Този невзрачен стоманен цилиндър е ключовото звено на руската атомна индустрия. За него от няколко години се говори във връзка с ядрената програма на Иран. Изглежда доста семпло, но ако се знае неговото предназначение и технически характеристики се разбира защо тайната на неговото създаване и устройство най-напредналите държави охраняват като зеницата на окото. Защото става дума за газовата центрофуга за разделяне на изотопите на урана.

Принципът на действие е елементарен, като при млечен сепаратор. Тежкото, под въздействието на центробежната сила, се отделя от лекото. В какво тогава се крие уникалността и защо въобще трябва да се разпада уранът.

Природният уран, този, който лежи в земята, представлява коктейл от два изотопа - уран-238 и уран-235. Уран-238 е просто тежък метал със сив цвят. От него може да се направи артилерийски снаряд или ключодържател.

Но по-важно е какво може да се направи от уран-235. На първо място - атомна бомба, на второ място - гориво за АЕЦ.

И така стигаме до ключовия въпрос как да се разделят тези два практически идентични атома един от друг.

За да могат атомите на урана да бъдат включени в технологична верига уранът трябва да премине в газообразно състояние. Да се докара до кипене няма смисъл. Достатъчно е да се съедини уранът с флуор и да се получи хексафлурид на урана. Технологията на неговото получаване не е много сложна и скъпа, заради което той се обработва на мястото, където се добива самия уран. UF-6 е единственото леко газообразно съединение на урана. При нагряване над 53 градуса хексафлуоридът преминава от твърдо в газообразно състояние. След това го затварят в специални контейнери и го изпращат за обогатяване.

Ще припомним, че в самото начало на ядрената надпревара СССР и САЩ усвояваха идеята за дифузионното разпадане на урана чрез пропускането му през сито. "Малкият" изотоп 235 ще "прескочи", а "дебелият" изотоп 238 - ще остане. Да се приготви сито с нано-отвори за съветската промишленост през 1946 г. не беше много сложна задача. За получаване на "продукта", обогатен до концентрация в 90 процента с лек изотоп (такава концентрация е достатъчна за получаване на взривно вещество) е нужно да се създаде каскада от около 2000 такива степени. Проектираше се да се получават 70-100 г уран-235 на денонощие. Установката трябваше да се състои примерно от около 80-100 колони, във всяка ще бъдат монтирани по 20-25 степени. Подобна информация се съдържаше и в доклада на Берия до Сталин за подготовката на първия ядрен взрив в началото на лятото на 1949 г.

Сега си представете 2000 установки заради някакви 100 грама! И руснаците и американците започнаха да строят заводи, не просто заводи, а цели градове. И тези градове с тези дифузионни заводи се нуждаеха от толкова електричество, че до тях бяха строени цели електроцентрали. Така например строителството на първия в света газодифузионен завод за обогатяване на урана - К-25 в Оук Ридж, струваше 500 милиона долара, което за онова време беше огромна сума. Дължината на V-образното здание беше около 1,5 км.

В СССР първият етап на комбинат № 813 беше разчетен за сумарен пуск на 140 грама 92-93-процентов уран-235 на денонощие на две идентични по мощности каскади от 3100 степени. За това отделиха недостроеният авиационен завод в Невинск на 60 км от Свердловск. След това той се превърна в Свердловск - 44, а 813-я завод - в Уралски електрохимически завод, най-големият в света за разделително производство на уран. И въпреки че технологията за дифузионно разделяне беше с доста големи трудности, все пак идеята за усвояването на по-икономичен центрофужен процес не слизаше от дневния ред, защото с центрофуги енергопотреблението щеше да бъде намалено от 20 до 50 пъти.

Как е устроена центрофугата. Устроена е повече от елементарно и прилича на стара перална машина, работеща в режим центрофугиране-изсушаване. В херметичния кожух на машината има въртящ се ротор. В този ротор се подава газа UF-6. За сметка на центробежната сила, стотици пъти превишаваща гравитационното поле на Земята, газът започва да се разделя на "тежка" и "лека" фракция. Леките и тежки молекули започват да се групират в различни зони, но не в центъра и по периметъра, а горе и долу. В горната и долна част на цилиндъра има две неголеми тръбички-резервоари. В долната тръба попада обеднената смес, а в горната - сместа с голяма концентрация на атоми на уран-235. Тази смес попада в следващата центрофуга, и така нататък докато концентрацията на уран-235 не достигне исканите стойности. Веригата от центрофуги се нарича каскада.

Техническите особености са няколко. На първо място, скоростта на въртене в съвременните центрофуги достига 2000 оборота на секунда, което е 10 пъти по-бързо например от турбината на авиодвигател. И работи непрекъснато 30 години, тоест, сега се въртят центрофуги, които са били направени в СССР още по времето на Брежнев. СССР вече го няма, но те продължават да се въртят. Не е трудно да се изчисли, че за своя живот центрофугата извършва 2 трилиона оборота. Кой лагер ще издържи това. Никакъв. Защото там няма лагери. Самият ротор представлява обикновен цилиндър. Долу има твърда игла, опираща се на корундова пета, а горният край виси във вакуум, удържан от електромагнитното поле. Иглата също не е проста. Направена е от струна за роял, но закалена по много хитър начин. Не е трудно да си представим, че при такава бясна скорост на въртене самата центрофуга трябва да е свръх здрава.

В началото корпусите на роторите бяха метални, докато бяха заменени от въглеродни пластмаси. Леки и устойчиви те са идеален материал за въртящия се цилиндър.

Много хитро е направен и аварийният механизъм. Това е запорен клапан, няма датчици, детектори и електронни схеми. Има само самоварно кранче. Ако нещо не е наред, то просто се завърта и затваря входната магистрала. Едно наистина гениално в своята простота откритие.

Неотдавна беше прекратено действието на договора между Русия и САЩ "воу-ноу", (високообогатен-нискообогатен уран), който беше най-голямата сделка в областта на ядрената енергетика. Според условията на контракта руските атомни центрове преработиха 500 тона руски оръжеен уран (90 процента) в горивен (4 процента) за американските АЕЦ. Приходите за Русия възлизаха на 9 милиарда долара, което беше логичен изход на технологичния пробив на Русия в областта на изотопите. Благодарение на центрофугите Русия получи хиляди тонове относително евтин търговски продукт. Атомният отрасъл е един от малкото, в който Русия има безспорно първенство. Само чуждестранните поръчки до 2022 г. в портфейла на Росатом (без воу-ноу) възлизат на 70 милиарда долара.

 
      ⇨ READ MORE / ПРОДЪЛЖЕНИЕ