уран

 

А  как утилизируют и хранят ядерные отходы. И отходы ли это...

Вот только давайте не сразу, казалось бы надо рассказать немного о популярной до нельзя на сегодняшний момент теме плутония...однако делать я этого не буду ибо задолго до шума с нашим ультиматумом раскрывал подробно этот вопрос.

http://diletant.org/content/o-plutonii-i-renii-dlya-obschego-razvitiya

А что же такое ОЯТ, как с ним обращаются у нас и за рубежом ?

 Все знают что "вначале было слово" и про то ...  "как корабль назовёшь так он и поплывёт ", однако почему - то  к ценнейшему сырью намертво прикручивают  негативное слово ...отходы !

Да, да существует такая аббревиатура ОЯТ, которая была введена в обиход "гринписовцами"  и расшифровывается  как «отходы» ядерного топлива.

«Отходы»?.. Давайте - ка посмотрим что это за "отходы" такие на примере 1 тонны.

Итак.

  - 924 кг урана-238. Ничего себе, «отход»! Его ведь добыли из природной руды, в которой частенько 99% и даже больше – пустая порода. Вытаскивали из шахт и карьеров, очищали механически, химически, перевозили из отдаленных уголков, прокручивали в центрифугах – и вот после всего этого кто-то хочет называть это «отходами»?  

 – около 8-9 кг урана -235, на котором, собственно говоря, и работает вся наша атомная энергетика. 

– изотопы плутония от 10 -12 кг, которого в природе просто не существует ни в каком виде, он может «вырасти» только в самом реакторе.

Итого 945 килограмм в тонне – однозначно полезные вещества, добытые человеком за счет огромного труда и немалых денег.

 Но это не всё.

21 кг – это трансурановые элементы.

«Трансурановые» - это те, которые тяжелее урана, которые в природе тоже не встречаются, которые тоже вот только в атомном реакторе и «выращиваются». Среди них, к примеру, изотоп нептуния-237 – прекрасный исходный материал для получения плутония -238.

А плутоний-238 – это основа РИТЭГов, радиоактивных источников электроэнергии: плутоний-238, распадаясь, производит тепло, а термоэлектрогенератор превращает ее в электричество. На РИТЭГах работает аппаратура космических аппаратов, летящих туда, где солнечные батареи уже бесполезны. К примеру, РИТЭГ обеспечивает электричеством марсоход «Кьюорисити» - сейчас РИТЭГ дает 125 ватт электрической мощности, через 14 лет будет выдавать 100 ватт.

На РИТЭГах работала и все еще работает аппаратура «Вояджеров», аппаратура стартовавшего к Плутону «Нью Хоризонта».

А еще РИТЭГи – аппаратура навигационного оборудования вдоль Северного морского пути, работающая годами на берегах морей с удивительно ласковой погодой. РИТЭГи – это работа метеостанций в такого же рода местах: выставили один раз, и до следующего захода – лет 20-30 в запасе. «Отход»?..

Кстати, в красивейшем фильме " Как я провел этим летом" во всей красе показан этот самый РИТЭГ, греясь возле которого один из двух героев фильма сильно облучился.

 

                           

      Герой фильма в начале снимает показания радиоактивности, а в конце фильма греется обхватив реактор руками.

Жертва ЕГЭ  или хипстер?

 

 

 

Америций -241 – основа измерительных приборов, нужных в самой разной промышленности. Только этот элемент делает возможным, например, непрерывно измерять толщину металлических лент, листового стекла.

При помощи америция -241 снимают электростатику с пластмасс, синтетических пленок, бумаги при их производстве, он стоит в некоторых детекторах дыма.

Еще перспективнее америций -243 – на нем возможна цепная реакция при критической массе всего 3,78 кг. Нет, не для бомб.

3,78 кг. – это сверхкомпактный реактор, который спокойно поднимается на орбиту, откуда и может состояться старт корабля в дальний космос на совсем других скоростях, нежели сегодняшние космические аппараты.

Это не фантастика - в тонне ОЯТ – около килограмма америция-241, из которого и можно произвести почти килограмм америция-243.

Про трансурановые атомы, про их изотопы можно рассказывать и рассказывать – многие из них интересны уже сейчас, многие открывают самые заманчивые перспективы. Так что человека - гринписовца, который обзывает ОЯТ «отходами»  не хочется понять и простить. 

Теперь о самом неприятном.

Вся радиоактивная опасность – оставшиеся 30 - 35 кг. так называемых «продуктов деления». Цепная реакция – это ведь не только «один нейтрон выбил два нейтрона, а те, в свою очередь, еще четыре». Нейтроны нейтронами, а что происходит с атомом, в который оный нейтрон изволил врезаться? От удара атом урана-235 разваливается на части, то же самое делает атом плутония так что без темы о плутонии не обойтись

Как образуется плутоний в реакторе? Время от времени «балласт» в виде урана-238 принимает в себя нейтрон и, после двух бета-распадов, превращается в плутоний-239. А плутоний в цепную реакцию вступает еще охотнее, чем уран-235, и он это делает сразу, как только образуется. Плутоний «горит», добавляя мощности всем нашим реакторам – и это хорошо и полезно. 1% плутония, который, в среднем, содержится в ОЯТ – это тот плутоний, который не успел «сгореть», а вырабатывается его за время нахождения твэлов в реакторе раза в два больше.

