О том, как Россия стала монополистом на рынке высоких технологий. Ядерных

Начать стоит с факта, по идее, общеизвестного. Природный уран состоит из смеси 238 и 235 изотопов, причём, концентрация последнего составляет всего 0.72%. И это весьма печально, так как свойствами ядерного горючего обладает только 235 изотоп. Отделять же его от инертной массы 238-го сложно. Так как химические свойства различных изотопов одного элемента, практически, идентичны, и в основе процесса разделения может лежать лишь разница в их физических свойствах. Которые также, фактически, одинаковы.

pulse.mail.ru

Исто­ри­че­ски, пер­вой иде­ей по пово­ду мето­дов раз­де­ле­ния изо­то­пов ура­на было вооб­ще не свя­зы­вать­ся с этой про­бле­мой. Суще­ству­ют же тяже­ло­вод­ные реак­то­ры, загру­жать в кото­рые мож­но есте­ствен­ный, не обо­га­щён­ный уран. Из отра­бо­тан­ных же стерж­ней потом мож­но извлечь плу­то­ний-239, лег­ко отде­ля­ю­щий­ся хими­че­ским путём, но при этом име­ю­щий те же свой­ства, что и 235 изо­топ ура­на… Идея эта каза­лась очень хоро­шей вплоть до момен­та близ­ко­го зна­ком­ства с плу­то­ни­ем. Как мате­ри­ал, он ока­зал­ся столь непри­я­тен, что раз­ра­бот­ка тех­но­ло­гии обо­га­ще­ния ура­на на повест­ку дня сра­зу вер­ну­лась.

Пер­вым мето­дом обо­га­ще­ния ура­на стал газо­диф­фуз­ный. Соеди­не­ние это­го метал­ла с фто­ром — гек­сафто­рид ура­на — при тем­пе­ра­ту­ре выше 56 гра­ду­сов пре­вра­ща­ет­ся в газ. При про­ка­чи­ва­нии кото­ро­го через моле­ку­ляр­ные филь­тры, чуть более лёг­кие и подвиж­ные моле­кулы, содер­жа­щие атом 235 изо­то­па, полу­ча­ют кро­шеч­ное пре­иму­ще­ство. Дан­ный метод не тре­бу­ет слож­но­го обо­ру­до­ва­ния, но так неэф­фек­ти­вен, что ока­зы­ва­ет­ся сопря­жён с нере­аль­ных мас­шта­бов затра­та­ми. В 50–60-х годах, актив­но запа­са­ясь ядер­ным ору­жи­ем, США рас­хо­до­ва­ли на рабо­ту обо­га­ти­тель­ных уста­но­вок 7% выра­ба­ты­вав­шей­ся в стра­не элек­тро­энер­гии.

Отсут­ствие адек­ват­ной зада­че энер­ге­ти­ки под­тал­ки­ва­ло СССР к поис­ку аль­тер­на­тив­ных путей. Обо­га­ще­ние ура­на с помо­щью цен­три­фуг, изоб­ре­тён­ных ещё нем­ца­ми в 30-е и попав­ших в Союз в виде тро­фе­ев, сули­ло сокра­ще­ние затрат в 50 раз. Дру­гое дело, что немец­кие цен­три­фу­ги не рабо­та­ли.

Идея заклю­ча­лась в том, что если газо­об­раз­ную смесь изо­то­пов запу­стить в метал­ли­че­ский цилин­др, а потом этот цилин­др рас­кру­тить, цен­тро­беж­ная сила раз­ма­жет газ по стен­кам, после чего уже сила Архи­ме­да выда­вит более лёг­кую фрак­цию внут­рь. Цен­три­фу­га лег­ко раз­де­ля­ла отно­си­тель­но лёг­кие хими­че­ские эле­мен­ты, у кото­рых раз­ни­ца в мас­се изо­то­пов может дости­гать 5–15%. Но в слу­чае гек­сафто­ри­да ура­на раз­ни­ца состав­ля­ла 1%. Поэто­му, в Шта­тах про­ект обо­га­ще­ния ура­на с помо­щью цен­три­фуг отбро­си­ли, как избы­точ­но слож­ный, ещё в 1944 году. В даль­ней­шем к нему не раз воз­вра­ща­лись, но лишь затем, что­бы под­твер­дить пред­ва­ри­тель­ный диа­гноз: тео­ре­ти­че­ски воз­мож­но, но не реа­ли­зу­е­мо на прак­ти­ке.

