Россия и ядерная энергетика

Не думаю, что у Сергеева сложились хорошие отношения с группой Штеенбека: немцы прекрасно понимали, что этот человек занят поиском их ошибок и недочетов. Найди он их в слишком большом количестве - и контракт на гастарбайтерство в СССР мог быть продлен автоматически.... Ну, а уж сам герр Штеенбек, ученый с мировым именем, к крестьянскому сыну точно никакого пиетета не испытывал. В 1952 группу Штеенбека перевели в Ленинград, в конструкторское бюро Кировского завода, и это стало решающим моментом в истории "Советской иглы". Позволю себе последнюю техническую подробность, поскольку она остается главной во всей работе по обогащению урана.

Газ с ураном - это ведь не молоко со сметаной, правда? Если кто-то сбивал масло в домашних условиях, то помнит, как все заканчивается: центрифугу надо остановить, ось вытащить и счистить с нее масло, а все прочее - слить в канализацию. Так то - масло, а тут - уран с его радиацией. Да и не "прилипает" газ к оси - а разделить надо. Сергеев предложил внутри центрифуги разместить так называемую трубку Пито, но Штеенбек поднял его на смех, поскольку никакая теория такого безобразия не допускала. Если ось вращается со скоростью 1 500 оборотов в секунду - с такой же бешеной скоростью вращается и газ, а потому любое препятствие обязано вызвать всяческие турбулентности, из-за которой разделенный газ снова смешается в "общую кучу", и вся работа по разделению пойдет насмарку. Виктор Иванович пытался спорить, но переубедить упрямого немца не смог и - просто махнул на него рукой. Каким таким макаром Сергеев сумел "воткнуть" в центрифугу свою трубку, почему никаких таких турбулентностей не появляется - сие тайна велика есть. Но и обращение к Исааку Кикоину ничего не изменило. Группа Кикоина, без всякой связи с группой Штеенбека, разработала теорию обогащения на центрифуге - и точно так же уперлась в ту же самую турбулентность. Но Сергеев не успокоился и сумел найти двух человек, которые просто поверили в его разработку - директора конструкторского бюро Кировского завода Николая Синева и одного их руководителей Средмаша генерала-маойра НКВД/КГБ Александра Зверева. На дворе стоял уже 1955 год, из жизни ушли Сталин и Берия, Спецкомитет стал "министерством среднего машиностроения", но "атомный генерал" Александр Дмитриевич Зверев остался в атомном проекте вплоть до своей смерти прямо на рабочем месте в 1986 году. Бывший профессиональный контрразведчик стал профессиональным атомщиком, с формулировкой "за заслуги перед атомной отраслью" в 1962 получил звание Героя соцтруда. О Звереве вообще можно книги писать, но давайте остановимся на том, что уже после истории с Виктором Сергеевым именно Александр Дмитриевич был руководителем государственной приемной комиссии по запуску нашего первого реактора на быстрых нейтронах - БН-350. Вот такие были люди в ведомстве Берии...

При поддержке Николая Синева и Александра Зверева Сергеев "продавил" через ... партком конструкторского бюро Кировского разрешение на создание первой центрифуги. Но в одиночку он бы точно не справился, а потому усилиями все того же Зверева к работе был привлечен Иосиф Фридляндер. Это имя многое говорит специалистам авиастроения: из сплавов, разработанных Фридляндером, создавались и создаются корпуса и всяческие узлы Ту-16, Ту-95, Ил-86, Ил-96, МиГ-23, Су-30, Су-35, баки "Протона". Корпуса центрифуг первого поколения - это его заслуга. Корпуса, которые выдерживали давление, температуру, излучение. Поскольку в моем распоряжении только открытые источники, все, что я могу сказать про этот материал - так только то, что называется он "алюминиевый сплав 1960", он же - "сплав В96ц". Вот такая славная компания создала опытные образцы центрифуг, которые успешно прошли все испытания, и уже в 1958 году Владимирский граммзавод стал "Точмашем". Известны и слова Исаака Кикоина, видевшего, как все это происходило: "Да сделайте вы так, чтобы они работали, а теорию мы подгоним!" И подогнал, само собой. В 1953 году он стал академиком АН СССР. именно за теорию обогащения урана.

