При центрифужном методе разделения за счет высокой скорости вращения создается центробежная сила, превышающая силу тяготения Земли в сотни тысяч раз. За счет этого более тяжелые молекулы гексафторида урана-238 «сбиваются» на периферии вращающегося цилиндра, а более легкие молекулы гексафторида урана-235 концентрируются возле оси ротора. Через раздельные выводные трубопроводы (типа трубок Пито, о которых говорил Сергеев Штеенбеку) газ, содержащий изотопы U-238, выводится «в отвал», а обогащенная фракция с возросшим содержанием урана-235 перетекает в следующую центрифугу. Каскад таких центрифуг, содержащий сотни и тысячи машин, позволяет быстро увеличивать содержание легкого изотопа. Условно говоря, их можно назвать сепараторами, на которых превращенное в газ урановое сырье (гексафторид урана, UF6) с низким содержанием изотопа U-235 последовательно переводят из консистенции парного молока в сливки и сметану. При необходимости могут и «масло» сбить — довести обогащение до 45?60%, чтобы использовать в качестве топлива в реакторах подлодок и на исследовательских установках. А еще недавно крутили центрифуги до тех пор, пока не получали на выходе дорогущий «сыр» — оружейный уран с обогащением более 90%. Но к концу 1980-х на четырех советских комбинатах «насепарировали» столько оружейного урана, что его запасы были признаны избыточными, и производство высокообогащенного урана для военных целей было прекращено.
При поддержке Николая Синева и Александра Зверева Сергеев «продавил» через ... партком конструкторского бюро Кировского разрешение на создание первой центрифуги. Но в одиночку он бы точно не справился, а потому усилиями все того же Зверева к работе был привлечен Иосиф Фридляндер.
Это имя многое говорит специалистам авиастроения: из сплавов, разработанных Фридляндером, создавались и создаются корпуса и всяческие узлы Ту-16, Ту-95, Ил-86, Ил-96, МиГ-23, Су-30, Су-35, баки «Протона».
Корпуса центрифуг первого поколения — это его заслуга. Корпуса, которые выдерживали давление, температуру, излучение. Поскольку в моем распоряжении только открытые источники, все, что я могу сказать про этот материал — так только то, что называется он «алюминиевый сплав 1960», он же — «сплав В96ц».
Вот такая славная компания создала опытные образцы центрифуг, которые успешно прошли все испытания, и уже в 1958 году Владимирский граммзавод стал «Точмашем». Известны и слова Исаака Кикоина, видевшего, как все это происходило: «Да сделайте вы так, чтобы они работали, а теорию мы подгоним!» И подогнал, само собой. В 1953 году он стал академиком АН СССР — именно за теорию обогащения урана.
Таким было начало истории «иглы» — рождение и становление получились достаточно бурными, но это было только начало.
От себя прошу попробовать запомнить имена тех, без кого атомный проект в его нынешнем виде был бы попросту невозможен. Кикоин, Штеенбек, Сергеев, Зверев, Фридляндер — каждый из них достоин памяти и уважения.
Почти 60 лет назад их умом, настойчивостью страна-бензоколонка обрела технологию, позволившую обогнать производителей айфонов на десятки лет.

«Игла» в СССР и в России

Первый завод по обогащению урана на центрифужной технологии был построен в Новоуральске 4 октября 1957 года.
Да-да, именно в тот день, когда весь мир узнал русское слово «Спутник». Вот про него знали все, а про начало новой эпохи в атомном проекте не только СССР, но и всего прочего мира — только те, кто имел к этому событию непосредственное отношение.
Не стоит забывать, что у урана две ипостаси: он и топливо АЭС, и основа самого страшного оружия. Сравнивая работу по разделению урана при помощи диффузии и при помощи центрифуг самого первого поколения, Средмаш уже все понял: на одинаковый объем урана-235 центрифуги требовали электроэнергии в... 17 раз меньше, чем «сеточки». Соответственно диффузионный завод Д-1 был реорганизован в то, что нынче известно, как Уральский электрохимический комбинат.
Гарантии на первое поколение центрифуг были недолгими — три года. Первый блин, впрочем, комом не оказался — они проработали больше 10 лет, поскольку по ходу эксплуатации выяснилось, что самая большая страшилка центрифугам вовсе не грозит.
А боялись... сейсмических колебаний. Ка-а-ак тряхнет, как коснется бешено вращающаяся «игла» неподвижной стенки, ка-а-ак разнесет все на куски!!!
Но выяснилось, что вращающаяся «игла» к колебаниям устойчива так же, как устойчив гироскоп при стабильной скорости вращения. И теперь «бочоночки» центрифуг высотой меньше метра стоят в три яруса и крутятся, крутятся, крутятся...
Я вот пишу — 1500 оборотов в секунду, даже не комментируя, а давайте попробуем представить, что это такое. Стиральные машины с пылесосами у всех есть — гляньте, сколько у них оборотов. 1200—1500 в минуту. Сколько времени они при таких оборотах могут работать — несколько часов? А «игла» центрифуги — в 60 раз быстрее и 30 лет без единой остановки.
Поломки? Да, имеют место быть — 0,1% в год, такова статистика. Из тысячи центрифуг 1 за год может аварийно отключиться. Подшипников нет, «гореть» нечему. Поколения центрифуг обновлялись, в среднем, раз в 8 лет. Немножко увеличивалась скорость вращения, немножко улучшался материал корпуса и т.д.
Эти «немножко» за минувшие годы снизили энергозатраты на единицу работы разделения в 10 раз, а вот производительность центрифуг — выросла, причем в 14 раз. «Уходят» поколения центрифуг неторопливо: в 2009 году, к примеру, выключили центрифуги пятого поколения, которые были раскручены в 1979 году — при Леониде Ильиче Брежневе.
Грустно — не растет ВВП, не работает «Точмаш» в три смены... А что взять с ватников? Сделали «бочонки» и давай водку с медведем пить...
Ну а если без анекдотов, то Виктор Сергеев, отладив работу центрифуг для урана, и не думал сидеть, сложа руки. Под его руководством созданы центрифуги для разделения изотопов самых разных химических элементов, Виктор Иванович продолжал работу до своего ухода в 2008 году. Люди этого поколения и этой закалки с работы уходили тогда же, когда и в мир иной...
Итоги вращения советско/российской «иглы» ежегодно подводит МАГАТЭ.
Мировая мощность заводов по обогащению урана в 2015 году составила 57 073 тысячи единиц работы разделения(далее ЕРР). Мощность заводов компании ТВЭЛ — 26 578. 46,6% мировых мощностей.
Впрочем, можно учесть еще и Китай, в котором обогащение идет на советских центрифугах шестого поколения — 4 220 тысяч ЕРР. Тогда российская доля производства топлива для АЭС получается 54%. Такая вот арифметика.
И напоследок — снова о Викторе Сергееве. Росатом продал Китаю завод по обогащению: в 2008 году в Шэньси за 1 миллиард долларов поставили каскады центрифуг 6-го поколения.
Как китайцы умеют копировать технологии — известно: что угодно, быстро и дешевле оригинала. Российские центрифуги разобрали до последнего винтика — но вот на дворе уже 2016-й, а никакой информации о том, что китайцы справились с копированием технологии их изготовления, по прежнему нет.
А в России Росатом в 2015 году запустил центрифуги 9-го поколения, после чего настало время для НИОКР поколения №10.