Войти в систему
Войти с помощью соц. сетей:
Тяжелые изотопы водорода и бериллий… Как соединить их? Они обладают уникальными ядерными свойствами, а потому оба элемента привлекли внимание физиков.
Впрочем, не только их.
Несколько раз ученые пытались получить гидрид бериллия. Однако их преследовали неудачи – применить в оружии новое вещество не удавалось. Тем не менее поиски продолжались…
Успех пришел лишь в 1958 году. Группа сотрудников НИИ-9 получила свидетельство на изобретение с приоритетом от 21 июля 1958 года. В Америке аналогичная работа была завершена лишь 15 лет спустя.
Один из авторов создания гидрида бериллия М. Д. Сенин рассказывает:
«Наша информация об этом веществе заинтересовала прежде всего, конечно, нашего заказчика – КБ-11, а затем и ракетчиков из ОКБ-456. При одном из посещений нашего института главный конструктор ракетных двигателей В. П. Глушко поинтересовался у нашего директора: „Сколь многочислен коллектив сотрудников у Сенина на разработках синтеза гидрида бериллия?“ Директор ответил: „Этим у него занимается небольшая группа из семи сотрудников“. На что последовало: „Всего лишь семь сотрудников!? У меня над этим работают десять институтов, а приходится просить технологию у вас“».
Вскоре НИИ-9 получил указание министра Е. П. Славского о передаче технологии получения гидрида бериллия ракетчикам. Это вещество и сегодня используется при создании ракетных двигателей, поднимающих в космос спутники и корабли.
Тайга бывает разная – приветливая, хмурая, жестокая, мягкая и всегда неповторимая. Она встречает человека с открытой душой, а потом затягивает в свои тайны, постепенно открывающиеся по мере того, как ты обживаешь эти леса, болота и быстрые реки.
В тайге я чувствую себя человеком, способным на нечто великое.
На что же?
Ответ я получил на окраине Ангарска.
От шоссе, прорезающего тайгу, тянулись нитки корпусов. Они исчезали вдали, и казалось, они бесконечны.
Здания были окружены мачтами электропередач, на которых проводов уже не было.
– Украли или сняли сами? – спросил я.
– Кому же здесь воровать?! – удивился директор. – Ведь вокруг тайга… Сами все убрали – металл-то ценный…
– А эти корпуса?
– Потихоньку утилизируем оборудование. Процесс непростой, опыта нет. К сожалению, машины радиоактивные. Ждем, когда уровень упадет. Еще несколько лет потребуется, чтобы убрать оставшееся оборудование.
– А сами здания?
– Будут стоять долго. Тайга сама с ним справится…
Думаю, что еще несколько столетий простоят эти корпуса в тайге, что начинается у Ангарска. Возможно, наши потомки будут организовывать сюда экскурсии, и от любопытных отбоя не будет, так как кто же откажется поглядеть на такую диковинку!
Здесь, на территории Ангарского электролизного химического комбината, находятся корпуса последнего газодиффузионного завода СССР.
Его создание и его работа – одна из великих и драматических страниц истории не только Атомного проекта СССР, но и всей нашей страны. Это был научный и человеческий подвиг поколения, к которому принадлежу и я.
Что же такое «газовая диффузия», которой так много внимания уделено в Атомном проекте СССР?
Из материалов разведки сразу стало ясно, что американцы именно этому методу разделения изотопов урана уделяют главное внимание. Естественно, и наши ученые на первом этапе считали, что только с помощью газовой диффузии можно накопить нужное для урановой бомбы количество урана-235.
Уже в первых отчетах по Атомному проекту, регулярно направляемых И. В. Сталину, этому методу разделения изотопов посвящено немало страниц. В частности, подробно рассказывается о самой диффузии – так, чтобы Сталин все понял.
25 августа 1946 года отчет о состоянии работ по проблеме использования атомной энергии за 1945 год и семь месяцев 1946 года подписали Б. Л. Ванников, И. В. Курчатов, М. Г. Первухин, И. И. Малышев, И. К. Кикоин, Л. П. Берия. Любопытно, что это один из немногих документов, где фамилия Берии стоит последней. Позже все документы, направляемые Сталину, он будет подписывать первым…
В этом отчете раздел, посвященный работам по диффузионному методу разделения изотопов, написан Исааком Константиновичем Кикоиным. Пожалуй, впервые будущий знаменитый академик проявляет талант популяризатора. Через двадцать лет академик Кикоин напишет учебник по физике для школьников, но создается впечатление, что специальную главу из него он поместил в документ высшей секретности.
Итак, в отчете написано:
«До американских работ по использованию атомной энергии разделение изотопов было осуществлено только в лабораторном масштабе в весьма небольших количествах, измеряемых тысячными долями грамма, а для тяжелых веществ, как уран, – даже в миллионных долях грамма».
Все, что выделяется курсивом, вписано от руки. Специально для Сталина. Секретность соблюдалась неукоснительно, и вождь должен был убедиться в этом. В том числе и по документу, существовавшему в единственном экземпляре:
«При этом опыты по разделению изотопов относились всегда к труднейшим физическим опытам. Поэтому задача получения промышленных количеств изотопов урана явилась беспрецедентной в истории техники, и осуществлению ее должна предшествовать громадная сложная теоретическая и экспериментальная работа.
Известно, что после детального рассмотрения различных молекулярных методов разделения изотопов мы остановились, для промышленного использования, на диффузионном методе разделения».
Далее весьма подробно описывается, как именно происходит разделение изотопов. Любопытно, что делается это лишь однажды – в августе 1946-го. Позже будет множество документов, отчетов, записок и других материалов, направляемых Сталину, но больше никогда не будет столь детального описания газовой диффузии. Такое впечатление, будто авторы отчета прекрасно знали, что Сталин терпеть не может, когда ему о чем-то говорят дважды. Неужели у него была столь феноменальная память?!
Так это или иначе, но описание процесса газовой диффузии встречается в документах Атомного проекта лишь один раз. Впрочем, академик Кикоин в своем выступлении перед школьниками (я был на этой встрече) довольно подробно рассказывал об этом методе, и я получил еще одно подтверждение тому, что именно он был автором этих строк в отчете:
«Сущность этого метода состоит, вкратце, в следующем.
Если газообразная смесь двух изотопов проходит (диффундирует) через пористую перегородку (фильтр), то более легкий изотоп диффундирует быстрее более тяжелого. В результате относительная концентрация более легкого изотопа за фильтром становится большей, чем в исходной смеси изотопов, другими словами, смесь обогащается легким изотопом.
Необходимо тут же заметить, что такое обогащение действительно получится, если только часть исходной смеси проходит через фильтр, а другая пропускается мимо фильтра. Ибо если заставить данное количество смеси целиком пройти через фильтр, то, разумеется, никакого обогащения не получится.
Таким образом, для разделения изотопов урана методом газовой диффузии обязательно нужно иметь газообразное соединение урана.
Единственным пока известным соединением урана, легко получающимся в газообразном виде, является шестифтористый уран, который и является исходным сырьем для разделения изотопов урана.
Максимальная степень обогащения, которая может быть достигнута при неоднократном процессе диффузии шестифтористого урана через подходящий фильтр, очень мала и составляет величину порядка 0,4 %.
Концентрация легкого изотопа урана (U-235) в природном уране составляет лишь 0,72 %.
Поэтому ясно, что для получения почти чистого урана – U-235 (точнее, урана с 92–93 % легкого изотопа) необходимо процесс обогащения при помощи диффузии повторить несколько тысяч раз.
Наилучшим образом такое многократное обогащение можно осуществить путем последовательного соединения отдельных циклов обогащения или ступеней обогащения.
Таким образом мы приходим к необходимости в многоступенчатом диффузионном каскаде, состоящем из большого числа отдельных разделительных ступеней, включенных последовательно.
Наиболее удобная схема соединения этих ступеней такова, что половина газа, поступающего в каждую ступень, диффундирует через фильтр, обогащается и направляется в следующую ступень для дальнейшего обогащения, а другая половина (обедненная) направляется в предыдущую ступень для повторного обогащения.
Вычисления показали, что при выбранной нами схеме соединения потребуется около трех тысяч ступеней для получения урана с 92 %-ным содержанием легкого изотопа.
Такова сущность и принципиальная схема разделения изотопов урана».
Группа Кикоина совсем недавно перебралась в Москву. Теперь они работали в Лаборатории № 2. И. В. Курчатову было необходимо постоянно быть в курсе всей «атомной проблемы», и ему – да и всем другим! – было неясно, какой именно путь приведет к успеху. Бомба на плутонии или на уране-235? Ясно, что нужно создавать и ту и другую. Впрочем, кто мог тогда быть уверенным в успехе?!
Работа над диффузионным методом разделения изотопов началась в Уральском филиале Академии наук СССР. Возглавляли ее член-корреспондент АН СССР И. К. Кикоин и профессор И. Н. Вознесенский. Очень тесно с ними работал академик Соболев. Именно эта группа не только рассчитала будущие разделительные установки, но и составила план основных экспериментальных и проектных работ, необходимых для строительства разделительного завода.
Из документов Атомного проекта СССР:
«В апреле 1946 года вышло решение правительства о проектировании и строительстве разделительного завода, которым была определена производительность завода, его месторасположение и основные характеристики его.
По этому решению разделительный диффузионный завод рассчитан на производство 140 граммов урана, содержащего 92–93 % U-235.
Площадка для строительства завода выбрана на Урале в г. Верхне-Нейвинское…»
Войти с помощью соц. сетей: