2
8026

История разделения изотопов урана. Часть 6.

ОКОНЧАНИЕ компаса «История разделения изотопов урана для первых атомных бомб»,СССР: ПРЕДЪЯВИТЕЛЬСКИЙ ПУСК

на сайте с 17 января 2009

В сокращении текст опубликован

в электронном журнале "Исследовано в России"

ПУСКОВАЯ ЛИХОРАДКА

«Надо наладить научное приборостроение и получение реактивов .... Надо поднять... наше высшее образование, вузы, университеты, готовить молодежь для науки». Из письма Капицы

 Фото:   Карта и фрагмент аэрофотосъемки территории 
              бывшего завода №813   

   
             Середина 1948г. От А-бомбы уже стала зависеть вся внешняя политика. Произвольные сроки, списанные с Манхэттенского проекта, нарушались, их всеми силами пытались выдержать. Из центра давили и торопили с пуском. Накануне Кикоин послал докладную записку Берии, возможно, она то и вызвала гнев Ванникова. Приведем несколько выдережк. Первоисточники, даже в урезанном виде, дают более яркое представление, чем пересказ:
                                                                 «Товарищу Берия Л.П.
Докладываю Вам о ходе монтажно-пусковых работ на заводе по состоя­нию на 1 июля с.г ... Я здесь не касаюсь причин срыва правительственных сроков строитель­ством по недостаточной компетентности моей в этих вопросах ... существенная задержка происходила и происходит из-за отсутствия достаточного количества стеклянных манометров, которые обязал­ся подготовить завод. Кроме того, считаю необходимым обратить внимание, что работы по обеспечению вакуумной герметичности до сих пор производятся кустарным способом, по наблюдению натекания воздуха с помощью стеклянных ма­нометров. На эти работы тратится около 80 % времени, потребного на все монтажные работы. Для существенного сокращения времени на герметизацию машин совершенно необходимо иметь на заводе масс-спектрометрические течеискатели и достаточное количество гелия. Три таких течеискателя, разработанных и изготовленных Лабораторией № 2 АН СССР, находятся на заводе. Размещение же заказа на эти течеискатели в промышленности (требуется около 200 течеискателей), равно как и поставка гелия для них, недопустимо затягивается, несмотря на имеющиеся по этому вопросу решения Правительства.  Отсутствие течеискателей может явиться сильным тормозом для дальней­шего развертывания монтажа диффузионного завода
[1]. 
          Одной из очень существенных причин задержки в пуске каскадов является наличие грубых технических дефектов в электротехническом хозяйстве завода, как связанных с ошибками в рабочем проекте, так и с качеством монтируемого оборудования. В бытность свою здесь, 6.VI с.г., тов. Б.Л. Ванников подписал телеграфное распоряжение директору ГСПИ 11 направить на завод двух ответственных электриков-проектантов. Это распоряжение и сегодня, 10 июля, не выполнено. В результате такой проверки свыше тысячи уже смонтированных машин было выявлено около 15 % бракованных делителей, была даже обнаружена одна машина, смонтированная вообще без делителя (фильтра)! В нескольких делителях уже смонтированных машин мы обнаружили по­сторонние предметы (кусок резиновой перчатки, стружки от карандаша, кап­ли масла), которые, разумеется, совершенно недопустимы по соображениям коррозии .... 
            До сих пор вопрос о наборе инженерных кадров для основного про­изводства не решен.  Даже решение Правительства  от мая с.г. о направлении на завод 813 двадцати молодых специалистов, окончивших в этом году инженерно-физи­ческий факультет Московского механического ин-та, не выполнено. (Эти спе­циалисты прошли специальную подготовку под нашим руководством.)... 
             До устранения хотя бы этих причин не может быть обеспечен необходимый перелом в темпах работ по пуску завода».
===========================================

[1] Была и другая практика «Вакуумные работы проводились самым примитивным образом — путем создания в оборудовании избыточного давления воздуха и обмыливания предполагаемых неплотных участков оборудования. По образованию мыльных пузырей судили о неплотности оборудования».
  
    Использованные материалы в этой части компаса приведены в конце на  отдельном модуле. 

ПРОВАЛЬНЫЙ ПУСК

«…заранее предполагал, во что оно (дело, которым занимается Спецкомитет) у нас выродится». Из писем Капицы.

Лев Дмитриевич Рябев  
       (род. 1933г.)

1984–2002гг.
зам. министра и министр атомной промышленности (средмаша)



 

 





В официальной хронологии основных событий в атомной отрасли СССР значится:

«1948г.  Декабрь. На комбинате №813 получена пробная партия высокообогащенного урана (75% изотопа уран-235).
             Конец года. Введен в эксплуатацию завод № 418 по электромагнитному разделению  изотопов
.
 1949г. Июнь. На комбинате № 813 получена промышленная партия высокообогащенного урана (75% изотопа уран-235)». 
            Официальная хроника, конечно, красивей, чем жизнь. Многих она устраивает. А что было на самом деле?
            Завод все-таки пускать пришлось: план.  Пуск хотели сделать предъявительским, его проводили в пять этапов. Начинали с «конца», подавая гексафторирд урана не на вход схемы, а в укрепляющую часть: «Пуск начинается с малых машин, которые впоследствии окажутся концевыми. По мере вступления в строй каждой новой очереди будет расти концентрация урана-235 в отбираемом продукте». 
         Концентрация, однако, не росла, и вообще ее не оказалось. Пуск окончился провалом, масштаб которого явно не предвидели - просто шок: обе громадные схемы были приведены в негодность. Тому две причины.
1) Первая - была выбрана слишком плотная посадка в шарикоподшипниках – в вакууме из-за перегрева их клинило. Пришлось на ходу менять подшипники на 5500 машинах, разбирая встроенные двигатели.
2) Вторая – коррозия. В местах подсоса за счет попадания влаги воздуха происходил гидролиз UF6, вызывающий сильную коррозию, измеряемую просто потерей продукта. Это особенно сказывалось в укрепляющей части схемы, где граммы гексафторида урана уже с легким изотопом, разлагаясь  почти нацело, оседали на стенках. Какая там концентрация?  Внутренность всей системы покрылась мелким зеленоватым налетом соединений тетрафторида урана.            

Официальная хроника представляется уж больно приукрашенной. К самим же фильтрам претензий не было, до них  просто не дошло дело.


 

КЕФИРШТАДТ

«Товарища Берия мало заботит репутация наших ученых (твое, дескать, дело изобретать, исследовать, а зачем тебе репутация)». Из письма Капицы

Новоуральская тайга     

Всеволод Александрович Каржавин
             (1904-1992)  

Юрий Александрович Крутков 
             (1890 – 1952)

 

Безысходность ситуации толкнула руководство на изменение «режима», не технологического, а режима секретности - на объект были доставлены «умные немцы». Когда они подписывали контракты на 10 лет сразу же после нашей Победы весной 1945г., еще не было атомного проекта, не возникал вопрос о работе над бомбой и о соответствующих подписках о неразглашении. Впоследствии решили, что к секретам их допустить можно, но только по вопросам делящихся материалов и то сведения о мощности производств, начиная с полупромышленных, для них должны быть закрыты. Исключение уже было и раньше (Н. Риль), теперь это пришлось делать для Герца, Тиссена и Г. Барвиха. Здесь на объекте побывают также Ю. Мюлленфордт и В. Шютце.
            Смена за окном кипарисов на ели ассоциировалась по каким-то причинам с заменой напитков, подаваемых к столу. Таежный поселок они окрестили «Кефирштадтом» ("Kefirstadt"). Немцы  могли сообразить, сколько граммов U-235 может дать такая махина как №813, собственно, для этого их сюда и привезли.  А вот где же она находится - знать им было не положено. Возможно, они поначалу даже решили, что это Сибирь. По преданиям, в институте «А» особист майор Михаил для пользы дела любил пугать немцев ссылкой в Сибирь на исправление, если те будут плохо работать (подробнее см. Абхазия - кузница ядерного оружия). Потом и Сталин зачем-то подарил фон Арденне соболью шубу. 
            В Кефирштаде Герц с Барвихом, как и Соболев, решали, очевидно, известную со школы задачу про резервуар. Условия сходные:  в каскад подается сырье по трубе 1, по трубе 2 отводится поток в отвал. Спрашивается  – до какого уровня в каждой из 3100 ступеней разделения надо снизить коррозионные потери, чтобы на выходе в трубе 3 появился продукт (см.  часть 4, рис. 1, ПРОГРАМНЫЙ ДОКЛАД ). Помощник Барвиха, бывший член-кор. и «зэка» Ю.А. Крутков, вроде бы оставался в Сухуми. А вот заведующий лабораторией коррозии В.А. Каржавин,  попавший после Магаданской и Норильской шарашек в привилегированную  «А», приезжал сюда, скорей всего, как в Свердлдовск-44. Для подавления коррозии, он вместе с Тиссеном предложил  пассивировать  поверхность деталей и узлов предварительным прогревом во фтор-воздушной смеси. Предложение было одобрено специально созданной комиссией по коррозии, возглавляемой А.Н. Фрумкиным. Эта была, конечно, полумера. Далее предстояла громадная работа по изменению конструкции машин, поиску способа газоплотного никелирования и противокоррозионного покрытия рабочих  поверхностей и пр.

