Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 32. 10 augusti 1946 - Produktionsproblem vid uransepareringen, av J Tandberg
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
760
TEKNISK TIDSKRIFT
Produktionsproblem vid uransepareringen. För
separering i stor skala av uran 235 genom gasdiffusion vid
anläggningen i Oak Ridge kom tre olika metoder till
användning. Samtidigt sökte man att syntetiskt framställa
det nya grundämnet plutonium — och detta, som bekant,
ävenledes med stor framgång (Tekn. T. 1945 s. 1434, 1437).
De tre metoderna för separering av uranisotoperna var:
elektromagnetiska metoden, termisk diffusion inom en
vätska och gasdiffusionsmetoden. En fjärde metod,
baserad på centrifugering, blev visserligen försökt, men den
övergavs senare och kom ej att spela någon större roll.
Det var mycket stora tekniska svårigheter, som
ingenjörerna hade att bemästra. Vid tillämpningen av den
elektromagnetiska metoden -gällde det att snabbt tillverka
jättestora elektromagneter, att hantera en frätande gas vid hög
temperatur, sköta ett komplicerat vakuumtätt system av
apparater och sedan vidta kemiska operationer med flera
kubikmeter vätska.
Jonstrålen, som skall böjas i det magnetiska fältet, måste
löpa fram i ett så högt vakuum, att inga störande
kollisioner med gasmolekyler inträffar. Härtill kräves ett
vakuum, där trycket är högst 10"6 torr. Det nåddes med
hjälp av enorma diffusionspumpar, som konstruerades för
ändamålet.
Det behövdes väldiga mängder kopparledningar till alla
de stora magneterna, men koppar behövdes även på annat
håll i landet. Då lånade man helt enkelt 14 000 t rent
silver från finansdepartementet, valsade ut tackorna och
tillverkade vad man behövde av elektriska ledningar.
Bättre ledare än rent silver kunde man ju ej begära.
Värdet av silvret, 400 000 000 gick ju ej förlorat genom att
metallen kom till nyttig användning i de stora
elektromagneterna.
Dessa magneter hade enorma dimensioner och enbart det
högpermeabla järnet i dem vägde tusentals ton.
Läckfältet i omgivningen var så starkt, att det var svårt att gå
där, när man hade skopligg av järn i sina skor. Att hålla
en vanlig skiftnyckel i handen var ogörligt. Den vreds
obevekligt ur handen och hamnade vid magneten. Därför
måste en stor del av utrustningen tillverkas av rostfritt stål
eller annat icke magnetiskt material, t.ex.
berylliumkop-par. Elektromagneterna arbetade dag och natt året runt
och detta orsakade vissa svårigheter, som man icke i detalj
kunnat förutse, men som måste noga beaktas. Bland
besvärligheterna må nämnas, att det bildades tjocka
avsättningar inom det evakuerade systemet av joner och
partiklar, som kommit vilse och som man måste ta vara på.
Det blev då till att rensa med hjälp av ånga, syror och
andra medel. Man fick även med stora kvantiteter järn,
nickel, koppar och annat. Det slutade med att man måste
driva en hel kemisk fabrik för att återvinna "förvildade"
uranatomer, och därtill krävdes kunnighet och skicklighet
hos dem, som fått sig uppdraget anförtrott.
För att tillvarata även de små stänk av
uran-235-kon-centrat, som kunde finnas i kemisternas kläder och skodon,
blev dessa (dock ej kemisterna) brända, och askan
bearbetades på uran. Samma omsorg om att icke gå miste om
några — än aldrig så små — kvantiteter uran 235
utsträcktes till alla fall, där man kunde hoppas på någon
återvinning. Sålunda tillvaratogs t.o.m. dammpartiklarna i den
från fabrikerna utgående luften och bearbetades på uran.
För att försvåra spionage och öka säkerheten för
hemligheternas bevarande infördes tidigt den principen, att
endast ett ringa fåtal av de arbetande hade reda på vad
saken gällde och att ordet uran aldrig blev nämnt. Till
en början utbyttes begreppen 235 och 238 mot
benämningarna magnesium och aluminium, senare mot resp. X och Y.
Den termiska diffusionen krävde bl.a. att man skulle
hantera en frätande vätska vid hög temperatur och uppehålla
en stor temperaturdifferens mellan å ena sidan den varma,
frätande vätskan och å andra sidan ett kallt medium på
några millimeters avstånd därifrån.
Gasdiffusionsmetoden krävde mycket stora utrymmen och
en oerhörd apparatur. Man kunde beräkna, att det
behövdes serier av minst 4 000 väl fungerande
diffusions-membran (med en oräknelig mängd mikroskopiska
kanaler i varje) för att anrika uran-235-hexafluorid från 0,7 %
upp till 99 %. Väldiga anläggningar byggdes upp och
bragtes att fungera. Gasen pumpades fram över varje membran
och lotsades genom alla systemen i en kontinuerlig ström
natt och dag. De lättare molekylerna anrikades sakta —
mycket sakta — men enligt beräkning. Uranhexafluoriden
vållade dock en hel del besvär. Detta ämne sublimerar
under atmosfärstryck vid + 56° utan att smälta. Det
reagerar vid högre temperatur med nästan allting utom kväve
och ädelgaser, fluor och fluorider. Vid rumstemperatur
reagerar det med vatten, organiska ämnen, glas och metall,
och det bildas svårlösliga beläggningar på alla väggar.
Speciella centrifugalpumpar måste uppfinnas, som kunde
framdriva denna frätande gas vid lågt tryck, utan att de
själva korroderade och utan att luft läckte in. Sådana
pumpar behövdes i tusental — och det var mycket bråttom.
De blev konstruerade, tillverkade och levererade inom en
kort tidsfrist. Allt fungerade enligt önskan. Även andra
typer av pumpar tillverkades, där man som smörjmedel
använde gas och där kraven i övrigt var nya och mycket
stränga. Här kom flera firmor till hjälp, pumparna
levererades snabbt och de fungerade enligt önskan.
Det var ett otal frågor, som snabbt måste besvaras, innan
man kunde sätta i gång tillverkningen. Och ingen teknisk
handbok eller lärobok gav svar på frågorna. Några få
exempel: Vilket är bäst: att använda ett större antal
små-stegs enheter eller ett mindre antal storstegs? En stor area
på ett prima diffusionsmembran, som genomsläpper föga
gas, eller en liten area, som är sämre, men genomsläpper
mycket? Ett stort antal pumpar med lågt
kompressionsförhållande eller ett litet antal med stort? — vilket är det
bästa arbetstrycket i systemet? Om en läcka uppstår i
systemet, hur upptäcka och lokalisera felet och hur skydda
anläggningen och produktionen? Vilka föroreningar kan
riskeras? Hur inverkar de? Vilket material skulle
diffu-sionsmembranet tillverkas av? Hur skulle man få det
poröst med rätta pordiametern?
Innan man ännu hade fått svar på de två sista frågorna
började man bygga fabrikerna. Svaret blev färdigt i sista
minuten. Allt gick i lås. Man svetsade sammanlagt 650 km
med elektrisk ljusbåge, 160 km med atomärt väte (enl.
Langmuir), och den viktiga lufttäta svetsfogen kring alla
diffusionskamrarna hade en sammanlagd längd av 1 750
km. Gasdiffusionsmetoden disponerade (i Oak Ridge) 63
särskilda fabriksbyggnader, täckande en yta av 240 ha,
betingande en kostnad av 500 M$.
De övriga separationsmetoderna bjöd på liknande frågor
och problem. Den elektromagnetiska metoden disponerade
175 olika byggnader, som kostade 427 M$. Den termiska
diffusionen var billigare, fabrikerna kostade föga mer än
10 M$, men de inneslöt dock bl.a. 42 centrifugalpumpar,
vardera på 100 hk, och fyra turbinpumpar på 700 hk
vardera, vidare 15 000 ventiler, 80 km nickelrörledningar och
30 km järnrör.
Förutom uranhexafluorid behövdes stora mängder andra
kemikalier. Kraven på renhetsgrad var i vissa fall
utomordentligt stränga. Men kemisterna lyckades bemästra
problemen och kemiskt rena substanser — uran, uranoxid,
grafit m.m. — levererades tonvis i snabb takt.
Att atombomben blev tillverkad — och att den blev
färdig på den korta tiden av mindre än fyra år mellan de
första trevande förberedelserna och dess aktiva insats i
kriget — detta är en ingenjörskonstens triumf, som endast
blivit möjlig tack vare en hittills aldrig förut skådad
jättelik samverkan mellan tusentals ingenjörer, vetenskapsmän,
konstruktörer, organisatörer och arbetare (Chem. Metallurg.
Engng febr. 1946, Mechanical Engng april 1946).
J Tandberg
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
