История ракетно-ядерной гонки США и СССР

Теоретические расчёты показывали, что эти недостатки газодиффузионных машин могли быть преодолены с помощью метода разделения изотопов на газовых центрифугах. Однако, несмотря на большие усилия и затраты, американским специалистам не удавалось в процессе Манхэттенского проекта довести центрифуги до промышленного внедрения. В 40-е годы потерпели неудачу и проекты в Западной Европе (прежде всего, в ФРГ) из-за чего на Западе на долгое время пропал интерес к этой технологии, хотя отдельные разработки в этом направлении немецкие учёные вели медленными темпами.

В СССР работы по газовым центрифугам и методу велись с 1936 года немецким профессором-физиком Ф. Ланге, а затем с 1946 года в Сухумском физико-техническом институте (НИИ-5, где работала группа немецких физиков, переехавшая в СССР) под руководством нобелевского лауреата Г. Герца профессором М. Штеенбеком, инженером Р. Шеффелем и физиком Г. Циппе. Поначалу и эти работы не привели к успеху, но они позволили увидеть новые пути развития конструкции центрифуги и внедрить в её конструкцию новые элементы, технологии и материалы. В течение 50-х годов в ЦКБМ постепенно были разработаны новая конструкция и новая технология разделения урана на газовых центрифугах. Исходной здесь была газовая центрифуга Штеенбека, конструкция которой с длинным ротором казалась неудачной и неработоспособной (примерно как первая конструкция газодиффузионной машины). Но учёным и изобретателям ЦКБМ удалось постепенно существенно изменить конструкцию, упростить её и ввести ряд таких усовершенствований, которые сделали её и работоспособной, и очень эффективной. Короткий ротор центрифуги позволил уйти от резонансных колебаний ротора, собственные частоты колебаний которого лежали выше частоты вращения ротора. Использовали магнитную подвеску ротора и стабилизирующую нижнюю иглу с искусственным рубином и масляной ванной – эти узлы разработали немецкие физики, а технологически их «довели» советские учёные. В конструкцию ввели ряд изменений, которые позволили правильно рассчитать и использовать процесс циркуляции газа внутри ротора центрифуги, и выполнить подвод и отбор газа с помощью трубок Пито. Немецким учёным такая конструкция казалась неработоспособной, и вначале она действительно не работала. Но опыт, накопленный ещё в 40-х годах, позволил коллективам Синёва и Кикоина И. усовершенствовать её так, что она стала работать очень эффективно при больших скоростях вращения ротора. В конструкции удалось удачно использовать эффекты, которые, как казалось вначале, делали её неработоспособной (например, скачки уплотнения газа на трубках Пито, игравших роль насосов). И удалось сделать конструкцию такой, что она легко соединялась с подобными центрифугами в каскады. Схема такой «докритической» русской центрифуги с коротким ротором длиной 500 мм и диаметром 100 мм является следующей является следующей – см. рисунок.