В январе этого года многие СМИ коротко сообщили новость, которая мало кем была оценена по достоинству, хотя для нашего атомного проекта она стала знаковой. Государственная корпорация «Росатом» одобрила инвестиции в дальнейшее строительство объектов инфраструктуры на сумму в 2,5 млрд рублей, а также на закупку технологического оборудования на сумму в 2,17 млрд рублей для Приаргунского промышленного горно-химического объединения. Коротко, по деловому Росатом известил нас о том, что ППГХО не только полностью восстановило свои мощности, но и приступает к своему обновлению, готовится к увеличению выпуска своей продукции. Эта продукция – уран.
Приаргунское – хотя до реки Аргунь от города Краснокаменска более 100 км. Что такое «горная химия» и вовсе не понятно, и получается, что единственное слово в аббревиатуре, смысл которого очевиден – «объединение». Для тех, кто живет и работает в Краснокаменске, все ясно и понятно, а вот многие ли из вас, уважаемые читатели, знают о втором по численности населения городе Забайкалья? А ведь было несколько лет, когда ППГХО был единственным предприятием на территории России, которое продолжало выпускать стратегически важнейшую продукцию – уран. И было время, когда это объединение было самым производительным в мире – тогда, когда уран требовался не только для атомной энергетики, но и для нашего ядерного оборонного комплекса. После вступления в силу договоров о сокращении количества ядерных боеголовок Россия не производит оружейный уран, и это сокращение спроса, а потом и ликвидация государственного заказа едва не привели к закрытию ППГХО, что было бы настоящей катастрофой для моногорода Краснокаменск. Но не зря ведь говорят, что главная ценность атомного проекта – люди, головами и руками, волей и целеустремленностью которых проект создавался и развивался. Специалисты, руководившие объединением, сделали все возможное и невозможное, чтобы предприятие и город выжили в самые непростые годы.
С 2008 года ППГХО стал структурной единицей Росатома, и с этого момента поэтапно, шаг за шагом объединение восстанавливалось, выходило на нужные атомной энергетике объемы производства, а в этом году, когда объединение отметило свой 50-летний юбилей, стало окончательно ясно – город и объединение будут развиваться. План готов, проекты проверены и перепроверены, впереди – большая работа. Справится ли Краснокаменск и ППГХО с тем, что задумано? Давайте пробежимся по истории города и объединения, чтобы понять – нет ни одной причины сомневаться в этом.
Вопреки академическим канонам
Начиналось все еще в 1940-е годы, когда местный охотник на тарбаганов (даурских сурков) из поселка Кличка по фамилии Стрельцов подобрал возле норок этих зверьков приглянувшиеся осколки камней красивого фиолетового цвета. Есть такая повадка у этих зверьков – все камешки, которые им приходится вытаскивать из-под земли при рытье норок, они складывают в аккуратные пирамидки. Стрельцов догадался отнести камешки геологами, и оказалось, что это – кусочки флюорита, очень ценимого в металлургии минерала, понижающего температуру плавления железной руды. Читинские геологи проверили информацию Стрельцова только в 1957 году – пробурили несколько шурфов, а потом и скважин. Да, флюорит тут был, но мало, разрабатывать его в такой дали от жилья и дорог смысла не было, и работы свернули. Но нашелся среди геологов и тот, кто проверил керны пород на радиоактивность, и один из образцов сшевельнул стрелку прибора – что-то тут было, судя по всему.
И вот тогда уже пошло сообщение в спецэкспедицию «Сосновская» – в те времена такие спецэкспедиции работали едва ли не по всей территории Союза, разворачивающемуся атомному проекту требовался уран, много урана. Но уровень радиоактивности был настолько мал, что никто пристального внимания на этот керн не обратил – стоило ли напрягаться из-за такой малости, когда уже пошли одно за другим открытия богатых месторождений в нашей Средней Азии? Да и по всем тогдашним научным канонам не могло быть в степи никаких урановых руд – большинство геологов были абсолютно уверены, что они имеют гидрогенный характер, вода вымывает их из коренных пород. Какая такая вода в степи? Нет ее, и не было никогда!
Ищукова Л.П.
В 1946 году на геологический факультет МГУ из Иркутска приехала учиться Лидия Ищукова. Ну, как «учиться» – закончить пятый курс и защитить диплом. В Иркутском университете она показала такой уровень, что тамошние преподаватели решили – пусть едет учиться не по учебникам, а к тем людям, которые эти учебники написали. В 1947 году, когда она уверенно защитила диплом, ей в один голос советовали оставаться на кафедре, чтобы заниматься наукой, но Лидия Ищукова заявила, что в геологии надо искать, а не бумажками шуршать, и отправилась обратно в Иркутск. И началась для нее Сосновская спецэкспедиция – Лидия Петровна участвовала в поисках урана в горах Саяна, в хребтах Кодара, на берегах Лены, Чары, Шилки и Чикоя. Набиралась опыта и упорно собирала материалы для того, чтобы доказать свою собственную «вздорную» теорию геотермального происхождения урановых руд. Схематично это выглядит так: в зоне вулканической деятельности раскаленные воды выносят растворенный уран из недр земли к поверхности, где он, охлаждаясь, выпадает в осадок. Ее изыскания уже в Забайкалье показали, что 250 миллионов лет тому назад в степи действовали целых четыре вулкана – значит, уран тут должен, обязан быть! Она искала и – не находила. Ей не верили, а она продолжала искать, пока весной 1963, чуть ли не в день своего 38-летия, не услышала от руководства, что у нее остался последний шанс, последний полевой сезон. И Ищукова, покопавшись в архивах экспедиции, решила проверить последнее место, в котором еще не успела побывать – Стрельцовское месторождение.
Ей помогли на веревке спуститься в заброшенный шурф с обледенелыми стенками. Сквозь лед пошли «солидные» рентгены, рентгены пошли и от отвалов былых поисков флюорита. И партия под руководством Лидии Петровны стала бурить. Каждые два метра выбирались керны, которые проверяли сразу. 50 метров, 70, 80, 100 – пусто. Разрешение было дано идти не глубже 250 метров, надежды таяли. До предельной отметки оставалось всего 30 метров, когда, 18 мая 1963 года, техник-геолог позвал начальницу взглянуть на какую-то необычную породу в очередном керне. Густо-вишневого цвета, порода была точно такой же, как на месторождениях Казахстана, где Ищукова тоже успела поработать. Поднесли прибор – и, как говорят геологи, «стрелка погнулась». Керн срочно отправили лабораторию на базу и продолжили бурение. День бурили – руда оставалась той же, «казахстанской». Второй день, третий – пласт не заканчивался, только через 40 метров снова пошла пустая порода. Пласт 40 метров толщиной – такого не было никогда и нигде, ни на одном известном в мире месторождении. К этому времени припылил обратно по степи грузовик, привезший подтверждение из лаборатории – сомнений нет, это действительно уран!
«Головой и лапками»
Через месяц на Стрелковском месторождении работали уже 18 буровых станков. Что ни скважина – то руда! В то время на территории СССР еще не было открыто ни одного месторождения с запасами более 1’000 тонн урановой руды, но Стрелковское будто смеялось над этими цифрами. Через год работы стало очевидно, что тут не менее 5’000 тонн, еще через год оценку подняли до 50’000 тонн. В общем, давайте прервем подробный рассказ и озвучим официальные данные:
«Всего в пределах Стрельцовского рудного поля открыто 19 месторождений урана, 16 признаны промышленными. К 2008 году на месторождениях поля было добыто около 130 тысяч тонн урана»
За короткий срок крошечная 324-я поисковая партия под руководством Лидии Петровны Ищуковой выросла в экспедицию численностью в 2’000 человек. Начальники приходили и уходили, а главным геологом 30 лет оставалась Лидия Ищукова – доктор геолого-минералогических наук, лауреат Ленинской премии, кавалер орденов Ленина и Трудового Красного Знамени, заслуженный геолог РСФСР.
