Ссылка на полный текст: Виктор Шевченко — металлург и атомщик. | Электронная библиотека | История Росатома
Навигация:
О чём книга
Лже-политехникумы
1942 год: распоряжение ГКО № 2352сс «Об организации работ по урану»
1945 год: предложения по организации Инспецмета и завода № 5 НКВД СССР
1946 год: в НИИ-9 разработана технология переработки руд на концентраты
Радиоактивный минералогический музей в НИИ-9
Работы по плутонию в НИИ-9
Опытная полупромышленная установка У-5
Создание нейтронных запалов для атомного оружия
Задачи поставленные перед НИИ-9 в 1950-ых годах
Перевод радиохимического производства на новую технологию
Технология регенерации ядерного топлива, реализованная на ПО «Маяк» (завод РТ-1)
Зинаида Ершова вспоминает об участии В.Б. Шевченко в опасных экспериментах
Разработка технологии получения трития их облучённых литиевых блоков
В книге рассказывается о жизненном пути крупного инженера, ученого, руководителя ряда комбинатов цветной металлургии СССР и одного из видных участников реализации атомного проекта СССР, первого директора ВНИИ неорганических материалов им. A.A. Бочвара Виктора Борисовича Шевченко.
Существовавший институт Гиредмет, занимавшийся редкими металлами, не мог обеспечить надлежащих темпов развития эффективных методов извлечения урана из руд, тем более, что намечалось существенное повышение объемов добычи самих руд. Поэтому было принято решение организовать новый специальный “научно-исследовательский институт по урану”. На институт возлагалось “изучение сырьевых ресурсов урана и разработка ме 3 тодов добычи и переработки урановых руд на урановые соединения и металлический уран”. Таким образом, Инспецмет (НИИ-9) — это научно-исследовательский технологический институт в атомном проекте СССР, стоявший у истоков создания атомной отрасли, науки и промышленности.
Первым директором института в январе 1945 года был назначен Виктор Борисович Шевченко, окончивший Московский институт цветных металлов и золота и имевший немалый опыт работы металлурга, специалиста по цветным и редким металлам, до этого возглавлявший ряд крупных металлургических заводов и комбинатов, в частности, он был главным инженером Норильского горно-металлургического комбината.
В.Б. Шевченко, доктор технических наук, профессор, свою научную и практическую деятельность сосредоточил на совершенствовании современного отечественного радиохимического производства плутония, создании основ и промышленной технологии переработки отработавшего ядерного топлива, регенерации топлива с целью повторного использования урана и плутония. В результате этих работ был создан и в настоящее время продолжает функционировать завод РТ-1.
... комиссия Совнаркома СССР по реформе высшего и среднего образования считала, что «старые вузы и техникумы представляли собой лже-политехникумы», конгломерат разнородных факультетов, изолированных «от самой жизни». В связи с чем следовало «расчленить» эти громоздкие «лже-политехникумы» на «составные части по отраслевому признаку» и прикрепить их, уже в качестве «самостоятельных учебных единиц», «к отдельным, кровно заинтересованным ведомствам и хозобъединениям»).
28 сентября, последовало распоряжение ГКО № 2352сс «Об организации работ по урану», где даны первоочередные поручения АН СССР, АН УССР, ряду союзных наркоматов и другим госструктурам, связанные с созданием урановой бомбы или уранового топлива. А два месяца спустя, 27 ноября 1942 года, вышло постановление ГКО № 2542сс «О добыче урана». Так под гром контрнаступления под Сталинградом началась, тихо и внешне незаметно, заочная американо-германо-советская схватка за обладание сверхоружием.
6 января 1945 года НКВД издал приказ № 007 «О мероприятиях по обеспечению развития добычи и переработки урановых руд», где заместителю наркома А.П. Завенягину поручено, в частности, «совместно с Наркомцветметом СССР представить к 30 декабря 1944 года (видимо, работа началась раньше и срок оговорен заблаговременно. — Сост.) предложения по организации Инспецмета и завода № 5 НКВД СССР, перечень передаваемых лабораторий, лабораторного и заводского оборудования, опытных установок и материалов, список передаваемых специалистов и предложения о сроках передачи».
