Обогащение урана: Ирану удалось освоить технологии, труднодоступные для США

В представленном не так давно следующем ежеквартальном отчете МАГАТЭ по иранской ядерной дилемме сообщается, что укрепленный подземный обогатительный завод в Фордо получил два новых каскада улучшенных центрифуг – по 174 в каждом. Всего на данном объекте планируется разметить 3000 центрифуг для обогащения урана. В прошлом отчете МАГАТЭ, размещенном в мае, сообщалось, что в Фордо уже установлены 1064 центрифуги, 696 из которых к моменту публикации документа работали на полную мощность. Так передают русские информагентства.

Но забугорные информагентства, а именно Reuters, со ссылкой на тот же отчет МАГАТЭ приводит более душераздирающую цитату: «Количество центрифуг для обогащения урана в комплексе Форду, расположенных в глубине горы, возросло с 1064 до 2140 штук».

Обогащение урана: Ирану удалось освоить технологии, недоступные для США
Президент Ирана Махмуд Ахмадинежад на предприятии по обогащению урана в Натанзе

Может быть, специалисты МАГАТЭ сами запутались в цифрах. Во всяком случае, они не мешают политикам и СМИ пугать население различными цифрами, типо показывающими рвение Ирана сконструировать атомную бомбу либо ракетную боеголовку. И уже опять пошли подсчеты, сколько тонн урана обогатил Иран и через сколько месяцев наделает из него бомб. Но все помалкивают, что на центрифужных обогатительных заводах получают совсем не обогащенный уран. На выходе там имеют газообразный гексафторид урана. А из газа бомбу не сделать.

Ураносодержащий газ приходится везти на другое предприятие. В Иране производственные полосы по деконверсии гексафторида урана размещены на заводе UCF в Исфахане. Там уже удачно проводят деконверсию гексафторида, обогащенного до 5%. Но в итоге получают опять-таки не уран, а диоксид урана UO2. Из него бомбу тоже сделать нельзя. Зато как раз из него изготавливают топливные пилюли, из которых набирают стержни для реакторов АЭС. Создание топливных частей находится там же в Исфахане на заводе FMP.

Чтоб получить железный уран, на диоксид урана при температуре от 430 до 600 градусов действуют газообразным фтористым водородом. В итоге выходит, конечно, не уран, а тетрафторид UF4. И уже из него восстанавливают железный уран с помощью кальция либо магния. Обладает ли Иран этими технологиями, непонятно. Скорее всего, нет.

Но главный технологией получения ядерного орудия считается конкретно обогащение урана до 90%. Без этого все остальные технологии значения не имеют. Зато имеет значение производительность газовых центрифуг, технологические утраты сырья, надежность оборудования и еще целый ряд причин, о которых молчит Иран, молчит МАГАТЭ, молчат разведки различных государств

Потому есть смысл подробнее разобраться с процессом обогащения урана. Поглядеть на историю вопроса. Попытаться осознать, откуда в Иране появились центрифуги, что они из себя представляют. И почему Иран смог сделать центрифужное обогащение, а Соединенные Штаты, потратив млрд баксов, так и не смогли этого достигнуть. В США уран по госконтрактам обогащают на газодиффузионных заводах, что во много раз дороже.

РАСКРУЧЕННОЕ Создание

В природном уране-238 содержится всего 0,7% радиоактивного изотопа уран-235, а для постройки атомной бомбы нужно содержание урана-235 в 90%. Вот почему технологии получения расщепляющихся материалов являются основным шагом в разработке атомного орудия.

Каким методом можно выделить более легкие атомы урана-235 из массы урана-238? Ведь разница меж ними всего три «атомные единички». Существует четыре главных способа разделения (обогащения): магнитная сепарация, газодиффузионный способ, центрифужный и лазерный. Самый оптимальный и дешевенький – центрифужный. На единицу продукции ему нужно в 50 раз меньше электроэнергии, чем при газодиффузионном методе обогащения.

Снутри центрифуги с неописуемой скоростью крутится ротор – стакан, в который поступает газ. Центробежная сила отжимает к стенам более томную фракцию, содержащую уран-238. Более легкие молекулы уран-235 собираются поближе к оси. Не считая того, особенным методом снутри ротора создается противоток. Благодаря этому более легкие молекулы собираются понизу, а
томные вверху. В стакан ротора на разную глубину опущены трубки. По одной более легкая фракция перекачивается в последующую центрифугу. По другой обедненный гексафторид урана откачивается в «хвост» либо «отвал», другими словами изымается из процесса, закачивается в особые емкости и отчаливает на хранение. В сути, это отходы, радиоактивность которых ниже, чем у природного урана.

