Скорость важнее длины: Дмитрий Яценко — о преимуществах российских центрифуг

Продолжаем серию ко дню рождения газовой центрифуги. В 1950‑е годы существовали две концепции устройства: надкритическая, длинная, которую разрабатывали немецкие специалисты, и подкритическая, короткая, на которую сделали ставку у нас. Что было дальше, рассказывает главный конструктор газовых центрифуг «Центротех-Инжиниринга» Дмитрий Яценко.

Выигрышные решения

История промышленной газовой центрифуги началась в особом конструкторском бюро Кировского завода в Ленинграде — ​оно же разработало агрегаты для предыдущей технологии разделения, диффузионной. В 1952 году вышло постановление Совета Министров СССР о начале работ по центрифужной тематике. Ею без особого успеха занимались в специальном НИИ-5 в Сухуми немецкие ученые под руководством Макса Штеенбека и Гернота Циппе. НИИ‑5 перевели из Сухуми на Кировский завод.

Штеенбек создавал длинную многосильфонную центрифугу — ​надкритическую. В конструкции ротор проходит множественные резонансы. Первые опытные образцы таких сложных машин изготовили в 1952 году, но они были далеки от промышленной технологии и не имели системы передачи частично обогащенного продукта в следующую центрифугу, что кратно осложняло процесс.

Команда ОКБ, оценив достоинства и недостатки центрифуги Штеенбека, приняла за основу конструкцию подкритической центрифуги — ​короткой и, как потом оказалось, гораздо более надежной. Тогда же нашли фундаментальные решения для каскадирования центрифуг и сформировали облик разделительного производства. Совокупность этих решений была выигрышной, благодаря чему «Росатом» остается лидером мирового рынка услуг по обогащению урана. А центрифуга уверенно вытеснила газодиффузионные машины.

В 1954 году немецкие специалисты вернулись на родину, и Гернот Циппе оформил патент на «чужую» центрифугу. Тем не менее в Западной Германии создали свою газоцентрифужную технологию, не отказавшись от идеи крупногабаритной центрифуги, с использованием лучшего из советского опыта. И надо отметить, что с существенным отставанием, только на рубеже 1980‑х годов, сумели создать конкурентный продукт.

От Кировского завода до «Центротеха»

С 27 декабря 1945 года лучшие специалисты ОКБ Кировского завода занимались проблемой разделения изотопов урана. В 1963 году бюро стало п/я 344, а через два года вошло в Центральное конструкторское бюро машиностроения.

1980‑е и 1990‑е годы были тяжелыми для атомной промышленности: катастрофа на Чернобыльской АЭС, распад СССР привели к существенному снижению востребованности газовых центрифуг. Зато активно развивались технологии для получения стабильных изотопов, мы участвовали в международных проектах.

В 1992‑м из ЦКБМ было выделено газоцентрифужное направление, новое предприятие назвали «Центротех-ЦКБМ». Но экономическая ситуация оставляла желать лучшего. Помог Электрохимический завод, который в 1998 году взял наше КБ к себе в качестве структурного подразделения. Ключевой задачей опять стала разработка газовых центрифуг.

Последние 20 лет были эпохой реорганизаций: «Центротех-ЭХЗ» сначала преобразовали в «Центротех-СПб», затем — ​в филиал НПО «Центротех». С 2020 года мы — ​«Центротех-Инжиниринг».

35 лет без остановки

Одно из существенных преимуществ российских центрифуг — ​надежность. Наши машины имеют низкую интенсивность отказов — ​сотые процента в год. Срок службы первых поколений центрифуг начинался с трех лет, сейчас мы продлеваем его до 35. То есть 35 лет центрифуга крутится с огромной скоростью без остановки. Это стало возможно за счет внедрения новых конструкторских решений и постоянного совершенствования конструкции.

Достичь таких эксплуатационных показателей нельзя без стабильных технологических процессов на заводах-изготовителях, слаженной работы при монтаже и пуске, тщательного контроля эксплуатации, что требует от разработчика всестороннего понимания всего жизненного цикла изделия.

Самые надежные

Серийные машины поколения 9+ значительно превосходят первые центрифуги по эффективности. Производительность зависит от двух основных параметров: квадрата скорости вращения и длины ротора. Мое убеждение: ключик — ​в скорости, а не в длине, и наши предшественники абсолютно правильно выбрали для центрифуги большое количество ярусов и плотную компоновку.

В 10-м поколении, над которым мы сейчас работаем, подход тот же — ​за счет конструкторских решений повысить скорость вращения и производительность. Но при этом конструкторская мысль не ограничена проверенными решениями и ищет принципиально новые подходы к проектированию.

Благодаря системной и долгосрочной технической политике наши центрифуги самые надежные, высокотехнологичные и сверхбыстрые. И задача конструкторов — ​сохранить и нарастить технологическое лидерство «Росатома» в центрифужном разделении изотопов.