Таким было начало истории "иглы" - рождение и становление получились достаточно бурными, но это было только начало.От себя прошу попробовать запомнить имена тех, без кого атомный проект в его нынешнем виде был бы попросту невозможен. Кикоин, Штеенбек, Сергеев, Зверев, Фридляндер - каждый из них достоин памяти и уважения. Почти 60 лет назад их умом, настойчивостью страна-бензоколонка обрела технологию, позволившую обогнать производителей айфонов на десятки лет.

"Игла" в СССР и в России

Первый завод по обогащению урана на центрифужной технологии был построен в Новоуральске 4 октября 1957 года. Да-да, именно в тот день, когда весь мир узнал русское слово "Спутник". Вот про него знали все, а про начало новой эпохи в атомном проекте не только СССР, но и всего прочего мира - только те, кто имел к этому событию непосредственное отношение. Не стоит забывать, что у урана две ипостаси: он и топливо АЭС, и основа самого страшного оружия. Сравнивая работу по разделению урана при помощи диффузии и при помощи центрифуг самого первого поколения, Средмаш уже все понял: на одинаковый объем урана-235 центрифуги требовали электроэнергии в ... 17 раз меньше, чем "сеточки". Соответственно диффузионный завод Д-1 был реорганизован в то, что нынче известно, как Уральский электрохимический комбинат.

Гарантии на первое поколение центрифуг были недолгими - три года. Первый блин, впрочем, комом не оказался - они проработали больше 10 лет, поскольку по ходу эксплуатации выяснилось, что самая большая страшилка центрифугам вовсе не грозит. А боялись ... сейсмических колебаний. Ка-а-ак тряхнет, как коснется бешено вращающаяся "игла" неподвижной стенки, ка-а-ак разнесет все на куски!!! Но выяснилось, что вращающаяся "игла" к колебаниям устойчива так же, как устойчив гироскоп при стабильной скорости вращения. И теперь "бочоночки" центрифуг высотой меньше метра стоят в три яруса и крутятся, крутятся, крутятся... Я вот пишу - 1 500 оборотов в секунду, даже не комментируя, а давайте попробуем представить, что это такое. Стиральные машины с пылесосами у всех есть - гляньте, сколько у них оборотов. 1 200 - 1 500 в минуту. Сколько времени они при таких оборотах могут работать - несколько часов? А "игла" центрифуги - в 60 раз быстрее и 30 лет без единой остановки. Поломки? Да, имеют место быть - 0,1% в год, такова статистика. Из тысячи центрифуг 1 за год может аварийно отключиться. Подшипников нет, "гореть" нечему. Поколения центрифуг обновлялись, в среднем, раз в 8 лет. Немножко увеличивалась скорость вращения, немножко улучшался материал корпуса и т.д. Эти "немножко" за минувшие годы снизили энергозатраты на единицу работы разделения в 10 раз, а вот производительность центрифуг - выросла, причем в 14 раз. "Уходят" поколения центрифуг неторопливо: в 2009 году, к примеру, выключили центрифуги пятого поколения, которые были раскручены в 1979 году - при Леониде Ильиче Брежневе. Грустно - не растет ВВП, не работает "Точмаш" в три смены... А что взять с ватников? Сделали "бочонки" и давай водку с медведем пить... Ну, а если без анекдотов, то Виктор Сергеев, отладив работу центрифуг для урана, и не думал сидеть, сложа руки. Под его руководством созданы центрифуги для разделения изотопов самых разных химических элементов, Виктор Иванович продолжал работу до своего ухода в 2008 году. Люди этого поколения и этой закалки с работы уходили тогда же, когда и в мир иной...

