Обращение к сайту «История Росатома» подразумевает согласие с правилами использования материалов сайта.
Пожалуйста, ознакомьтесь с приведёнными правилами до начала работы

Новая версия сайта «История Росатома» работает в тестовом режиме.
Если вы нашли опечатку или ошибку, пожалуйста, сообщите об этом через форму обратной связи

Участники проекта /

Асадулин Ринат Спартакович

Заме­сти­тель гене­раль­ного дирек­тора АО «ПО «Элек­тро­хи­ми­че­ский завод» по про­из­вод­ству
Асадулин Ринат Спартакович

Не сек­рет, что полу­че­ние высо­ко­обогащен­ного урана (по изо­топу 235) в 1950‑е годы ХХ века в первую оче­редь было необ­хо­димо для созда­ния ядер­ного оружия: в это время ковался ядер­ный щит страны. Этим занимался не только СССР, но и другие госу­дар­ства. Но тогда же, в 1954 году, была запущена в экс­плу­а­тацию пер­вая в мире АЭС — Обнин­ская, и стало понятно, что 235U может исполь­зо­ваться и в мир­ных целях. А это уже принци­пи­ально новая задача. Атом­ные станции должны были стать источ­ни­ком ста­биль­ной и при этом деше­вой элек­три­че­ской энергии, то есть быть эко­номи­че­ски эффек­тив­ными. Соот­вет­ственно, появи­лась задача сни­зить затраты на каж­дом этапе ядер­ного топ­лив­ного цикла с конеч­ной целью всех этих уси­лий — сни­зить цену кВтч. На момент пуска Обнин­ской АЭС были известны несколько мето­дов раз­де­ле­ния изо­топов, в том числе элек­тро­маг­нит­ный, тер­мо­диффу­зи­он­ный, газоцен­три­фуж­ный, газо­ди­нами­че­ский (зву­ко­вое сопло, вих­ре­вая труба), но пер­вым промыш­лен­ным мето­дом раз­де­ле­ния изо­топов стал газо­диффу­зи­он­ный. Это эффек­тив­ный метод, но чрез­вы­чайно энерго­за­трат­ный. Поэтому раз­ра­ботка совет­скими уче­ными газоцен­три­фуж­ной тех­но­логии раз­де­ле­ния изо­топов урана, при­чем тех­но­логии промыш­лен­ной, а не экс­пе­римен­таль­ной, была насто­ящим про­рывом. По срав­не­нию с газо­диффу­зи­он­ным мето­дом затраты на одну еди­ницу работы раз­де­ле­ния (или, говоря по-другому, энерго­за­траты на про­из­вод­ство) сокра­ти­лись более чем в 20 раз! Это глав­ное кон­ку­рент­ное пре­имуще­ство газо­вых цен­три­фуг. Газо­вая диффу­зия — это тех­но­логи­че­ский процесс, осно­ван­ный на раз­лич­ной ско­ро­сти про­ник­но­ве­ния моле­кул газа с раз­ной моле­ку­ляр­ной мас­сой через мик­ропо­ри­стую струк­туру, изго­тов­лен­ную из спе­чен­ного метал­ли­че­ского порошка, при кото­ром необ­хо­димо про­ка­чи­вать зна­чи­тель­ное коли­че­ство гек­сафто­рида урана с исполь­зо­ва­нием компрес­сор­ного обо­ру­до­ва­ния. При этом эффект раз­де­ле­ния на одной ступени очень низ­кий, зна­чит, этот очень энерго­за­трат­ный процесс нужно повто­рить множе­ство раз. Ротор цен­три­фуги враща­ется в ваку­уме на маг­нит­ном под­весе с опо­рой на тон­кую иглу. Цен­тро­беж­ная сила действует на моле­кулы гек­сафто­рида урана, и в соот­вет­ствии с раз­ницей моле­ку­ляр­ных масс про­ис­хо­дит раз­де­ле­ние. В при­сте­ноч­ном слое ока­зы­ваются более тяже­лые моле­кулы, содержащие изо­топ 238U, к цен­тру ротора концен­три­руются более лег­кие моле­кулы, содержащие изо­топ 235U. Допол­ни­тель­ный эффект раз­де­ле­ния в цен­три­фуге воз­ни­кает за счет осе­вой цир­ку­ляции рабо­чего газа в при­сте­ноч­ном слое. Рас­кру­тить ротор в ваку­уме суще­ственно проще, чем про­да­вить гек­сафто­рид урана сквозь мел­ко­я­че­и­стую мем­брану - для этого нужно создать очень высо­кое рабо­чее дав­ле­ние. А с газо­выми цен­три­фугами избыточ­ное дав­ле­ние созда­вать не нужно, соот­вет­ственно, энерго­за­траты на раз­де­ле­ние в разы ниже. Как только был создан кас­кад для раз­де­ле­ния изо­топов урана, уче­ные зада­лись вопро­сом, можно ли с помощью цен­три­фуг раз­де­лять изо­топы других элемен­тов. Пре­жде всего речь шла о ста­биль­ных изо­топах — изо­топ­ные таб­лицы уже были известны. На базе Инсти­тута атом­ной энергии в Москве (впо­след­ствии - Кур­ча­тов­ский инсти­тут) еще в конце 1950‑х годов начали про­во­диться экс­пе­римен­таль­ные работы. Базо­вой площад­кой по созда­нию промыш­лен­ных мето­дов раз­де­ле­ния был УЭХК. Ака­демик Исаак Кон­стан­ти­но­вич Кикоин в 1970‑е годы пред­ложил создать опытно-промыш­лен­ное про­из­вод­ство ста­биль­ных изо­топов. И пер­вой промыш­лен­ной площад­кой не только в Совет­ском Союзе, но и во всем мире стал ЭХЗ. Эту иници­а­тиву тогда под­держали тех­ни­че­ские руко­во­ди­тели — Вален­тин Григо­рье­вич Шапо­ва­лов, Ана­то­лий Нико­ла­е­вич Шубин, кото­рые сто­яли непо­сред­ственно у исто­ков раз­де­ле­ния изо­топов неура­но­вых элемен­тов. Можно ска­зать, что тогда была открыта новая стра­ница в исто­рии атом­ной отрасли. И уже в 1971 году была нара­бо­тана пер­вая пар­тия 57Fe, обогащен­ного до 80%. Есте­ственно, все раз­ра­ботки были строго засек­ре­чены. Область при­ме­не­ния 57Fe — от дефек­то­скопии и мет­ро­логии до кос­ми­че­ских тех­но­логий. Не надо забы­вать, что 1960–1970‑е годы — это начало кос­ми­че­ской эпохи в СССР, в это время активно раз­ра­ба­ты­ва­лись пер­вые ядер­ные реак­торы для кос­ми­че­ских аппа­ра­тов. И для этого могли быть исполь­зо­ваны спе­ци­фи­че­ские свойства ста­биль­ных изо­топов раз­лич­ных хими­че­ских элемен­тов, кото­рые уче­ные тогда не могли полу­чить в зна­чимых коли­че­ствах другими мето­дами. Задачи тех времен рас­кры­ва­лись как большая тол­стая книга. С полу­че­нием каж­дого нового изо­топа, отдельно обогащен­ного, можно было изу­чать его свойства, также можно было, исполь­зуя уже суще­ствующие ядер­ные реак­торы, полу­чать радио­ак­тив­ные изо­топы, про­во­дить иссле­до­ва­ния как в медицин­ских целях, так и для раз­ви­тия фун­дамен­таль­ной науки. Отдель­ное направ­ле­ние — изу­че­ние вли­я­ния свойств ста­биль­ных изо­топов на кон­струкци­он­ные мате­ри­алы, ведь в ядер­ном реак­торе при высо­кой плот­но­сти потока нейтро­нов, есте­ственно, про­ис­хо­дит изме­не­ние свойств мате­ри­а­лов. Вто­рым элемен­том, изо­топы кото­рого раз­де­лили на ЭХЗ, был