С февраля 1946-го В.Б. Шевченко — заместитель председателя секции № 5 Инженерно-технического совета Спецкомитета при СМ СССР (правая рука А.П. Завенягина), а в ноябре 1947-го он утвержден членом Научно-технического совета Первого главного управления при СМ СССР. 7 сентября 1946 года СМ СССР разрешил ПГУ организовать в НИИ-9 Ученый совет, иметь аспирантуру и предоставил институту право присуждать ученую степень кандидата технических (химических) наук, а также право представлять к утверждению ученой степени доктора технических (химических) наук. Хотя административно-хозяйственные заботы, организационные вопросы отнимали много времени, В.Б. Шевченко сразу же подключился к научным исследованиям, прежде всего тем, которые проводились в «головных» лабораториях институтской цепочки (№ 1 — геологическая, № 2 — обогатительная, № 3 — технологическая). Шевченко часто встречался с их руководителями - H.A. Федоровым, В.Г. Кноблоком, В.А. Малиновским, Ф.М. Лоскутовым, с ним согласовывали планы исследований, пункты командировок, маршруты экспедиций...
Важно подчеркнуть, что В.Б. много занимался сырьевой тематикой не только потому, что лучше ориентировался в ней, а также потому, что это была первичная задача института. Он понимал: одни административные нажимы не помогут, нужно личное участие в исследованиях, причем именно там, где прокладывают дорогу к получению урановых концентратов — без соответствующих рекомендаций не создать опытного оборудования первых цехов 119 завода № 12 и, следовательно, не подступиться к металлургии урана. Решить проблему концентратов — значит найти кратчайший путь к ответу на главный поставленный вопрос.
Оперативность и качество исследований были тем более важны, поскольку Совет Министров СССР своим постановлением № 1626-718сс от 27 июля 1946 года обязал Первое главное управление и НИИ-9 разработать технологию извлечения урана и сопутствующих полезных компонентов из имеющихся руд, провести полузаводские испытания, в том числе способов химической переработки урансодержащих сланцев на концентраты урана с попутным извлечением никеля, ванадия и молибдена, разработать методы экспресс-анализа указанных сланцев и продуктов их переработки. В апреле 1946 года НИИ-9 была передана Установка № 3 на Московском заводе им. Войкова (это металлургическое предприятие относилось к Наркомцветмету), которая стала опытной базой для исследования процессов извлечения урана из сланцев по заранее разработанной программе. Проанализировав полученные данные, сотрудники лабораторий №№ 1, 2 и 3 выявили общие закономерности процесса применительно к рудам каусто- биолитового класса (органические осадочные углеобразные породы). Но главная заслуга коллектива состояла в том, что методику, родившуюся под научным руководством Шевченко, можно было использовать для оценки качества любого урансодержащего сырья.
Успех технологов позволил руководителям атомного проекта (Отчет И.В. Курчатова, Б.Л. Ванникова и М.Г. Первухина на имя И.В. Сталина о состоянии работ по проблеме использования атомной энергии за 1945-1946 годы, 23 декабря 1946 г.) констатировать: в НИИ-9 разработана технология переработки руд на концентраты «для всех месторождений». В дальнейшем «сырьевики» НИИ-9 занимались совершенствованием технологии получения концентратов урана из шлаков доменной плавки криворожских руд и джильских углей; обогащением и извлечением урана (в полузаводском масштабе) из различных руд Северного и Бутыгачагского месторождений (район деятельности Дальстроя МВД СССР); извлечением урана из природных вод; анализом рудных проб на содержание урана ряда месторождений Красноярского края и разработкой технологических схем обогащения этих руд; исследованием урановых руд, обнаруженных близ Пятигорска...