Даурский (монгольский, сибирский) сурок Тарбаган, Фото: aukcion.zapoved.net
Это она нашла и Краснокаменское месторождение – через год после Стрельцовского. Приметное такое место – там посреди степи скала торчит, да еще и красного цвета. Там нашли небольшую аномалию, но зачислили в неперспективные – такой она и оставалась, пока Лидия Петровна не решила ее перепроверить. И снова помощь оказал … тарбаган – едва ли не под ноги главному геологу выбросил камушек, а в нем прибор насчитал 400 микрорентген. Как говорила потом сама Лидия Петровна:
«Уран мы искали головой и лапками»
Лидия Ищукова продолжала искать уран едва ли не до последнего дня своей жизни – уже не «в поле», за письменным столом. Удивительный человек, она так и не уехала из Забайкалья, успев встретить здесь свое 88-летие. И почему-то есть подозрение, что после того, как будут приведены в порядок ее архивы, ППХГО неожиданно выяснит, что они знают про урановые месторождения Краснокаменска еще далеко не все.
Сталь Сергеевич Покровский
Первый «десант» строителей и производственников высадился посреди степи в начале 1968 года, а всего через два году «большой уран» уже начал пополнять стратегические запасы страны. Темп невероятный даже по тем временам, и обязаны Краснокаменск и ППГХО этой удивительной скорости тем, кто прибыл в составе этого «десанта» и тому человеку, который его возглавил. Сталь Сергеевич Покровский – еще одна легенда Забайкалья, да и всего нашего уранового проекта. До того, как приехать в тогдашнюю Читинскую область, Сталь Сергеевич был самым молодым директором одного из крупнейших предприятий урановой промышленности, Юго-восточного горно-обогатительного комбината на месторождении Майли-Су, что в Киргизии. Когда министр среднего машиностроения Ефим Славский подписал приказ о новом назначении Покровского, вместе со своим директором в забайкальские степи добровольно поехали его заместители, директора служб, ведущие инженеры – такое было время, когда трудности были вызовом, а не преградой.
Первая городская строительная площадка Краснокаменска, “Здесь будет город. Сентябрь 1967 год”, Фото: elib.biblioatom.ru
Начиналось все с нескольких домиков посреди степи, со строительства дорог и временного аэропорта, с определения мест для производственных сооружений и жилых кварталов будущего города. Месторождение сразу решили разрабатывать комбинированным методом, добывать урановую руду не только в шахтах, но и открытым способом, в карьерах. Карьер – это пыль при взрывных работах, потому Краснокаменск сразу и был поделен на жилую и промышленную зоны.
Радиация требует знаний и аккуратности
Нас часто пугают рассказами о страшной радиации на урановых рудниках, которая просто мгновенно убивает всех, кто там проработал больше месяца, а потому трудятся там только заключенные, жизни которых государству совершенно не дороги. Знакомо? Заключенные в атомных городах были – но только на общестроительных работах, в шахты и карьеры их не допускали, поскольку слишком высока ответственность всех работ, связанных с добычей и обогащением урана. Радиационная опасность, конечно, есть, но уровень ее бесконечно далек от газетных страшилок. Законы физики никто не отменял, давайте припомним, что говорит наука об урановой руде. Уран, безусловно, радиоактивный элемент – безо всякого внешнего воздействия, самопроизвольно, ядра его атомов время от времени распадаются на части, испуская при это альфа-частицы. Вот только делает это уран не очень охотно – период его полураспада составляет четыре с половиной миллиарда лет, то есть радиоактивный фон есть, но далеко не самый большой. Профессиональные специалисты по нагнетанию радиационных страхов тут же возражают:
«Но ведь мы имеем дело с тысячами тонн урановой руды, при таких ее количествах радиация чрезвычайно высока, потому все рабочие в урановых шахтах и умирают после суток работы!»
Вот только при этих криках стараются заглушить еще один простой факт – урановая руда считается «богатой», если содержание урана в ней составляет от 0,2 до 0,5 процента. На тонну породы – 2 килограмма урана, с тем самым периодом полураспада, вот и вся опасность. Все, что необходимо для того, чтобы ее избежать – соблюдение не самых выдающихся правил радиационной безопасности. Опасна пыль урановой руды – значит, работать можно только в специальных респираторах, только в специальной одежде. Опасен радиоактивный газ радон, скапливающейся в подземных выработках – значит, урановая шахта должна быть оснащена системой вентиляции, которая понизит его концентрацию до безопасных норм. Соблюдать эти нормы приходится самым тщательным образом, о чем подробно могут рассказать старожилы Краснокаменска, ветераны производства с 30-летним стажем.
Краснокаменск, Фото: 25525.ru
В самом городе радиационный фон чуть выше среднего по России, но укладывается во все медицинские нормы, так что горожане со счетчиками Гейгера по улицам, скверам и паркам не разгуливают. Проектировщики города учли даже местную розу ветров – Краснокаменск построен так, что ветер со стороны промышленной зоны уходит в степи, все продумано. Впрочем, без ошибок не обошлось – небольшой рабочий поселок, возникший в первые годы строительства, был построен слишком близко к промышленной зоне. Но это уже дела давно минувших дней – поселок ликвидирован, его обитатели получили новое комфортабельное жилье.
Новая жизнь старого карьера
Самые богатые по содержанию урана руды, да еще и неглубокого залегания были обнаружены на Тулукуйском месторождении, поэтому его и решили разрабатывать карьерным способом. Первую руду карьер Тулукуй выдал на-гора уже в 1970 году, а всего за время его разработки из него «вынули» более 4 миллионов кубометров горной породы. 300 с лишним метров глубины, 120 этажей вниз.
На дне уранового месторождения Тулукуй в Краснокаменске, Фото: svatoff.livejournal.com
На фотографиях видны входы в шахту №6, выработки которых находятся под дном карьера, работы в которых ППГХО планирует возобновить. Их в свое время прекратили из-за проблем с вентиляцией – в зимнее время, при отрицательных температурах, естественная тяга сверху вниз оказалась настолько велика, что обеспечить радиационную безопасность тогда было просто невозможно.
Вход в шахту, Фото: svatoff.livejournal.com
И именно здесь начнутся все работы по проекту, который разработан Росатомом, для которого предназначены инвестиции, о которых говорилось в начале статьи. 13 марта этого года, в день 50-летия ППГХО, здесь начался первый этап проекта – строительство понижающей подстанции, которая обеспечит электроэнергией новую систему вентиляции, насосы для серной кислоты, которая будет использоваться при блочном подземном выщелачивании. Этот метод позволяет значительно удешевить добычу урана, ведь мировые цены на спотовых рынках в последние годы не радуют добывающие организации. В нашей атомной корпорации разработана и действует ПСР (производственная система Росатома) – культура бережливого производства и система совершенствования производственных процессов, целью которой является обеспечение конкурентного преимущества на мировом уровне. Эта формулировка удобна тем, что применима к любым структурным единицам корпорации, хотя на каждой из них ПСР выстраивается индивидуально. На ППГХО ее уже активно внедряют – себестоимость производства за последние годы снизилась уже на 11% при двукратном росте производительности труда, а применение ПСР позволит улучшать эти показатели и в дальнейшем. И это точно получится – структура ППГХО будто для этого и предназначена, так уж ее тут строили те, кто строил объединения и города. Здесь все «свое», в Краснокаменск почти не требуется везти сырье, необходимое для обогащения урановых руд, не нужны и привозные энергетические ресурсы.
Производственное объединение
Давайте посмотрим внимательно на букву «О» в аббревиатуре. Шахта, что урановая, что любая другая – это множество механизмов, инструментов, машин, которые всегда должны быть в полном порядке, поэтому собственный ремонтно-механический завод вовсе не роскошь, и в составе ППГХО он есть. В последние годы РМЗ становится все более современным – линии станков с ЧПУ, автоматические сварочные аппараты, плазменная резка, литейный цех, который теперь уверенно производит высоколегированную сталь и сплавы цветных металлов, лаборатория неразрушающего контроля и дефектоскопии. Такое вот маленькое забайкальское чудо – Краснокаменск отдален от крупных городов, но производства тут оснащены по последнему слову техники.
Но самый главный завод в составе ППГХО – это, конечно, гидрометаллургический завод, ГМЗ. С рудников и карьеров сюда везут куски руды размером до 1 метра, а в большинстве случаев зерна урановых минералов во много раз меньше – от 0,01 до 1 мм. Понятно, что при таком соотношении эти зернышки надежно экранированы пустой породой, поэтому переработка руды начинается с ее измельчения, которое идет в три этапа – крупное и среднее дробление и тонкое измельчение.
