html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

День рождения академика Арцимовича. Пять ионных технологий

Автор: Юрий Романов  25 февраля 2014

«Наука находится на ладони государства и согревается теплом этой ладони. Конечно, это не благотворительность, а результат ясного понимания значения науки... При этом государство не может позволить себе играть роль доброго богатого дядюшки, покорно вынимающего из кармана миллион за миллионом по первой просьбе учёных. Вместе с тем скупость в финансировании действительно важных научных исследований может привести к нарушению жизненных интересов государства» (Л. А. Арцимович).

11

Лев Андреевич Арцимович родился 105 лет назад, 25 февраля 1909 года, в Москве. В 1953 году Арцимовича избирают членом АН СССР, вскоре он становится членом президиума Академии и академиком-секретарём Отделения общей физики и астрономии АН СССР. Наибольшую известность ему принесли работы в области физики высокотемпературной плазмы и управляемого термоядерного синтеза, за которые он был удостоен Ленинской и Государственной премий. В своё время его совершенно заслуженно называли «признанным пионером и лидером исследователей в этой области».

Однако (и это надо признать) управляемый термоядерный синтез пока нам так и не покорился. А вот направление исследований Арцимовича, связанное с технологией электромагнитного разделения изотопов, не только успешно завершилось созданием промышленной технологии, сыгравшей важную роль в отечественном атомном проекте, но и породило несколько столь же результативных ответвлений в самых, казалось бы, далёких друг от друга областях: нейтронная интроскопия, межпланетная космонавтика и полупроводниковые технологии. Об этих направлениях работ академика Арцимовича, не столь широко освещаемых, как термоядерные, мне и хотелось бы сегодня поговорить.

Уран

С самого начала «атомного проекта» было ясно, что все усилия разработчиков конструкции ядерного заряда окажутся тщетными, если не будет создана промышленная технология, позволяющая разделять природные изотопы урана U-238 и U-235, последний из которых только и пригоден для изготовления атомной бомбы. (О плутонии речь не шла; запущенный в 1946 году первый реактор мог наработать нужное его количество примерно за два года, а мощные реакторы серийных бомбовых заводов только проектировались.) Альтернативных технологий разделения изотопов известно было три: газодиффузионная (руководитель И. К. Кикоин; на фото ниже — секция установки газодиффузионного разделения), 

диффузия

центробежная (Ф. Ф. Ланге и И. К. Кикоин) и электромагнитная. Возглавить работы по созданию завода, основанного на электромагнитной технологии, И. В. Курчатов в 1944 году предложил Арцимовичу.

молодой_арцимовичВ служебной записке Курчатова в адрес Берии говорилось: «Профессор Л. А. Арцимович… очень способный физик, глубокий и лучший в Союзе знаток электронной оптики. В основном он занят сейчас решением вопроса видения в темноте и только часть времени уделяет работам по магнитному способу выделения урана-235. Я считаю необходимым полное переключение его на эту последнюю работу». По сути, проблема, за которую взялся Арцимович, состояла из трёх подзадач: создание мощного (сильноточного) источника ионов, разработка оптической системы для ионных пучков и конструирование приёмника ионов. 

Все эти задачи к концу 1945 года были блестяще решены, и 5 ноября получен первый уран-235 в количестве… 70 микрограммов, обогащённый до 12–15% (в природном уране изотоп с массовым числом 235 находится в количестве всего 0,72%). К концу 1946 года удалось довести уровень обогащения до 90% и начать проектирование промышленных установок для секретного завода № 814 (Свердловск-45, на фото ниже — аналогичные установки американского завода в Оук-Ридже). 

оук_ридж

В четвёртом квартале 1950 года на разделительных установках этого завода был получена первая промышленная партия высокообогащённого урана. Параллельно проводившиеся работы по другим методам разделения (на заводе № 813, Челябинск-40) хотя и демонстрировали значительно большую производительность, но не обеспечивали требуемого уровня обогащения (75% против необходимых 94%). Поэтому для изготовления заряда второй советской атомной бомбы урановый «полуфабрикат» из Челябинска-40 был отправлен на дополнительное обогащение к Арцимовичу. 

Изотопы

К 1951 году технологии центрифугирования и газовой диффузии усовершенствовались настолько, что стало ясно: электромагнитные методы разделения изотопов с ними конкурировать не могут, мала производительность. Завод № 814 было решено закрыть, а его технологическое оборудование передать заводу № 418, где организовывался выпуск изотопа лития-6, необходимого для создания водородной бомбы. Все эксперименты по отработке первых двух советских водородных бомб и собственно изготовление их термоядерных зарядов обеспечивались литием, полученным методом электромагнитного разделения изотопов на установках Л. А. Арцимовича.

рдс-6

В настоящее время метод электромагнитного разделения используется для производства сверхчистых изотопов тугоплавких металлов платино-палладиевой группы. Стабильные изотопы около 30 элементов производятся сегодня исключительно этим методом.  

Термоядерный реактор на столе

В конце 1950 года на базе мощного ионного источника, разработанного для установки электромагнитного разделения изотопов, была создана первая «нейтронная пушка» — источник нейтронов, работавший, по сути дела, на принципах термоядерной энергетики (на фото ниже — современный прибор такого типа). Принцип действия его заключался в следующем: ускоренный до энергии 200 кэВ поток ионов дейтерия направлялся на титановую мишень, в которую ядра тяжёлого водорода внедрялись вплоть до достижения соотношения водорода в титане 1:1. После этого подбором энергии ускорителя ионов того же самого дейтерия добивались того, что в поверхностном слое легированного водородом титана при столкновении ядер дейтерия проходила реакция образования ядра гелия с выбросом нейтрона.

нейтронная_трубка

Мечта об ионном планетолёте

В середине 60-х на базе всё того же мощного источника ионов (на фото ниже) совместной группой отдела плазменных исследований Арцимовича и Особого конструкторского бюро «Заря» был разработан ионный реактивный двигатель с тягой 10 г и ресурсом непрерывной работы 3 016 часов. Этот тип двигателей идеально подходит для длительных космических перелётов автоматических станций. 

источник_ионов

В 1971 году ионный двигатель «Зефир» был испытан в полёте в составе силовой установки искусственного спутника Земли «Метеор».

зефир

p-n-переходы

И, наконец, одними из первых в мире идею ионной имплантации (или ионного легирования), опробованную в работах над «нейтронной пушкой», применили для получения p-n-переходов в полупроводниках сотрудники отдела Л. А. Арцимовича в Курчатовском институте. 

В 1963 году там была создана лаборатория ионной бомбардировки (ЛИБ) под руководством В. М. Гусева, которая в короткий срок стала ведущим разработчиком специального технологического оборудования ионной имплантации для выпуска полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

имплантация

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с computerra.ru

27
    +9 surfers

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • computerra.ru
          • физика
          • исследования
          • домен computerra.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции