Российский прорыв в обогащении урана
С января 2017 года Ковровский механический завод (входит в структуру Росатома) начал серийный выпуск новой газовой центрифуги поколения 9+.
Газовая центрифуга, хоть и небольшое (у нас в России), но очень сложное устройство - это самое высокотехнологичное устройство используемое для производства ядерного топлива для АЭС.
Напомню, что газовую центрифугу впервые пустили в промышленное производство и применение в СССР. Было это более 60 лет назад. За эти годы было внедрено 9 поколений машинок, каждое из которых на порядок превосходило предыдущее. Не увеличивая энергопотребления производительность центрифуг за это время увеличилась в 6 раз, а срок работы с 3 до 30 лет.
В 2012 году Ковровский завод (г. Ковров Владимирская область) успешно освоил серийный выпуск нового девятого поколения газовых центрифуг (ГЦ-9) уникального по своим характеристикам изделия, первой надкритической центрифуги. По сравнению с предыдущими поколениями производительность ГЦ-9 значительно увеличилась. В декабре 2016 года были изготовлены последние агрегаты "девятки", а начиная с января 2017 года, предприятие перешло на серийное изготовление новой модернизированной газовой центрифуги ГЦ-9+, которая по своим техническим характеристикам значительно производительнее ГЦ-9. По словам директора Уральского электрохимического комбината (УЭХК), где проходили испытания центрифуг и занимались их производством, производительность центрифуг девятого поколения примерно в 4 раза выше, чем 8-го поколения, и это соотношение производительности соблюдается между центрифугами разных поколений.
Теперь коротко опишу почему это событие существенно:
1) Производителей газовых центрифуг в мире очень мало
Технологией обогащения урана в центрифугах официально владеют только русские и европейцы (изначально в Европе технология была применена компанией Urenco, которая потом создала с еще одним крупным европейской атомным холдингом - Areava, совместное предприятие по производству центрифуг). США не смогли создать пригодную для промышленного производства центрифугу до сих пор, хотя как утверждают некоторые источники, им чуть ли не передали чертежи европейской центрифуги. Считается, что несколько стран среди которых Пакистан, Иран, Китай и Бразилия имеют свои национальные модели центрифуг (но насколько процентов они были созданы именно этими странами сказать сложно). В любом случае огромные заводы по обогащению урана были построены Росатомом (Россия и Китай) и Urenco-Areva (Европа и США, где завод принадлежит европейцам).
В этой связи любой технологический прорыв такого плана, это вам не новая версия Айфона.
2) Надкритическая центрифуга - это прорыв
А теперь пару слов что такое надкритическая центрифуга.
Начну с того, что в России центрифуги по 8 поколение включительно были подкритическими. У европейцев модель сразу была надкритической (на докритической скорости у них уран почему-то не обогащался). Причем и до создания ГЦ-9 наши машинки европейским не уступали по эффективности и это признают все эксперты.
Европейские центрифуги
Центрифуга похожа на большой полый цилиндр со стержнем внутри. Центрифуги крутится с огромной скоростью и уран находящийся внутри нее в форме газа из-за центробежной силы начинается разделятся: более тяжелые атомы (U238) отлетают дальше к стенкам, а более легкие (U235) - скапливаются вокруг стержня. В итоге газ вдоль становится более обогащенным по U235.
При очень больших скоростях вращения стержня-ротора на этапе разгона центрифуги (запуска) в конкретный момент может быть достигнута резонансная частота вращения (резонанс вращения стрежня и стенок, который может машинку разрушить). И если центрифуга создана чтобы работать на частотах ниже критических, то она называется подкритической, а когда выше - надкритической (т.е. она должна эту критическую частоту преодолеть).
При этом эффективность центрифуги очень сильно зависит и от ее высоты. Чем больше отношение ее высоты к ее диаметру, тем эффективность лучше.
В общем, чем центрифуга длиннее и быстрее вращается тем она эффективнее, но сложнее с ней работать - нужны более прочные материалы и более сложное и тонкое производство во всех смыслах.
По этому американцы кстати сразу взялись делать огромную центрифугу более 15 метров, на чем и погорели - не справившись со всеми сложностями сразу.
Американская центрифуга (15 метровый гигант)
Европейцы своего 2-3 метрового друга за 20 лет сделали. А мы прекрасно начали первые работать на подкритических "коротеньких" центрифугах, постоянно их усовершенствуя, пока не дошли до центрифуги надкритической. И вот теперь не просто ГЦ-9, а уже ГЦ-9+ массово производят в Коврове.
И это еще не конец. Десятка (ГЦ-10) уже испытывается на Урале!