Узел додрабливания концентрата на Гидрометаллургическом заводе ПАО «ППГХО», Фото: armz.ru
После того, как куски руды измельчены до размеров 10-20 мм, ее отправляют в барабанные мельницы, внутри которых появляется то самое «гидро» – вода. Тонкое измельчение происходит в водной среде, и полученная пульпа, смесь измельченной руды с водой. Пульпа самотеком вливается в гидравлические классификаторы, откуда то, что не удалось измельчить до необходимых размеров, снова отправляется в мельницу, а часть пульпы, классифицированная как «годная», уходит по конвейеру дальше.
Дробильный цех на Гидрометаллургическом заводе ПАО «ППГХО», Фото: armz.ru
Следующие стадии предварительного обогащения – радиометрическое, гравитационное и флотационное. После них концентрация урана становится значительно выше, но это – только начало, дальше в дело вступает серная кислота с обязательным присутствием оксида марганца. Кислота вымывает уран из пульпы, и полученный раствор после сгущения и фильтрации отправляется на концентрирование при помощи экстракции – праздник химии продолжается и на этом этапе. Описывать подробно ужасы этой стадии мы не будем исключительно из чувства сострадания. Нам кажется, что будет достаточно всего одной фразы, читать которую слабонервным категорически не рекомендовано. Готовы?
«Наибольшее распространение в урановой технологии экстракции получила додецилфософрная кислота, а из нейтральных акилфосфатов и при аффинаже применяется трибутилфосфат, который получают путем замещения в ортофосфорной кислоте всех трех водородов радикалами бутилового спирта»
Вот. Мы предупреждали.
Полученный в результате всего вышеописанных этапов производства химический концентрат урана остается осадить, обезводить, высушить и прокалить, чтобы получить конечную продукцию – желтый кек, или, языком химиков, закись-окись урана.
Задача ГМЗ – обеспечить повышение концентрации урана с исходных долей процента до 60-95% в зависимости от состава руды. Несмотря на красивый, чистый цвет, количество примесей в желтом кеке доходит до 20%, но их удаление происходит уже не на предприятиях ППГХО – это работа для аффинажных заводов АРМЗ. Из этого короткого описания ГМЗ мы видим, что для производства желтого кека необходимы серная кислота и магний. И еще одна «жемчужина» объединения – переоснащенный на новейшее оборудование завод по производству серной кислоты, который обеспечивает производство 180 тысяч тонн этого продукта. Этого достаточно не только для нужд ГМЗ, но и для удовлетворения спроса сторонних организаций. Если что, то на заводе серной кислоты есть «местечко» и для монтажа второй линии такой же мощности.
В 1984 году ППГХО вышло на максимальный в своей истории объем добычи – страна получила 6’000 тонн готовой закиси-окиси урана. Будет ли когда-нибудь повторено такое достижение, покажет время, не будем забывать о том, что тогда основной объем урана требовался не для атомной энергетики, а для производства оружейного урана. Поэтому сейчас вопрос нужно ставить иначе – Росатому нужно «просто» построить столько АЭС по всему миру, чтобы спрос и цены на уран выросли в несколько раз, тогда появится экономический смысл работы с более бедными рудами, которые сегодня зачислены в разряд «забалансовых». Уран в отвалах карьеров и рудников есть, просто его извлечение из породы обходится пока слишком дорого, но наши атомщики двигаются сразу в двух направлениях.
Строятся новые АЭС, в ближайшее время в нескольких странах начнется сооружение центров ядерной науки и технологий, заканчивается разработка «медицинского» реактора «Аргус-М», реализуются проекты исследовательских реакторов – каждый шаг на этом пути немного увеличивает спрос на уран. А на самом ППГХО, как мы уже говорили, продолжается внедрение новых технологий, идет смена парка оборудования, разрабатываются новые методы переработки руды, чтобы снижать и дальше стоимость производства урана.
Геологические методы конверсии
Покровский С.С.
В 1985 году к руководству страны пришли люди с новыми идеями, начались годы «перестройки», которые не прошли и мимо Краснокаменска. Добычу и производство урана эти умные люди приравняли к военному производству, сократив государственный заказ вдвое, до 3’000 тонн. Мало того – от руководства объединения потребовали приступить к конверсии. И только то, что во главе ППГХО стоял Сталь Сергеевич Покровский, уберегло объединение от производства тазиков и мясорубок – он поручил разработку конверсионных направлений работниками геолого-физической службы. Вот тогда и сказалось то, что геологическая служба все предыдущие годы вела разведку всех прилегающих территорий, бережно сохраняя данные не только об урановых рудах, но и о любых других полезных ископаемых.
В начале 80-х годов в 90 км западнее Краснокаменска было открыто месторождение цеолитовых туфов, с объемами этого минерала до 500 млн тонн. С этим минералом многие из нас хорошо знакомы, поскольку сфера его применения необычайно широка. Изучите надписи на упаковке с наполнителем для лотков ваших домашних питомцев – там обязательно найдется туф. Цеолит используют в строительной индустрии – он улучшает качество цемента, цеолит используют в кормах в животноводстве, в сельском хозяйстве для восстановления почв, цеолит нужен в бумажной промышленности, он используется в составе фильтров на АЭС, на нефтеперерабатывающих и химических производствах, для очистки бытовых сточных вод в городских канализациях – в общем, список получается тот еще. В 1986 году к Шивуртуйскому месторождению от Краснокаменска проложили дорогу, построили вахтовый поселок и приступили к разработке. Добыча быстро увеличивалась, но развивалась и «перестройка» – после реформ в животноводстве и в сельском хозяйстве спрос упал, карьер пришлось законсервировать. Но НПО «Цеолит», созданное в те годы, вполне способно возобновить производство – как знать, вдруг цеолитовые фильтры разного назначения, разработанные в лабораториях ППГХО, «впишутся» в программы импортозамещения.
В таком же приостановленном состоянии находится и разработка Бугдаинского месторождения молибдена, открытого читинскими геологами еще в 50-е годы прошлого века. До конца 80-х разработку месторождения своими силами вело местное рудоуправление, но потом стало ясно, что в одиночку им не вытянуть. В 1991 году Вершино-Шахтаминское рудное управление вошло в состав ППГХО, и лаборатории Краснокаменска выяснили, что речь может идти не только о молибдене – в руде были обнаружены вольфрам, цинк, свинец, серебро и золото. Работы на месторождении шли до 1997 года – тогда мировые цены на молибден резко пошли вниз, поэтому транспортировка руды от месторождения до обогатительной фабрики в Краснокаменске «съедала» всю прибыль. Но ничего не забыто и в этом случае – если будут разработаны новые методы переработки руды, работы хватит на всех.
В 1976 году геологи ППГХО открыли Уртуйское месторождение бурого угля – малозольного, с небольшим содержанием серы. Правда, при его добыче имеется «местная специфика» – весь уголь проходит радиационный контроль, и часть его идет не на нужды энергетиков, а в отвалы выработанной урановой породы. Придет время, когда кучно-щелочное выщелачивание поможет извлечь уран и из этих забалансовых ресурсов, не пропадет. А добыча угля, начавшаяся в 1986 году, продолжает расти. Угля хватает и для работы Краснокаменской ТЭЦ и Харанорской ГРЭС, и для потребителей со всего Забайкалья. Мощности Уртуйский разреза можно наращивать и дальше, что позволяет развивать промышленность края и дальше.
В 1992 году Украина прекратила поставки марганцевой руды с Никопольского месторождения, которая, как мы видели, необходима ГМЗ. Нет, тогда дело было не в политике – кто-то что-то на Украине приватизировал, нашел новый рынок сбыта, не более того. Сталь Сергеевич Покровский собрал на совещание геологов, чтобы поставить перед простым фактом – или удастся найти «свои» марганцевые руды, или объединение вынуждено будет прекратить все работы. В 1993 году «заказ» Сталя Сергеевича был уверенно выполнен – было открыто Громовское марганцевое месторождение, разработка которого началась сразу же. Не до раскачки было, объединение не должно было остановиться.
И оно не останавливалось ни на один день даже тогда, когда в начале 90-х государство отказалось закупать уран. Сталь Сергеевич сумел организовать прямые торговые связи с покупателями в Швеции, Финляндии, Франции, США, чем и спас объединение и город. Постепенно были ликвидированы все задолженности по зарплатам, их стали индексировать – объединение и город уцелели, и все его жители прекрасно знают, кому они этим обязаны. Но стоит помнить и о том, что в это же время на рынок вышли и все бывшие советские республики, на территории которых существовали добыча и переработка урановой руды. Опыта в ведении международной торговли не было ни у кого, в результате этой неразберихи цены основательно ушли вниз, поэтому ППХГО удавалось только удерживать уровень, на развитие сил не было. По этой же причине сокращался и объем производства – объединение не могло себе позволить работать с бедными рудами, шла разработка только наиболее богатых по содержанию урана участков. Как знать, может быть именно это и удручало больше всего Сталя Сергеевича – объединение вынуждено было вести работы не комплексно, как это было заведено в предыдущие десятилетия, а только в отдельных, наиболее рентабельных направлениях. Человеку, который с первого дня создавал, проектировал каждый участок огромного предприятия, такая «перестройка» не могла нравиться – не перестройка это была, а борьба за выживание. Производство урана с 3’000 тонн сократилось до 700, приходилось увольнять специалистов – тяжелое, больное было время.
«Находки», сделанные под руководством Покровского, стали основой для второго по значению горнодобывающего предприятия в структуре ППГХО – Уртуйского разрезоуправления. Уголь, марганец, известняк Усть-Борзинского месторождения, карьер с цеолитовым туфом, карьер по добыче строительного камня. Как видите буква «О» в аббревиатуре – очень большая, поэтому ПСР Росатома будет применена не только к добыче и переработке урановой руды, но и всего того, что требуется для обеспечения производства конечного продукта. Новую технику, новые методы можно использовать на каждом из предприятий ППГХО – и Росатом делает это, продолжая год за годом снижать себестоимость урана.
Вот такой он, ППГХО. Руды урановые и марганцевые, уголь, туф, ремонтно-механический и гидрометаллургические заводы, собственное производство серной кислоты, собственная строительная отрасль, свое железнодорожное депо. С того момента, как ППГХО вошло в состав Росатома, все его подразделения поэтапно проходят «переоснастку» – приходит новое, современное оборудование. Краснокаменск сумел нарастить добычу сначала до 2’000 тонн, а теперь уже уверенно справляется с задачей, поставленной Росатомом – 3’000 тонн урана в год. Собственные лаборатории, имеющие тесные связи с Забайкальским университетом, с научно-исследовательскими институтами Росатома дают возможность разрабатывать новые методы добычи и переработки не в «светлом будущем», а прямо сейчас, в режиме «онлайн». Заканчивается разработка методов кучного выщелачивания забалансовых отвалов – если коротко, то при помощи все той же серной кислоты можно извлекать уран из всего, что было извлечено из шахт, благо место для ведения таких работ имеется.
Посмотрите еще раз на фотографии карьера – тут ведь достаточно просторно, не так ли? Тем более, что специалисты ППГХО стали очень внимательно присматриваться и к «стенам» карьера, которые не стали «раздвигать» только по той причине, что содержание урана было слишком низким для имевшихся тогда методов. Но это было тогда, наука и промышленность на месте не стоят, так что у «уснувшего» карьера в ближайшее время начнется новая жизнь. Уран у России будет в том объеме, который необходим для обеспечения всех действующих в стране АЭС. У Росатома есть месторождения в других странах, но «зарубежный» уран уходит на зарубежные же АЭС, а внутри самой России только наш уран.
Город Краснокаменск на год моложе своего градообразующего предприятия, 50 лет он отметит в следующем году. Глядя на то, какими темпами восстановилось, а теперь уже и развивается ППГХО, город решил не отставать – разработана комплексная программа развития, поэтапно и вполне успешно реализуемая. Городские власти поставили перед собой амбициозную цель – победить безработицу, ведь сейчас она достигает просто гигантской цифры в целых полтора процента. Восстанавливается городская инфраструктура, будет расширен городской аэропорт, обновляются больницы, поликлиники, школы. На территории моногорода создана территория опережающего развития, есть планы создания новых предприятий, «не связанных» с ППГХО. Кавычки тут не случайны, потому что разумные люди не будут отказываться от возможностей, которые дает такой многопрофильный гигант. Серная кислота может быть использована не только на основном производстве – она пригодится и для автомобильных аккумуляторов. Запланировано создание животноводческих комплексов и мясокомбината, развитие городского транспорта, связи – безработице можно только посочувствовать, при реализации всех планов она станет отрицательной, городу потребуются новые специалисты.
Конечно, рассказ о Краснокаменске и Приаргунском объединении далеко не полон, в этой статье мы показали только самые общие черты, коснулись только самых важных этапов их общей истории и намеченных планов. Мы еще «не спускались» в сами шахты, «не прошлись» по цехам гидрометаллургического завода, не рассказали, как организована перевозка стратегической продукции. Постараемся успеть до юбилея Краснокаменска!
Фото: svatoff.livejournal.com
Комментарии
А. Мотыляев
«Химия и жизнь» №8, 2014
Откуда взялся уран? Скорее всего, он появляется при взрывах сверхновых. Дело в том, что для нуклеосинтеза элементов тяжелее железа должен существовать мощный поток нейтронов, который возникает как раз при взрыве сверхновой. Казалось бы, потом, при конденсации из образованного ею облака новых звездных систем, уран, собравшись в протопланетном облаке и будучи очень тяжелым, должен тонуть в глубинах планет. Но это не так. Уран — радиоактивный элемент, и при распаде он выделяет тепло. Расчет показывает, что если бы уран был равномерно распределен по всей толще планеты хотя бы с той же концентрацией, что и на поверхности, то он выделял бы слишком много тепла. Более того, его поток по мере расходования урана должен ослабевать. Поскольку ничего подобного не наблюдается, геологи считают, что не менее трети урана, а может быть, и весь он сосредоточен в земной коре, где его содержание составляет 2,5∙10–4 %. Почему так получилось, не обсуждается.
Где добывают уран? Урана на Земле не так уж мало — по распространенности он на 38-м месте. А больше всего этого элемента в осадочных породах — углистых сланцах и фосфоритах: до 8∙10–3 и 2,5∙10–2 % соответственно. Всего в земной коре содержится 1014 тонн урана, но главная проблема в том, что он весьма рассеян и не образует мощных месторождений. Промышленное значение имеют примерно 15 минералов урана. Это урановая смолка — ее основой служит оксид четырехвалентного урана, урановая слюдка — различные силикаты, фосфаты и более сложные соединения с ванадием или титаном на основе шестивалентного урана.
Что такое лучи Беккереля? После открытия Вольфгангом Рентгеном Х-лучей французский физик Антуан-Анри Беккерель заинтересовался свечением солей урана, которое возникает под действием солнечного света. Он хотел понять, нет ли и тут Х-лучей. Действительно, они присутствовали — соль засвечивала фотопластинку сквозь черную бумагу. В одном из опытов, однако, соль не стали освещать, а фотопластинка все равно потемнела. Когда же между солью и фотопластинкой положили металлический предмет, то под ним потемнение было меньше. Стало быть, новые лучи возникали отнюдь не из-за возбуждения урана светом и через металл частично не проходили. Их и назвали поначалу «лучами Беккереля». Впоследствии было обнаружено, что это главным образом альфа-лучи с небольшой добавкой бета-лучей: дело в том, что основные изотопы урана при распаде выбрасывают альфа-частицу, а дочерние продукты испытывают и бета-распад.
Насколько велика радиоактивность урана? У урана нет стабильных изотопов, все они радиоактивные. Самый долгоживущий — уран-238 с периодом полураспада 4,4 млрд лет. Следующим идет уран-235 — 0,7 млрд лет. Оба они претерпевают альфа-распад и становятся соответствующими изотопами тория. Уран-238 составляет более 99% всего природного урана. Из- за его огромного периода полураспада радиоактивность этого элемента мала, а кроме того, альфа-частицы не способны преодолеть ороговевший слой кожи на поверхности человеческого тела. Рассказывают, что И. В. Курчатов после работы с ураном просто вытирал руки носовым платком и никакими болезнями, связанными с радиоактивностью, не страдал.
