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 защититься от комаров: что нужно знать, отправляясь на природу Как защититься от комаров: что нужно знать, отправляясь на природу

Почему одних комары почти не кусают, а другие не знают, куда от них спрятаться?

Популярная механика
Гормональная йога Гормональная йога

Специальный комплекс асан помогает уравновесить гормональный фон

Лиза
На каких самолетах будут летать россияне в ближайшие годы На каких самолетах будут летать россияне в ближайшие годы

Как развивается гражданская авиаотрасль в России

СНОБ
Приготовить себя. Что такое «Зеркало Карлоса Сантоса» и как оно создавалось Приготовить себя. Что такое «Зеркало Карлоса Сантоса» и как оно создавалось

В Москве начал работать «ресторан в трех действиях» «Зеркало Карлоса Сантоса»

СНОБ
Прививка от аллергии АСИТ — как она работает? Прививка от аллергии АСИТ — как она работает?

Вместо того чтобы смягчать симптомы аллергии, можно устранить причину

СНОБ
Потерянное покорение Потерянное покорение

Леденящая до самых потрохов легенда о сгинувшей полярной экспедиции

Maxim
Ласточка с весною Ласточка с весною

Дом Lalique в этом году отмечает 130-летний юбилей

AD
Сила жизни Сила жизни

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

Seasons of life
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
БлизНяшки БлизНяшки

Kia Soul и SsangYong Tivoli

АвтоМир
Найдена галактика без темной материи Найдена галактика без темной материи

Специалисты обнаружили необычную галактику, в которой темная материя отсутствует

Популярная механика
Опубликованы списки погибших и пропавших без вести при пожаре в Кемерово Опубликованы списки погибших и пропавших без вести при пожаре в Кемерово

Администрация города Кемерово опубликовала полные списки пострадавших

Cosmopolitan
Прототипы Прототипы

«Умная» камера от московского стартапа учит трюкам сноубордистов из США

РБК
Путешествия как искусство Путешествия как искусство

Планирование путешествия — не менее захватывающее занятие, чем сама поездка

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

Как ученые научились выращивать мясо в лаборатории

СНОБ
Теория инфлатонов: можно ли создать новую Вселенную Теория инфлатонов: можно ли создать новую Вселенную

Способна ли некая сверхцивилизация сформировать дочернюю вселенную?

Популярная механика
Двойная игра. Обвалят ли рубль решения ФРС и Банка России Двойная игра. Обвалят ли рубль решения ФРС и Банка России

Для курса рубля ситуация на нефтяном рынке по-прежнему важна

Forbes
Культурные ценности, которые мы потеряли из-за собственного кретинизма Культурные ценности, которые мы потеряли из-за собственного кретинизма

В природе все уравновешено и гармонично

Maxim
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
Генетическая модернизация: развеиваем мифы о ГМО Генетическая модернизация: развеиваем мифы о ГМО

Сегодня мы очень много знаем про ДНК

Популярная механика
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
Базовый гардероб: за и против Базовый гардероб: за и против

Что делать, чтобы не оказаться в универсальном модном тупике

Cosmopolitan
Место встречи Место встречи

Увлекательные прогулки по Стамбулу: от древних храмов до новейших ресторанов

Vogue
Самые красивые, экологичные и быстрые автомобили Женевы-2018 Самые красивые, экологичные и быстрые автомобили Женевы-2018

Главные премьеры Женевского автосалона

Forbes
Аптечная лирика Аптечная лирика

Почему поэзию прибрали к рукам маркетологи

GQ
Херон Престон: «Я хотел пригласить Путина на свою вечеринку и выпить с ним водки» Херон Престон: «Я хотел пригласить Путина на свою вечеринку и выпить с ним водки»

Дизайнер рассказал Vogue о запуске новой капсульной коллекции

Vogue
Некомплект: откровенная история женщины, родившейся без вагины и матки Некомплект: откровенная история женщины, родившейся без вагины и матки

20-летняя британка Таша Бишоп рассказывает свою необычную историю

Cosmopolitan
Дети Арбата Дети Арбата

Трехэтажная квартира в арбатских переулках превратилась в арт‑пространство

AD
Виртуальная реальность Марины Абрамович Виртуальная реальность Марины Абрамович

Сегодня на Art Basel в Гонконге художница показывает свой первый VR-перформанс

Vogue
Independent Media не кормит завтраками Independent Media не кормит завтраками

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

Cosmopolitan
Открыть в приложении