Урановый танец на иглах

На Уральском электрохимическом комбинате /УЭХК, предприятие «Росатома» г. Новоуральск,
Свердловская область. Газовые центрифуги последнего, девятого поколения

 Многие в мире хотели бы узнать тайну русской газовой центрифуги, не имеющей равных. Это уникальное оборудование используется с целью обогащения урана – "хлеба" атомных реакторов. Обладая уникальной технологией, Россия уверенно действует на глобальном рынке ядерного топлива и услуг по обогащению урана, захватив уже 40% его объема. Предприятие "Точмаш", о котором пойдет речь, производит центрифуги вот уже 50 лет, и все это время, как зеницу ока, охраняет от посторонних глаз тайну их изготовления. Только по случаю своих громких юбилеев этот неординарный завод раскрыл двери для небольшой группы журналистов.

"Точмаш" - крупнейшее предприятие Владимира, древнего города на "Золотом кольце" России. Сегодня это - один из ведущих в России многопрофильных производителей изделий высокоточного приборостроения и машиностроения. Предприятие входит в систему компании "Атомэнергопром", одного из столпов монопольной федеральной структуры "Росатом".

Завод-гигант, элитарный, статусный, с мощным родословным корнем и яркой судьбой. Хочу заметить, что все определения в адрес "Точмаша" следует воспринимать в прямом смысле, без малейшей доли скепсиса. Завод не нуждается в комплиментарности, поскольку самодостаточен и знает себе цену. Это в нём нуждаются. На "Точмаше" изготавливается невероятное изделие: центрифуга, которая вращается со скоростью 1500 оборотов в... секунду, непрерывно на протяжении 30 лет.

Инженеры знают, что ни один подшипник на белом свете не может выдержать таких скоростей. Однако найдено оригинальное решение: ротор центрифуги тонкой иглой опирается на корундовое основание. Равновесие поддерживается магнитным полем, а разделению фракций помогает градиент температур, соблюдаемый с аптечной точностью. Все это выглядит как материализованный образ из фантастического романа.

"И что из этого?" - спросит непосвященный. А то, что в таких условиях, образно говоря, "уран сходит с ума", теряет свою естественную формулу и распадается на две фракции: тяжелую (уран-238) и легкую (уран-235). Смысл этой высокотехнологичной операции – получить концентрацию урана-235. Это и есть начинка для твэлов - тепловыделяющих элементов. Стремясь к идеалу, конструкторы применили и другое интересное решение - соединили коммуникациями центрифужные агрегаты (в каждом - по 20 машин) в единую систему. КПД такой конструкции приближается к 100%.

В дальнейшем, уже другие предприятия, собирают из этих конструкций каскады, содержащие сотни тысяч центрифуг, визуально напоминающие церковные органы, только поражающие воображение своей мощью. Казалось бы, такой гигантский органище должен оглушать своей "музыкой". Но нет, газовые центрифуги "научены" выполнять свою задачу негромко, и шумят не более, чем обычная электростанция.

Но чем все же оригинален этот темпераментный танец на иглах? Тем, что конечная цена на российский топливный уран в 3 раза ниже американской. В этом и состоит преимущество газовой центрифуги, произведенной в России, в частности, на владимирском "Точмаше".

Сама центрифужная идея – интеллектуальный плод немецких физиков, появившийся на свет еще в 1895 году. Ученые уже тогда ломали головы над тем, как можно разделить изотопы урана. Чуть позже появилось альтернативное предложение – диффузионный метод. Обе идеи были одинаково заманчивы, так что в ХХ веке державы, над которыми всходила заря атомной эры, оказались перед трудным выбором: какой путь более перспективен? Ответ на этот вопрос искали и в Советском Союзе.

Человек (засекреченный с ног до головы), которому в 1952 году было доверено принять решение, угадал, отдав предпочтение лучшей, как показало время, из двух технологий, предложенных физиками. Одного инженерного знания тут было мало – сработала колоссальная интуиция, сравнимая с талантом. С начала 50-х годов СССР начал энергично осуществлять центрифужную разделительную технологию.