Одна из технологических хитростей – температурный режим. Гексафторид урана становится газом при температуре выше 56,5 градусов. Для действенного разделения изотопов в центрифугах поддерживается определенная температура. Какая? Информация засекречена. Так же как информация о давлении газа снутри центрифуг.

При понижении температуры гексафторид сжижается, а потом и совсем «засыхает» – перебегает в жесткое состояние. Потому бочки с «хвостами» хранят на открытых площадках. Ведь тут они никогда не нагреются до 56,5 градуса. И даже если пробить в бочке дыру, газ из нее не испарится. В худшем случае высыплется малость желтоватого порошка, если у кого-либо хватит сил опрокинуть емкость объемом 2,5 куб. м.

Высота российской центрифуги приблизительно 1 метр. Они собраны в каскады по 20 штук. В цехе размещаются в три яруса. Всего в цехе 700 000 центрифуг. Дежурный инженер ездит вдоль ярусов на велике. Гексафторид урана в процессе разделения, который политики и СМИ именуют обогащением, проходит всю цепочку из сотен тыщ центрифуг. Роторы центрифуг крутятся со скоростью 1500 оборотов за секунду. Да, да, полторы тыщи оборотов за секунду, а не минутку. Для сопоставления: скорость вращения современных бормашин – 500, максимум 600 оборотов за секунду. При всем этом на русских заводах роторы вертятся безпрерывно 30 лет. Рекорд – более 32 лет. Умопомрачительная надежность! Наработка на отказ – 0,1%. Один отказ на 1 тыс. центрифуг в год.

Из-за сверхнадежности у нас исключительно в 2012 году началась подмена центрифуг 5-ого и шестого поколений на аппараты девятого поколения. Так как от добра добра не отыскивают. Но они уже отработали три десятилетия, пора уступить место более производительным. Старенькые центрифуги крутились на подкритичных скоростях, другими словами ниже той скорости, при которой они могут пойти вразнос. А вот аппараты девятого поколения работают на надкритичных оборотах – проходят страшную черту и далее работают стабильно. Никакой инфы о новых центрифугах нет, фотографировать их запрещено, чтоб не расшифровать габариты. Можно только полагать, что они имеют обычный метровый размер и скорость вращения порядка 2000 оборотов за секунду.

Ни один подшипник таких скоростей не выдержит. Потому ротор оканчивается иглой, которая опирается на корундовый подпятник. А высшая часть крутится в неизменном магнитном поле, вообщем ни с чем же не соприкасаясь. И даже при землетрясении не случится биения ротора с разрушением. Испытано.

К сведению: русский низкообогащенный уран для топливных частей реакторов АЭС втрое дешевле того, что вырабатывается на забугорных газодиффузионных заводах. Речь о цены, а не о себестоимости.

600 МЕГАВАТТ ЗА КИЛОГРАММ

Когда во время 2-ой мировой войны США приступили к программке сотворения атомной бомбы, центрифужный способ разделения изотопов был избран как более обещающий фуррор метод выработки высокообогащенного урана. Но технологические трудности преодолеть не удалось. И америкосы с раздражением объявили центрифугирование неосуществимым. И в мире так считали, пока не уразумели, что в Русском Союзе центрифуги вертятся, да еще как вертятся.

В США, когда отказались от центрифуг, было решено использовать для получения урана-235 способ газовой диффузии. Он основан на свойстве молекул газов с различным удельным весом по-разному диффундировать (просачиваться) через пористые перегородки (фильтры). Гексафторид урана гонется поочередно через длиннющий каскад диффузионных ступеней. Более маленькие молекулы урана-235 легче проникают через фильтры, их концентрация в общей массе газа равномерно увеличивается. Понятно, что для получения 90% концентрации количество ступеней должно исчисляться десятками и сотками тыщ.

Для обычного протекания процесса требуется газ по всей цепочке подогревать, поддерживая определенный уровень давления. И на каждой ступени должен работать насос. Все это просит больших энергетических издержек. Как больших? На первом русском разделительном производстве для получения 1 кг обогащенного урана подходящей концентрации требовалось затратить 600 000 кВт*час электроэнергии. Об
ращаю внимание – кв.