Исследователи не раз обращались к статистике заболеваний рабочих урановых приисков и обрабатывающих комбинатов. Вот, например, недавняя статья канадских и американских специалистов, которые проанализировали данные о здоровье более 17 тысяч рабочих прииска Эльдорадо в канадской провинции Саскачеван за 1950–1999 годы (Environmental Research, 2014, 130, 43–50, DOI:10.1016/j.envres.2014.01.002). Они исходили из того, что сильнее всего радиация действует на быстро размножающиеся клетки крови, приводя к соответствующим видам рака. Статистика же показала, что у рабочих прииска заболеваемость различными видами рака крови меньше, чем в среднем у канадцев. При этом основным источником радиации считается не сам по себе уран, а порождаемый им газообразный радон и продукты его распада, которые могут попасть в организм через легкие.
Чем же вреден уран? Он, подобно другим тяжелым металлам, весьма ядовит, может вызывать почечную и печеночную недостаточность. С другой стороны, уран, будучи рассеянным элементом, неизбежно присутствует в воде, почве и, концентрируясь в пищевой цепочке, попадает в организм человека. Разумно предположить, что в процессе эволюции живые существа научились обезвреживать уран в природных концентрациях. Наиболее опасен уран в воде, поэтому ВОЗ установила ограничение: поначалу оно составляло 15 мкг/л, но в 2011 году норматив увеличили до 30 мк/г. Как правило, урана в воде гораздо меньше: в США в среднем 6,7 мкг/л, в Китае и Франции — 2,2 мкг/л. Но бывают и сильные отклонения. Так в отдельных районах Калифорнии его в сто раз больше, чем по нормативу, — 2,5 мг/л, а в Южной Финляндии доходит и до 7,8 мг/л. Исследователи же пытаются понять, не слишком ли строг норматив ВОЗ, изучая действие урана на животных.
Вот типичная работа (BioMed Research International, 2014, ID 181989; DOI:10.1155/2014/181989). Французские ученые девять месяцев поили крыс водой с добавками обедненного урана, причем в относительно большой концентрации — от 0,2 до 120 мг/л. Нижнее значение — это вода вблизи шахты, верхнее же нигде не встречается — максимальная концентрация урана, измеренная в той же Финляндии, составляет 20 мг/л. К удивлению авторов — статья так и называется: «Неожиданное отсутствие заметного влияния урана на физиологические системы...», — уран на здоровье крыс практически не сказался. Животные прекрасно питались, прибавляли в весе как следует, на болезни не жаловались и от рака не умирали. Уран, как ему и положено, откладывался прежде всего в почках и костях и в стократно меньшем количестве — в печени, причем его накопление ожидаемо зависело от содержания в воде. Однако ни к почечной недостаточности, ни даже к заметному появлению каких-либо молекулярных маркеров воспаления это не приводило. Авторы предложили начать пересмотр строгих нормативов ВОЗ. Однако есть один нюанс: воздействие на мозг. В мозгах крыс урана было меньше, чем в печени, но его содержание не зависело от количества в воде. А вот на работе антиоксидантной системы мозга уран сказался: на 20% выросла активность каталазы, на 68–90% — глютатионпероксидазы, активность же суперкоксиддисмутазы упала независимо от дозы на 50%. Это означает, что уран явно вызывал окислительный стресс в мозгу и организм на него реагировал. Такой эффект — сильное действие урана на мозг при отсутствии его накопления в нем, кстати, равно как и в половых органах, — замечали и раньше. Более того, вода с ураном в концентрации 75–150 мг/л, которой исследователи из университета Небраски поили крыс полгода (Neurotoxicology and Teratology, 2005, 27, 1, 135–144; DOI:10.1016/j.ntt.2004.09.001), сказалаcь на поведении животных, главным образом самцов, выпущенных в поле: они не так, как контрольные, пересекали линии, привставали на задние лапы и чистили шерстку. Есть данные, что уран приводит и к нарушениям памяти у животных. Изменение поведения коррелировало с уровнем окисления липидов в мозгу. Получается, что крысы от урановой водички делались здоровыми, но глуповатыми. Эти данные нам еще пригодятся при анализе так называемого синдрома Персидского залива (Gulf War Syndrome).
Загрязняет ли уран места разработки сланцевого газа? Это зависит от того, сколько урана в содержащих газ породах и как он с ними связан. Например, доцент Трейси Бэнк из Университета Буффало исследовала сланцевые породы месторождения Марцелус, протянувшегося с запада штата Нью-Йорк через Пенсильванию и Огайо к Западной Виргинии. Оказалось, что уран химически связан именно с источником углеводородов (вспомним, что в родственных углистых сланцах самое высокое содержание урана). Опыты же показали, что используемый при разрыве пласта раствор прекрасно растворяет в себе уран. «Когда уран в составе этих вод окажется на поверхности, он может вызвать загрязнение окрестностей. Радиационного риска это не несет, но уран — ядовитый элемент», — отмечает Трейси Бэнк в пресс-релизе университета от 25 октября 2010 года. Подробных статей о риске загрязнения окружающей среды ураном или торием при добыче сланцевого газа пока не подготовлено.
Зачем нужен уран? Раньше его применяли в качестве пигмента для изготовления керамики и цветного стекла. Теперь же уран — основа атомной энергетики и атомного оружия. При этом используется его уникальное свойство — способность ядра делиться.
Что такое деление ядра? Распад ядра на два неравных больших куска. Именно из-за этого свойства при нуклеосинтезе за счет нейтронного облучения ядра тяжелее урана образуются с большим трудом. Суть явления состоит в следующем. Если соотношение числа нейтронов и протонов в ядре не оптимально, оно становится нестабильным. Обычно такое ядро выбрасывает из себя либо альфа-частицу — два протона и два нейтрона, либо бета-частицу — позитрон, что сопровождается превращением одного из нейтронов в протон. В первом случае получается элемент таблицы Менделеева, отстоящий на две клетки назад, во втором — на одну клетку вперед. Однако ядро урана помимо излучения альфа- и бета-частиц способно делиться — распадаться на ядра двух элементов середины таблицы Менделеева, например бария и криптона, что и делает, получив новый нейтрон. Это явление обнаружили вскоре после открытия радиоактивности, когда физики подвергали новооткрытому излучению все, что придется. Вот как пишет об этом участник событий Отто Фриш («Успехи физических наук», 1968, 96, 4). После открытия бериллиевых лучей — нейтронов — Энрико Ферми облучал ими, в частности, уран, чтобы вызвать бета-распад, — он надеялся за его счет получить следующий, 93-й элемент, ныне названный нептунием. Он-то и обнаружил у облученного урана новый тип радиоактивности, который связал с появлением трансурановых элементов. При этом замедление нейтронов, для чего бериллиевый источник покрывали слоем парафина, увеличивало такую наведенную радиоактивность. Американский радиохимик Аристид фон Гроссе предположил, что одним из этих элементов был протактиний, но ошибся.
Зато Отто Ган, работавший тогда в Венском университете и считавший открытый в 1917 году протактиний своим детищем, решил, что обязан узнать, какие элементы при этом получаются. Вместе с Лизой Мейтнер в начале 1938 года Ган предположил на основании результатов опытов, что образуются целые цепочки из радиоактивных элементов, возникающих из-за многократных бета-распадов поглотивших нейтрон ядер урана-238 и его дочерних элементов. Вскоре Лиза Мейтнер была вынуждена бежать в Швецию, опасаясь возможных репрессий со стороны фашистов после аншлюса Австрии. Ган же, продолжив опыты с Фрицем Штрассманом, обнаружил, что среди продуктов был еще и барий, элемент с номером 56, который никоим образом из урана получиться не мог: все цепочки альфа-распадов урана заканчиваются гораздо более тяжелым свинцом. Исследователи были настолько удивлены полученным результатом, что публиковать его не стали, только писали письма друзьям, в частности Лизе Мейтнер в Гётеборг. Там на Рождество 1938 года ее посетил племянник, Отто Фриш, и, гуляя в окрестностях зимнего города — он на лыжах, тетя пешком, — они обсудили возможности появления бария при облучении урана вследствие деления ядра (подробнее о Лизе Мейтнер см. «Химию и жизнь», 2013, №4).
