Период полураспада группы «Хибина». Том первый

Жарким летом 1949 года после тайного, но успешного, испытания первой советской атомной бомбы на спецполигоне в Семипалатинской области Казахстана на физтехе открываются две номерные выпускающие спецкафедры №41 и №43.

Спецкафедра №41. Предназначение: подготовка инженеров-технологов первичного цикла производства урана, тория и вспомогательных материалов ядерной физики: лития, бериллия, циркония, ниобия, молибдена, вольфрама и других редких металлов, их сплавов и соединений.

В 1949 году заведовать кафедрой №41 по совместительству пригласили доктора технических наук Анну Кирилловну Шарову, – руководителя лаборатории редких элементов Института химии УФАН СССР. Шарова со своими сотрудниками на десятках уральских месторождениях сульфидных руд проводила исследования по аналитической химии редких элементов. Разработала методы разделения редких элементов и отделения их от сопутствующих продуктов рудного сырья. Студентам факультета читала курс лекций по редким и рассеянным элементам: титан, ниобий, цирконий, молибден, вольфрам, уран, таллий. В газете «Наука Урала» (№29—30, декабрь 2011) опубликована заметка под названием «Легенда Уральской химии». В публикации отмечается, что «Анна Кирилловна Шарова была первоклассным химиком-экспериментатором, отличалась тщательностью в проведении эксперимента, надежностью полученных результатов, стремлением выявить новые, оригинальные идеи, умением создать атмосферу научного поиска. Круг ее научных интересов был очень широк – от фундаментальных вопросов химии редких, рассеянных и радиоактивных элементов до разработки способов переработки рудного сырья и отходов металлургических производств».

В 1951 году на кафедре №41 стал работать один из ее первых выпускников Виктор Сергеевич Пахолков. Прошел весь нелегкий путь творческой деятельности от ассистента до профессора кафедры. Научное направление – технология извлечения урана из фторсодержащих маточных растворов. Ионный обмен в гидрометаллургии редкоземельных металлов становится прорывным направлением в технологии извлечения урана при комплексной обработке различных руд и концентратов. Пахолков длительное время читал лекции по спецдисциплинам: разделение изотопов урана, технология урана, физико-химические основы технологии редких и радиоактивных элементов, технология переработки облученного топлива.

Спецкафедра №43. Предназначение: подготовка инженеров-технологов радиохимического производства, специалистов вторичного ядерно-топливного цикла: получения плутония, регенерации урана и выделения радиоактивных изотопов.

Кафедрой №43 сначала заведовал профессор Яков Ефимович Вильнянский, прошедший становление как специалист по радиоактивным элементам на заводе по производству радия. В период с 1952 по 1962 годы кафедрой заведовал кандидат химических наук Василий Григорьевич Власов. На факультете под его руководством создается научная школа по изучению процессов окисления и восстановления оксидов урана.

В 1951 году после окончания аспирантуры на кафедре стали работать Иван Федорович Ничков и Сергей Павлович Распопин, которые создают актуальное и поныне научное направление – электрохимия солевых и металлических расплавов в технологии получения редких металлов и атомной технике.

В августе 1954 году на должность доцента кафедры №43 по состоянию здоровья переводится главный инженер химкомбината №817 (НПО «Маяк») кандидат наук Павел Ильич Дерягин. Главный инженер спецобъекта советской атомной индустрии, где осуществлялось производство ядерной и термоядерной начинки боевых зарядов. Работал на кафедре до выхода на пенсию, в период с 1958 по 1960 годы являлся деканом физико-технического факультета.

В 1957 году по причине смежности учебно-научного профиля кафедры №41 и №43 были объединены в одну – кафедру №43. Под цифровой номинацией шифровалась кафедра редких металлов. Но открытое наименование кафедра получила лишь в 1979 году. Первые лаборатории на кафедре появились у декана факультета доктора химических наук, профессора Евгения Ивановича Крылова. Будущий начальник дозиметрической службы УПИ Юрий Худенский с 1—2 курса был зачислен в научный кружок на кафедре возглавляемой профессором Крыловым.

