Чтение онлайн

10.19. При первом пуске установка должна проработать непрерывно некоторое время, пока не будет разделено достаточное количество вещества для того, чтобы установилось соответствующее распределение концентрации по ступеням. Только после того, как такая стабилизация достигнута, можно начать отбор необходимого продукта с последней (верхней) ступени. Как загрузка, так и требуемый пусковой период достаточно велики и являются, поэтому, важными проблемами.

10.20. Повидимому, можно предположить только три типа потерь на установке, именно: потери вследствие утечки, потери от коррозии (т. е. химического соединения и разложения) и потери в отвал. Предполагалось, что утечка может быть сделана очень малой и что после начального периода работы потери от коррозии будут малы. Процент материала, теряемого в отвале, будет зависеть от числа регенерационных ступеней.

10.21. Вопросы о том, в какой форме следует применять материал перегородки (в трубках или в листах, больших размеров или малых), как должно производиться смешивание, каким путем регулировать процесс и какие приборы для этого потребуются, еще требовали разрешения. Не было оснований считать их не разрешимыми, но несомненно было, что они потребуют как теоретического, так и экспериментального изучения.

10.22. К 1942 г. теория разделения изотопов посредством газовой диффузии была хорошо разработана, и стало ясным, что потребуется очень большая установка. Основными элементами оборудования этой установки являлись диффузионные перегородки и насосы. Перегородки и насосы, которые имелись в распоряжении в то время, по испытании оказались в общем не соответствующими требованиям; поэтому дальнейшая разработка насосов и перегородок была особенно необходима. Были и другие технические вопросы, требовавшие разрешения, а именно, коррозия, вакуумные уплотнения, приборы.

10.23. Как мы упоминали в начале этой главы, работа по диффузии была начата Дж. Р. Данингом и проводилась под наблюдением ОСРД в Колумбийском университете до 1 мая 1943 г., когда она была передана Манхэттенскому Округу. Летом 1943 г. трудности, встретившиеся в разрешении некоторых сторон Проекта, привели к значительному расширению, особенно химической группы, Г. К. Юри, в то время руководитель работы, назначил X.С. Тэйлора (Принстон) своим заместителем и включил Э. Мака-мл. (штат Огайо), Дж. М. Мерфи (Йейл) и П. Г. Эмета (Университет Дж. Гопкинса) в руководящую группу. Большая часть работы была перенесена из лабораторий Колумбийского университета в большое здание, расположенное поблизости. Принстонские химики, занятые изучением тяжелой воды, оказали некоторую помощь в разрешении вопросов, связанных с перегородками. В начале 1944 г. Л. М. Кэри (National Carbon Co.) стал вторым заместителем руководителя, чтобы помогать Юри по связи и административной работе.

10.24. Как было упомянуто, фирме M.W. Kellog Co. в начале 1942 г. было поручено проектировать промышленную установку. С этой целью фирма Келлог создала специальную дочернюю организацию, названную Kellex Corporation, с П. К. Лейтом в качестве исполняющего обязанности директора и технического руководителя, А. Л. Бекером в качестве руководителя проекта и Дж. Г. Арнольдом в качестве начальника исследовательского отделения. Новая вспомогательная организация проводила исследования и разработки в своих лабораториях в Джерси Сити, и в большом здании лаборатории, упомянутом в предыдущем параграфе; она разрабатывала технические схемы и схемы процесса, снабжала материалами производственную установку и наблюдала за ее постройкой. Установка была построена фирмой J.A. Jones Construction Co. в Северной Каролине.

10.24-а. Kellex Corporation, в отличие от обычных промышленных фирм, представляла собой коллектив ученых, инженеров и администраторов, собранных из всех отраслей промышленности вместе для специальной цели — продвижения только этого дела. Работа в этой организации проводилась на добровольных началах: выдающиеся лица из промышленности добровольно отказывались от выполнения своих обычных обязанностей для того, чтобы полностью посвятить все свое время работе в корпорации Келлекс. После выполнения возложенного на них дела эти люди возвращались на прежние посты в промышленности.

10.25. В январе 1943 г. фирме Carbide and Carbon Chemical Corporation была поручена эксплоатация законченной установки. Инженеры фирмы вскоре начали играть большую роль не только в планировании и постройке, но и в исследовательской работе.

10.26. Еще до 1942 г. были разработаны перегородки, которые казались удовлетворительными. Однако эти перегородки, предложенные Э. Т. Бутом, Г. К. Пэкстоном и К. Б. Слэйдом, никогда не применялись в производственных масштабах вследствие малой механической прочности и слабой устойчивости к коррозии. В 1942 г. под общим руководством Бута и Ф.Дж. Слэка совместно с различными учеными, в том числе Ф. К. Никсом (телефонные лаборатории Бэлла) были изготовлены перегородки различных типов. Одно время считались достаточно удовлетворительными для применения на производстве перегородки, построенные Э. О. Норрисом и Э. Адлером. Перегородки другого типа были разработаны на основе предложений нескольких работников Колумбийских лабораторий (ныне называемых лабораториями SAM), организации Келлекс, телефонных лабораторий Бэлла, фирм Bakelite Corporation, Houdaille-Hershey Corporation и др. Первые образцы перегородки типа, выбранного для общего применения на установке, были изготовлены К. А. Джонсоном (Келлекс), затем они были усовершенствованы под общим наблюдением X.С. Тэйлора. Вариант этой перегородки, предложенный лабораториями SAM, был заметно лучше других; теперь он применяется в большом количестве ступеней установки. В 1945 г. необходимо было уже не только удовлетворять минимальным требованиям, но добиваться улучшений, приводящих к большей производительности или большей экономичности эксплоатации.

10.27. В общем, история разработки перегородки напоминает автору историю проблемы защиты урановых блоков в проекте по плутонию. В обоих случаях методы широко испытывались, казалось бы, с удовлетворительными или почти удовлетворительными результатами; однако, и в том и в другом случае окончательное решение не было найдено до последней минуты, а затем принятый метод оказывался гораздо лучшим, чем предполагалось ранее.

10.28. Первые работы по насосам проводились, главным образом, под руководством Г. А. Бурса (Колумбийский университет). Когда на сцене появилась Келлекс, в 1942 г., ее инженеры, особенно Дж. В. Ватс, Дж. С. Свиринген и О. К. Брюстер, заняли руководящее положение в разработке насосов и уплотнений. Необходимо помнить, что эти насосы должны работать при пониженном давлении, не должны допускать утечки, не корродировать и иметь насколько возможно малый объем. Было испытано много различных типов центробежных (газодувных) и поршневых насосов. В одном из разработанных типов насосов (для начальных ступеней) рабочее колесо приводится во вращение через муфту, содержащую уплотняющее приспособление совершенно нового, весьма остроумного типа. Другой тип центробежного насоса совершенно герметичен, его диск и ротор приводятся во вращение извне индукционным способом.

10.29. Как и в случае проблемы плутония, так и здесь, было много вопросов относительно коррозии и т. п., подлежащих исследованию. Новые охлаждающие и смазочные вещества была разработаны А. Л. Хеном и его помощником Дж. Г. Кэйди, В. Т. Миллером с сотрудниками, Э. Т. Макби с помощниками и учеными различных фирм, в том числе Дюпон, Hooker Electrochemical Co. и Harshaw Chemical Co. Исследование и разработка этих веществ, а также определение потребности производства в этих и других химикатах, согласовывались Р. Розеном, сначала работавшим в ОСРД, затем перешедшим к Келлекс. Были разработаны методы предварительной обработки поверхностей для защиты против коррозии. Среди различных приборов, сконструированных или приспособленных для использования в Проекте, особого упоминания заслуживает масс-спектрограф. Проект много обязан помощи А. О. Нира (Миннезотский университет), который настолько усовершенствовал методы анализа изотопов с помощью масс-спектрографа, что они оказались чрезвычайно ценными для Проекта при анализах проб обогащенного урана. Масс-спектрографы также применялись для предварительного испытания вакуумных деталей на натекание и для определения загрязнений в рабочем газе.

10.30. Строго говоря, опытной установки не было, т. е. не была пущена в ход разделительная установка небольшого масштаба с такими же нагнетателями, перегородками, креплениями перегородок, охлаждением и т. п… какие должны были быть применены на основной установке. Такая установка не могла быть осуществлена потому, что до начала постройки самой промышленной установки нельзя было получить ряда необходимых. деталей. Строительство промышленной установки при таких условиях требовало предусмотрительности и смелости.

10.31. Однако, был осуществлен целый ряд так называемых вспомогательных установок, предназначенных для испытания различных частей или групп частей конечной установки. Вспомогательная установка #1 представляла собою 12-ступенчатую модель с перегородками, несколько похожими на перегородки, применяемые на заводе большого масштаба, но материал перегородки не был изготовлен в форме, принятой для промышленной установки, и насосы были использованы поршневые с сильфонным уплотнением, а не центробежные. Работа на этой установке в 1943 г. позволила испытать не только перегородки и общие системы разделения, но и дала сведения, касающиеся регулирующих клапанов, измерения давления, трубопровода и т. д. Установка #2 — расширенное издание установки #1, но только с 6 ступенями — была использована в конце 1943 и начале 1944 г., особенно для испытания приборов. Вспомогательная установка #3-a с центробежными насосами и глухими диффузорами была также предназначена главным образом для испытания приборов. Установка #3-b послужила опытной установкой для одной из секций промышленной установки.