Вернувшись в Копенгаген, Фриш буквально на трапе парохода, отбывающего в США, поймал Нильса Бора и сообщил ему об идее деления. Бор, хлопнув себя по лбу, сказал: «О, какие мы были дураки! Мы должны были заметить это раньше». В январе 1939 года вышла статья Фриша и Мейтнер о делении ядер урана под действием нейтронов. К тому времени Отто Фриш уже поставил контрольный опыт, равно как и многие американские группы, получившие сообщение от Бора. Рассказывают, что физики стали расходиться по своим лабораториям прямо во время его доклада 26 января 1939 года в Вашингтоне на ежегодной конференции по теоретической физике, когда ухватили суть идеи. После открытия деления Ган и Штрассман пересмотрели свои опыты и нашли, так же, как и их коллеги, что радиоактивность облученного урана связана не с трансуранами, а с распадом образовавшихся при делении радиоактивных элементов из середины таблицы Менделеева.
Как проходит цепная реакция в уране? Вскоре после того, как была экспериментально доказана возможность деления ядер урана и тория (а других делящихся элементов на Земле в сколько-нибудь значимом количестве нет), работавшие в Принстоне Нильс Бор и Джон Уиллер, а также независимо от них советский физик-теоретик Я. И. Френкель и немцы Зигфрид Флюгге и Готфрид фон Дросте создали теорию деления ядра. Из нее следовали два механизма. Один — связанный с пороговым поглощением быстрых нейтронов. Согласно ему, для инициации деления нейтрон должен обладать довольно большой энергией, более 1 МэВ для ядер основных изотопов — урана-238 и тория-232. При меньшей энергии поглощение нейтрона ураном-238 имеет резонансный характер. Так, нейтрон с энергией 25 эВ имеет в тысячи раз большую площадь сечения захвата, чем с другими энергиями. При этом никакого деления не будет: уран-238 станет ураном-239, который с периодом полураспада 23,54 минуты превратится в нептуний-239, тот, с периодом полураспада 2,33 дня, — в долгоживущий плутоний-239. Торий-232 станет ураном-233.
Загрузка ТВЭЛа в реактор на четвертом блоке Калининской АЭС. Фото: ОАО Росатом, www.rosatom.ru
Второй механизм — беспороговое поглощение нейтрона, ему следует третий более-менее распространенный делящийся изотоп — уран-235 (а равно и отсутствующие в природе плутоний-239 и уран-233): поглотив любой нейтрон, даже медленный, так называемый тепловой, с энергией как у молекул, участвующих в тепловом движении, — 0,025 эВ, такое ядро разделится. И это очень хорошо: у тепловых нейтронов площадь сечения захвата в четыре раза выше, чем у быстрых, мегаэлектронвольтных. В этом значимость урана-235 для всей последующей истории атомной энергетики: именно он обеспечивает размножение нейтронов в природном уране. После попадания нейтрона ядро урана-235 становится нестабильным и быстро делится на две неравные части. Попутно вылетает несколько (в среднем 2,75) новых нейтронов. Если они попадут в ядра того же урана, то вызовут размножение нейтронов в геометрической прогрессии — пойдет цепная реакция, что приведет к взрыву из-за быстрого выделения огромного количества тепла. Ни уран-238, ни торий-232 так работать не могут: ведь при делении вылетают нейтроны со средней энергией 1–3 МэВ, то есть при наличии энергетического порога в 1 МэВ значительная часть нейтронов заведомо не сможет вызвать реакцию, и размножения не будет. А значит, про эти изотопы следует забыть и придется замедлять нейтроны до тепловой энергии, чтобы они максимально эффективно взаимодействовали с ядрами урана-235. При этом нельзя допустить их резонансного поглощения ураном-238: все-таки в природном уране этот изотоп составляет чуть меньше 99,3% и нейтроны чаще сталкиваются именно с ним, а не с целевым ураном-235. А действуя замедлителем, можно поддерживать размножение нейтронов на постоянном уровне и взрыва не допустить — управлять цепной реакцией.
Расчет, проведенный Я. Б. Зельдовичем и Ю. Б. Харитоном в том же судьбоносном 1939 году, показал, что для этого нужно применить замедлитель нейтронов в виде тяжелой воды или графита и обогатить ураном-235 природный уран по меньшей мере в 1,83 раза. Тогда эта идея показалась им чистой фантазией: «Следует отметить, что примерно двойное обогащение тех довольно значительных количеств урана, которые необходимы для осуществления цепного взрыва, <...> представляет собой чрезвычайно громоздкую, близкую к практической невыполнимости задачу». Сейчас эта задача решена, и атомная промышленность серийно выпускает для электростанций уран, обогащенный ураном-235 до 3,5%.
Что такое спонтанное деление ядер? В 1940 году Г. Н. Флеров и К. А. Петржак обнаружили, что деление урана может происходить спонтанно, без всякого внешнего воздействия, правда период полураспада гораздо больше, чем при обычном альфа-распаде. Поскольку при таком делении тоже получаются нейтроны, если не дать им улететь из зоны реакции, они-то и послужат инициаторами цепной реакции. Именно это явление используют при создании атомных реакторов.
Смоленская АЭС. Фото: ОАО Росатом, www.rosatom.ru
Зачем нужна атомная энергетика? Зельдович и Харитон были в числе первых, кто посчитал экономический эффект атомной энергетики («Успехи физических наук», 1940, 23, 4). «...В настоящий момент еще нельзя сделать окончательных заключений о возможности или невозможности осуществления в уране ядерной реакции деления с бесконечно разветвляющимися цепями. Если такая реакция осуществима, то автоматически осуществляется регулировка скорости реакции, обеспечивающая спокойное ее протекание, несмотря на огромное количество находящейся в распоряжении экспериментатора энергии. Это обстоятельство исключительно благоприятно для энергетического использования реакции. Приведем поэтому — хотя это и является делением шкуры неубитого медведя — некоторые числа, характеризующие возможности энергетического использования урана. Если процесс деления идет на быстрых нейтронах, следовательно, реакция захватывает основной изотоп урана (U238), то <исходя из соотношения теплотворных способностей и цен на уголь и уран> стоимость калории из основного изотопа урана оказывается примерно в 4000 раз дешевле, чем из угля (если, конечно, процессы "сжигания" и теплосъема не окажутся в случае урана значительно дороже, чем в случае угля). В случае медленных нейтронов стоимость "урановой" калории (если исходить из вышеприведенных цифр) будет, принимая во внимание, что распространенность изотопа U235 равна 0,007, уже лишь в 30 раз дешевле "угольной" калории при прочих равных условиях».
Первую управляемую цепную реакцию провел в 1942 году Энрико Ферми в Чикагском университете, причем управляли реактором вручную — задвигая и выдвигая графитовые стержни при изменении потока нейтронов. Первая электростанция была построена в Обнинске в 1954 году. Помимо выработки энергии первые реакторы работали еще и на производство оружейного плутония.
Как функционирует атомная станция? Сейчас большинство реакторов работают на медленных нейтронах. Обогащенный уран в виде металла, сплава, например с алюминием, или в виде оксида складывают в длинные цилиндры — тепловыделяющие элементы. Их определенным образом устанавливают в реакторе, а между ними вводят стержни из замедлителя, которые и управляют цепной реакцией. Со временем в тепловыделяющем элементе накапливаются реакторные яды — продукты деления урана, также способные к поглощению нейтронов. Когда концентрация урана-235 падает ниже критической, элемент выводят из эксплуатации. Однако в нем много осколков деления с сильной радиоактивностью, которая уменьшается с годами, отчего элементы еще долго выделяют значительное количество тепла. Их выдерживают в охлаждающих бассейнах, а затем либо захоранивают, либо пытаются переработать — извлечь несгоревший уран-235, наработанный плутоний (он шел на изготовление атомных бомб) и другие изотопы, которым можно найти применение. Неиспользуемую часть отправляют в могильники.
Корпус авиационной атомной бомбы из Музея ядерного оружия РФЯЦ-ВНИИЭФ. Фото: ОАО Росатом, www.rosatom.ru
В так называемых реакторах на быстрых нейтронах, или реакторах-размножителях, вокруг элементов устанавливают отражатели из урана-238 или тория-232. Они замедляют и отправляют обратно в зону реакции слишком быстрые нейтроны. Замедленные же до резонансных скоростей нейтроны поглощают названные изотопы, превращаясь соответственно в плутоний-239 или уран-233, которые могут служить топливом для атомной станции. Так как быстрые нейтроны плохо реагируют с ураном-235, нужно значительно увеличивать его концентрацию, но это окупается более сильным потоком нейтронов. Несмотря на то что реакторы-размножители считаются будущим атомной энергетики, поскольку дают больше ядерного топлива, чем расходуют, — опыты показали: управлять ими трудно. Сейчас в мире остался лишь один такой реактор — на четвертом энергоблоке Белоярской АЭС.
