Мы в Telegram
Добавить новость
Главные новости Сухума
Сухум
Апрель
2015

Ядерный волчок

Вот этот невзрачный серый цилиндр и является ключевым звеном российской атомной индустрии. Выглядит, конечно, не слишком презентабельно, но стоит понять его назначение и взглянуть на технические характеристики, как  начинаешь осознавать, почему секрет его создания и устройства государство охраняет как зеницу ока.

Да, забыл представить: перед  вами газовая центрифуга для разделения изотопов урана ВТ-3Ф (n-го поколения). Принцип действия элементарный, как у молочного сепаратора, тяжелое, по воздействием центробежной силы, отделяется от легкого. Так в чем же значимость и уникальность?
Для начала ответим на другой вопрос – а вообще, зачем разделять уран?
Природный уран, который вот прямо в земле лежит, представляет из себя коктейль из двух изотопов: урана-238 и урана-235 (и 0,0054 % U-234).
Уран-238, это просто тяжелый, серого цвета металл. Из него можно сделать артиллерийский снаряд, ну или… брелок для ключей. А вот что можно сделать из урана-235? Ну во первых атомную бомбу, во вторых топливо для АЭС. И вот тут мы подходим к ключевому вопросу – как разделить эти два, практически идентичных атома, друг от друга? Нет, ну действительно, КАК?!
Кстати: Радиус ядра атома урана - 1.5х10-8  см.
Для того, что бы атомы урана можно было загнать в технологическую цепочку, его (уран) нужно превратить в газообразное состояние. Кипятить смысла нет, достаточно соединить уран с фтором и получить гексафторид урана ГФУ. Технология его получения не очень сложная и затратная, а потому ГФУ получают прямо там, где этот уран и добывают. UF6 является единственным легколетучим соединением урана (при нагревании до 53°С гексафторид (на фото) непосредственно переходит из твердого состояния в газообразное). Затем его закачивают в специальные емкости и отправляют на обогащение.
 
Немного истории
В самом начале ядерной гонки, величайшими научными умами, как СССР, так и США, осваивалась идея диффузионного разделения – пропускать уран через сито. Маленький 235-й изотоп проскочит, а «толстый» 238-й застрянет. Причем изготовить сито с нано-отверстиями для советской промышленности в 1946-м году было не самой сложной задачей.
Из доклада Исаака Константиновича Кикоина на научно-технического совете при Совете Народных Комиссаров (приведен в сборнике рассекреченных материалах по атомному проекту СССР (Ред. Рябев)): В настоящее время мы научились делать сетки с отверстиями около 5/1 000 мм, т.е. в 50 раз большими длины свободного пробега молекул при атмосферном давлении. Следовательно, давление газа, при котором разделение изотопов на таких сетках будет происходить, должно быть меньше 1/50 атмосферного давления. Практически мы предполагаем работать при давлении около 0,01 атмосферы, т.е. в условиях хорошего вакуума. Расчет показывает, что для получения продукта, обогащенного до концентрации в 90 % легким изотопом (такая концентрация достаточна для получения взрывчатого вещества), нужно соединить в каскад около 2 000 таких ступеней. В проектируемой и частично изготовленной нами машине рассчитывается получить 75-100 г урана-235 в сутки. Установка будет состоять приблизительно из 80-100 «колонн», в каждой из которых будет смонтировано 20-25 ступеней».
Ниже приведен документ - доклад Берии Сталину о подготовке первого атоиного взрыва. Внизу дана небольшая справка о наработанных ядерных материалах к началу лета 1949-го года. 

Ядерный волчок

И вот теперь сами представьте – 2000 здоровенных установок, ради каких-то 100 грамм! Ну а куда деваться-то, бомбы ведь нужны. И стали строить заводы, и не просто завода, а целые города. И ладно только города, электричества эти диффузионные заводы требовали столько, что приходилось строить рядом отдельные электростанции.

На фото: первый в мире завод газодиффузионного обогащения урана К-25 в Ок-Ридже (США). Строительство обошлось в  $500 млн. Протяженность U-образного здания около полумили.

В СССР  Первая очередь Д-1 комбината №813, была рассчитана на суммарный выпуск 140 граммов 92-93 %-ного урана-235 в сутки на  2-х идентичных по мощности  каскадах из 3100 ступеней разделения. Под производство отводился недостроенный авиационный завод в поселке Верх-Нейвинск, что в 60 км от Свердловска. Позже он превратился в Свердловск-44, а 813-й завод (на фото) в Уральский электрохимический комбинат – крупнейшее в мире разделительное производство.

И хотя технология диффузионного разделения, пусть и с большими технологическими трудностями, было отлажена, идея освоения более экономичного центрифужного процесса не сходила с повестки дня. Ведь если удастся создать центрифугу, то энергопотребление сократится от 20 до 50 раз!

 Как устроена центрифуга?
Устроена она более чем элементарно и похожа на старую стиральную машину, работающую в режиме «отжим/сушка». В герметичном кожухе находится вращающийся ротор. В этот ротор подается газ (UF6 ). За счет центробежной силы, в сотни тысяч раз превышающей поле тяготения Земли, газ начинает разделяться на «тяжелую» и «легкую» фракции. Легкие и тяжелые молекулы начинают группироваться в разных зонах ротора, но не в центре и по периметру, а в верху и в низу. Это возникает из-за конвекционных потоков – крышка ротора имеет подогрев и возникает противоток газа. Вверху и в низу цилиндра установлены две небольших трубочки – заборника. В нижнею трубку попадает обедненная смесь, в верхнюю – смесь с большей концентрацией атомов 235U. Эта смесь попадает в следующую центрифугу, и так далее, пока концентрация 235-го урана не достигнет нужного значения. Цепочка центрифуг называется каскад.

 

Технические особенности.
Ну во первых скорость вращения - у современного поколения центрифуг она достигает 2000 об/сек (тут даже не знаю с чем сравнить…в 10 раз быстрее чем турбина в авиадвигателе)! И работает она без остановки ТРИ ДЕСЯТКА лет! Т.е. сейчас в каскадах вращаются центрифуги, включенные еще при Брежневе! СССР уже нет, а они все крутятся и крутятся. Не трудно подсчитать, что за свой рабочий цикл ротор совершает 2 000 000 000 000 (два триллиона) оборотов. И какой подшипник это выдержит? Да никакой! Нет там подшипников. Сам ротор представляет из себя обыкновенный волчок, внизу у него прочная иголка, опирающаяся на корундовый подпятник, а верхний конец висит в вакууме, удерживаясь электромагнитным полем. Иголка тоже не простая, сделанная из обычной проволоки для рояльных струн, она закалена очень хитрым способом (каким – ГТ). Не трудно представить, что при такой бешеной скорости вращения, сама центрифуга должна быть не просто прочной, а сверхпрочной.
Вспоминает академик Иосиф Фридляндер: «Трижды вполне расстрелять могли. Однажды, когда мы уже получили Ленинскую премию, случилась крупная авария, у центрифуги отлетела крышка. Куски разлетелись, разрушили другие центрифуги. Поднялось радиоактивное облако. Пришлось всю линию останавливать - километр установок! В Средмаше центрифугами командовал генерал Зверев, до атомного проекта он работал в ведомстве Берии. Генерал на совещании сказал: "Положение критическое. Под угрозой оборона страны. Если мы быстро не выправим положение, для вас повторится 37-й год". И сразу совещание закрыл. Придумали мы тогда совершенно новую технологию с полностью изотропной равномерной структурой крышек, но требовались очень сложные установки. С тех пор именно такие крышки и производятся. Никаких неприятностей больше не было. В России 3 обогатительных завода, центрифуг многие сотни тысяч.»
На фото: испытания первого поколения центрифуг

Ядерный волчок

Корпуса роторов тоже поначалу были металлические, пока на смену им не пришел… углепластик. Легкий и особопрочный на разрыв, он является идеальным материалом для вращающегося цилиндра.

Вспоминает Генеральный директор УЭХК (2009-2012) Александр Куркин: «Доходило до смешного. Когда испытывали и проверяли новое, более «оборотистое» поколение центрифуг, один из сотрудников не стал дожидаться полной остановки ротора, отключил ее из каскада и решил перенести на руках на стенд. На вместо движения вперед, как не упирался, он с этим цилиндром в обнимку, стал двигаться назад. Так мы воочию убедились, что земля вращается, а гироскоп, это великая сила.»
 
