И все-таки они вертятся!

Андрей Ваганов, "НГ- Наука"

Феномен русской газовой центрифуги не могут объяснить даже специалисты

В самый канун нового, 1934 года, 29 декабря, вышел приказ Народного комиссариата тяжелой промышленности «Об обеспечении программы выпуска патефонов и грампластинок в 1934 году». Для выполнения этого задания создается Грамофонно-игольный завод во Владимире.


Газеты того времени писали: «Строится мощный завод! Всю продукцию завод будет изготавливать исключительно из советского сырья. Основной тип граммофонов – патефоны английской марки «Хис-Мастер-Войс». Это лучшие в мире патефоны. Владимирский завод будет первым по величине не только в СССР, но и за границей». Первая продукция была выпущена 1 марта 1936 года, а уже к маю было изготовлено 30 млн. иголок для патефонов; на тот момент – лучшие в мире, оксидированные с хромированными кончиками.

С тех пор этот принцип – «лучшие в мире» – остается неизменным для Владимирского производственного объединения «Точмаш», входящего в ОАО «Атомэнергопром». (Так сейчас называется Грамофонно-игольный завод.) Только сегодня это лучшие в мире газоразделительные центрифуги для обогащения урана.

При желании, конечно, можно и в этом усмотреть аналогию и даже некую преемственность: и патефон, и центрифуга – это вращение. Только если в первом случае максимальная скорость – 78 оборотов в минуту, то во втором – около двух тысяч оборотов в секунду! Вряд ли люди, принимавшие решение в 1958–1959 годах прошлого века о начале производства газовых центрифуг, учитывали такую преемственность. Но как бы там ни было с заводом – угадали.

Начавшееся на «Точмаше» в 1958 году серийное производство газоразделительных центрифуг позволило укомплектовать ими Уральский электрохимический комбинат. Это был первый промышленный крупномасштабный газоцентрифужный обогатительный завод, введенный в эксплуатацию к 1962 году. Даже в США, несмотря на то что на овладение технологией центробежного разделения там направлены гигантские технологические и финансовые ресурсы, эта проблема еще далека от эффективного решения.

Обогащение урана изотопом уран-235 – главная технологическая операция для производства ядерного топлива. В природном уране содержится всего 0,7% урана-235, тогда как для использования в атомной энергетике необходима его концентрация в 4–5%. Для производства атомного оружия нужен уран-235, обогащенный до 90% и более.

«Без нашей продукции программа развития атомной энергетики невозможна, – подчеркивает директор ВПО «Точмаш» Юрий Замбин. – Мы выпускаем изделия, в изготовлении которых случайных людей нет». Можно, конечно, «списать» такого рода заявления на вполне объяснимый «местный патриотизм». Можно… Если не знать, какую продукцию выпускает завод.

Вообще-то центрифужная технология известна еще с 1895 года. Однако к началу 1950-х годов во всем мире вроде бы было признано: центрифужный метод не имеет перспектив – все занимались газодиффузионным разделением изотопов урана. Но 20 апреля 1953 года Госкомизобретений СССР выдает авторское свидетельство на основные элементы конструкции современных газовых центрифуг.

«Самое интересное, что там нет ничего внутри – пустая труба», – замечает ведущий инженер конструкторского отдела завода «Точмаш» Татьяна Сорокина. Татьяна Борисовна, конечно, шутит. Эксперты считают промышленное освоение центробежного метода разделения изотопов урана, впервые в мире осуществленное в нашей стране, научно-техническим достижением, сопоставимым с созданием космической отрасли. За время серийного производства начиная с 1960 года на «Точмаше» было разработано и внедрено в промышленную эксплуатацию восемь поколений газовых центрифуг. При практически не изменившихся весовых, габаритных и энергетических показателях производительность центробежного аппарата была увеличена более чем в шесть раз, а стоимость единицы работы разделения (ЕРР) уменьшена в несколько раз. 

Суть метода заключается в следующем.

Рабочее вещество, в котором происходит разделение молекул с атомами разных изотопов, – гексафторид урана (UF6) – газообразное соединение природного урана, получаемое из урановой руды. Гексафторид подается во внутреннюю полость ротора центрифуги. Опираясь через тонкую иглу на корундовый подпятник, ротор центрифуги вращается в магнитном поле статора с огромной скоростью. В промышленности трудно найти технологические процессы, использующие такие параметры вращения. (Для сравнения: некоторые нейтронные звезды вращаются со скоростью 600 оборотов в секунду, что совпадает со скоростью, которую способна развивать бормашина.)

За счет центробежной силы, в сотни тысяч раз превышающей поле тяготения Земли, газ начинает разделяться на «тяжелую» и «легкую» фракции. При этом «тяжелые» молекулы урана-238 собираются на периферии, а «легкие» молекулы урана-235 концентрируются около оси ротора. В результате частички урана-238 через трубопроводы выводятся «в отвал», а урана-235 собираются и используются для изготовления тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) для атомных электростанций.

При этом сама по себе «пустая труба» – газовая центрифуга – изделие уникальное. Срок непрерывной работы – до 30 лет (рекорд – 32 года непрерывного вращения). Это даже представить себе сложно: 30 лет непрерывного вращения со скоростью более 1500 оборотов в секунду! Даже китайцы, которым мы единственным поставили такие газодиффузионные центрифуги, не могут повторить их.

«Первые центрифуги крутились по три года, – поясняет Юрий Замбин. – А достигнутая нами сегодня ресурсная надежность (время жизни) 30 лет создает для нас даже проблемы с реновацией. Тем не менее если «Техснабэкспорт» держит до 40% мирового рынка услуг по обогащению урана – значит, наши газовые центрифуги чего-то стоят!»


Владимир–Москва

Опубликовано в приложении к "Независимой газете" 28.01.2009

назад

Материалы из архива

11.2006 Система радиационного мониторинга окружающей среды

В.П.Демченков, И.Э.Новиков, Государственный научный центр Центральный научно-исследовательский и опытно-констукторский институт робототехники и технической кибернетики, Россия Опыт применения техники ЦНИИ РТК во время ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС показывает, что придание средствам противодействия радиационного загрязнения новых технических качеств требует нескольких лет целенаправленной работы.

3.2008 Избавление от бананотехнологий

Ю.Б.Магаршак, президент MathTech, Inc., председатель оргкомитета международной конференции Environmental and Biological Risks of Nanobiotechnology, Nanobionics and Hybrid Organic-Silicon Nanodevices (Silicon vs Carbon), Нью-ЙоркСлово «нанотехнологии» – во множественном числе – для обозначения области исследований и разработок (см., например, название Государственной корпорации «Российская корпорация нанотехнологий», или The Institute for Soldier Nanotechnologies at MIT – Массачусетский технологический институт, США) выпадает из традиционных наименований областей наук и технологий.

12.2008 Лучшей заменой АЭС в Литве будет газ

Константин Симонов, генеральный директор Фонда национальной энергетической безопасности: - Атомные станции очень сложно и дорого строить. Есть опасения, что заявленные "советские" темпы - по два реактора в год - соблюдаться не будут, тем более в условиях кризиса. У нас в этой сфере достаточно много проблем - и в машиностроении, и у всех остальных участников производственной цепи. Надо понять, кто будет строить реакторы, кто будет строить станции, и надо помнить, что мощностей для строительства реакторов очень мало,..