ВТОРАЯ ПОПЫТКА

«У нас ситуация дикая - у нас оркестр, а дирижер не знает нот» Из письма Капицы

 Аркадий Константинович Круглов
Более 40 лет проработал в атомной отрасли: в 50-60гг.— на уральских атомных объектах, а затем — в Минсредмаше СССР, где в течение 20 лет руководил Научно-техническим  управлением.

В начале 1949г. в Кефирштадте начался аврал. Первухин провел здесь безвыездно три месяца. Пришлось менять двигатели в 5000 машинах. Были ужесточены нормы приемки и контроля отремонтированного и вновь изготовленного оборудования. Директора или представители заводов-изготовителей постоянно присутствовали на площадке. На самом же деле в кратчайшие сроки была осуществлена полная реконструкция всего производства. Легче было бы сделать новое, да не из чего. Абсолютно все пришлось разбирать, выскребать «продукт», чистить, промывать от радиоактивной пыли, драить и шлифовать до блеска. Схема стала более «треугольной» (см.   часть 4, рис. 2, ПРОГРАМНЫЙ ДОКЛАД ). Пуски и вынужденные остановки подтвердили теорию - время достижения стационарного режима и, соот­ветственно, концентрации U-235 на выходе из системы составляет для такого объема около  п о л у г о д а !  Поэтому испорченные машины ОК-7 (896  шт.) были заменены на менее габаритные и  менее мощные ОК-6 (1 696  шт.). Впоследствии по предложению Н.М. Синева, бывшего  в тот период начальником техотдела завода,  на самом  выходе  были установлены переделанные минимашины ОК-6. Упомянутые машины одноступенчатые, как и установленные в Ок-Ридже (ОК с этим не связано, тогда и до 1954г. их называли ЛБ – Лаврентий Берия).
            Осенью 1949г., как обычно, в своем салон-вагоне, на завод приехал Берия, там же были  Ванников, Первухин, Курчатов и др. Об этом событии можно найти различающиеся воспоминания, что в мемуарном жанре не редкость. Берию провели по цеху, в числе сопровождавших был и будущий директор завода  И.Д. Морохов, с его слов история и записана.  В конце спохватились, Л.Б. оставил пальто при входе, пришлось послать машину, так как длина здания составляла порядка километра. Покидая прерванное совещание, он предупредил: 
            «Даю вам сроку три месяца, чтобы все закончить, но если вы не обеспечите за это время все, что от вас требуется, пеняйте на себя, а я заранее предупреждаю – готовьте сухари».
           Сухари никому сушить не пришлось ни в Челябинске-40, ни в Свердловске-44. Приезды «дирижера» на объекты обычно сопровождались лишь перестановкой руководящих кадров на местах.
Капица оказался прав. Кого уж тут винить?  Оркестранты играли, как могли.         
           Тогда в 1949г. в Свердловске-44 сначала получили лишь 4,2 кг урана (соль «кремнила-6») с 30%-ой концентрацией U-235, уже в октябре его передали соседям в Свердловск-45, где под руководством Арцимовича был пущен калютрон. Окончательное концентрирование проводилось, как и в Ок-Ридже, электромагнитным методом. Соболев одобрил инициативу заводчан на «циклическую» работу с повторным прогоном продукта, при котором удалось повысить содержание U-235 до 75%.   На несовершенном оборудовании первой очереди Д-1 у нас пришлось выжимать значительно большее содержание нужного изотопа, чем это потребовалось американцам в 1945г. на К-25.

