Мир на пике – Мир в пике

Нефтяной динозавр, хоть сам и состоит в «ядерном клубе», но уже не может диктовать этим ядерным фокстерьерам свою волю — у них очень острые зубы. Пусть у него самого есть ядерное оружие, но применять его он не станет. Страшно. А во многих других аспектах ядерной гонки наш нефтяной динозавр отстает от фокстерьеров уже сейчас. И связано это именно с обогащением природного урана до энергетических стандартов.

Все эти страны успешно наладили у себя обогащение природного урана в промышленных количествах, поставив на своей территории достаточно мощные заводы по разделению изотопов. Именно на этих заводах и производятся основные объемы промышленного ядерного топлива, поскольку страна, просто добывающая природный уран, обычно не может превратить его во что-то путное и пригодное для ЯТЦ.

ЯТЦ — это ядерно-топливный цикл, очень сложный процесс, который превращает простой уран в породе какой-нибудь шахты в стабильную электроэнергию в сети 220 вольт в вашем доме. И любой простой добытчик урана — Намибия ли, Нигер или даже Украина — продает свой природный уран кому-то в «Большой семерке» либо еще нескольким странам в мире. У этих стран есть технологии разделения изотопов урана, и они могут превратить выкопанный природный уран в реакторное топливо. Ну а потом желающие (например Украина, у которой, кроме урановых шахт есть и свои ядерные реакторы) уже получают обогащенное урановое топливо назад в виде красивых топливных «таблеток».

Для понимания ответим на еще один простой вопрос: а зачем вообще разделять уран на два изотопа?

Природный уран, который вот прямо в земле лежит, представляет собой «коктейль» из двух основных изотопов: ²³⁸U и ²³⁵U. Для современных реакторов нужен только легкий изотоп урана ²³⁵U. Именно он «горит» в современных реакторах. Ну а второй, тяжелый изотоп урана — ²³⁸U, это просто невзрачный серого цвета металл, который никак не заставишь гореть в современной конструкции реактора. Из ²³⁸U можно сделать сердечник артиллерийского снаряда, ну или… пустить его на фарфоровую краску. Впрочем, именно на ²³⁸U у нас основная ставка в будущем, но пока мы его в реакторах не сжигаем.

А вот что можно сделать из ²³⁵U? Ну, во-первых, атомную бомбу (в мировом хозяйстве нужная вещь), а во-вторых — топливо для АЭС.

Начиная с этого момента уже ощущается разница в подходах между русскими и западными технологиями. Фокстерьеры у нас разные. Одни зеленые, другие красные, желтые.

[56]

Американский (западный) ЯТЦ работает на закиси-окиси урана (U₃O₈), называемой еще «желтым кеком».

Российский же ЯТЦ изначально строился на использовании в качестве сырья другого соединения — тетрафторида урана (UF₄).

И когда мне начинают рассказывать о том, что «русские всю бомбу украли у американцев прямо в чертежах», я их отсылаю к этому малоизвестному факту. Ибо моя бабушка как раз со всей этой гадостью и работала в Днепродзержинске, на одном из первых обогатительных предприятий советского ЯТЦ.

На желтом кеке и на тетрафториде урана заканчивается обычная жизнь природного урана и начинается то, за чем пристально следит МАГАТЭ, — разделение изотопов урана.

Для этого и желтый кек, и тетрафторид урана превращают в газ — гексафторид урана (UF₆), который уже легко, за счет мельчайшей разности в весе изотопов (всего 3 нейтрона на каждое ядро урана!) разделяется на очень сложных обогащающих установках — газовых центрифугах и газовых диффузорах. В настоящее время около 35 % обогащения делается на диффузорах, а 65 % — на центрифугах.

И вот тут мы подходим к ключевому вопросу, как отделяют эти два, почти идентичных атома друг от друга? Ведь с точки зрения обычной химии и то, и другое — обыкновенный уран, который практически одинаково взаимодействует в рамках любых химических реакций.

В самом начале ядерной гонки величайшими учеными как в СССР, так и в США, осваивалась идея диффузионного разделения — пропускать уран через очень мелкое «сито». Точнее — через очень тонкие длинные трубочки, в которых более легкий изотоп ²³⁵U двигался бы чуть-чуть быстрее. В результате газ на выходе из этой тончайшей трубочки получается уже немного обогащен ²³⁵U и содержит меньше ²³⁸U. Поскольку «толстый», тяжелый уран тоже сочится в готовый продукт, обогащение получается на деле копеечное — на выходе из одной ступени газового диффузора уран обогащается всего в 1,00 429 раза. Поэтому газодиффузные обогатительные предприятия — это циклопические по размерам, состоящие из тысяч и тысяч ступеней обогащения громадные заводы.