Даже на данный момент во Франции газодиффузионный завод практически вполне съедает выработку 3-х блоков построенной рядом АЭС. Янки, у каких типо вся индустрия личная, пришлось специально выстроить муниципальную электрическую станцию, чтоб по специальному тарифу питать газодиффузионный завод. Эта электрическая станция до сего времени в госсобственности и как и раньше употребляет спецтариф.

В Русском Союзе в 1945 году было решено строить предприятие по производству высокообогащенного урана. И сразу развернуть разработку газодиффузионного способа разделения изотопов. Параллельно приступить к проектированию и изготовлению промышленных установок. Кроме всего этого следовало сделать не имевшие аналога системы автоматизации, контрольно-измерительные приборы нового типа, стойкие к брутальным средам материалы, подшипники, смазки, вакуумные установки и почти все другое. На все товарищ Сталин отдал два года.

Сроки мистические, и, естественно, через два года итог был близок к нулю. Как можно строить завод, если еще как бы нет технической документации? Как разрабатывать техдокументацию, если еще непонятно, какое оборудование там будет? Как конструировать газодиффузионные установки, если непонятно давление, температура гексафторида урана? Ну и как себя поведет это брутальное вещество при соприкосновении с различными металлами, тоже не знали.

На все эти вопросы ответы получили уже в процессе использования. В апреле 1948 года в одном из атомных городов Урала заработала 1-ая очередь завода из 256 разделительных машин. По мере нарастания цепочки машин нарастали и препядствия. А именно, сотками клинили подшипники, текла смазка. А еще работу дезорганизовали особисты и их добровольческие ассистенты, интенсивно ищущие вредителей.

Брутальный гексафторид урана, вступая во взаимодействие с металлом оборудования, распадался, соединения урана оседали на внутренних поверхностях агрегатов. По этой причине не удавалось получить нужную 90-процентную концентрацию урана-235. Значимые утраты в многоступенчатой системе разделения не позволяли получить концентрацию выше 40–55%. Были сконструированы новые аппараты, в 1949 году приступившие к работе. Но выйти на уровень 90% все равно не удалось, лишь на 75%. 1-ая русская ядерная бомба потому была плутониевой, как у янки.

Гексафторид урана-235 высылали на другое предприятие, где его доводили до нужных 90% способом магнитной сепарации. В магнитном поле более легкие и томные частички отклоняются по-разному. Из-за этого происходит разделение. Процесс неспешный и дорогой. Исключительно в 1951 году была испытана 1-ая русская бомба с составным плутониево-урановым зарядом.

Тем временем строился новый завод с более совершенным оборудованием. Коррозионные утраты удалось уменьшить до таковой степени, что с ноября 1953 года комбинат в непрерывном режиме стал выпускать 90% продукт. В это время была освоена промышленная разработка переработки гексафторида урана в закись-окись урана. Из нее потом выделяли железный уран.

Специально для электропитания завода была построена Верхне-Тагильская ГРЭС мощностью 600 МВт. А в общей трудности комбинат потреблял 3% всей произведенной в 1958 году в Русском Союзе электроэнергии.

В 1966 году русские газодиффузионные фабрики начали демонтировать, а в 1971 году устранили совсем. На замену фильтрам пришли центрифуги.

К ИСТОРИИ ВОПРОСА

В Русском Союзе центрифуги строились еще в 1930-е годы. Да и тут они, как и в США, были признаны бесперспективными. Надлежащие исследования закрыли. Но вот для вас один из парадоксов сталинской Рф. В благодатном Сухуми сотка пленных германских инженеров работала над разными неуввязками, в том числе занималась разработкой центрифуги. Возглавлял это направление один из управляющих компании «Сименс» доктор Макс Штеенбек, в группу заходил механик люфтваффе и выпускник Венского института Гернот Циппе.

Обогащение урана: Ирану удалось освоить технологии, недоступные для США
Студентки в Исфахане под управлением священнослужителя молитвами выражают поддержку ядерной программки Ирана

Но работа зашла в тупик. Выход из тупика отыскал русский инже
нер Виктор Сергеев – 31-летний конструктор Кировского завода, занимавшийся центрифугами. Так как на партийном собрании уверил присутствующих, что центрифуга – это перспективно. И решением партсобрания, а не ЦК либо самого Сталина были начаты надлежащие разработки в КБ завода. Сергеев сотрудничал с пленными германцами и поделился с ними собственной мыслью. Штеенбек позднее писал: «Идея, достойная того, чтоб исходить от нас! Но мне она в голову не приходила». А русскому конструктору пришла – опора на иглу и магнитное поле.