Время, этот строгий и беспристрастный оценщик человеческих деяний, показало, что русский выбор был верным. Европейцы, американцы пошли по другому пути, отдав предпочтение газодиффузионной технологии, оказавшейся более дорогой, менее благоприятной с экологической стороны.

Конечный результат достигается, конечно, в обоих случаях, только цена - разная: центрифужное разделение урана, по сравнению с газодиффузионным, требует в 50 раз меньше энергопотребления на одну выработанную ЕРР (единица разделительных работ, применяемая при обогащении урана). Значит - удешевляется конечная стоимость продукта. По-достоинству оценена и русская центрифуга как технологическое явление: перед ее загадками иностранные специалисты просто разводят руками. Россия понимает, какой козырь держит в руках. Объединив крупнейшие в мире обогатительные мощности и лучшие технологии, "Атомэнергопром" уверенно предлагает свои услуги по обогащению урана и фабрикации топлива зарубежным партнерам, занимая сегодня 40% этого сегмента мирового рынка. И экспансия на нем, согласно теории "сравнительных преимуществ", продолжается. "Мы будем на полную катушку использовать это свое преимущество до тех пор, пока наши конкуренты не выдвинут лучшую идею, лучшую технологию", - откровенно признался глава государственной корпорации "Росатом" Сергей Кириенко.

И все же, что это за птица такая, русская центрифуга, где ее родовое гнездо? Рассказ на эту тему имеет увлекательный сюжет, уходящий в ретроспективу, и не коснуться его невозможно. Все же "Точмаш" - дважды юбиляр: 50 лет выпускает центрифуги, 75 лет заводу как таковому. Правда, эта последняя цифра – промежуточная, она опирается на документ советского периода – Постановление народного комиссариата тяжелой промышленности об открытии граммофонно-игольного завода. На самом деле предприятие старше и приближается к столетию. Однако – все по порядку…

Агрегат газовых центрифуг - для предприятий разделительного-сублиматного комплекса Госкорпорации «Росатом».

Общество с ограниченной ответственностью «Уральский завод газовых центрифуг» является предприятием технологического цикла производства ядерного топлива. 
Основным видом деятельности предприятия является изготовление технологического оборудования - агрегат газовых центрифуг - для предприятий разделительного-сублиматного комплекса Госкорпорации «Росатом».

Примечание: Агрегат газовых центрифуг состоит из 20 газовых центрифуг. На разделительных предприятиях агрегаты  компонуются в секции, которые в свою очередь в блоки. Подключая в необходимых комбинациях секции и блоки можно получить требуемую очистку или увеличение концентрации U235 по сравнению с исходным газом гексофторида урана. Газ требуемой концентрации конденсируется в специальных установках и в емкостях отправляется потребителю.

Главная интрига связана с той головокружительной карьерой, которую удалось сделать… обыкновенной иголке. Значение иглы для человеческой цивилизации сравнимо разве что с изобретением колеса. Крошечная вещица, столь необходимая миру, прошла впечатляющую эволюцию: от рыбьей кости, исполнявшей роль иглы на заре человечества, - до идеальной иглы из супер-стали, выточенной столь совершенно, что установленные на ней центрифуги способны выполнять свои пируэты с ирреальной скоростью.

Первые стальные иглы в Россию завезли арабы, и это была драгоценность, которую хранили в специальных футлярах, содержали под замком. Европа, в лице англичан, первой научилась штамповать иглы на станке, и тем самым подала пример России. В 1717 году царь Петр I приказал построить две игольные фабрики в селах Столбы и Коленцы, на реке Проне (Рязанская область).

Сделаем в нашем экскурсе широкий шаг, чтобы оказаться в начале ХХ века, в 1910 году, когда энергичный купец Петр Белов за бесценок купил у некого господина Тюльпанова участок бросовой земли на краю города Владимира, в сущности - кусок болота. Самым сухим местом был возвышающийся посреди участка Ярилов холм, который купец велел снести, чтобы начать задуманное строительство бумаготкацкой фабрики. Работать на ней он вербовал крестьян из окрестных деревень.

