Nükleer üst
Bu çirkin gri renkli silindir, Rus nükleer endüstrisinin kilit unsurudur. Kuşkusuz çok şık görünmüyor, ancak amacını anlamanız ve teknik özelliklere bir göz atmanız gerekir; çünkü devletin neden yarattığı ve aygıtın sırrını bir gözün elması gibi koruduğunu anlamaya başlarsınız.
Evet, hayal etmeyi unuttum: Önünüzde uranyum izotoplarının VT-3F (n. İnci nesil) ayrılması için bir gaz santrifüj. İşlem prensibi, merkezkaç kuvvetinin etkisi altında ağır bir süt ayırıcısında olduğu gibi ışıktan ayrılır. Öyleyse önemi ve benzersizliği nedir?
Başlamak için, başka bir soruya cevap verelim - ama genel olarak, neden uranyum bölün?
Doğrudan yere yatan doğal uranyum, iki izotoptan oluşan bir kokteyldir: uranyum-238 и uranyum-235 (ve% 0,0054% U-234).
Uranyum-238 - sadece ağır, gri bir metal. Ondan topçu mermisi koyabilirsin, peki ya da ... anahtarlık. Ama ne yapılabilir uranyum-235? İlk olarak, atom bombası, ikincisi, nükleer santrallerin yakıtı. Ve burada kilit soruya geliyoruz - bu iki, neredeyse aynı atomları birbirinden nasıl ayırabiliriz? Hayır gerçekten NASIL?
Bu arada: Uranyum atom çekirdeğinin yarıçapı -1.5 10-8
Uranyum atomlarının teknolojik bir zincire sürülmesi için, (uranyum) gaz haline çevrilmelidir. Kaynaması mantıklı değildir, uranyumu flor ile birleştirmek ve uranyum heksaflorür elde etmek yeterlidir. HFC'ler. Üretim teknolojisi çok karmaşık ve pahalı değildir ve bu nedenle HFC'ler Bu uranyumun mayınlı olduğu yerde bulun. UF6, uranyumun tek uçucu bileşiğidir (53 ° C'ye ısıtıldığında, hekzaflorid (fotoğraftaki) doğrudan katıdan gaz haline dönüşür). Daha sonra özel kaplara pompalanır ve zenginleştirme için gönderilir.
Küçük bir hikayeler
Nükleer ırkın başlangıcında, hem SSCB hem de ABD'nin en büyük bilimsel beyinleri difüzyon ayrılması fikrinde ustalaştı; küçük 235-inci izotop kayacak ve "kalın" 238-inci sıkışmış. 1946'inci yılda Sovyet endüstrisi için nano delikli bir elek yapmak en zor iş değildi.
Isaac Komtantinovich Kikoin’in Halk Komiserleri Bilimsel ve Teknik Konseyi’nden (SSCB nükleer projesi (Ed. Ryabev) hakkındaki sınıflandırılmamış materyallerin toplanmasında verilen) raporundan: Şu anda 5 / 1 000 mm etrafında deliklerle kafes yapmayı öğrendik, yani. 50, atmosferik basınçtaki ortalama serbest molekül yolundan daha uzun. Sonuç olarak, bu gibi ızgaralar üzerinde izotopların ayrılmasının gerçekleşeceği gaz basıncı, atmosfer basıncı 1 / 50'ten daha az olmalıdır. Pratik olarak, 0,01 atmosferi etrafındaki bir basınçta çalışmayı öneriyoruz, yani. iyi vakum koşulları altında. Hesaplama,% 90 içindeki bir konsantrasyona hafif bir izotop ile zenginleştirilmiş bir ürün elde etmek için (bu konsantrasyon bir patlayıcı üretmek için yeterlidir), 2 000 gibi basamakların etrafında basamaklandırmanız gerektiğini göstermektedir. Bizim tarafımızdan tasarlanan ve kısmen üretilen makine günde 75-100 uranyum-235 elde etmek için hesaplanır. Kurulum, her birinde 80-100 adımının monte edileceği yaklaşık olarak 20-25 "sütun" içerecektir.
Belge aşağıdadır - Beria Stalin'in ilk atom patlamasının hazırlanmasına ilişkin raporu. Aşağıda, 1949 yazının başından itibaren birikmiş küçük bir nükleer madde sertifikası bulunmaktadır.
