Виктор Мясников - Оружие Урала
Но коррозионные потери гексафторида урана оставались недопустимо высокими. Агрессивный газ, вступая во взаимодействие с металлом оборудования, разлагался, соединения урана оседали на нутренних поверхностях агрегатов. По этой причине не удавалось получить необходимую 90%-ную концентрацию урана-235. Значительные потери в многоступенчатой системе разделения не позволяли получить концентрацию выше 40-55%.
Начальник технического отдела Н. М. Синёв предложил иную конструкцию газодиффузионной машины для конечного этапа технологической цепочки, на котором высокообогащенный газ несет наибольшие потери. Агрегат должен был иметь уменьшенные размеры и минимальный объем заполнения с предельно малыми поверхностями, контактирующими с гексафторидом урана. Такая машина была сконструирована и изготовлена в Горьком, получив название ОК-6. Этими аппаратами заменили четыре участка машин ОК-7, примыкавших к точке отбора конечного продукта. В мае 1949 года новую технику обкатали. 9 июня 1949 года машины ОК-6 включились в работу. Этот день можно считать датой пуска в рабочую эксплуатацию первого советского диффузионного завода. Но расчетную концентрацию урана-235 получить не удалось.
29 августа 1949 года была испытана первая советская атомная бомба. Увы, но никакого вклада в этот успех завод Д-1 не внес. Взорванный заряд имел начинку из плутония, полученного на заводе №817 в Челябинске-40.
В октябре в Верх-Нейвинск прибыл специальный поезд. Три классных вагона, включая салон-вагон, были поставлены на путях напротив здания заводоуправления. Берия лично приехал разбираться с провалами в работе. С ним прибыли начальник ПГУ Б. Л. Ванников, И. В. Курчатов, М. Г. Первухин и другие руководители атомного проекта. Руководителей и ведущих сотрудников предприятия по одному вызывали в вагон и там выясняли степень вины каждого, а так же причины неудач. Директор завода А. Л. Кизима был снят с работы. Директором снова назначили А. И. Чурина, а главным инженером снова стал М. П. Родионов. Группа ученых из Лаборатории №2 была переведена на комбинат для постоянной работы и передачи опыта. Огромные научные силы, включая ведущих химиков страны, были брошены на решение проблемы коррозии металлов под воздействием гексафторида урана.
Диффузионные машины разбирались по винтику, продукты разложения газа собирались и изучались. На статорах и роторах электродвигателей обнаруживали сотни граммов зеленого порошка - тетрафторида урана, продукта взаимодействия гексафторида с железом. Единственной надежной мерой борьбы с такими потерями являлась полная замена двигателей компрессоров. Но для этого требовалось сконструировать и изготовить другие двигатели, металл которых перестанет взаимодействовать с агрессивным газом. А пока следовало уменьшить потери на пористых фильтрах и других внутренних поверхностях оборудования.
По предложению профессора В. А. Каржавина и немецкого инженера П. Тиссена провели антикоррозионную обработку каскадов горячей фтор-воздушной смесью. На всех поверхностях образовалась тонкая и прочная пленка, препятствующая взаимодействию гексафторида урана с металлами.
Но расчетную 90%-ную концентрацию урана-235 получить так и не удалось. Обогащенный до 37% газ вторично прогонялся через диффузионные машины при усиленной дополнительной подпитке. Благодаря этому, даже при больших потерях на разложение удалось получить конечный продукт 75%-ной концентрации. 11 ноября 1949 года на склад и в лабораторию поступили первые емкости с "продуктом" общей массой чуть более 400 граммов.
Полученное вещество не являлось чистым ураном. Это тоже был промежуточный продукт. После его гидролиза и выпаривания досуха получался фтористый уранил - соединение уран-фтор. В срочном порядке была создана ещё одна технология - по переработке фтористого уранила в закись-окись урана. В таком виде поступал на завод №817 ("Маяк") "кремнил" - этим словом во всех документах шифровался засекреченнный уран,
К концу 1950 года в результате замены двигателей на диффузионных машинах и внедрения пассивирования внутренних поверхностей удалось значительно снизить коррозионные потери. Завод стал стабильно выдавать ежесуточно 178 граммов урана 75%-ного обогащения. Под вооруженной охраной продукт отправлялся на завод №418 (Свердловск-45), где дообогащался до 90% кондиции на электромагнитном сепараторе.
18 октября 1951 года была успешно испытана атомная бомба РДС-3 с составным плутониево-урановым зарядом.