Холм, однако, преподнес сюрприз: это были занесенные Временем остатки Федоровского монастыря, существовавшего на заре христианской юности Руси. "Место намоленое, святое, должно быть удачливым", - посчитал Белов и принялся за свою фабрику еще с большим энтузиазмом. Изначально 315 станков ткали бумажную ткань для обивки, а потом - сукно, бязь, кашемир, саржа, шевиот. Товар был отменным, его закупало военное ведомство - для пошива белья, гимнастерок, офицерской формы. Белов обладал предпринимательским чутьем и заключил контракт на поставку русской армии ткани для гимнастерок.

Первая мировая война обогатила купца, превратила в солидного промышленника. Болота, среди которых стояла фабрика, давно были осушены, Белов собирался продолжать дело с размахом. Однако его планы смела революция 1917 года. От бури пролетарского гнева купец бежал вместе с семьей в Москву. В революционном беспределе процветающая фабрика была разграблена до последней иголки.

В 1925 году большевики взялись восстанавливать производство, обновленная фабрика получила имя "Пионер". На 1280 станках здесь пряли и ткали еще восемь лет. В 1933 году фабрика трансформировалась в "граммофонный" завод, который производил модную звукотехнику – патефоны и, конечно, иголки к ним.

Так уж сложилось, что во все времена на этом предприятии, говоря современным языком, собирали "хорошую команду". Специалистов выращивали с пристрастием, для всех уровней производственного процесса. Способную молодежь, приходившую к станкам, отправляли на учебу в престижные технические вузы и - получали назад своих, коренных, профессионалов. Высокий профессионализм вывел завод на новый уровень: в 1939 году государство поручило ему оборонный заказ.

В годы Великой Отечественной войны часть цехов была эвакуирована на Урал, а в тех, что оставались, день и ночь изготавливали взрыватели для тяжелых авиабомб и ракетных снарядов знаменитых гвардейских минометов "Катюша". У станков, по 15-18 часов в сутки, стояли женщины и подростки.

После войны, не теряя оборонного значения, завод вернулся к мирной продукции: из стен завода выходили стереофонические магнитолы, люстры и светильники, автоматы для обертки конфет (кстати сказать, ими и сейчас пользуются кондитерские фабрики всей России и стран СНГ). Появились в ассортименте и крупногабаритные часы марки "Весна", пользующиеся устойчивым спросом и ныне.

Однако благоволящая судьба уже готовила заводу новый виток карьеры, престижное и ответственное поле деятельности. Как тут ни вспомнить слова купца Белова: "Место святое, намоленое, должно быть удачливым". Кстати сказать, в память о святости места здесь построена красивая, светлая часовня, ставшая духовным храмом завода...

"Точмаш" (тогда – "Почтовый ящик №50") приступил к изготовлению оборудования для обогащения топливного урана в 1958 году. Под новую профессиональную задачу предприятие было комплексно перевооружено и вышло на принципиально новый технологический уровень. В центре идеи снова была игла, неистребимый "ген", определявший судьбу предприятия на разных его этапах.

При вращении центрифуги, насаженной на иглу, за счет центробежной силы, в сотни тысяч раз превышающей поле тяготения Земли, изотопы урана начинают разделяться, как уже говорилось выше, на "тяжелую" и "легкую" фракции. Тяжелые молекулы собираются на периферии, а легкие – в центре. Несмотря на кажущуюся простоту этой схемы, процесс долгое время не удавалось перевести в плоскость практического применения.

Изначально была установка на серийное производство этих машин. В результате советской стране удалось первой в мире построить (на Урале) крупномасштабный газоцентрифужный обогатительный завод. В США, Нидерландах, ФРГ, Японии газоразделительные установки появились почти на 20 лет позже.