Ve şimdi kendiniz için hayal edin - 2000 ağır kurulumları, bazı 100 gramlarının iyiliği için! Nereye gideceksin, çünkü bomba gerekli. Ve fabrikalar kurmaya başladılar, sadece fabrikalar değil tüm şehirler inşa ettiler. Ve sadece şehirler bu difüzyon santralleri o kadar fazla elektrik talep ediyorlardı ki yakınlarda ayrı elektrik santralleri kurmak zorunda kaldılar.
Fotoğrafta: Oak Ridge'deki (ABD) dünyanın ilk uranyum gazı difüzyon zenginleştirme tesisi K-25. İnşaat maliyeti 500 milyon dolar, U şeklindeki binanın uzunluğu yaklaşık yarım mil.
SSCB'de, D-1 bitkisinin No. 813'ün ilk aşaması, güçte özdeş 140 ayırma aşamasının 92 kaskadı için günde 93 gram% 235-2 uranyum-3100 toplam salınımı için tasarlanmıştır. Yapım aşamasında bitmemiş havacılık Sverdlovsk 60 km olan Verkh-Neyvinsk köyünde bitki. Daha sonra Sverdlovsk-44'e ve 813. bitki (resimde) dünyanın en büyük ayırma tesisi olan Ural Elektrokimyasal Santrale dönüştü.
Ve difüzyon ayrıştırma teknolojisi, büyük teknolojik zorluklarla birlikte, hata ayıklanmış olsa da, daha ekonomik bir santrifüj işlemine hakim olma fikri gündemden çıkmadı. Sonuçta, bir santrifüj oluşturmayı başarırsanız, güç tüketimi 20’ten 50’e düşürülecek!
Santrifüj nasıl çalışır?
Basitçe daha fazla düzenlenmiş ve "sıkma / kurutma" modunda çalışan eski bir çamaşır makinesine benziyor. Hermetik bir kasada dönen bir rotor vardır. Bu rotorun içine gaz beslenir. (UF6). Santrifüj kuvveti sayesinde, Dünya alanından yüz binlerce kez daha büyük olan gaz, "ağır" ve "hafif" kesirlere bölünmeye başlar. Hafif ve ağır moleküller rotorun farklı bölgelerinde kümelenmeye başlar, fakat ortada ve çevresinde değil, üstünde ve altında. Bu, konveksiyon akımlarından kaynaklanır - rotor kapağı ısıtılır ve bir gaz geri akışı vardır. Silindirin üstünde ve altında iki küçük boru vardır - giriş. Yağsız bir karışım, alt tüpe girer, daha yüksek atom konsantrasyonlu bir karışım, üst tüpe gider. 235U. Bu karışım bir sonraki santrifüje girer ve konsantrasyona kadar devam eder. 235-th Uranyum istenen değere ulaşmıyor. Bir santrifüj zincirine basamaklama denir.
Teknik özellikler
Öncelikle, modern santrifüj jenerasyonunun dönme hızı 2000 devir / sn'ye ulaşıyor (10'te bir uçak motorundaki türbinden daha hızlı ne ile karşılaştırılacağımı bile bilmiyorum)! ÜÇÜNCÜ TEN yıl durmadan çalışır! yani şimdi cascades santrifüjler, Brejnev altında açıldı, döndürün! SSCB artık orada değil, ama hepsi dönüyor ve dönüyor. Rotorun çalışma döngüsü boyunca 2 000 000 000 000 (iki trilyon) dönüş yaptığını hesaplamak zor değildir. Ve hangi yatak dayanacak? Evet, hayır! Orada rulman yok. Rotorun kendisi sıradan bir üst kısımdır, alt kısmında güçlü bir iğne vardır, korindon baskı yatağı üzerinde durmaktadır ve üst uç bir elektromanyetik alan tarafından tutulan bir vakumda asılıdır. İğne ayrıca piyano telleri için sıradan telden yapılmış kolay bir tel değildir, çok zor bir şekilde sertleşir (bir şekilde - GT). Böyle çılgın bir dönme hızı ile santrifüjün sadece güçlü değil, aynı zamanda dayanıklı olması gerektiğini hayal etmek kolaydır.
