И все-таки они вертятся!

Линия сборки каскадов газовых центрифуг.

В самый канун нового, 1934 года, 29 декабря, вышел приказ Народного комиссариата тяжелой промышленности «Об обеспечении программы выпуска патефонов и грампластинок в 1934 году». Для выполнения этого задания создается Грамофонно-игольный завод во Владимире.

Газеты того времени писали: «Строится мощный завод! Всю продукцию завод будет изготавливать исключительно из советского сырья. Основной тип граммофонов – патефоны английской марки «Хис-Мастер-Войс». Это лучшие в мире патефоны. Владимирский завод будет первым по величине не только в СССР, но и за границей». Первая продукция была выпущена 1 марта 1936 года, а уже к маю было изготовлено 30 млн. иголок для патефонов; на тот момент – лучшие в мире, оксидированные с хромированными кончиками.

С тех пор этот принцип – «лучшие в мире» – остается неизменным для Владимирского производственного объединения «Точмаш», входящего в ОАО «Атомэнергопром». (Так сейчас называется Грамофонно-игольный завод.) Только сегодня это лучшие в мире газоразделительные центрифуги для обогащения урана.

При желании, конечно, можно и в этом усмотреть аналогию и даже некую преемственность: и патефон, и центрифуга – это вращение. Только если в первом случае максимальная скорость – 78 оборотов в минуту, то во втором – около двух тысяч оборотов в секунду! Вряд ли люди, принимавшие решение в 1958–1959 годах прошлого века о начале производства газовых центрифуг, учитывали такую преемственность. Но как бы там ни было с заводом – угадали.

Начавшееся на «Точмаше» в 1958 году серийное производство газоразделительных центрифуг позволило укомплектовать ими Уральский электрохимический комбинат. Это был первый промышленный крупномасштабный газоцентрифужный обогатительный завод, введенный в эксплуатацию к 1962 году. Даже в США, несмотря на то что на овладение технологией центробежного разделения там направлены гигантские технологические и финансовые ресурсы, эта проблема еще далека от эффективного решения.

Обогащение урана изотопом уран-235 – главная технологическая операция для производства ядерного топлива. В природном уране содержится всего 0,7% урана-235, тогда как для использования в атомной энергетике необходима его концентрация в 4–5%. Для производства атомного оружия нужен уран-235, обогащенный до 90% и более.

«Без нашей продукции программа развития атомной энергетики невозможна, – подчеркивает директор ВПО «Точмаш» Юрий Замбин. – Мы выпускаем изделия, в изготовлении которых случайных людей нет». Можно, конечно, «списать» такого рода заявления на вполне объяснимый «местный патриотизм». Можно┘ Если не знать, какую продукцию выпускает завод.

Вообще-то центрифужная технология известна еще с 1895 года. Однако к началу 1950-х годов во всем мире вроде бы было признано: центрифужный метод не имеет перспектив – все занимались газодиффузионным разделением изотопов урана. Но 20 апреля 1953 года Госкомизобретений СССР выдает авторское свидетельство на основные элементы конструкции современных газовых центрифуг.

«Самое интересное, что там нет ничего внутри – пустая труба», – замечает ведущий инженер конструкторского отдела завода «Точмаш» Татьяна Сорокина. Татьяна Борисовна, конечно, шутит. Эксперты считают промышленное освоение центробежного метода разделения изотопов урана, впервые в мире осуществленное в нашей стране, научно-техническим достижением, сопоставимым с созданием космической отрасли. За время серийного производства начиная с 1960 года на «Точмаше» было разработано и внедрено в промышленную эксплуатацию восемь поколений газовых центрифуг. При практически не изменившихся весовых, габаритных и энергетических показателях производительность центробежного аппарата была увеличена более чем в шесть раз, а стоимость единицы работы разделения (ЕРР) уменьшена в несколько раз.

Схема газоразделительного обогащения урана. Фото предоставлено Центром общественных связей ВПО «Точмаш»

Суть метода заключается в следующем.

Рабочее вещество, в котором происходит разделение молекул с атомами разных изотопов, – гексафторид урана (UF6) – газообразное соединение природного урана, получаемое из урановой руды. Гексафторид подается во внутреннюю полость ротора центрифуги. Опираясь через тонкую иглу на корундовый подпятник, ротор центрифуги вращается в магнитном поле статора с огромной скоростью. В промышленности трудно найти технологические процессы, использующие такие параметры вращения. (Для сравнения: некоторые нейтронные звезды вращаются со скоростью 600 оборотов в секунду, что совпадает со скоростью, которую способна развивать бормашина.)

За счет центробежной силы, в сотни тысяч раз превышающей поле тяготения Земли, газ начинает разделяться на «тяжелую» и «легкую» фракции. При этом «тяжелые» молекулы урана-238 собираются на периферии, а «легкие» молекулы урана-235 концентрируются около оси ротора. В результате частички урана-238 через трубопроводы выводятся «в отвал», а урана-235 собираются и используются для изготовления тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) для атомных электростанций.

При этом сама по себе «пустая труба» – газовая центрифуга – изделие уникальное. Срок непрерывной работы – до 30 лет (рекорд – 32 года непрерывного вращения). Это даже представить себе сложно: 30 лет непрерывного вращения со скоростью более 1500 оборотов в секунду! Даже китайцы, которым мы единственным поставили такие газодиффузионные центрифуги, не могут повторить их.

«Первые центрифуги крутились по три года, – поясняет Юрий Замбин. – А достигнутая нами сегодня ресурсная надежность (время жизни) 30 лет создает для нас даже проблемы с реновацией. Тем не менее если «Техснабэкспорт» держит до 40% мирового рынка услуг по обогащению урана – значит, наши газовые центрифуги чего-то стоят!»

Владимир–Москва