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.
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 1,00429 раза. Поэтому газодиффузные обогатительные предприятия – это циклопические по размерам, состоящие из тысяч и тысяч ступеней обогащения громадные заводы.