Кроме того, оказывалась практическая помощь действующему комбинату № 6 (таджикистанскому первенцу по добыче и переработке урановых руд), обогатителям нового комбината № 7, которому в 1946 году предстояло начать эксплуатацию прибалтийских урановых месторождений Эстонской ССР и Ленинградской области. С получением качественных концентратов связаны также комплексные исследования по глубокой химической очистке урана от примесей на завершающей стадии переработки руд. Особенно от элементов, способных к активному поглощению нейтронов. Методы такой очистки (осадительные, многоступенчатые) были известны. Но они требовали большого расхода реагентов и длительных временньнх циклов.
Было бы ошибкой представлять дело так, словно у исследователей все и всегда ладилось. Увы, просчеты случались. Один из них, к примеру, зафиксирован протокольно 25 августа 1950 года, когда Спецкомитет СМ СССР отметил, что НИИ-9, «который должен являться ведущей организацией по разработке технологии [извлечения урана из горючих] сланцев, вел эту работу неудовлетворительно». Несомненно, В.Б. тяжело переживал упрек... Да, тематика института была столь перегружена, что Совет Министров СССР принимает решение (17 апреля 1951 года) организовать специализированный НИИ-10, впоследствии ВНИИХТ, или Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии, куда постепенно уходит «сырьевая» составляющая НИИ-9.
По инициативе В.Б. в НИИ-9 был создан минералогический музей, где хранились наиболее интересные трофеи летнего полевого сезона. Представляете: шесть застекленных витрин с образцами горных пород и минералов с различных месторождений Советского Союза, польской Силезии, Чехии...
A.A. Вашман вспоминал: «Часами можно было любоваться красотой и необычайностью окраски этих минералов. Густая чернота урановой смолки, ярко-желтые вкрапления гуммита, бледно-лимонные кубики отенита и корнатита, причудливо переплетенные кристаллы уранинита, нежно-розовый монацит и другие минералы поражали красотой, особенно при их освещении ультрафиолетовым светом, вся витрина сияла сказочными фосфоресцирующими красками». (Одна из достопримечательностей музея — подарок И.В. Сталину от горняков Силезии: сундук из черного порфира, внутри которого лежали радиоактивные минералы.)
О музейных ценностях говорю только потому, что тогда плохо представляли себе опасность соседства. Люди ходили, что называется по острию ножа. A.A. Вашман пишет: «В то время не было каких-либо надежных приборов, позволяющих количественно определять интенсивность излучения. Не было и норм на работу с активными веществами. <...> Только в 1950 г. случайно обнаружилось, что витрины музея являются мощным источником радиации. В соседней с музеем комнате хранился запас превосходных трофейных фотопластинок. Владельцы, обнаружив их полную негодность, подняли «вой» и установили причину. Музей был немедленно закрыт и вывезен из института».
Поиск эффективного способа восстанавливать уран из тетрафторида начался в Гиредмете на исходе 1944 года. Первые лабораторные опыты подтвердили принципиальную возможность такого процесса, но металл требуемой чистоты получить не удалось. Технология, предложенная немецкими специалистами во главе с доктором Николаусом Рилем, при всех недостатках (сложность, низкий выход урана в готовые слитки, очень большое количество отходов...) все же больше отвечала требованиям, и ее быстро освоили.
С конца 1946 года главной в тематике института становится плутониевая проблема. Данные, полученные советской разведкой, говорили о том, что активным материалом бомбы американцы, наряду с ураном-235, приняли плутоний-239. Поэтому работы по плутонию в НИИ-9 были значительно усилены. По мере «внедрения» плутониевой тематики, В.Б. Шевченко все более занимается радиохимическими проблемами.
К этому времени была лабораторно отработана технология растворения облученных урановых блоков и получила приоритет ацетатно-фторидная схема, благодаря которой можно было извлекать плутоний наиболее эффективно (она предложена в РИАН, а затем испытана на имитаторах в НИИ-9), и составлена технологическая часть проектного задания для производственного объекта по выделению химконцентрата плутония (этой работой занимались риановцы и технологи Ленинградского государственного института прикладной химии — ГИПХ). Но поскольку исходными данными для проектировщиков послужили лишь лабораторные работы и отрывочные сведения из публикаций, потребовались более надежные свидетельства, удостоверяющие правильность выбранной технологии. Иначе очень велик был риск ошибки при конструировании даже опытно-промышленных образцов оборудования для промпредприятия.
Кроме того, необходимо было накопить хотя бы минимальные количества плутония, чтобы дать возможность ученым-металлургам понять, пусть и не до конца, его природу и свойства. А как без этих знаний вести плавку, обрабатывать плутониевые заготовки?.. И тогда по инициативе В.Б. Шевченко принимается решение о строительстве в НИИ-9 опытной полупромышленной установки У-5, на которой предстояло получить весовые количества соединений плутония (очищенных от урана и продуктов деления) и проверить проектные решения для промышленного радиохимического плутониевого завода, каким впоследствии стал завод «Б» комбината № 817.
У-5 (первый начальник П.И. Точеный) представляла собой довольно сложный комплекс агрегатов, соединенных коммуникационными трубопроводами. Он был продуман так (в этом заслуга Шевченко и всего коллектива У-5), что ведение технологического процесса исключало непосредственный контакт с опасными для жизни материалами благодаря дистанционному управлению, мощным защитным устройствам, применению манипуляторов, размещению высокоактивных и излучающих веществ в герметичных камерах, боксах. Поскольку предполагалось, что экспериментальные «дозы» будут малы, эти меры сочли достаточными, создание системы контроля за радиоактивностью отложили «на потом». Сотрудники новой установки даже не могли предполагать, с чем им придется иметь дело уже на первых порах: урановые блоки из реактора Ф-1, контейнер с которыми поступил 1 марта 1947 года из Лаборатории N° 2, имели активность несколько кюри на килограмм урана.
М.В. Гладышев: «Однажды ночью нас вызвал к себе в кабинет В.Б. Шевченко, повел во двор института и распорядился выгружать из машины облученные блоки. Выгрузку вели без каких-либо приспособлений, брали блоки руками в перчатках и укладывали их в ящики...»
Когда пробил час реальных экспериментов, времени на доработку защиты не было, и некоторые операции выполнялись, прямо скажем, в недопустимом режиме, причем, вспоминал М.В. Гладышев, «люди работали без средств индивидуальной защиты, в личной одежде, сверху надевали лишь халат».
Благодаря В.Б. Шевченко У-5 превратилась в своеобразный учебный центр, выпускавший хорошо подготовленных технологов-радиохимиков, здесь стажировались сотни специалистов атомной промышленности. Успех в области урановой тематики и, особенно, работ на У-5, видимо, укрепил А.П. Завенягина в правильности решения, принятого относительно Шевченко как директора института.
...18 декабря 1947 года радиохимики, сдавшие смену, домой не поехали. Осталась и З.В. Ершова. Наконец, поздно ночью были получены микрограммы препарата плутония. Светлоголубая капелька трехвалентного плутония — в крохотной пробирке! Радость и восторг по поводу первой весовой «порции» остались в памяти «первооткрывателей» на всю жизнь.
Когда институту поручили решить проблему нейтронных запалов для атомного оружия, Шевченко назначил Ершову ответственной за разработку технологии, позволяющей получить полоний из металлического висмута, облученного в реакторе. А раз так - нужна новая лаборатория, полупромышленная установка. В общем, круг забот, уже известный директору института. К слову, задача была успешно решена, а предложенная технология использована для создания производства в Арзамасе-16.