Работа над совершенствованием технологии и оборудования продолжалась. был построен второй газодиффузионный завод Д-3 (Д-2 воздвигли в другом регионе), впоследствии переименованный в цех №24. Коррозионные потери удалось сократить до такой степени, что с ноября 1953 года комбинат в непрерывном режиме стал выпускать 90% продукт. В это же время была освоена технология переработки гексафторида урана в закись-окись урана.
В декабре 1955 года первый газодиффузионный завод Д-1 был остановлен, начался его демонтаж. Разделение изотопов велось на новых, более мощных, заводах, с высоким КПД и меньшей себестоимостью. Ввод этих очистительных комплексов производился с 1950 по 1957 год. Завод Д-3 комплектовался машинами, сконструированными и изготовленными на Ленинградском Кировском заводе, моделей Т-45, Т-46, Т-47 и Т-49. Эти газодиффузионные машины комплектовались не одним, а двумя усовершенствованными компрессорами каждая. А главное, на них впервые были опробованы трубчатые фильтры вместо плоскостных. Изменилась и сама технология производства фильтров, благодаря чему значительно увеличилась площадь фильтрационного разделения изотопов, повысилась прочность и технологичность монтажа, во много раз уменьшились потери. Стало возможным повысить рабочее давление гексафторида урана, увеличив выход конечного продукта. Благодаря всем этим новшествам, обкатанным на комбинате, появилась возможность быстрой модернизации газодиффузионных машин. Так, например, разделительные способности машины Т-47 были почти в два раза выше, чем у Т-46.
Первую технологическую очередь завода Д-3 начали запускать в ноябре 1950 года. Причем оборудование не простаивало в ожидании, когда полностью завершится монтаж. От завода Д-1 были протянуты межкаскадные коммуникации, благодаря которым секции новых машин сразу включались в единую технологическую цепочку. В декабре 1951 года новый завод был полностью введен в действие. Образовалась единая линия очистки из девяти с половиной тысяч машин: на Д-1 - 7284, на Д-3 - 2242 более современных и производительных. Объединные в 61 каскад, они позволили увеличить выход конечного продукта в 6 раз!
Конец 1940-х годов ознаменовался развязыванием холодной войны, которая тут же едва не превратилась в "горячую". США, недовольные исходом гражданской войны в Китае, готовы были применить атомное оружие, чтобы не допустить победы коммунистов. Но возникший в Европе "Берлинский кризис" заставил их воздержаться от бомбардировок - бомбы могли понадобиться на другом потенциальном театре военных действий. А бомб было не так много. Попытка Соединенных Штатов стать главным распорядителем на планете натолкнулась на ядерный потенциал Советского Союза. Развернулась ожесточенная гонка вооружений, где преимущество получал тот, у кого больше атомных зарядов и средств их доставки.
В 1950 году принято решение о строительстве завода Д-4. Уже в октябре 1953 года он был пущен в эксплуатацию. Это был отдельный диффузионный каскад, выдававший уран-235 90%-ного обогащения. На заключительной фазе отбора конечного продукта здесь были установлены новые диффузионные однокомпрессорные машины ОК-19 и Т-44. О мощности Д-4 говорит такой факт, он потреблял электричества почти в полтора раза больше, чем все остальные производства и службы комбината вместе взятые.
В июне 1954 года был введен в эксплуатацию завод среднего обогащения СУ-3, затем объединенный с заводом Д-4 в единый цех №45.
А вершиной промышленной технологии газодиффузионного разделения изотопов урана стал завод Д-5. Он был укомплектован принципиально новыми машинами, в которых двигатель компрессора вынесен за пределы рабочей зоны агрегата. Специальное уплотнение на вращающемся валу не только обеспечивало вакуум внутри агрегата, но позволяло вдвое увеличить рабочее давление. Разработанные непосредственно на комбинате разделительные фильтры, число которых в каждой машине тоже было увеличено, значительно повысили производительность разделения. Для сравнения можно отметить, что производительность новых машин Т-51 была в 75 раз выше, чем у машин ОК-9, установленных на заводе Д-1. При этом они в 3, 5 раза меньше потребляли электричества. Вот почему в день пуска завода Д-5 было остановлено оборудование на Д-1 и начался его демонтаж. Несмотря на это, выпуск обогащенного урана в 1957 году увеличился по сравнению с 1950 годом в 100 раз!
Однако энергозатраты оставались огромными. Специально для электропитания завода Д-5 была постоена Верхне-Тагильская ГРЭС мощностью 600 Мвт. А в общей сложности комбинат потреблял 3% всей производенной в 1958 году в Советском Союзе электроэнергии.