Кто изобрел?
О, это загадка, погружённая в тайну и укутанная неизвестностью. Тут вам и немецкие плененные физики, ЦРУ, офицеры СМЕРШа и даже сбитый летчик-шпион Пауэрс. А вообще принцип газовой центрифуги описан еще в конце 19-го века.
Ещё на заре Атомного проекта инженер Особого конструкторского бюро Кировского завода Виктор Сергеев предлагал центрифужный метод разделения, но сначала его идею коллеги не одобряли. Параллельно над созданием разделительной центрифуги в специальном НИИ­-5 в Сухуми бились учёные из побеждённой Германии: доктор Макс Штеенбек, который при Гитлере работал ведущим инженером Siemens, и бывший механик «Люфтваффе», выпускник Венского университета Гернот Циппе. Всего в группу входило около 300 «вывезенных» физиков. 
Вспоминает генеральный директор ЗАО «Центротех-СПб» ГК «Росатом»  Алексей Калитеевский: «Наши специалисты пришли к выводу, что немецкая центрифуга абсолютно непригодна для промышленного производства. В аппарате Штеенбека не было системы передачи частично обогащённого продукта в следующую ступень. Предлагалось охлаждать концы крышки и замораживать газ, а потом его разморозить, собрать и пустить в следующую центрифугу. То есть, схема неработоспособная. Однако в проекте было несколько очень интересных и необычных технических решений. Эти «интересные и необычные решения» были соединены с результатами, полученными советскими учёными, в частности с предложениями Виктора Сергеева. Условно говоря, наша компактная центрифуга — на треть плод немецкой мысли, а на две трети — советской». 
Кстати, когда Сергеев приезжал в Абхазию и высказывал тем же Штеенбеку и Циппе свои мысли по поводу отбора урана, Штеенбек и Циппе отмахнулись от них, как от нереализуемых.
 
Итак что же придумал Сергеев.
А предложение Сергеева заключалось в создании отборников газа в виде трубок Пито. Но доктор Штеенбек, съевший зубы, как он считал, на этой теме, проявил категоричность: «Они станут тормозить поток, вызывать турбулентность, и никакого разделения не будет!» Спустя годы, работая над мемуарами, он об этом пожалеет: «Идея, достойная того, чтобы исходить от нас! Но мне она в голову не приходила...».
Позже, оказавшись за пределами СССР Штеенбек центрифугами больше не занимался. А вот Геронт Циппе перед отъездом в Германию имел возможность ознакомиться с опытным образцом центрифуги Сергеева и гениально простым принципом ее работы. Оказавшись на Западе, «хитрый Циппе», как его нередко называли, запатентовал конструкцию центрифуги под своим именем (патент №1071597 от 1957 года, заявлен в 13 странах). В 1957 году, переехав в США, Циппе построил там работающую установку, воспроизведя по памяти опытный образец Сергеева. И назвал ее, отдадим должное, «Русской центрифугой» (на фото).

Ядерный волчок

Кстати, русская инженерная мысль проявила себя и в многих других случаях. В качестве примера можно привести элементарный аварийный запорный клапан. Там нет датчиков, детектеров и электронных схем. Там есть только самоварный краник, который своим лепестком касается станины каскада. Если что не так, и центрифуга меняет свое положение в пространстве, он просто поворачивается и закрывает входную магистраль. Это как в анекдоте про американскую ручку и русский карандаш в космосе. 

Наши дни

Автор этих строк присутствовал на знаменательном событии – закрытии российского офиса наблюдателей министерства энергетики США по контракту ВОУ-НОУ. Эта сделка (высокообогащенный уран – низкообогащенный уран) была, да и остается крупнейшим соглашением в области ядерной энергетики между Россией и Америкой. По условиям контракта российские атомщики переработали 500 тонн нашего оружейного (90%) урана в топливный (4%) ГФУ для американских АЭС. Доходы за 1993-2009 годы составили 8,8 млрд. долларов США. Это стало логическим исходом технологического прорыва наших ядерщиков в области разделения изотопов, сделанного в послевоенные годы.
На фото: каскады газовых центрифуг в одном из цехов УЭХК. Здесь их около 100 000 шт.

Благодаря центрифугам мы получили тысячи тонн относительно дешевого, как военного, так и коммерческого продукта. Атомная отрасль, одна из немногих оставшихся (военная авиация, космос), где Россия удерживает непререкаемое первенство. Одних только зарубежных заказов на десять лет вперед (с 2013 года по 2022 год), портфель «Росатома» без учета контракта ВОУ-НОУ составляет 69,3 миллиарда долларов. В 2011 году он перевалил за 50 миллиардов…

На фото склад контейнеров с ГФУ на УЭХК.

Ядерный волчок

Это я все к чему: 28 сентября 1942 г. было принято постановление Государственного Комитета Обороны № 2352сс «Об организации работ по урану». Эта дата считается официальным началом отсчета истории атомной отрасли России.

Источник: zzaharr.livejournal.com



Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



Миллионы — в хлам. Мажоры и блогеры разбивают в Москве дорогущие машины

6 городов России, где можно увидеть белые ночи кроме Санкт-Петербурга

Шапки женские на Wildberries — скидки от 398 руб. (на новые оттенки)

Врач Тяжельников рассказал, какое мясо лучше всего подходит для шашлыка


Чтобы кости были крепкими: 10 продуктов, богатых кальцием, которые нужно добавить в рацион

ЗЕЛЕНЬ для здоровья мужчин и женщин: советы аюрведы

Что будет, если есть яйца каждый день: 15 научных фактов

6 городов России, где можно увидеть белые ночи кроме Санкт-Петербурга


Chat log from R7 of 2024: Gold Coast vs West Coast

Tom Aspinall says UFC 304 start time is ‘awful’ and should be changed as Brit provides update on next opponent

5 Things To Remember When A Friendship Ends

China’s Huawei launches new software brand for intelligent driving


Уверенность в каждом дне вместе с автомобилем HAVAL

Шапки женские на Wildberries — скидки от 398 руб. (на новые оттенки)

Ученые обнаружили ранний признак рассеянного склероза

В Балакове "десятка" сбила двух женщин и девушку


Шапки женские на Wildberries — скидки от 398 руб. (на новые оттенки)

You may be kicking yourself for deleting Destiny guns that are all of a sudden viable again, but one of the game's biggest YouTubers has been Marie Kondo-ing his friends' arsenals on camera for years

Manor Lords' dev asks players: Should its supply mechanic be changed?

Гайд по фарму золота в Solo Leveling: Arise


Депутат Миколаївської облради Кормишкін вперше опублікував своє весільне фото


6 городов России, где можно увидеть белые ночи кроме Санкт-Петербурга

МЧС РФ: в общежитии РУДН в Москве произошло короткое замыкание

Актерское агентство Киноактер. Актерское агентство в Москве.

1 мая: какой сегодня праздник, что было в этот день




Главным тренером клуба КХЛ «Сибирь» назначен Епанчинцев

РЕН ТВ: шестилетний сын спас впавшую в кому мать в Москве, вызвав скорую

Национальный центр Астафьева открыли в Красноярском крае

Героическое участие армян в СВО. Часть третья


Кравцов: не удивлюсь, если бой Бетербиева и Бивола завершится нокаутом

Члена партии "Шанс" Шапу удерживают в аэропорту Кишинева после визита в РФ

Рязанская область вошла в ТОП-3 по лесным пожарам в ЦФО

В АТОР объяснили подорожание речных круизов по России


Медведев обыграл Бублика и вышел в четвертьфинал "Мастерса" в Мадриде

Андреева обыграла Паолини и вышла в 1/4 финала турнира WTA в Мадриде

Елена Рыбакина выступила с критикой в адрес WTA

Азаренко проиграла в 1/16 финала турнира WTA-1000 в Мадриде


Шойгу презентовали модернизированное вооружение для борьбы с беспилотниками

Рязанская область вошла в ТОП-3 по лесным пожарам в ЦФО

В I квартале 2024 года доходы бюджета Балашихи достигли 2 млрд рублей

Schumann: Piano Concerto — Adam Laloum, Maxim Emelyanychev


Музыкальные новости

Во Владимире прозвучал симфонический оркестр Мариинского и Большого театров под руководством Валерия Гергиева

Театра кукол «Ульгэр» в Улан-Удэ проводит етс фотосессию детям

Мама Тимати об интервью Шишковой: «Смотреть было брезгливо»

Продвижение Музыки. Раскрутка Музыки. Продвижение Песни. Раскрутка Песни.



Актерское агентство Киноактер. Актерское агентство в Москве.