С 1950 года идут исследования в области термоядерного оружия (изучается, каким должен быть технологический процесс, позволяющий извлекать тритий из облученных литиевых материалов). Институт привлечен к реализации программы создания ядерного топлива корабельного реактора, ТВЭЛов для реактора AM (опытный уран-графитовый реактор с водяным охлаждением — «сердце» будущей Обнинской атомной электростанции), опытной установки СП-1 для разделения изотопов плутония... В НИИ-9 продолжали работать немецкие специалисты. Кроме проблемы тяжелой воды, они занимались разработкой методов разделения урана, проектированием и изготовлением аппаратуры для изучения кинетики ядерного взрыва.
Масштабы работы по экстракционным процессам вскоре переросли возможности «десятой», и в 1959 году для углубленных исследований теории экстракции и химии актиноидных элементов была создана новая лаборатория, Л-28. И теперь в общей «упряжке» оказались три коллектива (с учетом Л-12). В конечном счете научно-техническое сотрудничество этого «триумвирата» с ВНИИХТ, Радиевым институтом АН СССР, ПО «Маяк» позволило перевести радиохимическое производство на новую технологию, которая характеризовалась исключительной стабильностью процесса, высоким коэффициентом извлечения плутония, весьма надежной степенью его очистки от продуктов деления, резким, в 15-20 раз (!), сокращением солесодержащих отходов. Коллективное новаторство характерно для совершенствования экстракционной техники и технологии на Сибирском химическом комбинате (СХК).
Под общим руководством В. Б. Шевченко были продолжены исследования по проблеме переработки отходов химико-металлургических производств — жидких и твердых отходов ПО «Маяк» и СХК, брака, образующегося при производстве ТВЭЛов на основе высокообогащенного урана (Подольский опытный завод, завод № 12).
... любимым детищем Шевченко и его сотрудников стала технология регенерации ядерного топлива, реализованная на ПО «Маяк» (завод РТ-1), благодаря чему стало возможным замкнуть ядерно-топливный цикл (ЯТЦ). Подступы к многообещающей тематике обозначились, когда на электростальском заводе № 12 налаживали изготовление твэ- лов: шло много брака, накапливались немалые отходы производства. И руководство института поставило перед Л-10 практическую задачу — научиться извлекать уран из «утиля». Виктор Борисович поручив непосредственно работу группе И.Г. Слепченко (исполнители B.C. Шмидт и Э.А. Ненарокомов), сам возглавил исследования, успешно завершившиеся промышленным внедрением. И уже тогда, по ходу дела, Шевченко оценил редкостную перспективу экстракционной технологии. Второй «звонок» инициирован пуском первой атомной электростанции (Обнинск): что делать с отработавшим топливом?
Появись соответствующая технология, она сулила бы несомненные и большие выгоды: открывалась возможность вовлечь регенерированные плутоний, уран в качестве вторичного топлива, что позволяло значительно уменьшить нагрузку на энергоемкие и небезопасные стадии рудодобычи и обогащения урана (его добыча, в частности, сокращалась вдвое), утилизировать ценные продукты деления (промышленность испытывала в них все возрастающую потребность), надежно решить — и это чуть ли не самое главное — проблему обращения с высокотоксичными радиоактивными отходами ЯТЦ.
К этому времени В.Б. уже начал смещать научные акценты в тематике своей лаборатории, чтобы постепенно обеспечить переход от «утилизации» стандартных блочков к более широкой задаче — созданию предприятия, которое бы перерабатывало отработавшее топливо АЭС. И взвесив шансы дать жизнь новому научному направлению, Шевченко предлагает руководству института включить в план лаборатории № 10 соответствующие НИОКР. Идея нашла поддержку.
26 июня 1967 года Совет Министров СССР принял постановление о строительстве первого отечественного производства по регенерации твэлов — завода РТ-1 (радиационно-технологический, первый). В НИИ-9 тандем В.Б. Шевченко и заместитель директора института В.В. Фомин возглавил НИОКР, связанные с новой проблемой.