Так вот, вся вредность ОЯТ – это осколки, образующиеся после ударов нейтронов в ядра урана-235 и в ядра плутония. Три – три с половиной процента редчайшей гадости и мерзости в каждой тонне.

Часть этих элементов начинает активно «поедать» нейтроны, замедляя реакцию. Часть этих элементов ухудшают прочность топливной таблетки, делая ее хрупкой, а часть – это вообще газы, которые заставляют «распухать» топливные таблетки.

И все продукты деления – радиоактивны до неприличия.

Так что, когда мы говорим о переработке ОЯТ – мы рассуждаем о том, как сделать максимально безопасными вот эти самые 3 – 3,5% ПД, как использовать повторно невыгоревшие уран-235 и реакторный плутоний. На всякий случай НАДО ВСПОМНИТЬ, что такое «реакторный плутоний»: смесь из изотопов плутония с номерами 239, 240 и 241.

 Кстати, Плутоний-240 – то, из-за чего плутоний реакторный никогда не станет плутонием оружейным, то есть то, что делает ОЯТ безопасным с точки зрения распространения ядерного оружия.

Ну а теперь собственно предмет статьи.

 Давайте  посмотрим на судьбу" твэлов " после того, как их вытащили из реактора. Сборки «фонят» и греются изнутри, поскольку в ПД продолжаются ядерные реакции. Куда ИХ ДЕВАТЬ ? Ну, не транспортировать же! Вода, самая простая вода очень неплохо тормозит нейтроны – вот потому твэлы с ОЯТ и укладывают в специальные пристанционные бассейны.

После того, как радиоактивность и температура упадут до значений, которые позволяют их транспортировать, стержни извлекают, помещают в специальную толстостенную тару и везут в специальные «сухие хранилища». «После» в случае водно-водных реакторов – это через три года, меньше нельзя.

Транспортировка – это совсем не тривиальная операция. Засунуть сборки твэлов во что-нибудь чугунно-свинцовое – так ведь вес!

Потому контейнеры просто стальные, но зато заполнены инертными газами – они и нейтроны поглощают, и охлаждают одновременно. А вот уже сами контейнеры – в транспортно-упаковочные комплексы, где снова сталь, но уже в комплекте с бетоном.

Вытащили из бассейна, уложили в контейнеры, в контейнеры вкачали газ, контейнеры упаковали-закрепили в комплексы и только после этого – повезли. Только так и никак иначе.

Куда везут?

Сухие хранилища ОЯТ реализованы в России, США, Канаде, Швейцарии, Германии, Испании, Бельгии, Франции, Англии, Швеции, Японии, Армении, Словакии, Чехии, Румынии, Болгарии, Аргентине, Украине. Все остальные страны вынуждены каким-то образом договариваться с ними. «Каким-то образом» - да понятно, каким!

Деньги.

Вариантов нет.

Сухие хранилища – тоже большая тема. Дело тут не столько в качестве, сколько в количестве.

400 с лишним коммерческих реакторов по миру, сотни опытных, экспериментальных, исследовательских, реакторов подлодок прочих авианосцев… Ага. 378,5 тысяч тонн ОЯТ – на сегодня, на лето -2016.

И ещё 10,5 тысяч тонн ежегодно. И 3-3,5% в них – ПД.

Много.

Очень много.

Потому и хранилищ надо немало, объемы им большие требуются. Прочие требования понятны: радиационная безопасность, защита от любых проникновений, максимально возможная удаленность от крупных городов. ПД и после трех лет под водой продолжают активничать – значит, еще и система охлаждения в комплекте с системой радиационной безопасности. В общем, хлопотно, дорого, но вариантов нет.

 Как это организовано в России, поскольку наше сухое хранилище ОЯТ введено в строй совсем недавно, и на нем впервые применены технологические новинки, делающие его на сегодня уникальным. И эти слова – не ура-патриотизм , а констатация факта со стороны МАГАТЭ.

Строить СХ ОЯТ в Железногорске, на Горнохимическом комбинате начали в далеком 2002, но до активной работы прошло шесть лет: все резко изменилось после того, как в 2008 году Россия приняла свою первую федеральную целевую программу «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на период с 2008 по 2015 годы».

После этого была решена проблема финансирования, и генеральный директор ГХК Петр Гаврилов показал, что и в наши времена работать, засучив рукава, выдавая на-горА результат четко по графику и без набивших оскомину финансовых махинаций – тоже можно.

В декабре 2011 СХ ОЯТ на ГХК  был сдан в эксплуатацию. Успели! Уложились ровно в смету – 16 миллиардов рублей, и давайте-ка мы эту цифру зафиксируем поточнее, чтобы было удобнее сравнивать с затратами в странах, которые теперь принято изящно называть «западными партнерами».

Курс рубля к доллару в 2011 – в среднем 31, так что в СХ инвестировано 516 миллионов долларов.

Объем первой очереди СХ на ГХК – 8,129 тысяч тонн, то есть арифметика у нас в России – 6 миллионов 350 тысяч долларов на хранение 1 тысячи тонн ОЯТ (разумеется, это только первоначальные затраты).

И слово «успели» с восклицательным знаком – тоже не просто так. Проблема была в том, что на производственном объединении «Маяк» не перерабатывалось ОЯТ с реакторов типа РБМК - только с реакторов ВВЭР. Соответственно, «мокрые» хранилища под топливо с РБМК заполнялись, заполнялись и заполнялись.

От переполнения пристанционных площадок спасало большое «мокрое» хранилище на том же ГХК, но и оно в 2011 было забито под завязку.

На российских АЭС за год вырабатывается 650 тонн ОЯТ, и половина из них – ОЯТ именно с РБМК, хотя количественно их значительно меньше, чем ВВЭР: технология реакторов такова, что на РБМК топливо выгорает куда меньше, чем на ВВЭР.

Обстановка в 2011 году из-за этого была весьма напряженной.

К примеру, «мокрое» хранилище Ленинградской АЭС к этому моменту было заполнено на 95%: еще одна выгрузка топлива, и АЭС бы пришлось просто останавливать.

Первый состав с ОЯТ из Питера прибыл уже в феврале 2012 – проблему удалось решить, «просто» выдержав график работ с точностью до часов.

 

С декабря 2011 года решена проблема ОЯТ для Ленинградской, Курской и Смоленской АЭС. В сухое хранилище перегружают ОЯТ из «мокрого» хранилища самого ГХК, а в него перегружается ОЯТ этих трех АЭС, вылежавшее больше срока, после которого возможна транспортировка.

Почему именно ГХК выбран в качестве места для центрального, главного хранилища? Ну, прежде всего – из-за большого опыта, наработанного за время работы «мокрого» хранилища и потому, что на ГХК запланировано и строится завод по переработке ОЯТ мощностью 1 500 тонн в год. Снова прошу обратить внимание на цифры: ежегодно российские АЭС выдают 650 тонн ОЯТ в год, «Маяк» перерабатывает 600 из них, завод на ГХК будет перерабатывать еще 1 500. Темп переработки запланирован в три раза больший, чем поступление ОЯТ.

       

                    Железногорск (Красноярск-26 )

... здании (оно же "сухое" хранилище отработанного ядерного топлива (ОЯТ)) и в находящемся левее и чуть дальше него, белом здании ("мокрое" хранилище ОЯТ).

Зачем?

Россия сможет принимать на переработку ОЯТ с реакторов советского дизайна, а они стоят на территории Украины, в Армении, Болгарии, Чехии, Финляндии, не говоря уже про новые АЭС, которые Росатом строит по миру.

Идея очевидна: зарабатывать деньги не только на строительстве реакторов, обеспечении их топливом, но и на, так скажем, постэксплуатационном участке.

Но есть и другие причины, по которым и под хранение, и под перереботку ОЯТ был выбран именно город Железногорск (который некогда был Красноярском-26).

Режим охраны этого объекта выстроен давным-давно и работает без малейших отклонений. Сейсмическая опасность для таких объектов – очень важный момент, а Железногорск находится в одной из самых безопасных в этом отношении зон нашей планеты. Разумеется, и при строительстве про землетрясения никто не забывал: здание СХ способно выдержать удары до 9,7 баллов. Правда, в истории Земли таких встрясок в Сибири не было, но если уж делать – так с запасом. И, вполне традиционно для российских атомных объектов, падение самолета на крышу СХ – тоже учтено.

Как беспокоились о безопасности радиационной? Было аккуратно разобрано незавершенное здание завода РТ-2, и на его фундаменте, после тщательных расчетов, построили совершенно новое.

Новое здание – это, на минуточку, 80 тысяч кубометров монолитного железобетона. Но эти стены только, что называется, внешний периметр – важный, но не главный. ОЯТ приходит с АЭС в специальных контейнерах, заполненных инертным газом и в которых «сборки» жестко зафиксированы. На ГХК их укладывают в специальные пеналы – опять же заполненные инертным газом.

«Сборки» продолжают греться, поэтому охлаждения не может быть много. Кроме того, инертные газы полностью исключают коррозию, что тоже, согласитесь, немаловажно. Пеналы размещают на стеллажах, причем ставят на дистанции друг от друга, чтобы не мешать конвекции воздуха.

Все эти меры рассчитаны на то, чтобы СХ продолжал спокойно функционировать в случае полного отсутствия электричества и персонала – хотя я не очень представляю, что должно произойти, чтобы такой случай произошел.

 Одним словом, НИКИМТ-Атомстрой, который все это спроектировал, постарался на славу. И не надо шарахаться от аббревиатуры – Росатом аккуратно сохраняет названия, появившиеся на заре атомного проекта! НИКИМТ – это Научно-Исследовательский и Конструкторский Институт Монтажной Технологии.)

На ГХК бывали не только люди из МАГАТЭ. Приезжали, к примеру, японцы – и текли у них слезы умиления от сейсмической безопасности. Спросили про гарантийный срок хранения и отказались верить, что он всего 50 лет – уверенны, что это шутка какая-то, поскольку по их нормативам меньше 100 лет быть не может. Приезжали люди с калькуляторами из США – эти ХИХИКАЛИ над нашим мизерным ВВП: хранение ОЯТ в Железногорске обходится в 5,5 раз дешевле, чем у них. Несколько раз прибывали всевозможные борцы за экологию и журналисты, бегали со счетчиками всюду – не фонит, как ни старайся.

На общественные слушания приглашали так, как оно и предписано всевозможными инструкциями – через СМИ, телевидение, интернет. Общественники не ленились – приезжали, осматривали.

Есть в Сибири Общественная экологическая палата гражданской ассамблеи Красноярского края , которая и подвела итоги общественных слушаний: «Оснований для полемики вокруг всех видов безопасности на СХ ОЯТ в Железногорске не осталось».

Ну, а пока все бегали и зубом цыкали, Петр Гаврилов и начальник управления капитального строительства комбината Алексей Векенцев продолжали работать – ведь в декабре 2011 была закончена только первая очередь СХ. Отработав вместе со специалистами из НИКИМТ всю технологическую цепочку по перегрузке в пеналы, по обеспечению герметичности всех швов на них и так далее, ГХК с чистой совестью продолжал работу по расширению СХ.

В декабре 2015 Госкомиссия подписала акт приема в эксплуатацию СХ «в полном развитии» тихое, незаметно прошедшее событие, уверенно и надежно не замеченное нашими большими СМИ.

 Ну, а для тех, кому интересна такая скукотень, - коротенькая фраза: «На ГХК завершено строительство объектов полного развития первого и пока единственного в мире комплекса централизованного сухого хранения ОЯТ».

И снова – четко по графику.И снова – без коррупционных скандалов.Ну, а что значит для самой России завершение строительства полного объема СХ в Железногорске? Теперь места хватает не только для ОЯТ с реакторов РБМК – его хватит и для ОЯТ с ВВЭР, причем уже не только с АЭС в самой России.

ГХК готов принимать на хранение ОЯТ с территории Украины, Болгарии, Чехии, готовится к частичной разгрузке «мокрое» хранилище ОЯТ Армянской АЭС. Но конечная цель – не хранение ОЯТ само по себе, конечная цель – то самое замыкания ядерного топливного цикла: на ГХК планово идут работы по строительству опытно-демонстрационного центра переработки ОЯТ.

    

А что такое ядерная энергетика ? Как там всё устроено ? Почему работает ? 

Ликбез для самосовершенствования и работы над собой.

Скоро у нас выборы. На экранах телевизоров регулярно показывают дебаты всяких кандидатов и представителей допущенных до выборов партий, в том числе и представителей , условно говоря, ассоциации ЕЛДА (Единый либерально демократический альянс) с набором чудовищных, пещерных антисоветских мифов, где СССР заменено на РФ.

Но тут ничего нового - »кровавый тиран» СТАЛИН, светоносный Запад, живительные инвестиции .

Из нового лишь, что надо было сдаться Гитлеру ибо потом союзники бы нас освободили и зажили счастливо в светлом демократическом обществе в семье цивилизованных народов.

Есть и хуцпа (запредельная наглость вроде той что адвокат требует снисхождения для убийцы своих родителей на том основании что он...сирота!)

Один представитель ЕЛДЫ заявил стоя в эфире Первого Федерального канала что в России...нет свободы слова.

Уж если где и нет свободы слова так это в его любимом «светоносном западе.

 

Руководство издания уволило Дэвида Симана, который в августе опубликовал две колонки, где шла речь о скандале вокруг плохого состояния здоровья 68-летней Клинтон. Позднее обе статьи были удалены с сайта газеты "без объяснения причин". Кроме того, был заблокирован аккаунт блогера.

 

  

Во как. Кто бы мог подумать? Толи дело в России, поливай дерьмом всех направо и налево в прямом эфире Первого и Второго каналов, хотя и тоталитаризм.

      

Ну да ладно. Что взять с убогих сектантов либеральных с ними спорить что с картёжником шулером или цыганом конокрадом. Сразу канделябром или оглоблей.

Зашёл тут на сайт некоего бизнесмена — экстремиста Мухина, которого его не многочисленные почитатели называют патриотом, хотя этот «патриот» за 25 лет не написал о России не единого доброго слова, а измазал говном всё до чего в России смог дотянуться.

На этом сайте тусуются бандеровцы, тверк -патриоты ( считают что в России полная жопа ) , городские и деревенские сумасшедшие.

Там тот же набор замшелых мифов — всё слили, всё украли, вымираем по миллиону в год, отдали китайцам территорию и так далее, но особенно поразил один из немногочисленных вроде нормальных людей, который уж особенно убивался по мифу о 500 тоннах оружейного плутония якобы за копейки отданного американцам.

Блин, ну сколько уже разоблачали все эти мифы, а тверк - патриоты всё за старое.. всё кругом полная задница !

Итак о 500 -ах тоннах оружейного плутония слитого за копейки.

Надо в рамках ликбеза освятить этот имевший место факт, но начать придётся о-о-о-чень издалека, думаю надо описать всё атомное направление целиком. Полезно будет в рамках самообучения, глядишь пригодится.

