенство или патриархат?

Есть три типа счастливого брака – традиционный, партнерский и восточный

Лиза
Без ума от любви Без ума от любви

Наша эпоха избегает страдания и склоняется к гедонизму

Psychologies
Lexus RX Lexus RX

Поздравляем первый RX с юбилеем! В этом году ему 20 лет

АвтоМир
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
Котлета из пробирки. Может ли вегетарианец есть мясо? Котлета из пробирки. Может ли вегетарианец есть мясо?

Как ученые научились выращивать мясо в лаборатории

СНОБ
10 малоизвестных факторов об «Оскаре» 10 малоизвестных факторов об «Оскаре»

Как на протяжении десятилетий менялась премия «Оскар»

Esquire
Он считал себя умнее. Памяти Стивена Хокинга Он считал себя умнее. Памяти Стивена Хокинга

Какой вклад внес Хокинг в теоретическую физику и наши представления о Вселенной

СНОБ
Мама рядом Мама рядом

Актриса Елена Подкаминская о естественном родительстве

Домашний Очаг
Высокого полета Высокого полета

Нынешний год для Audi начинается с ярких премьер

АвтоМир
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
Город Город

Берлин – лоскутное одеяло на карте Германии

Esquire
Давид Фельдман: Четыре вида террора. Как государства и одиночки управляют обществом Давид Фельдман: Четыре вида террора. Как государства и одиночки управляют обществом

Как и когда террор стал методом управления обществом?

СНОБ
Лучшие музыкальные релизы февраля Лучшие музыкальные релизы февраля

Вспоминаем самые интересные новинки месяца

Esquire
«Я всегда хотел быть героем» «Я всегда хотел быть героем»

Интервью с актером Владимиром Яглычем

OK!
Хлоя Бенджамин:Бессмертники Хлоя Бенджамин:Бессмертники

Фрагмент романа Хлои Бенджамин «Бессмертники» в переводе Марины Извековой

СНОБ
Александр Мурашев: Демоны Алекса Дубаса Александр Мурашев: Демоны Алекса Дубаса

Радиоведущий Алекс Дубас, о том, как деньги меняют людей

СНОБ
Взять высоту Взять высоту

7 горнолыжных курортов за границей с демократичными ценами

Лиза
Поймай его, если сможешь Поймай его, если сможешь

Интервью с героем нового сезона шоу «Холостяк» Егором Кридом

Glamour
«Всегда всё делаю сам» «Всегда всё делаю сам»

Создатель музыкальной группы Pizza певец и композитор Сергей Приказчиков

OK!
Холст, масло Холст, масло

Художник Григорий Масленников, его мебель, панно и философия

AD
С закрытыми глазами С закрытыми глазами

Почему мы не можем жить без сна и умеет ли сова превращаться в жаворонка?

Добрые советы
Женщина сегодня Женщина сегодня

Как изменилась женщина за 100 лет

Домашний Очаг
Катерина Мурашова: Еще одна реальность Катерина Мурашова: Еще одна реальность

Почему все врут? История подростка Филиппа, который нашел свой ответ

СНОБ
Открыть в приложении