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

Почему мы так плохо помним наше детство? Почему мы так плохо помним наше детство?

Почему у большинства людей нет никаких воспоминаний о первых 3-4 годах жизни

Популярная механика
10 правил общения с женщинами в 2018 году 10 правил общения с женщинами в 2018 году

Как общаться, чтобы не нарушить чужое личное пространство

Esquire
ИИ ставит диагноз не хуже доктора Хауса. Иногда даже лучше ИИ ставит диагноз не хуже доктора Хауса. Иногда даже лучше

Сможет ли ИИ заменить реальных врачей?

ТехИнсайдер
Стадион Стадион

Победы, поражения, ожидаемые события

Огонёк
Искусство слушать: как понять своего собеседника Искусство слушать: как понять своего собеседника

Глава из книги «Меньше слов» — о том, как вынести пользу из общения

Inc.
Генетическая модернизация: развеиваем мифы о ГМО Генетическая модернизация: развеиваем мифы о ГМО

Сегодня мы очень много знаем про ДНК

Популярная механика
15 мыслей Фанни Ардан 15 мыслей Фанни Ардан

Фанни Ардан вспоминает своих любимых мужчин: Депардье, Пруста и Франсуа Трюффо

GQ
За что мы любим Юбера де Живанши За что мы любим Юбера де Живанши

10 марта не стало Юбера де Живанши

Esquire
Local Local

Квартира Константино Хуртадо наxодится рядом с Mercado Central

Seasons of life
Салат “Весенний” Салат “Весенний”

Бельгийский замок в ярких весенних оттенках от дизайнера Жеральда Ватле

AD
Счастье есть Счастье есть

Интуитивное питание. Чего действительно требует организм, понять не так уж легко

Добрые советы
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
Никого не будет в доме Никого не будет в доме

В этом заброшенном шведском доме поселилась коллекция японской марки Ariake

Seasons of life
Оливия Кук — юная звезда Стивена Спилберга Оливия Кук — юная звезда Стивена Спилберга

«Первому игроку приготовиться» выходит в прокат

Vogue
На лезвии славы На лезвии славы

Екатерина Боброва и Дмитрий Соловьев выступили на своей третьей Олимпиаде

OK!
Гид Гид

Гид по Бали

GEO
Добавь огня Добавь огня

Оборудуй уютную и теплую зону с камином

Лиза
Тревожные кнопки Тревожные кнопки

Как защитить ребенка от бурлящих в интернете опасностей

Vogue
Сохраняя баланс Сохраняя баланс

Как впустить в жизнь больше радости, равновесия и счастья

Yoga Journal
Самая модная девушка в красном — Бланка Миро Самая модная девушка в красном — Бланка Миро

Стилист — о моде, родной Барселоне и главных цветах весны

Vogue
Кандидаты и карнавал: как Россия выбирала нового президента страны Кандидаты и карнавал: как Россия выбирала нового президента страны

18 марта в России выбирали нового президента

Forbes
Собирать камни Собирать камни

Искусственные камни, камни-арт-объекты и конструкции, напоминающие метеориты

Seasons of life
9 правил идеальной визитки 9 правил идеальной визитки

Мы научим тебя, как правильно оформить визитную карточку

Maxim
Естественные дети Естественные дети

В чем особенности «естественного» подхода к воспитанию

Домашний Очаг
Вива ля Франц! Вива ля Франц!

Юлия Франц – самый мрачный образ в саге о Докторе Гоголе

Maxim
Вышли из доверия: почему Tesla на грани провала и как ее спасти Вышли из доверия: почему Tesla на грани провала и как ее спасти

Компании Tesla срочно требуется свой Генри Форд или Киитиро Тоеда

Forbes
Генриетта Лакс - первый и единственный бессмертный человек Генриетта Лакс - первый и единственный бессмертный человек

В большую науку эти клетки попали совершенно неожиданно

Популярная механика
Каста неприкасаемая Каста неприкасаемая

Летиция Каста к сорока годам вышла за рамки условностей

Tatler
Богатейшие бизнесмены России в мировом рейтинге Forbes — 2018 Богатейшие бизнесмены России в мировом рейтинге Forbes — 2018

В глобальный список Forbes попали 102 российских бизнесмена

Forbes
Ностальгический список Ностальгический список

«Первому игроку приготовиться» и его гик-отсылки

Мир Фантастики
Открыть в приложении