Мне лично атомная энергетика всегда была интересна, я даже хотел посвятить ей жизнь, поступив в Ленинградский Технологический Институт им. Ленсовета («Техноложка» ) на физико - химический факультет. Однако, когда на третьем курсе , надо было уходить на кафедру непосредственно связанную с атомной энергетикой, родители мне буквально устроили жёсткий прессинг...ни в какую не хотели что- бы я этим занимался. Довод был простой - помрёшь от радиации совсем молодым и детей не будет, а поскольку детство я провёл с родителями на базе атомных подводных лодок в Заполярье то и примеры приводились весьма убедительные.

Словом дал слабину и с выбранной кафедры перевёлся на безобидные «сорбенты и минеральные удобрения» из расчёта и те и те в народном хозяйстве имеют широкое хождение, однако любовь к суперсовременному направлению народного хозяйства сохранил и по сей день.

   

Итак.

А что это всё такое ядерная энергетика ? Что происходит внутри атомного реактора, если на пальцах? Ядерная реакция - это когда в реакторе созданы условия для того, чтобы ядра атомов урана успешно разваливались, без взрывов выделяя при этом энергию, которую мы научились использовать себе во благо. Помните школьное: "в ядро атома попадает нейтрон, выбивает из него 2 нейтрона, те выбивают из следующих атомов еще по 2 нейтрона"? Ну, вот оно самое.

Однако все мы прекрасно из собсвенного жизненого опыта знаем разваливается только то, что подспудно к развалу готово: есть атомы, которые после удара нейтрона разваливаются, но куда больше тех, которым такие удары глубоко по барабану, стучи ты в него или не стучи. БОльшая часть атомов урана именно так себя и ведет - не выколачиваются из него нейтроны, да и все тут.

Ядро атома урана состоит из 238 протонов и нейтронов, и им вместе "хорошо".

 

БОльшая часть природного урана - 99,3% - это уран-238, в нем никакая цепная реакция не идет. Но есть среди атомов урана и отщепенцы - уран-235, у которых в ядре на 3 частицы меньше.

В них всё и дело.

Прибывший нейтрон разваливает уран-235 на куски, при развале урана-235 и идет выделение той самой энергии, которая может и города в куски разрывать, и мирно греть воду, которая крутит турбины атомных электростанций. Но, развалившись, уран-235 превращается в атомы других элементов, которые больше участия ни в каких таких полезных нам ядерных реакциях участвовать не желают.

Развалился уран-235 один раз - и все, в дальнейшей игре он уже не участвует. Значит, чтобы реактор работал долго, урана-235 надо много. Как этого добиться? Ну, либо берем гору природного урана, либо добиваемся того, чтобы урана-235 в нем было не 0,7%, а больше.

 

Путём опытов выяснили, что если уран -235 в куске природного будет 5-7%, получится то, что надо: гореть будет спокойно, без взрывов, гореть будет достаточно долго, отдавая человеку нужную ему энергию. Процесс увеличения концентрации урана-235 в природно уране-238 назвали "обогащением".

 

Короче: хотите, чтобы уран был полезен для АЭС - обогащайте его. Хотите, чтобы уран взрывался в ядерных зарядах - обогащайте его. Тут и встал вопрос: а как этого добиться-то? Ну, вот лежит перед тобой кусок урана - как выкинуть из него лишние атомы-238 и оставить только атомы-235?

Задачка...

Достаточно быстро удалось выяснить, что уран легко присоединяет к себе атомы фтора, превращаясь в кристалл, которому нужно всего 56 градусов тепла, чтобы стать газом. Если точнее - смесью газов. В одном из них атомы чуть крупнее и чуть тяжелее - это фтор с ураном-238.

Второй газ состоит из атомов чуть поменьше и чуть полегче - фтор с ураном-235.

Ну - разделяй !

 

Изначально физики прицепились к словам "больше - меньше". Ставим сетку, прогоняем через нее газ - уран-235 проскочил, уран-238 застрял, То что надо.

Собственно, проблемой разделения изотопов теоретически начал заниматься еще в начале 30-х сам Пауль Дирак - звезда первой величины в физике. Группа ученых под его руководством сделала расчеты и для изотопов урана, по которым получалась, что разделение при помощи центрифуг - антинаучная утопия. Как происходит разделение при помощи центрифуги? Да по тому же принципу, по которому в сепараторе делают масло из молока. Берем ось, которая будет вращаться, вставляем в бочку, наливаем в нее молоко. Раскручиваем как следует ось - масло на оси, все, что легче - на стенках.

Вот только расчеты теоретиков показали: для того, чтобы легкие атомы урана-235 отделить от тяжелых атомов урана-238, ось центрифуги должна вращаться со скоростью не менее 1200 оборотов в ... секунду.

Так не бывает - вот вердикт физиков тех времён.

Утопия !

Нет таких моторов, никакой металл для оси не выдержит такую нагрузку, никакие подшипники не выдержат такой скорости, никакой материал для стенок не пройдет частоту резонанса (ось набирает скорость постепенно, и обязательно проходит так называемую "критическую частоту", совпадающую с частотой резонанса стенок центрифуги. Помните роту солдат на каменном мосту, шагающей нога в ногу, из-за чего мост просто разваливается?), не разлетевшись на куски. «Сказка безнадёжная « - сказали большие физики. «Понятно» - ответили американцы и в "Манхеттенском проекте" стали заниматься исключительно сетками. Научное название метода - "диффузионное разделение" : газ ведь проходит сквозь сетку, а в физике такой процесс и называют диффузией.