В 1958 году 1-ое промышленное центрифужное создание вышло на расчетную мощность. Через несколько месяцев было принято решение о постепенном переходе на этот метод разделения урана. Уже 1-ое поколение центрифуг потребляло электроэнергии в 17 раз меньше, чем газодиффузионные машины.

Но при всем этом нашелся суровый недостаток – текучесть металла на огромных скоростях. Делему решил академик Иосиф Фридляндер, под управлением которого был сотворен уникальный сплав В96ц, который в пару раз прочнее оружейной стали. На данный момент при производстве центрифуг больше употребляются композитные материалы.

Макс Штеенбек возвратился в ГДР и стал вице-президентом Академии. А Гернот Циппе в 1956 году уехал на Запад. Там он с удивлением нашел, что никто не употребляет центрифужный метод. Он запатентовал центрифугу и предложил янки. Но те уже постановили, что мысль утопическая. Только через 15 лет, когда стало понятно, что в СССР все обогащение урана делается центрифугами, в Европе реализовали патент Циппе.

В 1971 году был сотворен концерн URENCО, принадлежащий трем европейским государствам – Англии, Нидерландам и Германии. Акции концерна разбиты меж странами поровну.

Английское правительство держит под контролем свою третья часть акций средством конторы Enrichment Holdings Limited. Правительство Нидерландов – средством компании Ultra-Centrifuge Nederland Limited. Немецкая толика акций принадлежит предприятию Uranit UK Limited, акции которого, в свою очередь, поровну разбиты меж фирмами RWE и E.ON. Центральный кабинет URENCO размещен в Англии. В текущее время концерну принадлежит более 12% рынка коммерческих поставок ядерного горючего для АЭС.

Но при идентичности метода деяния центрифуги URENCO имеют принципные конструкторские отличия. Это разъясняется тем, что герр Циппе был знаком только с опытным прототипом, изготовленным в Сухуми. Если русские центрифуги всего метр в высоту, то европейский концерн начал с двухметровых, а машины последнего поколения выросли в колонны по 10 метров. Да и это не предел.

Америкосы, у каких все самое огромное в мире, выстроили машины высотой 12 и 15 метров. Только их завод закрылся, не успев открыться, еще в 1991 году. О причинах они робко умалчивают, но они известны – трагедии и несовершенство техники. Вобщем, в США работает центрифужный завод, принадлежащий URENCO. Реализует горючее южноамериканским АЭС.

Чьи центрифуги лучше? Длинноватые машины на порядок производительнее малеханьких русских. Длинноватые работают на надкритичных скоростях. В 10-метровой колонне понизу собираются молекулы, содержащие уран-235, а вверху – уран-238. Гексафторид из нижней части перекачивается в последующую центрифугу. Длинноватых центрифуг в технологической цепочке требуется во много раз меньше. Зато, когда идет речь о цены производства, обслуживания и ремонта, числа изменяются на обратные.

ПАКИСТАНСКИЙ СЛЕД

Русский уран для топливных частей реакторов АЭС дешевле забугорного. Поэтому занимает 40% мирового рынка. Половина американских АЭС работает на русском уране. Экспортные заказы приносят Рф более 3 миллиардов. долл. в год.

Но вернемся в Иран. Судя по фотографиям, тут на обогатительных производствах установлены двухметровые центрифуги URENCO первого поколения. Откуда они у Ирана? Из Пакистана. А у Пакистана откуда взялись? Из URENKO, вестимо.

История популярная. Умеренный гражданин Пакистана Абдул Кадыр Хан выучился в Европе на инженера-металлурга, защитил докторскую и занял достаточно высочайший пост в URENCO. В 1974 году Индия испытала ядерное устройство, а в 1975 году доктор Хан возвратился на родину с чемоданом секретов и стал папой пакистанской ядерной бомбы.

По неким данным, 3 тыс. центрифуг Пакистан смог приобрести в самом концерне URENCO через подставные конторы. Позже стали скупать комплектующие. Один голландский компаньон Хана знал всех поставщиков URENCO и поспособствовал закупкам. Приобретались клапаны, насосы, электромоторы и остальные детали, из которых собирались центрифуги. Что-
то равномерно начали создавать сами, закупая надлежащие конструкционные материалы.

