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-иголь-ный 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
Линия сборки каскадов газовых центрифуг.
и238 (тяжелая фракция) -
Внутренняя полость / центрифуги
Игла
1)Р6 (подача продукта) У235 (легкая фракция)
Ротор
Наружный корпус
Статор
Схема газоразделительного обогащения урана.
«Точмаша» Юрий Замбии. — Мы выпускаем изделия, в изготовлении которых случайных людей нет».
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 (ОТб) — 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. И все-таки они вертятся! — «Независимая газета», 2009, № 15
Фото с интернет-сайта «Независимой газеты»
Материал подготовил Сергей МАКАРОВ
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.