uraniu centrifugă de îmbogățire, populare Mecanica revista

diferența de utilizare difuzie a gazului în vitezele de deplasare a moleculelor de gaz care conțin diferiți izotopi de uraniu (îmbogățit hexafluorură de uraniu). greutate moleculară diferită Diverse determină viteza, astfel încât plămânii sunt o membrană cu pori fini (diametru comparabil cu dimensiunea moleculară) este mai rapid grea. Metoda este simplu de implementat și a fost folosit în primele zile ale industriei nucleare în URSS, Statele Unite ale Americii utilizate până în prezent. Gradul de îmbogățire a fiecărei etape este foarte mică, astfel că este nevoie de o mie de pași. Acest lucru conduce la un consum de energie enormă și de partajare a costurilor ridicate.

Separarea laser Bazat pe faptul că moleculele care conțin diferiți izotopi au o energie de excitație diferite. Iradiată amestecul cu un fascicul laser cu o anumita lungime de unda strict, este posibil să se ioniza numai molecule cu izotopul dorit, și izotopi apoi divizate folosind un câmp magnetic. Separarea laser are un consum redus de energie și costuri și un grad ridicat de îmbogățire (utilizat pentru a produce cantități mici de izotopi ultra-pur), cu toate acestea, există probleme de performanță cu resurse și selecția materialului îmbogățit lasere fără a opri procesul. Acum General Electric este încercarea de a comercializa tehnologia SILEX, dezvoltat de experți din Africa de Sud și Australia.

Împărțiți izotopii nu este ușor. Proprietățile chimice ale acestora sunt identice (la urma urmei, acesta este unul și același element chimic), iar diferența de masă atomică este puțin mai mult de 1%, astfel încât metode fizice de separare trebuie să aibă o foarte mare selectivitate. Această problemă în anii 1950 a devenit unul dintre punctele cruciale care au determinat succesul industriei nucleare sovietice și a pus bazele pentru competitivitatea modernă a industriei nucleare românești pe piața mondială.

printr-o sită

Cea mai simplă metodă de separare este de difuzie a gazului - „poansonat“ materii prime gazoase (hexafluorură de uraniu) printr-o membrană poroasă fin, cu diferiți izotopi difuze prin porii cu viteze diferite. Este prima metodă de difuzie a gazelor utilizate pentru producerea de cantități comerciale de uraniu-235 în primele întreprinderi de prelucrare. În SUA, dezvoltarea în domeniul de difuzie a gazelor pentru Proiectul Manhattan realizat sub supravegherea laureat al Premiului Nobel Harold Urey. În Uniunea Sovietică până în 1954, această tendință condusă de academicianul Boris Konstantinov, apoi a fost înlocuit de Isaac Kikoin.

La început, așa cum se întâmplă atât de des, metoda de difuzie a gazelor părea mai accesibile pentru punerea în aplicare. Dar el a cerut costurile de electricitate imense - Sayano-Shushenskaya HPP și prima etapă a puterii nucleare Beloyarsk, după cum se pare, au fost construite special pentru acest scop. Pe lângă costul ridicat și eficiența generală scăzută, metoda de difuzie a gazului a fost folosită pentru nesigure - în principal din cauza temperaturilor ridicate și zgomot în magazine. Și cantități mari de amestecuri reactive sub presiune, iar acest potențiale emisii și poluarea mediului.

Între timp, metodă alternativă de difuzie gazoasă a fost cunoscut încă de la sfârșitul secolului al XIX-lea - o metodă de centrifugă, care promite economii substanțiale atunci când în 1958 fabrica din Verkh-neyvinsky a venit la regimul de decontare, sa dovedit că consumul de energie pe unitate de separare este de 20 de ori mai mică decât difuzia (!) metoda, iar costul - mai puțin de jumătate. Cu toate acestea, spre crearea de designeri centrifugelor au așteptat numeroase dificultăți tehnice.

rădăcini germane

Originile tehnologiei de centrifugă sovietică își are originile în Germania nazistă, în cazul în care experimentele privind separarea uraniului a fost realizată în cadrul proiectului nuclear. Unul dintre participanții la acest proiect, inginer-fizician Zippe Gerontius, a fost printre ceilalți prizonieri de război germani au fost trimise în Uniunea Sovietică. Sub Max Steenbeck, compatriotul și testele lui Zippe pana in anul 1954 a fost implicat în studii experimentale - pentru prima dată în Laboratorul de „A“ de la Suhumi (viitor Institutul Fizico-Tehnic Suhumi), iar în ultimii doi ani - biroul special de proiectare la uzina Kirov din Leningrad.