Итоги вращения советско/российской "иглы" ежегодно подводит МАГАТЭ. Мировая мощность заводов по обогащению урана в 2015 году составила 57 073 тысячи единиц работы разделения. Мощность заводов компании ТВЭЛ - 26 578. 46,6% мировых мощностей. Впрочем, можно учесть еще и Китай, в котором обогащение идет на советских центрифугах шестого поколения - 4 220 тысяч ЕРР. Тогда российская доля производства топлива для АЭС получается 54%. Такая вот арифметика. И, напоследок - снова о Викторе Сергееве. Росатом продал Китаю завод по обогащению: в 2008 году в Шэньси за 1 миллиард долларов поставили каскады центрифуг 6-го поколения. Как китайцы умеют копировать технологии - известно: что угодно, быстро и дешевле оригинала. Российские центрифуги разобрали до последнего винтика - но вот на дворе уже 2016, а никакой информации о том, что китайцы справились с копированием технологии их изготовления, по прежнему нет. А в России Росатом в 2015 году запустил центрифуги 9-го поколения, после чего настало время для НИОКР поколения № 10. О том, какие деньги на этом зарабатывает Россия, я расскажу позже - после того, как припомню историю приключений "иглы" в Европе, в США, в Пакистане, Северной Корее, в Иране, в Японии, Индии, Китае. Не просто ж так я придумал заголовок-то)

Мир вокруг "иглы"- 2 или "Игла" в Европе

В Европу "игла" - сиречь госпожа Центрифуга - прибыла прямиком от ватников. Нет, не то, чтобы центрифугами там никто не пытался заниматься - просто в Манхеттенском проекте все эксперименты положительных результатов не дали, а "сеточки" работали вполне успешно - Англия смогла получить атомную бомбу, стали открываться АЭС. Зачем дорогие эксперименты, когда и так хорошо?..

Наступил 1955 год, и у "сухумских" немцев закончился срок. Срок контракта, конечно - не подумайте чего плохого. Группу Макса Штеенбека никто удерживать не стал - центрифуги делали уже без их участия, потому срок они досиживали в Киеве, ожидая оформления документов. С самим Штеенбеком никаких проблем не возникло: он вернулся в Германию, но в Восточную - никакой утечки секретов не произошло. В городе Йена ему дали место профессора, где он преподавал физику плазмы, продолжая работать и в атомной теме. В 1966 он был уже вице-президентом АН ГДР, про свое вынужденное сотрудничество с нацистами вряд ли вспоминал. Награждали за честное служение науке Штеенбека как в ГДР, так и в СССР, где он был иностранным член-корреспондентом АН.

А вот судьба Гернота Циппе сложилась совершенно иначе. До родины он добрался только в 1956 году - уж очень не хотели его отпускать в Австрию-то. Но времена наступили вполне вегетарианские - помурыжили лишний год, да и выпустили. Думаю, что перед выездом его обыскали 100500 раз, но нельзя конфисковать знания профессионала с цепкой памятью. Помыкавшись без работы, Циппе перебрался в ФРГ, где в фирме Дегусса во Франкфурте-на-Майне ему позволили заниматься ... центрифугами. В своих мемуарах он вспоминал, насколько был удивлен тому, насколько плотно был забыт этот метод обогащения в Европе. В 1957 Циппе - уже в США, куда его пригласил почитать лекции Карл Полей Коэн, человек серьезный и весьма авторитетный. Энтузиаст центрифуг, Коэн занимался ими с 1937 года. Но его попытка построить экспериментальную центрифугу в 1943 году закончилась серьезной аварией, после которой руководство Манхэттенского проекта прекратило финансирование этого направления. Коэна перебросили на "сеточки", на которых он получил полтора десятка патентов, без которых невозможным было бы создание американских бомб. Авторитет у Коэна был весьма и весьма, но, после того, как диффузионные заводы стали успешно справляться со всеми требованиями министерства обороны, Коэн ... ушел из проекта. Ушел, чтобы заниматься центрифугами для разделения изотопов других химических элементов. Любил Коэн эту технологию, чувствовал большую перспективу. В 1957 году Коэн выступал с докладом на семинаре в Амстердаме, где и познакомился с Циппе. И вот тут патентное право США стало причиной того, что Циппе поехал в США, в университет Вирджинии. Восстановив по памяти не менее сотни чертежей (!!!), Циппе защитил в Штатах несколько патентов и саму "русскую центрифугу" - надо отдать ему должное, он особо не скрывал, откуда родом эта технология. Коэн, увидев чертежи, пришел в восторг, ФБР и ЦРУ тут же сделали соответствующие предложения герру Циппе. Они были уверены, что он не откажется, но, видно, воспоминания о "добровольности" 10 лет пребывания в СССР никуда не делись - Циппе сматывается из Штатов и возвращается в Германию.

