Оружие

Феномен газовой центрифуги

В канун 1934 г. вышел приказ Народного комиссариата тяжелой промышленности " Об обеспечении программы выпуска патефонов и грампластинок в 1934 году". Для выполнения этого задания было принято решение создать Граммофонно-игольный завод в городе Владимире.

Газеты того времени писали: "Строится мощный завод! Всю продукцию он будет изготавливать исключительно из советского сырья. Основной тип граммофонов - патефоны английской марки "Хис-Мастер-Войс". Они - лучшие в мире. Владимирский завод будет первым по величине не только в СССР, но и за границей". Производство иголок для патефонов тут начали 1 марта 1936 г., а уже к маю изготовили 30 млн. штук, оксидированных с хромированными кончиками.

С тех пор принцип "лучшие в мире" остается неизменным для Владимирского производственного объединения "Точмаш" (так сейчас называется этот завод), входящего в ОАО "Атомэнергопром". Только сегодня, как рассказал Андрей Ваганов в "Независимой газете", здесь выпускают газоразделительные центрифуги для обогащения урана.

При желании, конечно, можно и в этом усмотреть аналогию и даже некую преемственность: и патефон, и центрифуга - это вращение. Правда, если в первом случае максимальная скорость была 78 об/мин, то во втором - около 2000 об/сек! Конечно, вряд ли те, кто в нашей стране в 1958 - 1959 гг. принимал решение о начале производства данных изделий, учитывали такую преемственность. Но как бы там ни было, а с предприятием угадали.

Начавшееся на "Точмаше" серийное производство газоразделительных центрифуг позволило укомплектовать ими Уральский электрохимический комбинат. Он же стал первым отечественным промышленным крупномасштабным газоцентрифужным обогатительным предприятием, введенным в эксплуатацию в 1962 г. И даже в США, где на технологию центробежного разделения направлены гигантские технологические и финансовые ресурсы, эта проблема еще далека от эффективного решения.

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

"Без нашей продукции программа развития атомной энергетики невозможна, - подчеркнул директор "Точмаша" Юрий Замбии. - Мы выпускаем изделия, в изготовлении которых случайных людей нет".

fenomen-gazovoj-centrifugi
Схема газоразделительного обогащения урана.

Справедливости ради заметим: в принципе соответствующая центрифужная технология была известна еще с 1895 г. Однако к началу 1950-х годов в мире вроде бы посчитали: этот метод не перспективен по сравнению с более эффективным газодиффузионным способом разделения изотопов урана. Но отечественные специалисты такое мнение подвергли сомнению, и 20 апреля 1953 г. Госкомизобретений СССР выдал авторское свидетельство на основные элементы конструкции современных газовых центрифуг.

"Самое интересное, что там нет ничего внутри - пустая труба", - заметила ведущий инженер конструкторского отдела объединения "Точмаш" Татьяна Сорокина. Она, конечно, шутит: эксперты считают промышленное освоение центробежного метода разделения изотопа урана, впервые в мире осуществленное именно в нашей стране, научно-техническим достижением, сопоставимым с созданием космической отрасли. За время серийного выпуска во Владимире разработали и внедрили в промышленную эксплуатацию восемь поколений газовых центрифуг. Причем при практически не изменившихся их весовых, габаритных и энергетических показателях местные специалисты увеличили производительность центробежного аппарата более чем в 6 раз, а стоимость единицы работы разделения уменьшили 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 руды. Его подают во внутреннюю полость ротора центрифуги. Последний, опираясь через тонкую иглу на корундовый подпятник, вращается в магнитном поле статора со скоростью более 1500 об/сек. В промышленности трудно найти технологические процессы, использующие такие параметры вращения.

За счет центробежной силы, в сотни раз превышающей поле тяготения Земли, газ начинает разделяться на "тяжелую" и "легкую" фракции. При этом молекулы урана-238, относящиеся к первой, собираются на периферии, а молекулы урана-235, группирующиеся во второй, концентрируются около оси ротора. В результате "тяжелые" частички через трубопроводы выводятся "в отвал", а "легкие" собираются и используются для изготовления тепловыделяющих элементов для атомных электростанций.

Да и сама по себе "пустая труба" - газовая центрифуга - изделие уникальное. Срок ее непрерывной работы - до 30 лет (рекорд - 32 года непрерывного вращения).

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


Ваганов А., Сергей МАКАРОВ

Авторские права на статьи принадлежат их авторам
Проект компании Kocmi LTD