Centrifuga Zippe nu a fost prima mașină sovietică scop similar. Chiar și în timpul războiului din Ufa un alt german, Fritz Lang, care a fugit din Germania în 1936, a produs un dispozitiv voluminos pe rulment. Cu toate acestea, experți familiarizați cu suișuri și coborâșuri ale proiectului atomice în URSS și Statele Unite ale Americii, a remarcat un realizări incontestabile Steenbeck grup - design-ul original al unității de suport: rotorul sa bazat pe un ac de oțel, iar acul - la vârful super-tare aliaj într-o baie de ulei. Și toate acestea de design de suspensie magnetică specială ingenioasă a fost menținută în partea superioară a rotorului. Promovarea sa la viteza de operare ca fiind efectuat de câmpul magnetic.

rival sovietic

Potrivit lui Oleg Chernov, Zippe înainte de a pleca pentru Germania au avut posibilitatea de a se familiariza cu Sergheev prototip de centrifugare și principiul strălucit simplu de funcționare. Odată ajuns în Occident, „un Zippe viclean“, așa cum a fost numit de multe ori, patentat de proiectare a centrifuga în 13 de țări.

Prima persoană din agenția atomică sovietică pentru a afla mai multe despre astfel de viclean intelectuală, zgomotul nu a ridicat - dacă urmați versiunea oficială „astfel încât să nu trezească suspiciuni și un interes sporit în subiectul armatei americane și inteligență tehnică.“ Să presupunem, să zicem, cred că conținutul Sovietele nerentabilă, la fel ca în ele, metoda de difuzie a gazelor ... În 1957, sa mutat în Statele Unite, Zippe a construit o unitate de lucru, de reproducere din memorie prototip Sergeeva. Și el a numit, a fost să fie lăudat, „centrifugă rusă.“ Cu toate acestea, el nu a reușit să inspire americani. În ceea ce privește noua mașină, ca și timpul său și design Steenbeck, acesta a fost verdictul: nu este potrivit pentru uz industrial.

ace secrete

Între timp, în Uniunea Sovietică, în orașul maloprimetnom Verkh-neyvinsky în Urali Mijlociu, într-o atmosferă de secret a fost montat prima linie pilot de separare de centrifuge cu gaz. Isaac Kikoin în 1942 a întâlnit un design de centrifuge cu gaz Lange și chiar a avut-o în laboratorul său din Sverdlovsk. Apoi, experimentele rezultatele dorite nu sunt date, iar academicianul a fost sceptic cu privire la posibilitatea creării de centrifuge cu gaz industriale.

Problema principală a fost primele unități ale fragilității lor. Și în timp ce acestea au fost rotite inițial la o rată de „doar“ 10.000 rpm, pentru a face față cu energia cinetică enormă a rotorului a fost departe de a fi ușor.

- Mașini, apoi pauza! - chided sarcastic dezvoltatorii de la o întâlnire în Minsredmash Cap cupolă Alexander Zverev, care avea gradul de general al NKVD-ului.

- Ce vrei? Că acestea sunt, de asemenea crescute. - a replicat cu curaj a condus proiectul in timp ce designer-șef adjunct Anatoly Safronov.

De la distanță, ele pot fi confundate cu tăierea țevilor cu flanșe de conectare la capete. Lungimea - nu mai mult de un metru, în diametru - douăzeci de centimetri. Și în electrochimică Plant Ural sunt colectate cascade uriașe de sute de metri lungime. Semne pe pereți și marcajele speciale pictate pe podeaua de beton în pasaje industriale indică faptul că mutarea se face pe bicicleta. Cu toate acestea, nu mai repede decât 5-10 km / h.

Și în interiorul bâzâitul slab Centrifuge viteza complet diferit - rotor cu corindon ac lagăr axial, „agățate“ în câmpul magnetic, face 1500 de rotații pe secundă! Comparativ cu primul produs BT-3F 1960 eliberarea lui dispersate de aproape zece ori, și funcționarea non-stop perioadă este extinsă de la trei ani la 30.

Probabil, este dificil de a găsi un alt exemplu în cazul în care această tehnică a demonstrat fiabilitatea în astfel de extreme. Ca șef adjunct al producției de centrifugare Valery Lempert, la fabrica din Novouralsk încă mașini care „Tochmash“ a pus acolo acum 30 de ani de lucru: „Probabil a fost a treia generație de centrifuge, iar acum a produs comercial al optulea și a început în producția pilot a noua“

„În designul nostru centrifuga nu este nimic nu este descurajantă. Întregul punct se dezvoltă tehnologia la cel mai mic detaliu și stricte de control al calității, - explică Tatiana Sorokina, că zece ani „a condus“ în fabrica de fabricație tehnologia de susținere a acului pentru rotor. - Un astfel de ac făcut din sârmă de pian convenționale, care a tras sforile. Dar modul în rigidizarea vârfului - acesta este nostru know-how ".

Explicația lui din secretele centrifuga românești a dat în ultimii săi ani și unul dintre principalii săi fondatori - Viktor Sergeev. Potrivit inginerului Oleg Chernov, problema serviciilor speciale, și ce ai nevoie pentru a proteja acest produs și care este principalul secretul său, designerul a răspuns succint: „People“.