В СССР же про­бле­ма была реше­на в нача­ле 60-х. Цен­три­фу­ги поз­во­ли­ли быст­ро лик­ви­ди­ро­вать отста­ва­ние от США в запа­сах ядер­ных воору­же­ний, в эпо­ху Хру­щё­ва — кри­ти­че­ское. Про­рыв широ­ко исполь­зо­вал­ся как повод для хва­стов­ства, да и сами цен­три­фу­ги спря­тать было бы невоз­мож­но при всём жела­нии, но — объ­ек­тив­ная реаль­но­сть это лишь то, во что чело­век хочет верить. Мысль о нали­чии цен­три­фуг у рус­ских аме­ри­кан­цам не нра­ви­лась. А уж най­ти экс­пер­тов, спо­соб­ных неопро­вер­жи­мо дока­зать, что цен­три­фу­ги­че­ское обо­га­ще­ния явля­ет­ся мисти­фи­ка­ци­ей, не состав­ля­ло тру­да. Цены, по кото­рым СССР, а поз­же Рос­сия, пред­ла­га­ли уран на миро­вом рын­ке, аме­ри­кан­цы уве­рен­но объ­яс­ня­ли с пози­ций кон­спи­ро­ло­гии, до тех пор, пока раз­ни­ца в сто­и­мо­сти обо­га­ще­ния в Рос­сии и США не ста­ла соро­ка­крат­ной.

Совре­мен­ная цен­три­фу­га 9+ поко­ле­ния выгля­дит, как шести­мет­ро­вый цилин­др из алю­ми­ния, стя­ну­то­го угле­во­ло­ко­ном — теми самы­ми нераз­ру­ши­мы­ми угле­род­ны­ми нано­труб­ка­ми. Пото­му что ско­ро­сть вра­ще­ния точ­ки на внут­рен­ней поверх­но­сти это­го цилин­дра вчет­ве­ро выше пер­вой кос­ми­че­ской. Цен­три­фу­ги объ­еди­ня­ют­ся в сбор­ки по 20 штук, так, что­бы обо­га­щён­ный газ пере­те­кал из преды­ду­щей в после­ду­ю­щую, а сбор­ки в тяну­щи­е­ся на кило­мет­ры кас­ка­ды.

Цен­три­фу­ги­че­ское обо­га­ще­ние до сих пор не осво­е­но в США, но в сере­ди­не 70-х ста­ло прак­ти­ко­вать­ся в Евро­пе. Поз­же, в Япо­нии, Китае, Паки­ста­не, Индии, Север­ной Корее. Евро­пей­ские и япон­ские уста­нов­ки в насто­я­щий момент соот­вет­ству­ют 6 поко­ле­нию рос­сий­ских. То есть, ещё совет­ских цен­три­фуг нача­ла 80-х годов. Что поз­во­ля­ет про­да­вать рос­сий­ский уран в том числе и фран­цу­зам. Уро­вень Китая, Ира­на, Индии, КНДР — 4, 4+.

Но «поко­ле­ния» — это не про­сто циф­ры. «Девят­ка» озна­ча­ет эко­но­ми­че­скую целе­со­об­раз­но­сть вто­рич­ной пере­ра­бот­ки обед­нён­но­го ура­на, кото­ро­го толь­ко в Рос­сии ско­пи­лись сот­ни тысяч тонн. То есть, сырьём для них явля­ет­ся то, что ранее было отхо­дом про­цес­са обо­га­ще­ния. Более того, так они и рабо­та­ют, — на отхо­дах. В обед­нён­ном ура­не, кон­цен­тра­ция «горю­че­го» изо­то­па лишь сни­жа­ет­ся до 0.5% (диф­фуз­ные уста­нов­ки) или до 0.3% (уста­рев­шие совет­ские цен­три­фу­ги). Совре­мен­ная же цен­три­фу­га выжи­ма­ет остат­ки до уров­ня 0.1%. Воз­мож­но­сть выжи­мать уран из отхо­дов евро­пей­ских обо­га­ти­тель­ных ком­би­на­тов (0.35%) по цене поз­во­ля­ю­щей евро­пей­цам этот же уран потом и про­дать, — кое о чём гово­рит.