Спецкафедра №23. Среди первых специальных кафедр физико-технического факультета УПИ была сформирована единственная физическая кафедра №23. Главной задачей кафедры являлась подготовка инженеров-физиков, специализирующихся по разделению изотопов урана. Становление кафедры молекулярной физики, а именно так была зашифрована кафедра №23, происходило при непосредственном взаимодействии с ведущими государственными научно-исследовательскими учреждениями.

Одним из тех, кто принимал участие в становлении факультета и кафедры №23 является кандидат физико-технических наук Паригорий Евстафьевич Суетин, выпускник физтеха 1951 года, аспирант научной школы академика И.К.Кикоина в закрытой Лаборатории №2. В 1943 году было принято секретное постановление о создании новой лаборатории для Курчатова. Специальная Лаборатория №2 занималась исследованием атомного ядра. Впоследствии была переименована в Лабораторию измерительных приборов АН СССР (ЛИПАН), в настоящее время это Институт атомной энергии им. И. В. Курчатова. Свой дипломный исследовательский проект и кандидатскую диссертацию Суетин блестяще защитил в Лаборатории №2. Тема научных работ связана с поиском технологии центробежного производства обогащенного урана.

Во время прохождения аспирантуры в отделе профессора И.К.Кикоина, который занимался проблемой диффузного разделения изотопов урана для военных целей и работы атомных электростанций, Суетин был зачислен в экспериментальную группу. Спустя годы, в своих мемуарах «У истоков атомной проблемы. Как начинался Уральский физтех» Суетин пишет: «Наконец, в январе 1951 года установка была изготовлена, и мы приступили к опытам. Экспериментальные исследования, как это часто бывает, велись совсем по другому направлению. Дело в том, что газ, проходящий пористую стенку, около ее поверхности обедняется легким изотопом (уран), что снижает эффективность разделения. Необходимо организовать интенсивное перемешивание газа внутри цилиндрической трубки. Естественная турбулентность для этого недостаточна. Было предложено улучшить газовое перемешивание, помещая внутри трубки проволочную спираль по всей длине трубки диаметром, равным внутреннему диаметру разделительной трубки. Следовало экспериментально найти оптимальные размеры этой спирали, т.е. диаметр проволочки, из которой сделана спираль, и шаг спирали. С одной стороны, она не должна представлять собой большое гидравлическое сопротивление продольному вдоль трубки потоку газа, а с другой стороны, должна обеспечить интенсивное перемешивание, что повысит концентрацию легкого изотопа в газе, прошедшем пористую стенку разделительной трубки, т.е. увеличит эффект разделения. Опыты проходили на модельном газе – гексафториде серы, что облегчало анализ, так как один из изотопов серы был бета-активным (текст выделен автором расследования). Работали много, не считаясь со временем и праздниками. Да и отвлекаться нам было не на что (семьи находились в Свердловске), разве что в воскресенье вечером иногда играли в преферанс. Несмотря на то, что работали с газообразной радиоактивной серой, никаких особых мер по безопасности не принималось (текст выделен автором расследования). Вся безопасность гарантировалась кружкой молока и хорошим бесплатным обедом».

В те далекие годы многие ученые-физики к вопросам безопасности в процессе работы относились весьма скептически. У Суетина во время прохождения аспирантуры в Лаборатории №2 непосредственным руководителем значился Евгений Михайлович Каменев, занявший достойное место в истории атомного проекта. Автор около двадцати выполненных научно-исследовательских работ. Это ему принадлежит фраза, ставшая крылатой: «Я не могу тратить время на защиту диссертации, когда нам надо обгонять Америку». Особо важен вклад Каменева в создание промышленной газовой центрифуги для центробежного метода разделения изотопов урана. В своих воспоминаниях Суетин спокойно пишет о возникновении в помещении лаборатории локального чрезвычайного радиационного происшествия: «Однажды в присутствии Евгения Михайловича в лаборатории сорвало отогреваемую ловушку с шестифтористым ураном. На пол высыпались желто-зеленые кристаллы продукта. Мы все оторопели! Над кристаллами вился легкий дымок. Недолго думая, Евгений Михайлович голыми руками схватил кристаллы и ссыпал их обратно в ловушку, после чего помыл руки и продолжал беседу, как ни в чем не бывало». Такое легкомысленное отношение к радиации не могло не отразиться на здоровье. В период с 1953 по 1959 годы Каменев переносит несколько сложных операций, часто находится в больнице на лечении, но продолжает работать по центрифужному методу разделения урана. Периодически сбегает из стационара и появляется в лаборатории. Так продолжалось до тех пор, пока И.К.Кикоин не потребовал изъять у него пропуск. В возрасте 53 лет после продолжительной болезни Каменев умирает. Таковы были истинные патриоты советской эпохи.

Гексафторид урана при стандартных условиях представляет собой быстро испаряющееся твердое вещество, вокруг которого в короткие сроки образуется опасная концентрация паров. По токсичности относится к первому классу опасности (высокотоксичный), чрезвычайно едкое вещество, которое разъедает любую живую ткань с образованием химических ожогов. Воздействие паров и аэрозолей становится причиной отёка лёгких. Всасывается в организм через легкие или желудочно-кишечный тракт. Вызывает тяжелые отравления. В первую очередь поражаются печень и почки. Уран является радиоактивным элементом.

Уважаемые читатели и дятловцеведы, это один из возможных примеров комбинированного воздействия на организм человека двух поражающих факторов в одном флаконе: химического (очень токсичного) и радиационного (слаборадиоактивного). От поражающего действия токсического химического фактора смерть человека может наступить в течение короткого времени (минуты, часы), а от поражающего действия радиации спустя годы могут проявиться отдаленные последствия.

Пожалуй, наступило время для чайной паузы….

В период с 1956 по 1961 годы Суетин работал старшим преподавателем кафедры №23, по своей сущности, как он однажды в самое яблочко выразился – кафедры разделения и применения изотопов. Студентам факультета читал спецкурс №3 по технике безопасности с радиоактивными веществами, спецкурс по физическим свойствам урана, гексафториду урана, спецкурс №1 по разделению изотопов. Гексафторид урана – единственное соединение урана, переходящее в газообразное состояние при относительной низкой температуре. По этой причине широко используется в обогащении урана – разделении изотопов уран-235 и уран-238, одном из основных этапов производства ядерного топлива для атомных реакторов.

Особо следует отметить, что старший преподаватель П.Е.Суетин в период с 1 сентября по 11 октября 1958 года был руководителем производственной практики студента 3-го курса физтеха Колеватого на Березниковском азотно-туковом комбинате. Однако в своих мемуарах об этом случае Суетин почему-то даже не обмолвился. В мае 1959 года назначается заместителем декана, а с мая 1970 – избирается деканом физико-технического факультета. С октября 1976 по 1993 годы Паригорий Евстафьевич – ректор Уральского госуниверситета.

Патриархом создания системы технологического образования на кафедре №23 считается Григорий Тимофеевич Щеголев, работающий с декабря 1951 года заведующим кафедрой на постоянной основе. Щеголев читал студентам спецкурс №2 – оборудование и технологии по разделению изотопов урана. Кафедра №23 установила тесные связи с главным предприятием СССР по обогащению урана – химкомбинатом №813 (Уральский электрохимический завод), расположенным в городе Новоуральск (Свердловск-44). В настоящее время – основное предприятие новоуральского атомного кластера. В 1955 году студенты спецкафедры №23 успешно защищают первые курсовые проекты по диффузному разделению изотопов.

В 1955 году на должности доцента кафедры №23 стал работать Владимир Павлович Скрипов, с отличием закончивший физический факультет и аспирантуру МГУ. Скрипов создал свою уральскую научную школу и впервые на кафедре стал читать курс лекций по физическим методам разделения изотопов. Руководил учебно-исследовательскими и дипломными работами студентов. В 50-е годы прошлого столетия на физико-техническом факультете сложилась деловая атмосфера творческого поиска. Вот как рассказывает Скрипов о духе свободного творчества, занявшего прочное положение на кафедре: «Именно на физтехе сложились благоприятные условия для развертывания поисковой работы. Студенты получали необходимую физико-математическую подготовку. Учебным планом предусматривалось достаточное время для самостоятельных занятий, особенно на старших курсах. Некоторых студентов удавалось вводить в круг будущих исследований уже на 1—3 курсах. В них, как правило, уже чувствовалась ориентация на научную работу».

Кафедра радиохимии. В 1951 году на базе непрофильной лаборатории создается самостоятельная кафедра радиохимии. Заведующим кафедрой был назначен старший научный сотрудник Уральского филиала АН СССР кандидат химических наук Михаил Владимирович Смирнов. В течение короткого промежутка времени Смирнов разработал и читал студентам спецкурсы лекций «Радиометрия» и «Радиохимия». В зачетных книжках спецкурсы шифровались записями: «дополнительные главы физической химии». Под руководством Смирнова четыре выпускника УПИ успешно защищают дипломные исследовательские работы: Г.А.Китаев, Альберт Константинович Штольц, Ю.А.Ткачев, В.Д.Пузако. После ухода Смирнова с кафедры (1953) спецкурс лекций по радиохимии стал читать Штольц.

В июне 1955 года после ликвидации Лаборатории «Б» заведующим кафедрой радиохимии избирается доктор химических наук, основатель уральской школы радиохимиков Сергей Александрович Вознесенский. Одновременно он назначается научным консультантом по проблеме очистки радиоактивных отходов на химкомбинате №817 (НПО «Маяк»), на котором с осени 1957 года стал работать выпускник УПИ и участник рокового похода Кривонищенко…

Вознесенский в период с 1932 по 1941 годы заведовал кафедрой неорганической химии Военной академии химической защиты. В июне 1941 года Вознесенского по ложному доносу арестовывают и осуждают «за антисоветскую деятельность» на 10 лет исправительно-трудовых работ. Находясь в ГУЛАГе, в так называемой шарашке для ученых, с марта 1943 года по декабрь 1947 года руководил московской научно-исследовательской группой в лаборатории 4-го спецотдела НКВД СССР. В декабре 1947 года переводится в Лабораторию «Б» (Челябинская область, пос. Сунгуль, санаторий НКВД) на должность заведующего радиохимическим отделом. В Лаборатории «Б» на должности заведующего биофизическим отделом совершает трудовые подвиги другой узник ГУЛАГа – Тимофеев-Ресовский (Зубр), легендарная личность, советский ученый, основоположник радиационной генетики и радиобиологии. Под руководством Вознесенского в Лаборатории «Б» проводились исследования по разработке способов очистки радиоактивных сточных вод и методов получения радиоактивных изотопов из растворов деления урана, поставляемых с химкомбината №817 (НПО «Маяк», г. Озерск, Челябинская область). Из так называемой «юшки» ученые шарашки выделяли различные радиоактивные изотопы, например, короткоживущие изотопы тория…

В 1955 году Вознесенский добивается открытия при кафедре собственной аспирантуры. Первыми аспирантами становятся вышеупомянутый Шульц и выпускник УПИ – И.С.Пехташев, который к этому времени читал спецкурс на спецкафедре №43. В период работы Вознесенского при кафедре радиохимии создается секретная отраслевая научно-исследовательская лаборатория. Основная задача лаборатории заключалась в разработке инновационных способов переработки радиоактивно-загрязненных сточных вод. Научным руководителем лаборатории был Вознесенский, заместителем кандидат химических наук В.Л.Золотавин. Научно-исследовательская лаборатория (НИЛ) кафедры радиохимии была зашифрована под наименованием п/я 329, имела свой собственный штат, собственного бухгалтера. В сущности такая организационно-штатная единица УПИ имела право самостоятельно вести с заказчиками НИР хозяйственно-договорную деятельность, направлять в служебные командировки штатных преподавателей и совместителей, работающих на кафедрах физико-технического факультета. Весной 1958 года Вознесенский переводится в Москву, где должен был в Министерстве среднего машиностроения СССР с «нуля» создавать специальный институт по очистке радиоактивных сточных вод. Однако спустя несколько месяцев в августе скоропостижно умирает от рака легких.

Весной 1958 года кафедрой радиохимии стал заведовать ученик Вознесенского – кандидат химических наук Виталий Дмитриевич Пузако. Молодой ученый разработал и впервые на факультете прочитал лекционный курс по дозиметрии ионизирующих излучений. Под его руководством создается лаборатория дозиметрии. Научные направления Пузако – решение проблемы состояния радиоактивных изотопов в растворах и способы их извлечения с радиоаналитическими и технологическими целями. Считается первым ответственным за хранение источников ионизирующих излучений в хранилище радиоактивных источников УПИ. Пузако является автором и соавтором более 100 научных публикаций и 35 авторских свидетельств на изобретения. Важная деталь! Некоторая часть научных разработок Пузако внедрена в химических службах ВМФ, АЭС, а также использовалась при ликвидации последствий Чернобыльской катастрофы. В период с 1961 по 1977 годы Пузако отвечал за работу комитета при Свердловском областном совете НТО по внедрению радиоактивных изотопов и источников ионизирующих излучений в народное хозяйство Уральского региона.

Кафедра «Физико-химические методы анализа». До появления физтеха в декабре 1948 года кандидат химических наук Ю.В.Карякин с «нуля» создает кафедру «Физико-химические методы анализа». Однако в январе 1950 года Карякин по распоряжению правительства переводится в Новоуральск на Уральский электрохимический комбинат (Свердловск-44). Доктор химических наук Карякин осуществлял руководство всеми научными работами в области химии и технологии урана, которые проводились на химкомбинате №813.

После Карякина кафедру возглавляет доктор химических наук Валерий Леонидович Золотавин, который активно привлекал студентов факультета к научно-исследовательской работе. Старший инженер научно-исследовательской лаборатории кафедры радиохимии (п/я 329) Н.Н.Калугина вспоминала его фразу: «Месяц я работаю на студента, остальное время – он на меня». Под руководством Золотавина на кафедре было организовано студенческое научное общество по актуальным темам: «Спектральный анализ», «Аналитические свойства редких и радиоактивных элементов». Главное научное направление кафедры – аналитическая химия ванадия и его соединений. Одним из ветеранов кафедры «Физико-химические методы анализа» считается доцент кафедры Тамара Алексеевна Соболева. Она активно привлекала студентов факультета к научно-исследовательской работе по проблематике: «Аналитическая химия тория».

Следует отметить, что после научного кружка на кафедре профессора Крылова будущий начальник дозиметрической службы УПИ Юрий Худенский переходит на кафедру аналитической химии профессора Золотавина.

Спецкафедра №24. В 1951 году создается второе чисто физическое учебно-научное подразделение, под цифровой номинацией шифровалась кафедра экспериментальной физики. По замыслу организаторов атомного проекта эта кафедра должна была стать центром ядерно-физического образования и иметь на табельном оснащении различные ускорители заряженных частиц, даже исследовательский ядерный реактор. Советская атомная индустрия остро нуждалась в специалистах высокой квалификации по ядерным физическим установкам, приборам и методам экспериментальной физики, дозиметрическим приборам и защите от источников ионизирующих излучений. На кафедре осуществлялась подготовка инженеров-физиков по специальности «Электроника и автоматика спецпроизводств». Под термином «спецпроизводство» шифровался комплекс технологий от создания атомной бомбы до изготовления атомного реактора электростанций.

Первым заведующим кафедрой становится доктор физико-технических наук Рудольф Иванович Янус, одновременно возглавляет лабораторию магнитных явлений Свердловского Института физики металлов. Спустя несколько месяцев выдающийся специалист по магнитной дефектоскопии оставляет кафедру и сосредотачивает свою научную деятельность в Институте физики металлов. В период с 1952 по январь 1959 года руководителем кафедры №24 работает В.Г.Степанов. При нем был построен корпус электрофизических установок и создается проблемная научно-исследовательская электрофизическая лаборатория. Организуется поставка ускорительной техники (бетатроны, циклотрон Р-7, электростатический ускоритель ЭГ-2,5) и ее монтаж в здании факультета. В течение трех лет (1952—1955) Степанов по инициативе директора УПИ совмещает две должности: заведует кафедрой №24 и является первым деканом радиотехнического факультета.

В январе 1959 года Степанов переводится на работу в Институт физики металлов. После него по протекции первого секретаря Свердловского обкома партии тов. Кириленко заведующим кафедрой избирается заместитель начальника Центральной заводской лаборатории по научной работе химкомбината №814 кандидат физико-математических наук Ф.Ф.Гаврилов. Закрытое предприятие располагалось в городе Лесной Свердловской области (Свердловск-45). Сфера деятельности секретного химкомбината №814 – электромагнитное разделение изотопов. Выпуск радиоактивных изотопов на комбинате начинается с осени 1950 года. В Свердловске-45 также находился сверхсекретный завод для серийного изготовления атомных бомб. Гаврилов Филипп Филиппович выпускник Томского госуниверситета, по научному направлению своей деятельности специализировался в лаборатории люминесценции академика С.И.Вавилова. На кафедре №24 начинает формировать научную школу по направлению «Люминесценция кристаллофосфоров». При переводе с секретного химкомбината №814 в УПИ Гаврилов «стырил» новый уникальный кристалл – гидрид лития. Слово «тырить», весьма известное современному поколению, обозначало в те далекие годы не «воровать», как это делают коррупционеры российской действительности, а «копить»…

Гидрид лития – химическое соединение щелочного металла лития и водорода. Под воздействием рентгеновского и ультрафиолетового излучения окрашивается в голубой цвет. При добавлении нескольких граммов гидроокиси лития срок службы щелочного аккумулятора возрастает в три раза. Температурный диапазон действия такого аккумулятора: не разряжается при жаре +400С и ему не страшен двадцатиградусный мороз. Используется в качестве замедлителя в радиационных защитах ядерных реакторов. Гидрид лития – легкий и портативный источник водорода для наполнения аэростатов, шаров-пилотов, воздушных шаров в полевых условиях и спасательного снаряжения при аварийных ситуациях. Небольшое количество химического соединения связывает колоссальные объемы этого газа: 1 килограмм гидрида лития содержит 2800 литров водорода. В годы второй мировой войны на табельном оснащении американских летчиков находились таблетки гидрида лития. Во время аварийной ситуации над морем под действием воды таблетки мгновенно разлагались и наполняли водородом спасательные средства – надувные плоты, лодки, жилеты, пояса, сигнальные антенны в форме воздушных шаров…

По статусу заведующий кафедрой №24 является научным руководителем проблемной научно-исследовательской электрофизической лабораторией. В течение двух лет под руководством Гаврилова завершается монтаж, запускаются в работу ускорители заряженных частиц. В сентябре 1959 года приняты в эксплуатацию первые ускорители – бетатроны. В 1960 году запускается в эксплуатацию циклотрон Р-7. В декабре 1961 года заканчивается монтаж, начинают работать электростатический ускоритель ЭГ-2,5 и станция жидкого азота. На кафедре имелся даже собственный ядерный реактор, однако затем был передан в УФАН СССР. Циклотрон и поныне используется в Уральском федеральном университете – преемнике Уральского политехнического института. В техническом задании (1956) на монтаж и запуск циклотрона было написано: обеспечивать учебный процесс и проведение научно-исследовательских работ…

На web-проекте Делового квартала 04.04.2011 года была опубликована статья «Финансовая мощь циклотрона». Публикацию поместил Владимир Рычков, доктор химических наук, директор Физико-технологического института Уральского федерального университета (ранее – физико-технический факультет УПИ). В разделе статьи «Продлить жизнь изотопу» автор пишет: «С 2010 по 2014 г. государство выделяет на развитие УрФУ 5 млрд. рублей. В конце срока президент (или премьер-министр) может заглянуть в университет со словами: «Покажите, как деньгами распорядились». Если распылить миллиарды по всем направлениям, результат будет неочевиден. Но можно подвести Дмитрия Медведева (или Владимира Путина) к бронированной двери со значком радиационной опасности и, откатив ее в сторону, сказать: «А тут у нас циклотрон за 400 миллионов – изотопы на нем делаем».