Akademisyen Joseph Friedlander şöyle hatırlıyor: “Tamamen üç kez ateş edebilirler. Bir zamanlar, Lenin Ödülü'nü aldığımızda, büyük bir kaza oldu, kapak santrifüjden uçtu. Parçalar dağıldı, diğer santrifüjleri yok etti. Radyoaktif bir bulut arttı. Bütün hat - kilometre tesisatlarını durdurmak zorunda kaldım! Sredmash'ta, santrifüjler Beria bölümünde çalıştığı atom projesinden önce General Zverev tarafından yönetildi. Toplantıdaki general: "Durum kritik. Ülkenin savunması tehdit altında. Durumu hızlı bir şekilde çözemezsek, 37 yılı sizin için tekrarlayacaktır." Dedi. Ve toplantı hemen kapandı. Daha sonra, kapakların tamamen izotropik bir muntazam yapısına sahip tamamen yeni bir teknoloji icat ettik, ancak çok karmaşık kurulumlar gerekliydi. O zamandan beri, bu kapaklar yapılır. Daha fazla sorun yoktu. Rusya'da, 3 yoğunlaştırıcılar, santrifüjler - yüzbinlerce. ”
Fotoğrafta: ilk nesil santrifüj testleri
İlk başta, rotor gövdeleri de metaldi, yerine ... karbon fiber gelene kadar. Bir boşlukta kolay ve ekstra güçlü, dönen silindir için ideal bir malzemedir.
UEHK Genel Müdürü Alexander Kurkin (2009-2012) şöyle hatırlıyor: “Saçma. Yeni, daha “canlandırıcı” bir santrifüj jenerasyonu test edildiğinde ve test edildiğinde, çalışanlardan biri rotorun tamamen durmasını beklemiyordu, kademeden ayırdı ve standa taşımaya karar verdi. Fakat ileri gitmek yerine ayağa kalkmadı, bu silindirle kucakladı, geriye doğru hareket etmeye başladı. Böylece kendimiz için dünyanın döndüğünü ve jiroskopun büyük bir güç olduğunu gördük. ”
Kim icat etti?
Oh, bu bir gizemdir, gizemlidir ve belirsizlikle sarılmıştır. O zaman siz ve Alman esir fizikçiler, CIA, SMERSH memurları ve hatta casus pilot Powers'ı görevden aldılar. Genel olarak, bir gaz santrifüjünün prensibi 20. yüzyılın 19'unun sonunda tanımlanmaktadır.
Atom Projesi'nin başlangıcında, Kirovsky Tesis Tasarım Ofisi'nden mühendis Viktor Sergeev santrifüjlü bir ayırma yöntemi önerdi, ancak ilk önce fikri meslektaşları tarafından onaylanmadı. Aynı zamanda, mağlup olmuş Almanya'dan bilim adamları, Sukhumi'deki özel bir bilimsel araştırma enstitüsü olan 5'te bir ayrıştırma santrifüjü oluşturmak için savaştılar: Siemens'in önde gelen mühendislerinden Hitler ve Viyana Gernot Zipppe'den mezun olan eski bir Luftwaffe tamircisi olan Dr. Max Steenbeck. Toplamda, grup 300 hakkında “ihraç edilen” fizikçiler hakkında bilgi verdi.
Rosa Kalite Grubu'nun Centrotech-SPb Genel Müdürü Alexey Kaliteevsky şöyle hatırlıyor: “Uzmanlarımız, Alman santrifüjünün sanayi üretimi için kesinlikle uygun olmadığı sonucuna vardı. Shteenbek cihazında bir sonraki aşamaya kısmen zenginleştirilmiş ürün transfer sistemi yoktu. Kapağın uçlarının soğutulması ve gazı dondurması ve ardından buzunun çözülmesi, toplanması ve bir sonraki santrifüje konulması önerildi. Yani, devre çalışmıyor. Ancak, projenin bazı ilginç ve sıradışı teknik çözümleri vardı. Bu "ilginç ve sıradışı çözümler", Sovyet bilim adamlarının elde ettiği sonuçlarla, özellikle Viktor Sergeev'in önerileriyle birleştirildi. Göreceli olarak konuşursak, kompakt santrifüjümüz Alman düşüncesinin meyvesinin üçte biri, üçte ikisi Sovyet. ” Bu arada, Sergeyev Abhazya'ya geldiğinde ve aynı Steenbek ve Tsippe ile uranyum seçimi hakkındaki düşüncelerini dile getirdiğinde, Steenbek ve Tsippe bunları gerçekleştirilemez olarak reddetti.