Как работается с этими сеточками? Кропотливый труд: одна сетка отделяет 1,0002 так нужного атома урана-235. Чтобы добраться до нужных для АЭС 7% урана-235 нужно поставить друг за другом 1 500 сеток. Сама сетка - произведение инженерного искусства. Величина дырочек в ней - 0,000 01 мм, при этом сетка должна выдерживать температуру под 100 градусов, материал должен не бояться постоянной радиации. И таких сеток нужны тысячи и тысячи. На функционирование каскадов этих сеток уходит прорва электроэнергии: даже после 50 лет усовершенствования этого метода на единицу разделения тратилось 2 500 кВт*ч. Но результаты таких трудов и таких затрат того стоили - благодаря этим самым сеточкам американцы не только уничтожили Хиросиму и Нагасаки, но и могли строить планы ядерной бомбардировки городов СССР.

 

В СССР в декабре 1945 года работа по созданию диффузионных производств была поручена Исааку Константиновичу Кикоину. Один из плеяды блистательных советских ученых, ставший доктором физических наук в 27 лет, в годы войны Кикоин занимался, как и вся страна, спасением страны. За изобретение и и внедрение в производство магнитных взрывателей для противотанковых мин Кикоину в 1942 была присвоена Сталинская премия.

А чуть позже, 28 сентября 1942 настал день, который можно считать днем рождения атомного проекта в СССР. В этот день вышло постановление ГКО (государственного комитета обороны) № 2352с - "Об организации работ по урану". Исаак Кикоин стал одним из первых, кого привлекли к этой работе, потому и в 1945 от предложения Лаврентия Павловича Берии возглавить 2-й отдел Лаборатории № 2 в Спецпроекте Исаак Константинович и не думал отказываться. Времени с той секретной поры прошло много, теперь даже можно "перевести на русский" задачу, которая была поставлена Кикоину. Тогда это звучало так: "Обеспечить строительство завода № 813 в Свердловске-44".

Перевод: создать проект и обеспечить строительство завода газо-диффузионного обогащения урана в новом закрытом городе. Не в городке, а именно в городе - в советские времена населения там было 150 тысяч человек. Завод и сейчас работает, хотя давно уже перешел на центрифуги.

 

Это - Уральский электрохомический комбинат в городе Новоуральске Свердловской области.

Задание было успешно выполнено, свидетельством чему и стал взрыв в Семипалатинске нашей Бомбы № 1 уже в 1949 году.

 

Но Лаврентия Берия не был бы Берией, если бы не делал свою работу с "перезакладом". Сеточки с диффузией - дело хорошее, но стоит ли сбрасывать со счетов центрифуги? Расчеты Дирака показали, что надо именно сбросить, но это всего-навсего Дирак.

                                            

 

                              Лаврентий Павлович БЕРИЯ - человек номер 3 в СССР после ЛЕНИНА и СТАЛИНА .

 

Лаврентий Павлович прекрасно знал, что теоретические расчеты группы Дирака экспериментально пытались перепроверить в Германии. По этой причине лагеря военнопленных внимательно проверяли в поисках именно этих специалистов. В конце сентября 1945 в лагере в Познани сверхштатный сотрудник Ленинградского физтеха (да-да, именно так звучала эта должность) Лев Арцимович обнаружил бывшего сотрудника фирмы "Сименс" Макса Штеенбека. А, собственно, где должен был находиться один из разработчиков кумулятивного заряда для фаус-патронов?

Жить бедолаге оставалось недолго - если бы не Арцимович. Для Льва Андреевича Штеенбек был не заурядным нацистом, а одним из ведущих специалистов в физике плазмы, автором двухтомного учебника для вузов. В общем, Лев Андреевич предложил Штеенбеку, как это сейчас говорят, очень выгодный контракт - 10 лет поработать в СССР, а тот и не отказался, причем совершенно добровольно. Безработица в послевоенной Германии - помогла группе сверхштатных сотрудников всяческих советских научных институтов набрать еще около 7 000 таких же добровольцев. Правда, все они в своих мемуарах называли этих самых сверхштатных сотрудников исключительно "офицерами НКВД", но это все, конечно, какое-то массовое заблуждение. 300 человек из них решили, что им очень хочется работать в городе Сухуми, где в 1951 году и был создан широко известный в узких кругах Сухумский физико-технический институт. Возглавил его, само собой, очень уважаемый в научных кругах специалист - генерал НКВД Кочлавашвили.

 

Группе Макса Штеенбека было поручено перепроверить возможность обогащения урана при помощи центрифуг.

Штеенбек собрал всех, кто мог быть полезен - около 100 человек, в числе которых оказался и инженер Гернот Циппе. Инженерил он при Гитлере по поводу радаров и совершенствования самолетных пропеллеров.

 

Работали немцы старательно, дисциплинированно и достаточно результативно. Но мы ведь помним, кто руководил Спецкомитетом? Мог этот замечательный человек доверять этим славным людям безоговорочно? Ответ очевиден. Поэтому рядом с немцами появился еще один инженер - Виктор Иванович Сергеев.

Этот молодой парень (1921 года рождения) перед войной учился на инженера в МВТУ.

Какие это были люди и какое было время...

С начала июля 1941 Виктор Сергеев - доброволец Бауманской дивизии народного ополчения Москвы. Уцелел, выжил. С января 1943 участия в боях больше не принимал, поскольку получил совсем другое задание: ему было поручено изучать и находить самые слабые места в конструкциях "Тигров", "Пантер" и прочих "Фердинандов". К концу войны Виктор Сергеев прекрасно разбирался в том, как работает немецкая инженерная школа и - где чаще всего допускает ошибки.

Так что рядом с Штеенбеком он оказался совершенно не случайно. Умел Берия подбирать кадры - ой, как умел!.. Виктор Иванович Сергеев, Герой Социалистического Труда, наш секретный Инженер с большой буквы, оказался в нужное время в нужном месте. Чертовски хочется дожить до тех дней, когда имя Виктора Сергеева будет знать и помнить вся Россия!

 

Штеенбек решил проблему подшипника - его стараниями этот узел вообще исчез из конструкции центрифуги. Нижняя часть оси опирается на иглу, которая стоит на подложке из очень твердого сплава. Пока немцы экспериментировали с этим сплавом, пришел Сергеев и все упростил: немцы просто не были в курсе, что в Армении еще до войны научились выращивать искусственный корунд - второй по твердости минерал после алмаза. С такой же душевной простотой был решен и вопрос с материалом самой иглы. Центрифуги в России продолжает выпускать Владимирский завод "Точмаш". Заводу много лет: основан он был в 1933 году, и назывался он тогда ... Владимирский граммзавод. Выпускал самую что ни на есть мирную продукцию - патефоны и хромированные иголки к ним.

 

Замечательные иголки, просто вот лучшие в мире. Немцы про этот завод были, как водится, не в курсе, а вот 30-летний парень Виктор Сергеев в курсе. Догадаться, что чуть ли не самый мирный завод может быть полезен для атомного проекта - это надо действительно обладать не шаблонным мышлением.

Советская инженерная школа обеспечивала немалый кругозор...

 

Не думаю, что у Сергеева сложились хорошие отношения с группой Штеенбека: немцы прекрасно понимали, что этот человек занят поиском их ошибок и недочетов. Найди он их в слишком большом количестве - и контракт на гастарбайтерство в СССР мог быть продлен автоматически.... Ну, а уж сам герр Штеенбек, ученый с мировым именем, к крестьянскому сыну точно никакого пиетета не испытывал. В 1952 группу Штеенбека перевели в Ленинград, в конструкторское бюро Кировского завода, и это стало решающим моментом в истории "Советской иглы".

 

Газ с ураном - это ведь не молоко со сметаной, правда? Если кто-то сбивал масло в домашних условиях, то помнит, как все заканчивается: центрифугу надо остановить, ось вытащить и счистить с нее масло, а все прочее - слить в канализацию. Так то - масло, а тут - уран с его радиацией. Да и не "прилипает" газ к оси - а разделить надо. Сергеев предложил внутри центрифуги разместить так называемую трубку Пито, но Штеенбек поднял его на смех, поскольку никакая теория такого безобразия не допускала. Если ось вращается со скоростью 1 500 оборотов в секунду - с такой же бешеной скоростью вращается и газ, а потому любое препятствие обязано вызвать турбулентности, из-за которой разделенный газ снова смешается в "общую кучу", и вся работа по разделению пойдет насмарку.

Виктор Иванович пытался спорить, но переубедить упрямого немца не смог и - просто махнул на него рукой. Каким таким макаром Сергеев сумел "воткнуть" в центрифугу свою трубку, почему никаких таких турбулентностей не появляется - сие тайна велика есть. Но и обращение к Исааку Кикоину ничего не изменило. Группа Кикоина, без всякой связи с группой Штеенбека, разработала теорию обогащения на центрифуге - и точно так же уперлась в ту же самую турбулентность. Но Сергеев не успокоился и сумел найти двух человек, которые просто поверили в его разработку - директора конструкторского бюро Кировского завода Николая Синева и одного их руководителей Средмаша генерала-маойра НКВД/КГБ Александра Зверева.

На дворе стоял уже 1955 год, из жизни ушли Сталин и Берия, Спецкомитет стал "министерством среднего машиностроения", но "атомный генерал" Александр Дмитриевич Зверев остался в атомном проекте вплоть до своей смерти прямо на рабочем месте в 1986 году. Бывший профессиональный контрразведчик стал профессиональным атомщиком, с формулировкой "за заслуги перед атомной отраслью" в 1962 получил звание Героя соцтруда. О Звереве вообще можно книги писать, но давайте остановимся на том, что уже после истории с Виктором Сергеевым именно Александр Дмитриевич был руководителем государственной приемной комиссии по запуску нашего первого реактора на быстрых нейтронах - БН-350. Вот такие были люди в ведомстве Берии...