Как критикуют атомную энергетику? Если не говорить об авариях, то основным пунктом в рассуждениях противников атомной энергетики сегодня стало предложение добавить к расчету ее эффективности затраты по защите окружающей среды после выведения станции из эксплуатации и при работе с топливом. В обоих случаях возникают задачи надежного захоронения радиоактивных отходов, а это расходы, которые несет государство. Есть мнение, что если переложить их на себестоимость энергии, то ее экономическая привлекательность пропадет.
Существует оппозиция и среди сторонников атомной энергетики. Ее представители указывают на уникальность урана-235, замены которому нет, потому что альтернативные делящиеся тепловыми нейтронами изотопы — плутоний-239 и уран-233 — из-за периода полураспада в тысячи лет в природе отсутствуют. А получают их как раз вследствие деления урана-235. Если он закончится, исчезнет прекрасный природный источник нейтронов для цепной ядерной реакции. В результате такой расточительности человечество лишится возможности в будущем вовлечь в энергетический цикл торий-232, запасы которого в несколько раз больше, чем урана.
Теоретически для получения потока быстрых нейтронов с мегаэлектронвольтными энергиями можно использовать ускорители частиц. Однако если речь идет, например, о межпланетных полетах на атомном двигателе, то реализовать схему с громоздким ускорителем будет очень непросто. Исчерпание урана-235 ставит крест на таких проектах.
Что такое оружейный уран? Это высокообогащенный уран-235. Его критическая масса — она соответствует размеру куска вещества, в котором самопроизвольно идет цепная реакция, — достаточно мала для того, чтобы изготовить боеприпас. Такой уран может служить для изготовления атомной бомбы, а также как взрыватель для термоядерной бомбы.
Какие катастрофы связаны с применением урана? Энергия, запасенная в ядрах делящихся элементов, огромна. Вырвавшись из-под контроля по недосмотру или вследствие умысла, эта энергия способна натворить немало бед. Две самые чудовищные ядерные катастрофы случились 6 и 8 августа 1945 года, когда ВВС США сбросили атомные бомбы на Хиросиму и Нагасаки, в результате чего погибли и пострадали сотни тысяч мирных жителей. Катастрофы меньшего масштаба связаны с авариями на атомных станциях и предприятиях атомного цикла. Первая крупная авария случилась в1949 году в СССР на комбинате «Маяк» под Челябинском, где нарабатывали плутоний; жидкие радиоактивные отходы попали в речку Течу. В сентябре 1957 года на нем же произошел взрыв с выбросом большого количества радиоактивного вещества. Через одиннадцать дней сгорел британский реактор по наработке плутония в Уиндскейле, облако с продуктами взрыва рассеялось над Западной Европой. В 1979 году сгорел реактор на АЭС Тримейл-Айленд в Пенсильвании. К наиболее масштабным последствиям привели аварии на Чернобыльской АЭС (1986) и АЭС в Фукусиме (2011), когда воздействию радиации подверглись миллионы людей. Первая засорила обширные земли, выбросив в результате взрыва 8 тонн уранового топлива с продуктами распада, которые распространились по Европе. Вторая загрязнила и спустя три года после аварии продолжает загрязнять акваторию Тихого океана в районах рыбных промыслов. Ликвидация последствий этих аварий обошлась весьма дорого, и, если бы разложить эти затраты на стоимость электроэнергии, она бы существенно выросла.
Отдельный вопрос — последствия для здоровья людей. Согласно официальной статистике, многим людям, пережившим бомбардировку или живущим на загрязненной территории, облучение пошло на пользу — у первых более высокая продолжительность жизни, у вторых меньше онкологических заболеваний, а некоторое увеличение смертности специалисты связывают с социальным стрессом. Количество же людей, погибших именно от последствий аварий или в результате их ликвидации, исчисляется сотнями человек. Противники атомных электростанций указывают, что аварии привели к нескольким миллионам преждевременных смертей на европейском континенте, просто они незаметны на статистическом фоне.
Вывод земель из человеческого использования в зонах аварий приводит к интересному результату: они становятся своего рода заповедниками, где растет биоразнообразие. Правда, отдельные животные страдают от болезней, связанных с облучением. Вопрос, как быстро они приспособятся к повышенному фону, остается открытым. Есть также мнение, что последствием хронического облучения оказывается «отбор на дурака» (см. «Химию и жизнь», 2010, №5): еще на стадии эмбриона выживают более примитивные организмы. В частности, применительно к людям это должно приводить к снижению умственных способностей у поколения, родившегося на загрязненных территориях вскоре после аварии.
Что такое обедненный уран? Это уран-238, оставшийся после выделения из него урана-235. Объемы отхода производства оружейного урана и тепловыделяющих элементов велики — в одних США скопилось 600 тысяч тонн гексафторида такого урана (о проблемах с ним см. «Химию и жизнь», 2008, №5). Содержание урана-235 в нем — 0,2%. Эти отходы надо либо хранить до лучших времен, когда будут созданы реакторы на быстрых нейтронах и появится возможность переработки урана-238 в плутоний, либо как-то использовать.
Ампулы с изотопами, выделенными из облученного материала в НИИЯР ОАО Росатом. Фото: ОАО Росатом, www.rosatom.ru
Применение ему нашли. Уран, как и другие переходные элементы, используют в качестве катализатора. Например, авторы статьи в ACS Nano от 30 июня 2014 года пишут, что катализатор из урана или тория с графеном для восстановления кислорода и перекиси водорода «имеет огромный потенциал для применения в энергетике». Поскольку плотность урана высока, он служит в качестве балласта для судов и противовесов для самолетов. Годится этот металл и для радиационной защиты в медицинских приборах с источниками излучения.
Какое оружие можно делать из обедненного урана? Пули и сердечники для бронебойных снарядов. Расчет здесь такой. Чем тяжелее снаряд, тем выше его кинетическая энергия. Но чем больше размер снаряда, тем менее концентрирован его удар. Значит, нужны тяжелые металлы, обладающие высокой плотностью. Пули делают из свинца (уральские охотники одно время использовали и самородную платину, пока не поняли, что это драгоценный металл), сердечники же снарядов — из вольфрамового сплава. Защитники природы указывают, что свинец загрязняет почву в местах боевых действий или охоты и лучше бы заменить его на что-то менее вредное, например на тот же вольфрам. Но вольфрам недешев, а сходный с ним по плотности уран — вот он, вредный отход. При этом допустимое загрязнение почвы и воды ураном примерно в два раза больше, чем для свинца. Так получается потому, что слабой радиоактивностью обедненного урана (а она еще и на 40% меньше, чем у природного) пренебрегают и учитывают действительно опасный химический фактор: уран, как мы помним, ядовит. В то же время его плотность в 1,7 раза больше, чем у свинца, а значит, размер урановых пуль можно уменьшить в два раза; уран гораздо более тугоплавкий и твердый, чем свинец, — при выстреле он меньше испаряется, а при ударе в цель дает меньше микрочастиц. В общем, урановая пуля меньше загрязняет окружающую среду, чем свинцовая, правда, достоверно о таком использовании урана неизвестно.
Зато известно, что пластины из обедненного урана применяют для укрепления брони американских танков (этому способствуют его высокие плотность и температура плавления), а также вместо вольфрамового сплава в сердечниках для бронебойных снарядов. Урановый сердечник хорош еще и тем, что уран пирофорен: его горячие мелкие частицы, образовавшиеся при ударе о броню, вспыхивают и поджигают все вокруг. Оба применения считаются радиационно безопасными. Так, расчет показал, что, даже просидев безвылазно год в танке с урановой броней, загруженном урановым боекомплектом, экипаж получит лишь четверть допустимой дозы. А чтобы получить годовую допустимую дозу, надо на 250 часов прикрутить к поверхности кожи такой боеприпас.