МАСТЕР-КЛАСС

«Часто причина неиспользования новаторства в том, что обычно мы недооценивали свое и переоценивали иностранное…» Из письма Капицы

1) Сухуми  2) Барвих 3) \   Фото:1) Сухуми  2) Гейнц Барвих 3) "Колонна" машин с трубчатыми фильтрами на комбинате №813
=========================================
    Как и в Манхэттенском проекте у нас был свой «русский алсос» - вывоз «мозгов» с оккупированных территорий. В отличие от американцев мы их вывозили, по бедности, вместе с «железом». Этим Берия поручил заняться Курчатову и своему заму А.П. Завенягину.
               Всего в атомном проекте по контрактам работало порядка 300 немцев, не считая небольшой группы специалистов, занятых созданием производства тяжелой воды. Их привезли принудительно по другой программе «Осоавиахим»(подробнее нелегкая вода). Немного было отобрано из лагерей военнопленных. Были и спецпереселенцы, которые вместе со стройбатавцами и заключенными работали на стройках. По контрактам работа немецких специалистов хорошо оплачивалась, её и дальше курировал Завенягин. 
             Можно считать, что Тиссен, Герц и Арденне приехали в СССР по своей инициативе, у каждый были свои мотивы. К фашистам у Герца имелись понятные претензии. Из-за примеси еврейской крови, ему пришлось уйти из Высшего Берлинского технического училища, он стал завлабом в концерне «Сименс», отстал от большой науки. Тиссен, наоборот, состоял в  НСД, иначе не быть бы ему директором Института физической химии кайзера Вильгельма. Он опасался попасть к американцам - поди, вспомнят партийные заслуги. С коммунистами, полагал он, договориться будет легче. Барвих был замом у Герца в «Сименс», он подписал контракт просто из материальных соображений. Герц и Арденне, может быть, и  хотели, чтобы их работы не пересекались, но к газовой диффузии были подключены оба института. В институте «А» этим занималась только лаборатория Тиссена, он был заместителем Арденне. 
             Герц, оставаясь директором института, сам вел в своей группе исследование газодиффузионного разделения изотопов против потока пара, но этот способ практического применения не получил. Кроме того, с Барвихом и Крутковым он занимался общей теорией, у Барвиха  были такие же задачи, какие решал Фукс в начале своей атомной карьеры: динамика каскада и устойчивость.[1] Выводы из теории оказались весьма полезным для упрощения системы автоматического регулирования и повышения эффективности работы трубчатого фильтра за счет турбулизирующей вставки. Упомянутые выше Мюлленфорд разработал конденсационный вакуумный насос, а Шютце – масс-спектрометр для анализа изотопного состава «алива», т.е. UF6. Метод борьбы с коррозией путем пассивации фтором  Каржавин и Тиссен сначала придумали для трубчатых фильтров, они корродировали значительно сильнее, чем плоские, с менее развитой поверхностью. Очевидно, вообще вся проблема создания фильтров, в том числе и трубчатых, позволяющих сделать компактный узел с большой рабочей поверхностью разделения, была передана в Сухуми. Но произошло это только в начале 1947г. после описанного конкурса. 
            Вопрос о том, с какими материалами по диффузионному разделению следует знакомить Герца, выносился  не раз на обсуждение в Техсовете. Фильтрами  в институте  Герца «Г» занималась группа Райнхольда Райхманна. Сам он когда то был фармацевтом, и этим можно объяснить его «ноу хау». Заготовка трубок, получивших потом марку «МФ», готовилась экструзией пасты из порошка закиси  никеля с диметилглиоксимом. Последний известен как стандартный реактив для определения никеля – с ним он дает ярко красный комплекс. Диметилглиоксиматом никеля подцвечивают даже губную помаду. В пасту Райхманн добавлял также гвоздичное масло. У него разные применения, в том числе дантисты им пользуются для мягкого обезболивания. Заготовки далее подвергали термообработке. Решение, найденное Райхманном, было настолько своевременным  и доступным для реализации, что ему  была присуждена Сталинская премия 1-ой степени, но, увы, посмертно - в 1948г. он умер. Впрочем, все из перечисленных  докторов и профессоров, которые занимались фильтрами, тогда же после взрыва уран-плутониевой бомбы РДС-3 получили эту награду, называемую теперь Государственной. Отличия были лишь в степени и размере премии. Лабораторию керамических фильтров в 1948г. возглавил  В.Н. Ермин, работавший с женой у Райхмана, он же руководил изготовлением опытных партий трубок на заводе №12. «Фильтры отвечают поставленным для них техническим условиям по проницаемости и диффузности, но по прочности они пока уступают фильтрам Тиссена». Недостаток был устранен. В 1953г. производство «МФ», было организовано в Свердловске-44. 
            «Каркасные» фильтры Тиссен делал сначала из «собственного» материала, запрессовывая никелевый порошок в «салфетки». Сетку с 10 000 отверстий на см2 для них приходилось плести из проволоки, закупаемой в Германии по довольно сложной схеме, уже потом технику столь тонкого производства освоили специально на Кольчугинском заводе. Порошок тоже был немецким, так как установку  карбонила никеля, из которого его получали, ранее вывезли и пустили в СССР. Технология для фильтров довольно трудно поддавалась механизации (при толщине стенки всего 0,06–0,1 мм трубка длиной ℓ=500 и диметром d  =15 мм должна была иметь кроме всего прочего и хорошую прочность).  Тем не менее «Лаборатория Тиссена выпустила несколько опытных партий, а в 1948 году по разработанной Тиссеном технологии на заводе № 12, под Москвой, были построены вначале опытный, а затем постоянный цех по производству трубчатых фильтров с проектной мощностью до 2 тыс. фильтров в сутки. Дальнейшее раз­витие диффузионного метода без трубчатых фильтров было бы невозможно, так как на плоских фильтрах нельзя было бы построить высокопроизводительные машины».
               Одновременно с пуском Д-1 приступили к строительству на комбинате №813 по доработанному проекту следующей очереди – Д-3.  В ее проекте уже были заложены трубчатые фильтры, позволившие увеличить мощность одноступенчатой машины в 2-2,5 раза. Тем не менее их внедрение  сопровождалось недостойными для такого случая распрями между Горьковской и Ленинградской компрессорными «фирмами».Разбираться с ними, как и с компрессорами, мы уж не станем. Рубеж 75% U-235 за один проход был взят после пуска  этой новой линии Д-3, а многострадальная Д-1 в конце 1955г. была закрыта.
===========================================
[1] После СССР Барвих в 1956г. стал директором Центрального института ядерной физики ГДР под Дрезденом. Сюда же после выхода из тюрьмы приехал работать Фукс, лишенный английского подданства. По иронии судьбы пять лет спустя Барвих сбежал на Запад, и пост директора достался  Фуксу.

