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

С днем рождения, English: забавные истории о том, как английский язык пришел в Россию С днем рождения, English: забавные истории о том, как английский язык пришел в Россию

Как в СССР учили будущих разведчиков и чем славится «метод Чуковского»

Популярная механика
Эдди Редмейн и другие звезды вспоминают Стивена Хокинга Эдди Редмейн и другие звезды вспоминают Стивена Хокинга

Знаменитости всего мира отдали дань уважения британскому физику-теоретику

Esquire
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.
Масло масляное Масло масляное

Насладиться вкусом, получить пользу

Лиза
Новое открытие в нейробиологии: ученые разобрались, как на самом деле работает память Новое открытие в нейробиологии: ученые разобрались, как на самом деле работает память

Какой процесс играет ключевую роль в том, как хранятся воспоминания?

Inc.
Джульетта и Ромео Джульетта и Ромео

Анна Дэвис и Даниэль Руэда — архитекторы, романтики и звезды Instagram

Seasons of life
Почему разбился Юрий Гагарин? Почему разбился Юрий Гагарин?

50 лет назад Юрий Гагарин разбился при выполнении тренировочного полёта

Популярная механика
Лучшие фотографии февраля Лучшие фотографии февраля

Каждый месяц фоторедактор Esquire выбирает 10 самых интересных фотографий месяца

Esquire
«Корю себя за глупость» «Корю себя за глупость»

4 истории об отрицании ВИЧ и отказе от прививок

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
Укладка в клетке и Укладка в клетке и

Мы решили вспомнить о европейских прическах XVII–XVIII веков

Cosmopolitan
Без ума от любви Без ума от любви

Наша эпоха избегает страдания и склоняется к гедонизму

Psychologies
Некуда спешить Некуда спешить

Украшения Roushk собраны из африканских семян, бусин, дерева и латунных палочек

Seasons of life
Без остатка Без остатка

Как превратить кухню в безотходное производство

Yoga Journal
10 малоизвестных производителей самолётов Италии 10 малоизвестных производителей самолётов Италии

Обзор современных итальянских авиастроителей

Популярная механика
Из Ханоя в Халонг Из Ханоя в Халонг

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

АвтоМир
Girl Power Girl Power

Хоккеистки Молодежной сборной из клуба «Торнадо»

OK!
Фильмы, которые мы смотрим в марте (и альтернативы к ним) Фильмы, которые мы смотрим в марте (и альтернативы к ним)

О новых фильмах марта и похожие, которые можно посмотреть не выходя из дома

Esquire
Нарядный выход Нарядный выход

Оригинальная идея подачи яиц к праздничному пасхальному столу

Лиза
Римский профиль Римский профиль

Выразительность архитектуры состоит из множества слагаемых

Seasons of life
Кресла вместо бомб Кресла вместо бомб

Бомбардировщик превратили в бизнес-джет

Популярная механика
На пути к миллиардам: как люди делали состояния в разные эпохи На пути к миллиардам: как люди делали состояния в разные эпохи

Тем не менее, списки богатейших людей истории составлялись неоднократно

Forbes
Audi отмечает 20-летний юбилей в России Audi отмечает 20-летний юбилей в России

Бренд Audi завоевал симпатии многочисленных российских автолюбителей

Популярная механика
Темная сторона Темная сторона

55‑метровая московская квартира, которая принадлежала антикварам

AD
20 лучших интерьеров в кино 20 лучших интерьеров в кино

Апартаменты на Манхэттене в «Энни Холл» и домик на острове в «Большом всплеске»

Vogue
Кто эта леди? Кто эта леди?

Молодая звезда Сирша Ронан, похоже, созрела для своего первого «Оскара»

Glamour
Как начать носить спортивные костюмы? Как начать носить спортивные костюмы?

И мы говорим не о походе в спортзал или прогулке с собакой

GQ
Подведены итоги X Всероссийского технологического фестиваля PROFEST Подведены итоги X Всероссийского технологического фестиваля PROFEST

Фонд Олега Дерипаски «Вольное Дело» сообщает об итогах фестиваля

Популярная механика
Положительно заряженные Положительно заряженные

Fiat 500 и Smart Forfour доказывают свое право на существование

АвтоМир
10 фактов о марке Off-White 10 фактов о марке Off-White

Разбираемся, почему детище Вирджила Абло постоянно на слуху

GQ
Открыть в приложении