 

При поддержке Николая Синева и Александра Зверева Сергеев "продавил" через ... партком конструкторского бюро Кировского разрешение на создание первой центрифуги. Но в одиночку он бы точно не справился, а потому усилиями все того же Зверева к работе был привлечен Иосиф Фридляндер. Это имя многое говорит специалистам авиастроения: из сплавов, разработанных Фридляндером, создавались и создаются корпуса и всяческие узлы Ту-16, Ту-95, Ил-86, Ил-96, МиГ-23, Су-30, Су-35, баки "Протона". Корпуса центрифуг первого поколения - это его заслуга. Корпуса, которые выдерживали давление, температуру, излучение. -"сплав В96ц".

Вот такая славная компания создала опытные образцы центрифуг, которые успешно прошли все испытания, и уже в 1958 году Владимирский граммзавод стал "Точмашем".

Известны и слова Исаака Кикоина, видевшего, как все это происходило: "Да сделайте вы так, чтобы они работали, а теорию мы подгоним!" И подогнал, само собой. В 1953 году он стал академиком АН СССР. именно за теорию обогащения урана.

 

Таким было начало истории "иглы" - рождение и становление получились достаточно бурными, но это было только начало.От себя прошу попробовать запомнить имена тех, без кого атомный проект в его нынешнем виде был бы попросту невозможен. Кикоин, Штеенбек, Сергеев, Зверев, Фридлянд - каждый из них достоин памяти и уважения. Почти 60 лет назад их умом, настойчивостью страна-бензоколонка обрела технологию, позволившую обогнать цитадель демократии на десятки лет.

 

                                                     "Игла" в СССР и в России .

 

Первый завод по обогащению урана на центрифужной технологии был построен в Новоуральске 4 октября 1957 года. Да-да, именно в тот день, когда весь мир узнал русское слово "Спутник". Вот про него знали все, а про начало новой эпохи в атомном проекте не только СССР, но и всего прочего мира - только те, кто имел к этому событию непосредственное отношение. Не стоит забывать, что у урана две ипостаси: он и топливо АЭС, и основа самого страшного оружия. Сравнивая работу по разделению урана при помощи диффузии и при помощи центрифуг самого первого поколения, Средмаш уже все понял: на одинаковый объем урана-235 центрифуги требовали электроэнергии в ... 17 раз меньше, чем "сеточки". Соответственно диффузионный завод Д-1 был реорганизован в то, что нынче известно, как Уральский электрохимический комбинат.

 

Гарантии на первое поколение центрифуг были недолгими - три года. Первый блин, впрочем, комом не оказался - они проработали больше 10 лет,

И теперь "бочоночки" центрифуг высотой меньше метра стоят в три яруса и крутятся, крутятся, крутятся... А теперь вдумайтесь - 1 500 оборотов в секунду !

Стиральные машины с пылесосами у всех есть - гляньте, сколько у них оборотов. 1 200 - 1 500 в минуту. Сколько времени они при таких оборотах могут работать - несколько часов? А "игла" центрифуги - в 60 раз быстрее и 30 лет без единой остановки. Поломки? Да, имеют место быть - 0,1% в год, такова статистика. Из тысячи центрифуг 1 за год может аварийно отключиться. Подшипников нет, "гореть" нечему. Поколения центрифуг обновлялись, в среднем, раз в 8 лет. Немножко увеличивалась скорость вращения, немножко улучшался материал корпуса и т.д. Эти "немножко" за минувшие годы снизили энергозатраты на единицу работы разделения в 10 раз, а вот производительность центрифуг - выросла, причем в 14 раз. "Уходят" поколения центрифуг неторопливо: в 2009 году, к примеру, выключили центрифуги пятого поколения, которые были раскручены в 1979 году - при Леониде Ильиче Брежневе. Виктор Сергеев, отладив работу центрифуг для урана, и не думал сидеть, сложа руки. Под его руководством созданы центрифуги для разделения изотопов самых разных химических элементов, Виктор Иванович продолжал работу до своего ухода в 2008 году. Люди этого поколения и этой закалки с работы уходили тогда же, когда и в мир иной...

 

Итоги вращения советско/российской "иглы" ежегодно подводит МАГАТЭ. Мировая мощность заводов по обогащению урана в 2015 году составила 57 073 тысячи единиц работы разделения.

Мощность заводов компании ТВЭЛ - 26 578. 46,6% мировых мощностей. Впрочем, можно учесть еще и Китай, в котором обогащение идет на советских центрифугах шестого поколения - 4 220 тысяч ЕРР. Тогда российская доля производства топлива для АЭС получается 54%. Такая вот арифметика. И, напоследок - снова о Викторе Сергееве. Росатом продал Китаю завод по обогащению: в 2008 году в Шэньси за 1 миллиард долларов поставили каскады центрифуг 6-го поколения. Как китайцы умеют копировать технологии - известно: что угодно, быстро и дешевле оригинала. Российские центрифуги разобрали до последнего винтика - но вот на дворе уже 2016, а никакой информации о том, что китайцы справились с копированием технологии их изготовления, по прежнему нет. А в России Росатом в 2015 году запустил центрифуги 9-го поколения, после чего настало время для НИОКР поколения № 10.

 

Продолжение следует....