Завод РТ-1 вводился в строй поэтапно. В ноябре 1976 года был пущен цех № 5 (корпус 101а) по переработке высокообогащенного топлива — ТВЭЛов реакторов атомных подводных лодок, в марте 1977 г. — первая технологическая линия по переработке топлива реакторов ВВЭР. Полностью комплекс РТ-1 по регенерации отработавшего ядерного топлива был введен в эксплуатацию 18 апреля 1977 г.
Объект производил внушительное впечатление. Головной технологический корпус, куда поступал предназначенный для переработки «продукт», — огромное замкнутое сооружение, позволяющее въезжать железнодорожным платформам с контейнерами или вагонам-контейнеровозам. Все технологические переделы — с мощной бетонной радиационной защитой. Обслуживающий персонал управляет процессами дистанционно — по приборам, а если визуально, то через защитное свинцовое стекло...
Л.П. Сохина: «Несмотря на проведение многочисленных и тщательно продуманных исследований сотрудниками ВНИИНМ работниками завода и ЦЗЛ, экстракционная технология регенерации твэлов АЭС на первых порах шла чрезвычайно трудно. Завод работал с перебоями, со значительным количеством брака...
Плохо шло разделение урана и плутония, был большой унос органики с водной фазой, образовывалось невероятно большое количество осадков — «медуз» на границе раздела водной и органической фаз. Клейкая масса осадков постепенно «заливала» поверхность аппаратов и коммуникаций. Один раз в месяц завод останавливали, производили зачистку экстракторов от «медуз». Это приводило к ухудшению условий труда персонала завода, к снижению извлечения урана, плутония, нептуния.
В 1978 году был проведен тщательный анализ технологического процесса. Оказалось, что трудности были связаны с негативным влиянием на процесс некоторых осколочных элементов, в частности, палладия и технеция.
...
Наиболее существенным усовершенствованием экстракционной технологии была замена разбавителя синтина на жидкий парафин, предложенный работниками лаборатории В.Б. Шевченко».
Ревностно следил за качеством исследований Виктор Борисович не боялся ответственности и, если того требовали обстоятельства, лично участвовал в экспериментах. Помню, когда изучалась «газовая проблема» (получение делящихся материалов для термоядерной реакции — Сост.) и у нас работала полупромышленная установка № 14, на которой осваивали технологические процессы, из Института физических проблем АН СССР однажды поступил сигнал: из облученных изделий выделяется взрывоопасный радиоактивный газ.
Мы решили не повторять такой эксперимент в закрытом помещении и организовали стенд для вскрытия изделия под открытым небом, во дворе института. Директор института В.Б. Шевченко, научные руководители и начальник установки N9 5 М.В. Угрюмов провели эксперимент по вскрытию облученных ампул путем надреза оболочек специально изготовленной ножовкой. При вскрытии только из одной ампулы, содержащей фтористые соединения, вырвался под давлением газ, это воспламенился элементарный фтор — продукт радиационного разложения фторидов.
Шевченко ревностно следил, чтобы наши исследования не уступали по качеству «параллелыцикам». Как-то во время очередных испытаний на У-14 мы столкнулись с эффектом изотопного обмена в среде водяной пар — газ. Обнаружить этот эффект было очень трудно, но, применяя метод измерения тормозного излучения, нам удалось найти места его скопления. Авторитетная комиссия из двух академиков наблюдала за нашими поисками, ничего не советовала, ожидала результатов. Конечно, их присутствие нас нервировало. Комиссия ушла совещаться, а потом сообщила нам «радостную» новость и просила не беспокоиться, поскольку в ИФП (Институт физических проблем. — Сост.) закончена проработка метода низкотемпературной ректификации и уже создан промышленный аппарат.
Внедрение технологии проходило в химическом цехе № 1 комбината № 817. Эксплуатация цеха, где выделяли тритий из облученных в реакторах «АИ» и «АВ-3» литиевых блоков, началась в конце октября 1952 года. Оценивая нашу работу с 1950-го до 1953 года, можно сказать, что задача, поставленная перед институтом в 1950г., была своевременно решена.