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

3 отличных продукта для того, чтобы сбросить лишний вес 3 отличных продукта для того, чтобы сбросить лишний вес

Внимательно присмотритесь к тому, что именно кладете в тарелку каждый день

Популярная механика
Рейтинг всех частей Рейтинг всех частей

У каждого поклонника саги есть такой список

Esquire
ИИ на страже безопасности: смогут ли нейросети бороться с хакерами ИИ на страже безопасности: смогут ли нейросети бороться с хакерами

Кто победит в этой схватке алгоритмов — защитники или взломщики?

ТехИнсайдер
Как действует бактериофаг Как действует бактериофаг

У бактерий есть свои вирусы

Популярная механика
Маме не говори: 12 вещей, которые родителям не нужно знать о твоем мужчине Маме не говори: 12 вещей, которые родителям не нужно знать о твоем мужчине

О чем не стоит рассказывать даже маме?

VOICE
Тайные комнаты Тайные комнаты

Шато во Франции, отреставрированное без финального плана интерьера

AD
Вива ля Франц! Вива ля Франц!

Юлия Франц – самый мрачный образ в саге о Докторе Гоголе

Maxim
Странная мода: Странная мода:

6 необычных примеров хирургических вмешательств во внешность

Cosmopolitan
Класс на двоих Класс на двоих

Йога для неё и функциональная тренировка для него в одном комплексе

Yoga Journal
В отпуск с девушкой В отпуск с девушкой

Совместный отдых неизбежен, как знакомство с ее мамой и майский гром

Playboy
Одежный партнер Одежный партнер

Торговля готовым платьем изменила не только облик, но и экономику России

Forbes
Рецепты с туманного Альбиона Рецепты с туманного Альбиона

Английская национальная кухня считается достаточно консервативной

9 месяцев
Слуги двух господ Слуги двух господ

Сравниваем классическую мебель и новинки в современном дизайне

AD
MBFW, день четвертый MBFW, день четвертый

3 самых женственных показа Недели моды

Cosmopolitan
Алексей Франдетти: «Самое дорогое, что у меня есть на сегодняшний день, — это моя репутация» Алексей Франдетти: «Самое дорогое, что у меня есть на сегодняшний день, — это моя репутация»

За плечами режиссера — аншлаговые постановки во всех крупных театрах страны

Esquire
Михаил Полицеймако: Не надо мечтать о работе, она придет сама! Михаил Полицеймако: Не надо мечтать о работе, она придет сама!

Интервью с актером, телеведущим и шоуменом Михаилом Полицеймако

Лиза
Viva, Valencia! Viva, Valencia!

Всю Валенсию можно обойти пешком за пару часов

Seasons of life
Положительно заряженные Положительно заряженные

Fiat 500 и Smart Forfour доказывают свое право на существование

АвтоМир
Как власти отреагировали на трагедию в Кемерове Как власти отреагировали на трагедию в Кемерове

Что Владимир Путин, Аман Тулеев и другие чиновники говорили о трагедии

Esquire
Без остатка Без остатка

Как превратить кухню в безотходное производство

Yoga Journal
Торстен Хоргмо: «Ненавижу ломать кости» Торстен Хоргмо: «Ненавижу ломать кости»

MAXIM изловчился и снял с доски норвежского сноубордиста

Maxim
Культурная нейронаука Культурная нейронаука

Как прогресс меняет нашу психику и мозг

Русский репортер
«Форма воды», «Три билборда» или «Прочь»? Разбираем математику «Оскара» «Форма воды», «Три билборда» или «Прочь»? Разбираем математику «Оскара»

Esquire объясняет, почему предсказывать итоги “Оскара” — бессмысленная идея

Esquire
Технократ Технократ

Первый тест нового немецкого Audi A7 Gran Turismo

АвтоМир
Топ-12: главные цвета весны и лета 2018 года Топ-12: главные цвета весны и лета 2018 года

Какие цвета нужно выбирать в новом сезоне

Cosmopolitan
Что смотреть: 10 фильмов-биографий великих женщин Что смотреть: 10 фильмов-биографий великих женщин

Последнее десятилетие подарило нам много картин о женщинах, изменивших историю

Cosmopolitan
Сумеречная зона Сумеречная зона

Как устроен рынок коммерческой слежки и торговли пользовательскими данными

РБК
Анастасия Пальчикова:Ответственность по рождению. Почему русские, живущие за границей, должны оправдываться за действия Кремля Анастасия Пальчикова:Ответственность по рождению. Почему русские, живущие за границей, должны оправдываться за действия Кремля

За границей ты все равно отвечаешь за свою страну

СНОБ
Найдена галактика без темной материи Найдена галактика без темной материи

Специалисты обнаружили необычную галактику, в которой темная материя отсутствует

Популярная механика
«КАСТА»: группа, которую «просто тихо любят» «КАСТА»: группа, которую «просто тихо любят»

«Каста» о том, как им удается оставаться актуальными, не изменяя самим себе

Esquire
Открыть в приложении