6 городов России, где можно увидеть белые ночи кроме Санкт-Петербурга

Тарифы ЖКХ вырастут в России

Первый в России электромобиль Tesla Cybertruck заметили на Москве


Google вложит 2 миллиарда долларов в дата-центр в Индиане

Особенности выбора автозапчастей по VIN

Продвижение Музыки. Раскрутка Музыки. Продвижение Песни. Раскрутка Песни.

МЧС РФ: в общежитии РУДН в Москве произошло короткое замыкание


Пятерых человек арестовали за грубые нарушения ПДД на Малой Бронной в Москве

Особенности выбора автозапчастей по VIN

В Москве заметили первый в России электромобиль Tesla Cybertruck

Восемь человек пострадали в ДТП с участием маршрутки на юге Москвы


Пашинян подготовил "подарок" Путину к его инаугурации. Запад будет доволен

Президент России Владимир Путин подтвердил проведение XVI Международного военно-музыкального фестиваля «Спасская башня»

«Ану-ка, девушки!»: какой была легендарная передача, которая вернется на ТВ

Дугин в интервью Такеру Карлсону: "Путин — это традиционный лидер"





«Одних продуктов недостаточно»: что поможет ускорить метаболизм и похудеть

Шеф-бармен Работягов рассказал, как приготовить лучший витаминный коктейль

Мать погибшего в «Крокусе» инвалида-колясочника сможет получить за него выплату

Нормомед – решение для лечения гриппа и ОРВИ


Цинизм зашкалил: Елена Зеленская повеселилась в Киеве с герцогиней Эдинбургской


Личка — о самой дорогой покупке в Москве: два дня назад решил купить самокат за 60 тысяч рублей

Тренер "Динамо" Личка о самой дорогой покупке в Москве: я купил себе самокат

«Торпедо» объявило об уходе хоккеистов Кручинина, Бауи и Малова

Волейболисты «Зенита-Казань» стали чемпионами России


Лукашенко заявил о желании построить в Белоруссии вторую АЭС

«Набей им морду, покажи им, что ты настоящий белорус». Лукашенко о поездке спортсменов на Олимпиаду



Собянин: Уникальная спецтехника помогает бесперебойной работе метро Москвы

Сергей Собянин обнародовал программу развития столичного туризма

Сергей Собянин поздравил москвичей с 1 Мая

Сергей Собянин. Главное за день


Первый в России электромобиль Tesla Cybertruck заметили на Москве

Институт СТЭИ при поддержке Комитета общественных связей и молодежной политики города Москвы реализует проект "Вода Москвы"

В Москве заметили первый в России электромобиль Tesla Cybertruck

В 2024 году исполняется 140 лет созданию в Москве первой общедоступной публичной бесплатной библиотеки


Движение транспорта ограничат в центре Томска в День Победы

В I квартале 2024 года доходы бюджета Балашихи достигли 2 млрд рублей

Рязанская область вошла в ТОП-3 по лесным пожарам в ЦФО

Члена партии "Шанс" Шапу удерживают в аэропорту Кишинева после визита в РФ


Следственный комитет предупреждает: не оставляйте детей без присмотра в комнате с открытым окном

Хвост ледохода в Усть-Пинеге: что происходит на реках Поморья 29 апреля

Май спрогнозировали россиянам синоптики

Экскурсоводы из Архангельска знакомят посетителей выставки «Россия» с достижениями регионов страны


Еженедельный вестник катастроф

В Краснодаре наградили победителей конкурса детской казачьей песни

Система ПВО сработала над Джанкоем и Симферополем: ВСУ пытались атаковать Крым ракетами ATACMS

Керченские юные подводники показали отличные результаты на Республиканских соревнованиях


Mash: киностудия Натальи Водяновой ушла в «минус» на шесть миллионов рублей

Политолог Вароли назвал Польшу «бульдогом» США в попытках показать свою воинственность

В Госдуме предложили увеличить МРОТ в России до 30 тысяч рублей

Шойгу призвал повысить объёмы поставок вооружения и техники в армию












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
WTA

Соболенко вышла в ⅛ финала турнира WTA в Мадриде






Кравцов: не удивлюсь, если бой Бетербиева и Бивола завершится нокаутом

Строители начали ремонт кровли здания детского сада в Рузе

Рязанская область вошла в ТОП-3 по лесным пожарам в ЦФО

Schumann: Piano Concerto — Adam Laloum, Maxim Emelyanychev