Peki, Sergeev ne buldu?
Sergeyev'in önerisi Pitot tüpleri şeklinde gaz örnekleyicileri oluşturmaktı. Ancak bu konuda dişleri yiyen Dr. Shtenbek, kategorik olarak şunları gösterdi: “Akışı yavaşlatacak, türbülansa neden olacak ve ayrılık olmayacağına inanacak!” Yıllar sonra, hatıraları üzerinde çalıştığında, pişman olacağını: bizden gelmek için! Ama benim başıma asla gelmedi ... ".
Daha sonra, bir zamanlar SSCB'nin dışında, Steenbek artık santrifüjlerle meşgul değildi. Almanya'ya gitmeden önce, Geront Zippe, Sergeyev’in prototip santrifüjünü ve ustaca sade çalışma prensibini tanıma fırsatı buldu. Batıda bir kez, “kurnaz Zippe” sık sık dendiği gibi, kendi adı altında bir santrifüj tasarımını patentledi (1071597 ülkelerinde ilan edilen yılın 1957'inden # 13 patenti). 1957 yılında ABD'ye taşınan Zippe, orada çalışan bir tesis kurdu ve Sergeyev'in prototipini bellekten çoğaltdı. Ben de onu çağırdım, “Rus santrifüjünü” (fotoğrafta) verdik.
Bu arada, Rus mühendisliği düşüncesi başka birçok durumda da kendini gösterdi. Örnek, temel bir acil durum kapatma vanasıdır. Sensör, dedektör ve elektronik devre yoktur. Petallı kaskad yatağa dokunan sadece bir semaver musluğu vardır. Bir şeyler ters giderse ve santrifüj uzayda konumunu değiştirirse, sadece giriş hattını çevirir ve kapatır. Bir Amerikan kalemi ve uzayda bir Rus kalemi hakkında şaka gibi.
Günlerimiz
Bu hafta, bu çizgilerin yazarı önemli bir etkinlikte yer aldı - ABD Enerji Bakanlığı gözlemcilerinin Rusya ofisi tarafından sözleşme kapsamında kapatılması HEU. Bu işlem (çok zenginleştirilmiş uranyum - düşük zenginleştirilmiş uranyum), Rusya ile Amerika arasındaki nükleer enerji alanındaki en büyük anlaşma olmuştur ve halen devam etmektedir. Anlaşma şartlarına göre, Rus nükleer enerji mühendisleri, ABD'deki nükleer santraller için 500 ton cinsinden silah sınıfımızın (% 90) uranyumunu yakıt (% 4) HFC'lerine dönüştürdü. 1993-2009 yıllarının gelirleri 8,8 milyar ABD doları olarak gerçekleşti. Bu, savaş sonrası yıllarda yapılan izotop ayrımı alanındaki nükleer bilim adamlarımızın teknolojik atılımının mantıklı bir sonucuydu.
Fotoğrafta: dükkanlardan birinde UECC gaz santrifüjleri basamakları. İşte 100 000 adet hakkında.
Santrifüjler sayesinde hem askeri hem de ticari ürünler için binlerce ton nispeten ucuza aldık. Rusya'nın tartışılmaz önceliğe sahip olduğu az sayıdaki nükleer sanayi (askeri havacılık, uzay). Önümüzdeki on yıl boyunca tek başına yabancı siparişler (yılın 2013'sinden yılın 2022'lerine kadar), Rosatom'un HEU-LEU sözleşmesi olmayan portföyü 69,3 milyar dolar tutarındadır. 2011'te, 50 milyarlarca insanı geçti ...
HFC UECC ile fotoğraf depolarında.
Demek istediğim bu: Eylül 28 1942, 2352ss Eyalet Savunma Komitesi Kararnamesi tarafından kabul edildi. "Uranyum üzerindeki çalışmaların organizasyonu hakkında". Bu tarih, Rusya'daki nükleer sanayi tarihinin resmi başlangıç noktası olarak kabul edilir. Öyleyse, bir tatile nükleer bilim adamları!
Abone olun ve en son haberler ve günün en önemli olaylarından haberdar olun.