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

На Земли лишь два вида птиц, умеющих делать орудия труда На Земли лишь два вида птиц, умеющих делать орудия труда

Вороны умеют изготовлять и использовать орудия труда для добычи пищи

Популярная механика
Собрать совком Собрать совком

Сергей и Дмитрий Хотимские создали четвертый по размеру активов частный банк

Forbes
Зарядки, SIM-карты и кнопки: какие технологии в гаджетах могут исчезнуть уже через пару лет Зарядки, SIM-карты и кнопки: какие технологии в гаджетах могут исчезнуть уже через пару лет

О том, какие технологии в гаджетах имеют тенденцию к полному исчезновению

ТехИнсайдер
Стихийная застройка Стихийная застройка

Что посмотреть в Венеции, Брюгге, Амстердаме, Удайпуре и Гетеборге

GQ
6 ошибок при использовании солнцезащитного крема: запомните и никогда так больше не делайте 6 ошибок при использовании солнцезащитного крема: запомните и никогда так больше не делайте

Рассказываем, что делать с солнцезащитным кремом не надо

ТехИнсайдер
«Писать хайку — все равно что медитировать» «Писать хайку — все равно что медитировать»

Древнее японское искусство хайку и сегодня пользуется успехом

Psychologies
И eще одна сказка Шахерезады И eще одна сказка Шахерезады

Хочется тепла и ярких впечатлений? Летим в Шарджу!

Лиза
Реновация Реновация

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

Maxim
Класс на двоих Класс на двоих

Йога для неё и функциональная тренировка для него в одном комплексе

Yoga Journal
Умирать, так с музыкой: странная традиция стриптиза на похоронах Умирать, так с музыкой: странная традиция стриптиза на похоронах

Китайские власти пытаются запретить вызывать стриптизерш… на похороны

Cosmopolitan
10 абсолютно тошнотворных коктейлей 10 абсолютно тошнотворных коктейлей

Гостям достаточно будет увидеть один из этих коктейлей и узнать его название

Maxim
Дивная Диана Дивная Диана

Вырежи красавицу Диану Иваницкую и повесь над тумбочкой

Maxim
Николь Кидман Николь Кидман

17 вещей, которые ты о ней не знала

Лиза
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 найти идеального тренера Как найти идеального тренера

Список критериев, которые помогут не ошибиться в выборе специалиста по фитнесу

Esquire
Омега-3-6-9: в чем разница и все ли жирные кислоты одинаково полезны Омега-3-6-9: в чем разница и все ли жирные кислоты одинаково полезны

О пользе жирных кислот не устают говорить и врачи, и специалисты по питанию

Esquire
Пермячки хотят отсудить у Минздрава 30 миллионов за подмену детей в роддоме Пермячки хотят отсудить у Минздрава 30 миллионов за подмену детей в роддоме

Много лет женщины воспитывали не своих детей

Cosmopolitan
Один день из жизни Зельфиры Трегуловой Один день из жизни Зельфиры Трегуловой

Vogue записал за директором Третьяковской галереи монологи о жизни в искусстве

Vogue
Большие каникулы Большие каникулы

Volkswagen California и Chrysler Pacifica

АвтоМир
Почему в «Фотоувеличении» Антониони так много моды Почему в «Фотоувеличении» Антониони так много моды

Какую роль играет мода в фильме Микеланджело Антониони

Esquire
Старая Москва Старая Москва

Столичная трешка в самом центре города от декоратора Еленой Зуфаровой

AD
Пожар в Кемерово: хроника, основные версии случившегося Пожар в Кемерово: хроника, основные версии случившегося

26 марта в городе сгорел ТЦ «Зимняя вишня», погибли 64 человека

Esquire
Зачем подросткам нужна мода: интервью с Илектрой Канестри Зачем подросткам нужна мода: интервью с Илектрой Канестри

Илектра Канестри о моде и стиле для школьников

Cosmopolitan
Модная революция 90-х определяет и нынешний сезон Модная революция 90-х определяет и нынешний сезон

Главные черты десятилетия, покончившего с диктатом моды

Vogue
Новый гид гурмана Новый гид гурмана

Краткий гид по современной гастрономии

GQ
Правила жизни Эммы Стоун Правила жизни Эммы Стоун

Актриса Эмма Стоун делится своими мыслями

Esquire
Технократ Технократ

Первый тест нового немецкого Audi A7 Gran Turismo

АвтоМир
Медитация на Луне Медитация на Луне

Фантастические пейзажи Исландии пленяют с первого взгляда

Psychologies
Чисто сработал Чисто сработал

Интерьер квартиры в Нью-Йорке в стиле современной классики

AD
Русский стиль в изгнании: как одеваются наши девушки в разных странах Русский стиль в изгнании: как одеваются наши девушки в разных странах

Что же такое русский стиль и как сохранить идентификацию вдали от родины

Cosmopolitan
Открыть в приложении