вольфрам. Опытно-промыш­лен­ное про­из­вод­ство ста­биль­ных изо­топов на ЭХЗ начали созда­вать с 1971 года. Лабо­ра­тор­ные и малые стенды были созданы на базе цен­траль­ной завод­ской лабо­ра­то­рии совместно с уче­ными Инсти­тута атом­ной энергии им. Кур­ча­това. Затем задачи при­ме­не­ния изо­топов начали расши­ряться, и в конце 1980‑х годов было постро­ено отдель­ное спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ное про­из­вод­ство по полу­че­нию радио­ак­тив­ных изо­топов. Помимо 55Fe, на заводе был полу­чен 14C. Сле­дующим шагом стало полу­че­ние в промыш­лен­ных масшта­бах 85Kr, кото­рый до сих пор вос­тре­бо­ван на рынке, в первую оче­редь как источ­ник для дефек­то­скопии. Успех работы над полу­че­нием ста­биль­ных изо­топов в 1970–1980‑х при­вел к появ­ле­нию про­екта «Свет­лана» — созда­нию на Элек­тро­хи­ми­че­ском заводе пол­ноцен­ного промыш­лен­ного комплекса про­из­вод­ства ста­биль­ных изо­топов. В 1990‑е, когда Роса­том вышел на миро­вой рынок, про­из­вод­ство ста­биль­ных изо­топов на ЭХЗ полу­чило новый тол­чок к раз­ви­тию, поскольку пошли заказы от науч­ных орга­ни­за­ций и кол­ла­бо­раций прак­ти­че­ски со всего мира. Другое направ­ле­ние исполь­зо­ва­ния ста­биль­ных изо­топов — медицина. Это в первую оче­редь полу­че­ние изо­топов молиб­дена, ири­дия, тел­лура и ксе­нона, кото­рые в даль­нейшем после облу­че­ния в ядер­ных реак­то­рах и уско­ри­те­лях пере­хо­дят в радио­ак­тив­ные изо­топы, напри­мер 98Mo — в 99Tc. За послед­ние годы на ЭХЗ линейка про­из­вод­ства ста­биль­ных изо­топов расши­ри­лась до 22 элемен­тов таб­лицы Мен­де­ле­ева. Учи­ты­вая, что у одного элемента может быть несколько изо­топов, на ЭХЗ осво­ена тех­но­логия нара­ботки 115 раз­лич­ных изо­топов.Изо­топы одного и того же элемента могут исполь­зо­ваться в раз­лич­ных сфе­рах. Напри­мер, одним из ста­рейших у нас явля­ется про­из­вод­ство цинка, обед­нен­ного по изо­топу 64. Он широко исполь­зу­ется на атом­ных станциях зару­беж­ного диза­йна для добав­ле­ния в теп­ло­но­си­тель пер­вого кон­тура, мы про­из­во­дим его уже много лет, успешно постав­ляем в форме оксида цинка либо аце­тата цинка на меж­ду­на­род­ный рынок. А в насто­ящий момент уче­ным потре­бо­ва­лись также 66Zn и 68Zn. Это гово­рит о том, что наука еще изу­чает свойства изо­топов, и какие изо­топы будут вос­тре­бо­ваны в даль­нейшем — нам только пред­стоит узнать. Наука ведь не стоит на месте, идет впе­ред. И наши тех­но­логии поз­во­ляют не отста­вать от этого процесса. Тех­но­логии ЭХЗ посто­янно совершен­ствуются, и мы стремимся успе­вать за потреб­но­стями современ­ных инду­стрий. И здесь ЭХЗ имеет возмож­ность опи­раться на очень бога­тую базу, нара­бо­тан­ную деся­ти­ле­ти­ями. И сей­час, если потре­бу­ется, мы можем взять любое веще­ство, кото­рое может нахо­диться в газо­об­раз­ном состо­я­нии и дав­ле­ние его насыщен­ных паров поз­во­ляет подать его в газо­вую цен­три­фугу, и про­из­ве­сти раз­де­ле­ние по изо­топам.