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

8 продуктов, которые помогут снизить риск инсульта 8 продуктов, которые помогут снизить риск инсульта

Если есть эти продукты регулярно, можно снизить риск инсульта на 27%!

Популярная механика
Богатейшие люди мира — 2018. Рейтинг Forbes Богатейшие люди мира — 2018. Рейтинг Forbes

Владелец Amazon Джефф Безос впервые возглавил рейтинг богатейших людей планеты

Forbes
Как обработать фото, будто вы сделали его на пленку? Сохраните этот простой метод! Как обработать фото, будто вы сделали его на пленку? Сохраните этот простой метод!

Как сделать цифровые снимки похожими на пленку: инструкция

ТехИнсайдер
Евгений Демин Евгений Демин

Евгений Демин зарабатывает миллионы на зубной пасте

GQ
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Илон Маск. Марсианин Илон Маск. Марсианин

Следующий шаг Илона Маска - наладить на Красную планету доставку астронавтов

Караван историй
Чище, уютнее, просторнее Чище, уютнее, просторнее

Оптимизация пространства и расхламление

Домашний Очаг
Большая маленькая Риз Большая маленькая Риз

Риз Уизерспун. Откуда столько энергии в человеке ростом 156 см?

Добрые советы
Модная революция 90-х определяет и нынешний сезон Модная революция 90-х определяет и нынешний сезон

Главные черты десятилетия, покончившего с диктатом моды

Vogue
Одеться как герои фильма «Талантливый мистер Рипли» Одеться как герои фильма «Талантливый мистер Рипли»

Советуем обратить внимание на образы Дикки Гринлифа и Тома Рипли

Vogue
Биткоин за $100: где работать после игр с криптовалютами Биткоин за $100: где работать после игр с криптовалютами

Что будет с рынком труда, если курсы криптовалют продолжат разочаровывать

Forbes
Александр Добрынин: Александр Добрынин:

Возможно, мой рассказ расставит некоторые точки над i в этой непростой истории

Караван историй
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
Local Local

Квартира Константино Хуртадо наxодится рядом с Mercado Central

Seasons of life
12 новых снимков 12 новых снимков

Космическая обсерватория "Хаббл" запечатлела почти все объекты Мессье

Популярная механика
Рецензия к фильму Стивена Спилберга Рецензия к фильму Стивена Спилберга

Егор Москвитин — о новом фильме Стивена Спилберга

Esquire
Алексей Чадов: Бывших жен не бывает Алексей Чадов: Бывших жен не бывает

Алексей стал телеведущим вместе с бывшей женой Агнией Дитковските

Лиза
Рейтинг всех частей Рейтинг всех частей

У каждого поклонника саги есть такой список

Esquire
Джульетта и Ромео Джульетта и Ромео

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

Seasons of life
Женя Медведева: «Если тяжело — делай еще больше» Женя Медведева: «Если тяжело — делай еще больше»

Женя Медведева о том, как пережить стресс, о своем графике и бьюти-лайфхаках

Vogue
Легкий и независимый Легкий и независимый

Валерию Сюткину исполняется шестьдесят

OK!
Мама рядом Мама рядом

Актриса Елена Подкаминская о естественном родительстве

Домашний Очаг
Renault Kangoo. На конвейере с 2008 года Renault Kangoo. На конвейере с 2008 года

Стоит ли искать подобный автомобиль на отечественном вторичном рынке

АвтоМир
Форма материи Форма материи

Ткани, кожа, стекла и пластики открывают новые возможности в дизайне

Quattroruote
Фарерские острова: холодная жемчужина Атлантики Фарерские острова: холодная жемчужина Атлантики

Если вы хотите совершить путешествие на край Земли

Esquire
Северный путь Северный путь

От Ханты-Мансийска до Тобольска

Quattroruote
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
Алла Вербер о романе с модой длиною в жизнь Алла Вербер о романе с модой длиною в жизнь

Фэшн-директор ЦУМа о любимом тренде сезона и магазинах в эпоху диджитал

Vogue
Диет Вигман: как сделать скульптуру из тени Диет Вигман: как сделать скульптуру из тени

Диет Вигман «пишет» двумерные картины посредством трехмерных скульптур

Популярная механика
Жажда путешествий: тест BMW 630d xDrive GT Жажда путешествий: тест BMW 630d xDrive GT

Лифтбек, ранее известный как «пятёрка» Gran Turismo

Популярная механика
Открыть в приложении