В 1958 Циппе получает патенты уже в Германии, где передает их ставшей родной "Дегусса", при этом вбив в контракт обязательство фирмы использовать центрифуги только для нужд атомной энергетики, только в мирных целях. "Дегусса", следуя по следам Циппе, начинает работать с Вирджинским университетом США, пытаясь довести до ума то, что значилось в патенте.

Ну, вот все было так красиво!.. Циппе привез идеи подложки "иглы" из корунда, идеи с трубками Пито, все лучшие технологии были в распоряжении, с финансами - никаких проблем. Ну, всяко лучшие в мире техники и конструкторы просто таки обязаны были догнать и перегнать страну-бензоколонку в мгновение ока! Но эксперимент за экспериментом, а на выходе - айфон за айфоном, хоть ты тресни. Напомню, что такое центрифуги надкритические и подкритические. Когда идет разгон "иглы" до рабочей частоты вращения, можно наткнуться на резонанс "иглы" и стенок центрифуги. Чтобы центрифугу не разнесло в клочья, есть два варианта - остановиться до наступления резонанса или изощриться и каким-то образом резонанс, что называется, "проскочить". Американцы и немцы пробовали работать на докритических центрифугах - не шло обогащение. Пробовали надкритические - не выдерживал материал "иглы": выяснилось, что при больших скоростях вращения любой металл становится вязким, "течет". А Фридляндера в распоряжении у американцев как-то вот и не нашлось... Американцы, что называется, вошли в раж, заставив Циппе смотреть на их творчество с видом молодцеватым, но слегка придурковатым. Он-то помнил, что советские центрифуги были около метра в высоту! В середине 60-х, внимательно посмотрев, как братцы-американцы собираются раскрутить бандуру в 12 м высоты, он окончательно понял - пора, пора домой... Сомнения иссякли, когда он увидел планы следующих экспериментов с монстром в 15 метров. Американский слон - самый большой слон в мире, и Циппе его, наверно, просто испугался.

"Дегусса", глядя на то, какие деньги тратили американцы, уразумела, что дело, конечно, перспективное, но только не для частной компании. Найти финансирование, наверное, можно было бы в министерстве обороны, но условия, выставленные Циппе, ставили на такой возможности крест. Получается, что Циппе сделал для европейского атомного проекта не одно, а два добрых дела: не только "вывез" чертежи, но и буквально заставил Европу думать о коммерциализации атомной темы. Если не брать деньги у военных - приходится думать, как их зарабатывать на самом обычном рынке. Только из-за этого европейцы стали задумываться о том, что "сетки", при всей их надежности и производительности, слишком дороги. Простой пример: диффузионный завод Georges Besse I во Франции был крупнейшим энергопотребителем в этой стране - 15 ТВт*ч в год. Т - это тера, 1 000 000 000 000..Грубо - на обеспечение завода работала "собственная" АЭС.