🛠Научно-исследовательский институт "Прогресс" представил уникальную сварочную установку с ЧПУ, способную работать в атомных реакторах. Разработанная Технология сварки на высоких токах, а также ее автоматизация и контроль значительно упростит процесс сварки в атомных реакторах и других областях промышленности.
Квантовая запутанность - это как найти волшебную палочку, которую искали все маги. Это как обнаружить, что у Санта-Клауса есть секретный склад с подарками, или что пасхальный кролик - это не просто сказочка для детишек.
Все началось в 1935 году, когда Альберт Эйнштейн, решил, что ему нужен перерыв от всех этих сложных уравнений и теорий. Он просто хотел немного отдохнуть и поспорить с друзьями о том, что может быть что-то странное и необычное в этом мире.
Он подумал о двух частицах, которые, казалось бы, были связаны друг с другом, но при этом находились на расстоянии световых лет друг от друга. И тут его осенило: “А что если эти частицы будут знать, что делает другая, даже если они находятся на разных концах Вселенной?”
Как такое возможно? Это было похоже на то, как если бы двое друзей Вася и Коля договорились, что если один из них загадает желание, другой его исполнит, даже если они находятся на разных континентах. Но у Васи нет никакой возможности узнать, что загадал Коля, пока Вася не исполнит желание. Или как если бы Вася решил отрастить усы, то Коле тоже придется, потому что они запутаны! Но если Вася изменит свое решение и сбреет усы, Коле придется тоже сбрить, даже если он об этом еще не знает. 🤯
“Этого не может быть!” - воскликнул Эйнштейн. - “Это нарушает все законы физики!”
Но, к его удивлению, эксперимент показал, что это правда. Две частицы действительно знали, что делает друг с другом. Они были запутаны, как два брата, которые родились в один день и всегда знали, что чувствует другой.
Так была открыта квантовая запутанность.
Это явление имеет важные последствия для нашего понимания физики, поскольку оно нарушает принцип локальности, согласно которому на объект может влиять только его непосредственное окружение. Вместо этого, квантовая механика предполагает, что объекты могут взаимодействовать мгновенно через пространство и время.
Разве это не удивительно? 🪄
Я в Телеграм
Хотел бы я сегодня начать как обычно с «Nanomachines, son!», но в этот раз предлагаю окунуться чуть поглубже. Сегодня уже неоднократно вспоминали старания А. Лавуазье, который все описывал движением мельчайших частиц – атомов. И тут надо отметить, что не он один, корпускулярное описание мирозданья тогда было явно на коне. Вот только что это за атомы такие, и главное, как именно они работают – надо было еще узнать.
Любая историческая справка скажет Вам, что история атомизма начинается с Демокрита, а это почти 2,5 тысячи лет назад. Для него атом являлся неделимой частицей вещества, обладающей истинным бытием, не разрушающейся и не возникающей. И этот подход замечательно работал: цветок источает свои атомы, и мы чувствуем запах; у камня атомы неровные, поэтому держатся друг за друга, а у воды гладкие – поэтому она течет; у огня они острые – поэтому они колют атомы человека и обжигают его. Да, человеческая душа тоже состоит из атомов, поэтому от нее можно отделить кусочек. В общем, очень удобная теория, поэтому и атомы тепла, перетекающие из одного тела в другое, тоже хорошо подходили для описания теплопереноса.
Больше двух тысяч лет этот подход хоть и получал периодические удары, но в целом оставался верен себе. Пока не наступил 1897 год, когда Джозеф Томсон доказал существование электронов, при этом пояснив, что они одинаковые и входят в каждое вещество. А еще предположил, что они меньше атома, т.е. атом можно разделить. И вот тут возникла проблема, поскольку по Демокриту атом – не разрушающаяся частица бытия, а у нас запчасть от него. Значит, все-таки атом разрушается. На этом моменте Демокритовский атом и тот атом, который мы знаем из курса школьной физики или химии окончательно разошлись, при этом сохранив свои одинаковые названия.
Раз атом состоит из частей – нужна новая модель, первый общеизвестный вариант предложил в 1904 г. как раз Дж. Томсон. В литературе за ней закрепилось название «Пудинговая», поскольку она описывала атом как некоторую размазанную по пространству положительно заряженную массу с вкраплениями «изюминок»-электронов.
В том же 1904 году японский физик Хантаро Нагаока предложил свою планетарную модель, по аналогии со строением Сатурна – сверхмассивное ядро и кольца электронов. Однако с размерами ядра и колец были проблемы, поэтому уже в 1908 Нагаока сам отказался от этой теории. Мировое научное сообщество обратило внимание на его работы только после торжества более продвинутой планетарной модели, которую предложил ученик Дж. Томсона – Эрнест Резерфорд.
В 1911 году на основе экспериментальных данных 1909 года других ученых Э. Резерфорд описал атом как крохотное положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются электроны. При этом ядро имеет в сто раз меньший радиус, чем атом, но содержит в себе практически всю массу. Именно эту схему мы знаем как «Планетарную модель атома» или «Модель атома Резерфорда».
У нее был очень важный недостаток – движущиеся электроны создают электромагнитные волны, а значит, теряют энергию. Тогда они должны со временем упасть на ядро. При этом расчетное время всего 0,01 наносекунды. В 1913 году эту проблему попытался решить Нильс Бор, который зафиксировал орбиты движения электронов. Именно эта модель обычно преподается в старшей школе и иногда даже называется моделью атома Резерфорда, хотя ее названия «Боровская модель атома» или «Модель атома Бора-Резерфорда».
Однако она тоже не была лишена недостатков. Во-первых, это достаточно странный симбиоз классической (для движения электрона) и квантовой (для фиксации орбит) теорий, во вторых – если у нас на внешней оболочке больше одного атома, она не работает, что куда критичнее. Это было одним из многих противоречий, с которыми столкнулись ученые того времени, и которое было разрешено только с развитием квантовой механики.
Современная модель атома является квантово-механической, она развивает идеи Бора, но более подробно описывает движение электрона. Хотя на самом деле как раз менее подробно… Есть такая замечательная штука, как Принцип неопределенностей Гейзенберга, который гласит, что невозможно одновременно с точностью определить координаты и скорость квантовой частицы. А электрон в атоме это как раз квантовая частица, причем точность для него – как раз около размера этого самого атома. Поэтому мы не можем описать движения электрона как движение Земли вокруг Солнца или чего-то подобного, мы можем только говорить о том, что есть электронное облако – некоторая зона, в которой точно находится электрон.
Квантово-механическая модель атома тоже не является конечной точкой, но на данный момент – это все, что может наука сказать про строение атома. Остается надеяться, что она не будет такой же долгоиграющей, как Демокритов атом.
Подпишись, чтобы не пропустить новые интересные посты!
Автор статьи - Сергей Васильев
«По-другому никак не добраться, по крайней мере летом. На весь путь ушли почти сутки: Ямал встретил нас дождливой и ветреной погодой, вертолет задержали. Погода в этих местах суровая. Круглый год не прекращаются сильные ветра. Летом они спасают от мошек и комаров, а зимой делают здешние морозы под -50° С испытанием даже для экстремалов! Бррр. Поводов влюбиться в эту землю — столько же, сколько звезд над Гыданской тундрой долгой полярной ночью. Работать в Арктике и не стать романтиком не получится».
Прочитал я псто про протухающий уран в бомбах, и прочие открытия комментаторов, типа «в СССР не было газовой диффузии, а сразу центрифуги», и у меня даже как-то бомбануло настолько, что я решил запилить первопсто.
История получения и современного состояния атомного бомбуэ в средней голове выглядит примерно на уровне старкрафта, где нюк убивает все, и вообще смерть врагу конец расчету.
Что же в жизни
Для ЛЛ: все сложно, ничего не понятно.
Немного физики, физической химии и истории.
Уран, сам по себе, состоит из 2 основных изотопов – 238й, 99,2742% в ЧИСТОМ уране, и 235-й, 0,7204% – тоже в ЧИСТОМ уране. Есть немного (0,006 %) 234-го. Но это в чистом уране, а его еще найди, кроме как в палате мер и весов, за платиновым метром налево, мимо идеальной женщины обр. 1880. Поэтому, уран нужно сначала выкопать, затем обогатить «по урану вообще», и уже потом разделять на 234, 235 и 238. Для атомной бомбы первого поколения нужен U-235 (а лучше плутоний, но про это позже).
Что имелось в СССР на начало работ по атомной бомбе (1942) –
Распоряжение ГКО № 2352сс «Об организации работ по урану» от 28 сентября 1942 г.)
Обязать Академию наук СССР (акад[емик] Иоффе) возобновить работы по исследованию осуществимости использования атомной энергии путем расщепления ядра урана и представить Государственному комитету обороны к 1 апреля 1943 года доклад о возможности создания урановой бомбы или уранового топлива. (Спасибо тов. pn64).
Имелись:
Руда: к 1940 г. в СССР было известно пять небольших месторождений урана в Ферганской долине:
Тюямуюн (1901), Майлису (1934), Табошар (1927), Уйгурсай (1938) и Адрасман (1940). На начало 1944 г. запасы урана составляли 200 т, среднее содержание урана — около 0,1 %
В руде Чукотки - п/я 14 Дальстроя ГУЛАГ – содержание урана составляло 0,6–0,7 % (по результатов анализа проб с Восточно-Таймырского месторождения в НИИ-9 (Институт специальных металлов НКВД).
«Свои» ученые. Ну как «свои» - своих в 1930-1940 кого репрессировали, кого выпустили за границу, а он там и остался. Наиболее известен, конечно, Курчатов – а менее известны: Лев Ландау (арестован на год), Матвей Бронштейн (расстрелян 18 февраля 1938), Владимир Фок (два раза был арестован), Лев Шубников (расстрелян 10 ноября 1937), Л. В. Розенкевич (соавтор Ландау, расстрелян 9 ноября 1937), В. С. Горский и К. Б. Вайсельберг (расстреляны), М.А. Корец (отсидел 14 лет) и так далее.
«Немецкие» ученые: Те, что не сделали бомбу в Германии, про них чуть ниже.
С инженерным составом: дело состояло ничуть не лучше: после репрессий инженерных кадров, начиная с начала 30-х, и вовсе не заканчивая ВОВ, кадры, конечно, были – но сколько и каких.
Правда, много лута – и ученых, и инженеров, и самого лута – руды, приборов, в том числе уже полупроводниковых, но и теплых и ламповых в количестве 211 вагонов – удалось достать в Германии:
ЛУТ: В лагерях военнопленных Министерства внутренних дел СССР выявлено до 1 600 высококвалифицированных специалистов
В том числе
Докторов физико-математических, химических и технических наук — 111 чел
Инженеров общего машиностроения и приборостроения — 572 чел
Инженеров-строителей и архитекторов — 257 чел
Инженеров-электриков — 216 чел
Инженеров-химиков — 156 чел
Инженеров по слабым токам — 29 чел
Инженеров по самолетостроению — 39 чел
Горных инженеров — 37 чел
Инженеров-металлургов — 28 чел
Инженеров по автостроению — 16 чел
Инженеров-путейцев — 13 чел
Инженеров-текстильщиков — 9 чел
Агрономов — 13 чел
Прочих специальностей — 85 чел
"Атомный проект СССР", т.2, кн.2, с. 534.
Что еще было на момент работ в СССР ?
А ничего крупного не было, даже урана в каких-то количествах - помимо лабораторного. Радий был, и не только. От Радиевого института что-то оставалось в Казани. Уран и радий (и висмут) добывали в небольших количествах, например рудники Табошар, Тюямуюн.
Активно работала разведка: 25 сентября 1941г. советский резидент в Лондоне А.В.Горский («Вадим») сообщил центру о том, что английские ученые активно занимаются проблемой урановой бомбы.
В конце 1943г. советский разведчик в США Семенов («Твен») сообщил в Центр о положительных результатах по делению ядра урана в США. Информация общего характера полученная Семеновым об успехах американского ученого Ферми, исходила от физика Понтекорво.
(Цитата по: «ПРОБЛЕМА № 1». Часть II. Участие сотрудников спецорганов в Советском атомном проекте. Начальный период 1945-1947гг. )
16 июня 1945 г. в США сработало первое «устройство» - Gadget, и с этого момента можно начинать отсчет готовности СССР получить «такое же, но свое».
Требовалось всего ничего:
1. Накопать сырой урановой руды и ее обогатить «просто по руде». Процесс скучный, копай руду, поливай гору руды содой
U3O8 + 9Na2CO3 + O2 + 3H2O > 3Na4[UO2(CO3)3] + 6NaOH
Или серной кислотой,
U3O8 + 4H2SO4 + MnO2 > 3UO2SO4 + MnSO4 + 4H2O
И отгребай урановые соли в смеси 235\238 в сторону.
2. Разделить 235й уран от 238. Со этой фазой – разделение, оно же обогащение уже по «нужному» урану – многие знакомы по фотографиям с завода в Зеленогорске , где бесконечные ряды центрифуг. Вот только.. опытный каскад центрифуг в СССР запустили 4 ноября 1957 года, а до того, и вплоть до 90-х работали и заводы по газовой диффузии урана :С 1949 по 1962 год в Советском Союзе было пущено четыре диффузионных завода по обогащению урана: в Новоуральске на Уральском Электрохимическом комбинате, в Северске на Сибирском химическом комбинате, в Ангарске на Электролизном химическом комбинате и Электрохимический завод в Зеленогорске.,
На ЭХЗ газодиффузионное оборудование остановлено 30 марта 1990 года.
В 1992 году в России газоцентрифужная технология полностью заменила энергоемкую газодиффузионную (Росатом, производство обогащенного урана).
Причем, нельзя сказать чтобы в СССР сразу все запускалось – из истории комбината № 813 (завод Д-1 - Екатеринбург \ Новоуральск \ Свердловск-44) -
На Мышегском заводе изготовили задвижки с незначительным дефектом и отправили их на завод № 813. На предприятии даже не предполагали, насколько тщателен контроль оборудования, предназначенного для обогащения урана. Об инциденте доложили руководителю Атомного проекта. Расправа последовала незамедлительно: начальник ОТК был снят с работы и отдан под суд, лишились должностей директор завода, а также курировавший его начальник главка министерства. По плану завод должен был заработать 1 сентября 1947 года. Однако первые машины ОК-7 появились только в начале 1948 года.
Была еще технология электромагнитного разделения, США - Клинтонский инженерный завод Y-12, термодиффузия (США - завод S-50), но это уже совсем история.
3. Дальше совсем просто. Нужно всего лишь взять обогащенный с 0.7 % до .. 20 .. 80% уран, чтобы запустить цепную реакцию, построить реактор А, получить в реакторе А плутоний, открыть достижение «извлечение плутония» - Plutonium-Uranium Recovery by EXtraction, PUREX – вместо ацетатно-лантанфторидной и ацетатно-фторидной технологии (ацетаты хорошо взрываются в сухом виде, проверено на Маяке), а пока PUREX не открыт - построить химический комбинат № 817 в составе заводов Б (по выделению из облученных урановых блоков химконцентрата плутония ) и В (опытно-промышленное химико-металлургическое и литейно-механическое производство плутония). Потому что смежники подвели - как потом скромно напишут в литературе: Производство диффузионного обогащения урана по изотопу уран-235 (завод Д-1, комбинат № 813, Свердловск-44) из-за возникших сложностей не было освоено в поставленные правительством сроки. (история Росатома, первый плутоний).
Одновременно можно начинать считать, хотя бы приблизительно, как правильно сделать плутониевый шар (небольшой, 10 килограмм – при плотности плутония в 1.5 раза выше чем у свинца и в два раза выше, чем у чугуна – так что шарик будет в половину гири 16кг), чтобы его правильно обложить динамитом нужного сорта (которого еще нет), вкрутить нужные лампочки куда положено (лампочек тоже нет), чтобы динамит взорвался одновременно, и взрывом нажал куда надо через нужные линзы, и только после этого можно считать, что «достижение открыто». И вручать премии.
В процессе еще неплохо обучить руководство, что пятилетка в три года – это не то, что нужно в процессе получения чистого плутония, иначе и операторы ошибаются в расчетах (15 марта 1953 г), и кривой почерк приводит к проблемам (9 апреля 1953 г.) и прочая прочая. Не то чтобы в США было лучше – там и ученые суют отвертку куда не надо (Slotin), и операторов к потолку прибивает (SL-1 3 января 1961), и на заводе по производству атомных бомб устраивают такое шоу, что приходится привлекать ФБР (уже наши дни, завод Rocky Flats Plant, Операция „Жар пустыни“ – 1989), а уж чего стоят японские технологии обращения с растворами (Токаймура-1999), достойно отдельного фильма.
Уже после этого можно начинать экспериментировать и с бустерами\ тамперами \ пушерами из дейтерида лития-6, и со смешиванием (но не взбалтыванием) с тритием, и с малоразмерными боеприпасами, и с всякими каскадными схемами, включая и слойки Сахарова и крылья (Swan-1956), а там и до fusion-boosted fission недалеко, сразу после реакции Джекила-Хайда.
После того, как из урана получен плутоний, сам по себе плутоний (с примесями) почти не портится, но вот срок хранения крайне полезного в деле большого бум трития – действительно, через 11 лет останется только половина, так что тритий надо время от времени добавлять, если он нужен. Что же до U-235 90% .. он, конечно, традиционно называется оружейным - потому что именно из таких делали заряды первого поколения - но сейчас такие заряды остались только в музее, вместе с пушечной схемой. Для получения плутония-239 U-235 нужен только как топливо для работы реактора, сам плутоний получается из U-238.
Литература
Территория (Куваев)
Волчий камень (Урановые острова архипелага ГУЛАГ)
Враги народа» за Полярным кругом (сборник)
Как на Колыме искали и добывали уран для советского атомного проекта – Магадан Медиа
Уран России. 2017 год
Эшелон (Иосиф Шкловский)
Монологи о Капице (к столетию со дня рождения )
СИСТЕМА ПОДГОТОВКИ КАДРОВ ДЛЯ СОВЕТСКОГО АТОМНОГО ПРОЕКТА
Бложек широко известного тов. pn64. и список литературы в нем - включая Атомный проект СССР. Документы и материалы.
«ПРОБЛЕМА № 1». Часть II. Участие сотрудников спецорганов в Советском атомном проекте.
Росатом, производство обогащенного урана
Росатом, первый плутоний
Обзор ядерных аварий с возникновением СЦР. Редакционная версия 2003 г. Oтчет Лос. Oтчет Лос-Аламосской национальной лаборатории. Маклафлин Томас - Обзор ядерных аварий с возникновением СЦР (LA-13638)
Становление и открытия отечественной урановой геологии (Машковцев Г.А., Печенкин И.Г., Щеточкин В.Н. ( ВИМС )
ВЗРЫВНЫЕ СВОЙСТВА РЕАКТОРНОГО ПЛУТОНИЯ (Дж. Карсон Марк, J. Carson Mark - Explosive Properties of Reactor-Grade Plutonium, Science and Global Security, 2010, Volume 17, No. 2-3, pp. 170-185)