 

 

 

ЦЕНА ПРОГНОЗА

«Вы (Сталин) лично, как и Ленин, двигаете страну вперед как ученый и мыслитель. Это исключительно повезло стране, что у нее такие руководители, но так может быть не всегда... Рано или поздно у нас придется поднять ученых до "патриарших" чинов». Из письма Капицы


    "Петр Леонидович Капица - жизнь и открытия"
Выставка к 110-летию со дня рождения  (подробнее

                        Мы начали вникать в эту историю с прогнозов (см. часть 1, Два мнения). Прогноз физиков, таких как Бор, Ленгмюр и Бете, относительно  сроков создания в СССР атомного оружия оказался намного точнее, чем у журналистов или военного командования США. Когда у нас пытались запустить Д-1, В 1948г., журнал "Лук" писал:
"В течение ближайших нескольких лет русские, попросту говоря, не могут и надеяться иметь завод К-25, подобный заводу в Окридже. Это физически невозможно. Советская промышленность слабо развита, чтобы быть в состоянии поставлять оборудование для такого колосса… По производственной мощности ключевые для атомной проблемы отрасли промышленности в России отстают в среднем на 22 года от соответствующих отраслей промышленности в Соединенных Штатах".
             Прогнозы ученых оказался правильными, хотя посылки Ленгмюра были не совсем точны. Из сопоставления истории американского и советского атомных проектов видно, что же принесла в жертву тоталитарная система, чтобы  как можно быстрей заиметь атомное оружие. Это стремление, а не наука, было у нас приоритетной сферой. Репрессивные и политизированные бюрократические системы имеет свои  недостатки. Спешка, некомпетентность и допущенный  произвол в принятии решений привели нас к потерям времени и громадным издержкам. В манхэттенском проекте не возникало конфликтных ситуаций, по крайней мере, тягостного следа они не оставили, издержки были, но для  первопроходцев они простительны. Данными разведки по газодиффузионному разделению, в частности,  мы не смогли распорядиться, своевременно и как следовало бы. При патриотическом послевоенном подъеме и порыве беззаветного труда многих участников проекта система все равно генерировала межведомственные и личностные конфликты. 
            У Капицы и посылки и прогноз  были правильными, но свой прогноз  он надеялся  поправить. Для этого он, очевидно, и включился в бюрократическую игру, но проиграл.

Исользованные материалы

ПРЕДЫДУЩАЯ ЧАСТЬ

http://moikompas.ru/compas/filter_uran_related_5

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЧТЕНИЕ. К ИСТОРИИ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ УРАНА ДЛЯ АТОМНЫХ БОМБ

http://moikompas.ru/compas/filter_uran_related_7

Комментарии

Оставить комментарий

Поделиться с друзьями

Share on Twitter