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

10 опасных продуктов, от которых стоит отказаться навсегда 10 опасных продуктов, от которых стоит отказаться навсегда

Растительное масло, соя и даже рыба могут быть очень опасны для нашего здоровья

Популярная механика
Цифры из будущего. Россию ждет рост зарплат и сильный рубль Цифры из будущего. Россию ждет рост зарплат и сильный рубль

На какие параметры могут опираться инвесторы в этом году

Forbes
Стремительный разгон и быстрый взлет: самые короткие взлетно-посадочные полосы в мире Стремительный разгон и быстрый взлет: самые короткие взлетно-посадочные полосы в мире

Аэропорты, взлетно-посадочные полосы которых проверяют пилотов на прочность

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

Как ученые научились выращивать мясо в лаборатории

СНОБ
Простой способ повысить психологическую устойчивость и настроиться на позитив Простой способ повысить психологическую устойчивость и настроиться на позитив

Одно упражнение для поддержания психологической устойчивости

Inc.
Убытка не будет. «Газпром» приготовился выплатить «Нафтогазу» $2,6 млрд Убытка не будет. «Газпром» приготовился выплатить «Нафтогазу» $2,6 млрд

Промедление с выплатой долга увеличивает его на $0,5 млн ежедневно

Forbes
Фрэнсис Макдорманд: да, нет, знаю Фрэнсис Макдорманд: да, нет, знаю

Фрэнсис Макдорманд поделилась своими мыслями

Glamour
Трагедия в Кемерове: что известно о владельцах «Зимней вишни» Трагедия в Кемерове: что известно о владельцах «Зимней вишни»

В пожаре погибли не менее 64 человек, в больницах находятся 11 пострадавших

Forbes
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
6 способов начать разговор с кем угодно 6 способов начать разговор с кем угодно

Больше ты не будешь одиноко стоять в углу на вечеринке филателистов-агностиков!

Maxim
Приложения для зимнего отдыха Приложения для зимнего отдыха

Полезные мобильные приложения для зимнего отдыха

CHIP
5 способов сэкономить за границей 5 способов сэкономить за границей

Как сэкономить на простых вещах, не потеряв при этом в комфорте

Cosmopolitan
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
Я живу на разрыв Я живу на разрыв

Саша Бортич — красивая девушка, которая не хочет быть холодной и расчетливой

OK!
Превозмогая невозможное: 5 историй спортсменок, которые вернулись после травм Превозмогая невозможное: 5 историй спортсменок, которые вернулись после травм

Эти девушки – пример невероятной силы духа, целеустремленности и веры в себя

Cosmopolitan
Поэзия Блока Поэзия Блока

Дизайнеры марки Bloc живут в Карраре и не только создают вещи из камня

Seasons of life
10 внедорожников компании Lamborghini 10 внедорожников компании Lamborghini

Немногие помнят внедорожник Lamborghini LM002

Популярная механика
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
Путин побеждает с рекордным результатом, Грудинин занимает второе место Путин побеждает с рекордным результатом, Грудинин занимает второе место

Выборы президента России завершаются победой Владимира Путина

Forbes
Венский салон в Москве Венский салон в Москве

На один вечер Венский дом на Плющихе погрузился в атмосферу высокого эстетизма

СНОБ
Вива ля Франц! Вива ля Франц!

Юлия Франц – самый мрачный образ в саге о Докторе Гоголе

Maxim
10 малоизвестных производителей самолётов Италии 10 малоизвестных производителей самолётов Италии

Обзор современных итальянских авиастроителей

Популярная механика
MBFW, день четвертый MBFW, день четвертый

3 самых женственных показа Недели моды

Cosmopolitan
Некуда спешить Некуда спешить

Украшения Roushk собраны из африканских семян, бусин, дерева и латунных палочек

Seasons of life
Легкий и независимый Легкий и независимый

Валерию Сюткину исполняется шестьдесят

OK!
Девушка-альбинос из шоу «Холостяк» — о борьбе с раком: «Боялась жить уродом» Девушка-альбинос из шоу «Холостяк» — о борьбе с раком: «Боялась жить уродом»

Алисе 33 года, она - альбинос

Cosmopolitan
7 предметов мужского гардероба, которые окончательно вышли из моды 7 предметов мужского гардероба, которые окончательно вышли из моды

Какие предметы мужского гардероба лучше отложить подальше

Cosmopolitan
Римский профиль Римский профиль

Выразительность архитектуры состоит из множества слагаемых

Seasons of life
Медитация на Луне Медитация на Луне

Фантастические пейзажи Исландии пленяют с первого взгляда

Psychologies
«Хочу влюбиться до беспамятства!» «Хочу влюбиться до беспамятства!»

Макс Барских о жизни в США

OK!
Открыть в приложении