Так как Пакистан не так богат, чтоб растрачивать 10-ки млрд баксов на цикл производства ядерного орудия, оборудование стали создавать и на продажу. Первым покупателем стала КНДР. Потом начали поступать и нефтедоллары Ирана. Есть основания считать, что причастным оказался и Китай, снабдивший Иран гексафторидом урана и технологиями его производства и деконверсии.

В 2004 году доктор Хан после встречи с президентом Мушаррафом выступил по телевидению и на публике покаялся в продаже ядерных технологий за предел. Таким макаром снял с управления Пакистана вину за незаконный экспорт в Иран и КНДР. С того времени он пребывает в комфортных критериях домашнего ареста. А Иран и КНДР продолжают увеличивать разделительные мощности.

На чего хотелось бы направить внимание. В сообщениях МАГАТЭ повсевременно говорится о количестве работающих и неработающих центрифуг в Иране. Из чего можно полагать, что машины, сделанные в самом Иране даже с применением привезенных из других стран девайсов, имеют массу технических заморочек. Может быть, большая их часть так никогда и не заработает.

В самом URENCO 1-ое поколение центрифуг тоже преподнесло противный сюрприз своим создателям. Никак не удавалось получить концентрацию урана-235 выше 60%. На преодоление трудности пригодилось пару лет. С какими неуввязками столкнулся в Пакистане доктор Хан, мы не знаем. Но, начав исследования и создание в 1975 году, первую урановую бомбу Пакистан испытал исключительно в 1998 году. Иран практически находится исключительно в начале этого непростого пути.

Уран считается высокообогащенным, когда содержание изотопа-235 превосходит 20%. Иран всегда винят, что он производит конкретно высокообогащенный 20-процентный уран. Но это неправда. Иран получает гексафторид урана с содержанием урана-235 в 19,75%, чтоб даже случаем хотя бы на долю процента не пересечь запрещенную черту. Уран конкретно таковой степени обогащения употребляется для исследовательского реактора, построенного янки еще при шахском режиме. Но вот уже 30 лет, как они закончили пичкать его топливом.

Тут, вобщем, тоже появилась неувязка. В Исфахане построена технологическая линия по деконверсии гексафторида урана, обогащенного до 19,75%, в оксид урана. Но пока она испытана только для фракции 5%. Хотя смонтирована еще в 2011 году. Можно только представить, какие трудности будут ожидать иранских инженеров, если дело дойдет до 90-процентного оружейного урана.

В мае 2012 года анонимный сотрудник МАГАТЭ поделился с журналистами информацией, что на обогатительном производстве в Иране инспекторы МАГАТЭ нашли следы урана, обогащенного до 27%. Но в ежеквартальном докладе этой интернациональной организации нет ни слова на данную тему. Также непонятно, что предполагалось под словом «следы». Не исключено, что это просто был вброс негативной инфы в рамках информационной войны. Может быть, следы – это соскобленные частички урана, который при контакте с металлом из гексафторида перевоплотился в тетрафторид и ишак в виде зеленоватого порошка. И перевоплотился в производственные утраты.

Даже на передовом производстве URENCO утраты способны достигать 10% от общего объема. При всем этом легкий уран-235 вступает в коррозионную реакцию еще охотнее собственного наименее подвижного собрата-238. Сколько гексафторида урана пропадает при обогащении на иранских центрифугах, можно только гадать. Но можно ручаться, что утраты есть и немалые.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Промышленное разделение (обогащение) урана делается в хорошем 10-ке государств. Причина та же, что декларируется Ираном: независимость от привезенных из других стран поставок горючего для реакторов АЭС. Вопрос стратегической значимости, ведь идет речь об энергетической безопасности страны. С расходами в таковой области уже не числятся.

В главном эти предприятия принадлежат URENCO либо же закупают у концерна центрифуги. Русскими машинами 5-ого и шестого поколения оборудованы предприятия, построенные в 1990-е годы в Китае. Естественно, любознательные китайцы разобрали эталоны по винтику и сделали полностью такие же. Но есть в этих центрифугах некоторый российский секрет, который не то что воспроизвести, даже осознать, в чем он состоит, никто не может. Не работают абсолютные копии, хоть ты тресни.

Все те тонны иранского обогащенного урана, которыми стращают мещанина забугорные, ну и российские СМИ, по сути являются тоннами гексафторида урана. С

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 46 | 0,126 сек. | 11.5 МБ