Конструкторы работали уже над шестым поколением центрифуг, когда случилась чернобыльская катастрофа (1986 г.), надолго скомпрометировавшая атомную отрасль. Заказы на изготовление центрифуг снижались. На дворе была эпоха перестройки, шли конверсионные процессы, сокращались оборонные заказы. Завод был поставлен в условия выживания, и это заставило сменить курс, налегая на товары широкого потребления. Страна стала получать из Владимира счетчики воды и газа, поточные линии для пищевой и кондитерской промышленности, мылооберточные автоматы и др.

В тяжелые времена социально-демократических перемен 90-х годов, ради спасения уникальных технологий и специалистов, правительство России впервые в истории сняло "невыездной гриф" с газовых центрифуг. В 1992 году было подписано соглашение с Китаем на осуществление проекта по строительству на его территории центрифужного завода по разделению изотопов урана. Риск "нажить конкурентов" на мировом рынке был не мал. Однако "точмашевцы" сохраняли спокойствие, зная, что в центрифугах есть некий русский секрет, разгадать который очень мало шансов. Оба предприятия были сданы "под ключ", без передачи технологий. В цехах стояли центрифуги 6-го поколения.

Китайцы довольны своими заводами, они хотят развития, дальнейшего сотрудничества. В минувшем году "Росатом" достиг соглашения с китайскими партнерами о строительстве четвертой очереди завода. Специалисты "Точмаша" изготовят контрактное количество агрегатов газовых центрифуг.

За 50-летнюю историю газовой центрифуги было разработано и внедрено 8 поколений машин, и сейчас ведется изготовление опытных партий центрифуг 9-го поколения. Технологическая эволюция привела к тому, что энергетические показатели работы почти не изменились, но производительность центрифуги увеличилась в 6 раз, а ее ресурсная надежность повысилась с трех – до 30 лет.

Сегодня инженеры устремлены мыслями уже к 10-му поколению. В проекте "Русская газовая центрифуга", инициированном "Атомэнергопромом", "Точмаш" позиционируется как основной производитель центрифуг, этого ключевого оборудования для обогащения топливного урана. Они составляют 70% всего, что сегодня выходит из заводских цехов. Другая часть - различные сверхточные приборы и техника, а также комплектующие детали для новейших ракетно-космических комплексов "Тополь-М" и "Булава". Еще один современный продукт "Точмаша" – печатные платы для изделий спецназначения.

На протяжении всей своей 75-летней истории "Точмаш" неизменно остается стратегическим государственным предприятием. "Запас нашей прочности базируется на беспрецедентном опыте, на уникальном коллективе", - подчеркнул директор завода Юрий Замбин.

...Небольшая, но самая прекрасная часть этого коллектива была представлена на стене директорского кабинета. С фирменного заводского календаря-2009 на меня глядела очаровательная молодая дама, одетая по моде времен купца Белова. Интерьер начала ХХ века оттенял ее нежные черты. "Модель: Ксения Гончарова, механосборочный цех" - прочла я подпись под календарной фотографией и на миг оторопела. Двенадцать заводских красавиц, получивших свой титул на местном конкурсе красоты, символизируют 12 месяцев. И каждая картинка - художественная метафора, отражающая эпохи становления этого удивительного завода. Вывод один: в неординарном коллективе генерируются не только первоклассные технические идеи...

Юрий Замбин - убежденный государственник, и вполне удовлетворен тем, что статус завода не изменился, после того, как он влился в систему "Росатома": весь пакет акций "Точмаша" принадлежит государству. А поскольку на дворе атомный ренессанс и атомная энергетика признана приоритетным направлением развития российской экономики, продукция "Точмаша" будет востребована еще долго. По крайней мере, все текущее столетие неподражаемый урановый танец на иглах будет продолжаться.

В 2014 году коллектив конструкторов завершить НИОКР с рабочим названием «Элифант». Это новейшие преобразователи частоты, предназначенные непосредственно  для ГЦ девятого поколения с возможностью использования на центрифугах уже десятого поколения. 

 Источник