Снаряды с урановыми сердечниками — к 30-мм авиационным пушкам или к артиллерийским подкалиберным — применяли американцы в недавних войнах, начав с иракской кампании 1991 года. В тот год они высыпали на иракские бронетанковые части в Кувейте и при их отступлении 300 тонн обедненного урана, из них 250 тонн, или 780 тысяч выстрелов, пришлось на авиационные пушки. В Боснии и Герцеговине при бомбежках армии непризнанной Республики Сербской было истрачено 2,75 тонны урана, а при обстрелах югославской армии в крае Косово и Метохия — 8,5 тонн, или 31 тысяча выстрелов. Поскольку ВОЗ к тому времени озаботилась последствиями применения урана, был проведен мониторинг. Он показал, что один залп состоял примерно из 300 выстрелов, из которых 80% содержало обедненный уран. В цели попадало 10%, а 82% ложилось в пределах 100 метров от них. Остальные рассеивались в пределах 1,85 км. Снаряд, попавший в танк, сгорал и превращался в аэрозоль, легкие цели вроде бронетранспортеров урановый снаряд прошивал насквозь. Таким образом, в урановую пыль в Ираке могло превратиться от силы полторы тонны снарядов. По оценкам же специалистов американского стратегического исследовательского центра «RAND Corporation», в аэрозоль превратилось больше, от 10 до 35% использованного урана. Борец с урановыми боеприпасами хорват Асаф Дуракович, работавший во множестве организаций от эр-риядского Госпиталя короля Фейсала до вашингтонского Уранового медицинского исследовательского центра, считает, что только в Южном Ираке в 1991 году образовалось 3–6 тонн субмикронных частиц урана, которые рассеялись по обширному району, то есть урановое загрязнение там сопоставимо с чернобыльским.
Это приятно, что восстанавливает утраченное
Баян https://m.aftershock.news/?q=node/644417
Спасибо, очень интересно, и познавательно.
Я видео посмотрел, познавательно. Мне вот только не понятно зачем разрабатывать месторождения в России если будет дефицит урана, наоборот надо свое экономить а пользоваться запасами остального мира.
Не просто месторождение, а промышленный комплекс с высокой добавленной стоимостью.
А урана там хватит и внукам и внукам внуков, то есть далеко за горизонтом планирования.
А вы предлагаете строить подобное ещё у кого-то, а город пусть загнётся вместе с комплексом?
Над златом сдохнуть?
Добыча сырья и материалов (то что взяли у природы) не имеет добавленной стоимости.
Насколько я слышал за рубежом добыча на порядок дешевле так как залежи урана гораздо ближе к поверхности.
Город может и должен искать и заняться чем то другим так как добыча сырья и материалов не прибавляет в экономике рабочих мест и стратегически на это не надо рассчитывать.
Ага, вы там держитесь (цэ)
Реально чайник.
Ведь возможен вариант что уран в таком количестве не нужен будет и мировая цена упадет и в сложных климатических условиях добыча начнет приносить убытки. Что тогда с заводом делать, что с людьми?
Прежде чем что-то делать и куда-то вкладывать деньги надо основательно подумать а не поступать как коммунисты.
Нет, невозможен. В энергетике альтернативы нет. В сфере ОМП тем более.
Но я вообще-то вот про это: "Город может и должен искать и заняться чем то другим"©. Чем другим, если это моногород и он заточен именно под решение данной конкретной задачи? Что значит "искать"? Кто потерял?
Недавний пример с нефтью, даже Путин говорил что невозможно что нефть будет ниже 80. Так и с ураном все может быть, это сырье а не продукт с добавленной стоимостью.
Проблема моногородов очень существенная благодаря деятельности коммунистов, которые людей сначала завезли а потом бросили на произвол судьбы, ее надо решать только не думаю что решение зависит от добычи урана.
Не нужно передёргивать. Это проблема именно и только "благодаря" нью-капиталистам компрадорам.
Моногорода кто создавал? Это как раз проблема из прошлого, тогда еще нью-капиталистов не было. Не будем игнорировать факты.
Замечательная логика. То бишь если безголовая_блондинка совершает ДТП, то виноват исключительно тот, кто создал авто?
Думаю в современном мире существование многородов несет очень большие риски как для граждан в них живущих так и для государства, поэтому считаю что моногородов не должно быть, они должны быть более диверсифицированы.
Справедливо для капиталистической системы с её невидимой_рукой_рынка™, которая находится в агонии, но никак не для плановой экономики.
Как мне надоел маразм. Невидимая рука рынка это основной закон экономики - спрос и предложение а план только регулирует эту руку и чемпионом по манипулированию этой рукой был СССР что привело к печальным последствиям.
Проблему моногородов коммунисты создали, сейчас ее надо решать так как людей не бросишь просто так как они (коммунисты) поступили раньше и это проблема решается не восстановлением прежней стратегии по созданию моногородов а перерождение или трансформации уже существующих таких городов в более адаптированные к современным условиям.
Ну вот, вещаешь что маразм надоел, а сам целый абзац его родимого накатал.
Опять маразм. Проблему создали именно и только капиталисты. При коммунистах никаких проблем с моногородами не было, но как раз наоборот.
Коммунисты развалили страну. Но это ведь так по советски не признавать и игнорировать существующие факты и проблемы.
Представил, они снова пришли к власти и первое что они объявят что проблемы моногородов просто нет это проклятые ростовщики ее придумали.
Чушь. Страну развалили компрадоры. Ты ещё Зюганова коммунистом назови.
Именно так.
Я думаю страну не люди развалили а несовершенство и убогость системы которая по сути предохранителей не имела от дураков которые могут оказаться наверху.
Людям которые живут в данных городах легче не станет если их проблемы не замечают и не предпринимают действий по их решению.
Не имела и это понятно, ибо СССР - первый опыт человечества в переходе на новую ступень развития. У фон Брауна тоже не первая же ФАУ в Лондон на погостить улетела, а у Королёва не сразу "бип-бип" получилось. Это объективно.
При нынешней системе
хозяйствованиябесхозяйственности так и будет, какие меры не предпринимай. Благо, не долго ей осталось.Карл Маркс и тот понимал что этапы развития невозможно перескочить а уж опыт СССР показывает насколько криво его идеи поняли и довели до маразма.
Я думаю проблемы с моногородами существуют и их пытаются планомерно решить в отличие от советского подхода. Безхозяйственная и безответственная система была при СССР, когда все было народным и по сути ничейным, отсюда и низкая эффективностьсоветской экономики когда паразитов выращивали которые не работали а делали видимость что работают и строят абсурдные планы.
Какой же этап перескочил СССР?
Бесхозяйственность и безответственность мы наблюдаем прямо сейчас в виде разрушенных технологических цепочек, убитых предприятий и целых отраслей.
Про эффективность и паразитизм. Советская экономика была идеалом эффективности в сравнении с нынешней рукой_рынка™. Про паразитизм вообще упоминать не следовало, ибо сейчас пол-экономики в нём увязло как минимум.
Я вижу что Вы верующий в коммунизм, советская пропаганда с Вами хорошо поработала, только сейчас уже другие времена и другие представления о проблемах которые Вы даже сформулировать не можете а говорите что все плохо.
То бишь на объективные тезисы возразить по сути нечего?
Я предполагал это. Почему-то адепты капка только в демагогии сильны.
Не вижу смысла Вас учить азам экономики. Умного учить только портить. Верите в коммунизм, верьте дальше, только не запрещайте другие религии.
Какие были люди в то время, богатыри по духу!
На фото точно Краснокаменск? Может быть Чита?
Десятиэтажки слева это г. Чита, ул. Верхнеудинская, д. 10
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
баян, однако - https://aftershock.news/?q=node/644417
На такие масштабные проекты и в тех условиях, когда половина страны ещё восстанавливалась после страшного нашествия фашистской европы, и в условиях действия всяких западных санкций, способен только Советский народ, окрылённый высокой идеей и руководимый такими талантливыми и патриотичными гениями. Ни один народ и ни какая другая страна на такое не способны, именно в тех (в таких) условиях.
И осознавать величие помыслов и грандиозность свершений в СССР, самоотверженность Советских граждан - Советского Народа, всякими "чайниками" - это выше их понимания.
Удел всяких "чайников" это "пыхтеть" от неспособности на большее. Функционал таких "чайников" ограничен их назначением. Прорыва в космос от них ждать не стоит, как и от мусорного ведра.
Страна СССР самая лучшая и прекрасная на планете.
Страну уничтожили "чайники" допущенные к власти.