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 правильно выбрать собаку: простые тесты для определения своего питомца Как правильно выбрать собаку: простые тесты для определения своего питомца

Как при выборе собаки оценить её характер и поведение

Популярная механика
На лезвии славы На лезвии славы

Екатерина Боброва и Дмитрий Соловьев выступили на своей третьей Олимпиаде

OK!
Будущее пищевой промышленности: меньше газов — больше искусственного интеллекта Будущее пищевой промышленности: меньше газов — больше искусственного интеллекта

Что сейчас актуально среди технологий будущего для пищевой промышленности

Forbes
Действуем по ситуации Действуем по ситуации

Когда статус «Все сложно» соответствует вашим отношениям

Cosmopolitan
Правила здорового сна: уберите от кровати гаджеты и яблоки Правила здорового сна: уберите от кровати гаджеты и яблоки

Удается ли вам спать достаточное количество часов?

Psychologies
Хоакин Феникс Хоакин Феникс

Правила жизни Хоакина Феникса

Esquire
12 апостолов: «Футляр от виолончели» 12 апостолов: «Футляр от виолончели»

Телеграм-канал, который отслеживает всю систему координат

Esquire
Перестройка Горбачевой Перестройка Горбачевой

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

Esquire
Сила жизни Сила жизни

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

Seasons of life
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
Святая простота Святая простота

В гостях у бельгийского коллекционера Акселя Вервордта

The Rake
Каким станет Chloé в 2018 году Каким станет Chloé в 2018 году

Интервью Сьюзи Менкес с креативным директором бренда Наташей Рамсей-Леви

Vogue
Сильный Пол Сильный Пол

Пол Смит о том, как оставаться счастливым и независимым

Esquire
Базовый гардероб: за и против Базовый гардероб: за и против

Что делать, чтобы не оказаться в универсальном модном тупике

Cosmopolitan
Local Local

Квартира Константино Хуртадо наxодится рядом с Mercado Central

Seasons of life
Рецепты с туманного Альбиона Рецепты с туманного Альбиона

Английская национальная кухня считается достаточно консервативной

9 месяцев
Британская удавка: как Россия пострадает от «шпионского скандала» Британская удавка: как Россия пострадает от «шпионского скандала»

Чем может обернуться ультиматум Терезы Мэй

Forbes
10 фактов о марке Off-White 10 фактов о марке Off-White

Разбираемся, почему детище Вирджила Абло постоянно на слуху

GQ
Виртуальная реальность Марины Абрамович Виртуальная реальность Марины Абрамович

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

Vogue
10 миллиардеров с наибольшими доходами — 2018. Рейтинг Forbes 10 миллиардеров с наибольшими доходами — 2018. Рейтинг Forbes

Миллиардеры,которые заработали на продаже активов и дивидендах более  $10,7 млрд

Forbes
Гороскоп Vogue: март 2018 Гороскоп Vogue: март 2018

Звезды рассказывают, что ждать в первый месяц весны

Vogue
Стадион Стадион

Победы, поражения, ожидаемые события

Огонёк
Вы отказались от мяса. А этично ли допустить вымирание коров? Вы отказались от мяса. А этично ли допустить вымирание коров?

Какой должна быть судьба коров как вида, если есть этих животных станет неэтично

СНОБ
И eще одна сказка Шахерезады И eще одна сказка Шахерезады

Хочется тепла и ярких впечатлений? Летим в Шарджу!

Лиза
Салат “Весенний” Салат “Весенний”

Бельгийский замок в ярких весенних оттенках от дизайнера Жеральда Ватле

AD
10 малоизвестных факторов об «Оскаре» 10 малоизвестных факторов об «Оскаре»

Как на протяжении десятилетий менялась премия «Оскар»

Esquire
Хижина дяди Тома Хижина дяди Тома

Том Форд переехал в Лос-Анджелес и прислал нам оттуда селфи

Tatler
Высокая кухня Высокая кухня

Французская кухня ассоциируется исключительно с изысканной кулинарией

9 месяцев
10 малоизвестных производителей самолётов Италии 10 малоизвестных производителей самолётов Италии

Обзор современных итальянских авиастроителей

Популярная механика
Школьная учительница бросилась с Ниагарского водопада в бочке Школьная учительница бросилась с Ниагарского водопада в бочке

Чтобы завоевать себе славу, Анна Эдсон решила пойти на отчаянный поступок

Cosmopolitan
Открыть в приложении