Файл: Остроумов Г.Н. Приручение Солнца [очерки].pdf

чения электрической энергии из атомной. Но, к сожале­ нию, пока мы не видим практически выгодного способа это сделать, потому что, как я уже говорил, высвобожда­ ющаяся атомная энергия проявляет себя главнымобра­ зом в виде стремительного движения осколков деления, то есть в виде тепла. Правда, превратить тепловую энер­ гию в электрическую можно также с помощью термоэле­ ментов. Но пока не удается достигнуть хорошего коэф­ фициента полезного действия подобных устройств. Одна­ ко наука не отбрасывает окончательно этот путь — у него, по-видимому, есть будущее.

На этом наша беседа окончена, и мы следом за экс­ курсоводом идем в главный зал атомной электростанции.

СЕРДЦЕ АТОМНОЙ СТАНЦИИ

Высокое просторное помещение, где мы оказались, почти пусто. У стены врезан в пол большой диск, сложен­ ный из чугунных секторов. Его окружает легкая метал­ лическая ограда. Над центром диска два закрытых ко­ жухами механизма. В первой части зала над полом чуть возвышаются головки маленьких люков. Их десятки, и они расположены в несколько строгих рядов. Там же справа, вдоль стен, висят длинные трубы. Слева, загора­ живая чугунный диск от ворот, ведущих на улицу, вы­ двинулась, подобно ширме, толстая бетонная стенка. Сильные лампы, спрятанные в углублениях стен, напол­ няют помещение обильным потоком света.

Мы подходим к диску.

— Этот диск сложен из чугунных плит,— пояснил со­ провождающий нас инженер.— Он служит верхней крышкой реактора. Если бы ее приподняли, то увидели бы торчащие окончания 128 труб, уходящих еще дальше

16

вниз сквозь еще одну крышку. Эта вторая крышка еще толще, чем первая, и тоже сделана из чугуна.

Кроме того, с боков реактор окружен толстой бетон­ ной стеной и слоем воды. Это все для того, чтобы опас­ ное для людей излучение не могло бы выйти из реактора наружу и нанести вред тем, кто находится около реак-, тора.

Заглянуть в реактор вам не придется. Это было бы опасно. Что находится под чугунными крышками, за бетонными стенами, вы можете представить себе, взгля­

него делают грифели карандашей. Наш графит отли­ чается тем, что он тщательнейшим образом очищен от всяких примесей.

Уран не целиком заполняет семиметровый стержень. Только в его нижней части находится ядерное «горючее». Внутри стержня проходят стальные трубки, по которым протекает вода, отбирающая у урана тепло во время работы реактора.

Вы видите, нет никакой защиты — ни бетона, ни воды, ни чугуна — вокруг висящих здесь стержней. Уран в этих стержнях как бы «спит». Редко, очень редко какой-либо из находящихся в них атомов урана самопроизвольно распадается. Образуется, как вы знаете, два новых, более легких атома, вылетит несколько нейтронов. И все снова замрет, потому что нейтроны не встретят на своем пути достаточного количества новых атомов урана.

Иное дело, если эти стержни собраны вместе в графи­ товом блоке реактора. Тогда вылетающие при распаде нейтроны, попадут в ядра атомов и возникнет уже зна­ комая вам цепная реакция.

Ь « € 8 М

Это, конечно, очень упрощенное пояснение тех явле­ ний, которые происходят в реакторе, потому что в дей­ ствительности нейтроны, образовавшиеся при делении, как правило, не могут вызвать распад новых атомов —

уних слишком велика скорость. Их надо замедлить. Это

иделает графит, в котором находятся стержни.

Но не все нейтроны, захваченные атомами, вызывают их распад. Дело в том, что не все атомы урана, который находится в этих стержнях, одинаковы. Большая часть их принадлежит урану, имеющему атомный вес 238, а нейтроны, поглощенные ураном-238, не поддерживают цепную реакцию. Меньшая часть атомов стержней при­

— Даже самая простая печка имеет устройство для управления *-* поддувало. Приоткрыл его — дрова раз­

дом цепной реакции: останавливать реактор, пускать его в ход, набирать мощность.1 Единственное средство для этого так влиять на нейтроны, которые образуются при распаде, чтобы по нашему желанию число делений ядер то увеличивалось, то уменьшалось.

К сожалению, не все нейтроны послушны нашей воле. Судите сами: от момента выделения нейтрона до погло­ щения его в реакторе проходит всего около одной тысяч­ ной доли секунды. Управлять таким процессом обычны­ ми техническими средствами было бы трудно. Но тут к нам пришла на помощь сама природа: осколки урана, то есть новые, более легкие атомы, тоже испускают нейтроны, которые во всем, кроме происхождения, по­

18

добны нейтронам, появившимся при делении урана. Они вылетают из осколков через несколько секунд после того, как произошел распад. Вот за счет этих «запаздываю­ щих» нейтронов и становится возможным безопасное управление реактором.

Каким же образом устроено поддувало атомной «печки»?

Я уже говорил, что есть вещества, которые жадно, как губка, «впитывают» в себя нейтроны, например кар­ бид бора'. Если стержень из этого материала погрузить в реактор, он будет как бы «осушать» поток нейтронов, мечущихся между стержнями, и ход цепной реакции изменится.

Такие стержни мы и применяем для регулирования хода реакции. Посмотрите на эти два механизма,— ука­ зал инженер на маленькие моторные лебедки, к троси­ кам которых подвешены стержни из карбида бора.— Это так называемые стержни «защиты» реактора. Стоит про­ изойти какому-либо повреждению, например выше нор­ мы поднимется давление воды, циркулирующей в реак­ торе, и стержни автоматически упадут в центральную зону. Реактор остановится.

Но этих двух стержней недостаточно. Здесь, под полом, в особом помещении, находятся электроприводы лебедок, перемещающих в реакторе целую серию таких стержней.

Позже мы заглянули в помещение, где расположи­ лись эти лебедки. Тонкие стальные тросики, уходящие к реактору от каждой лебедки через отверстия в потол­ ке, .были неподвижны, Только один из них чуть-чуть подался вверх и замер — значит, пришел сигнал от при­ бора, следящего за ходом цепной реакции.

— Часть стержней,— пояснил инженер,— предназна­ чена автоматически удерживать мощность реактора на том уровне, который мы задаем. При погружении этих

стержней в зону реакции мощность падает, при подъ­ еме — растет.

Нейтронный поток, который насыщает все простран­ ство активной зоны, невидим и неощутим. И как узнать: гаснет или разгорается атомное «пламя»? Надо ли стержни поднять или опустить? В реактор заглянуть нельзя, да если бы и можно было — глазом все равно ничего не определишь. За нейтронным потоком все время следят особые приборы — ионизационные камеры. Онито и дают команду автоматам, перемещающим стержни.

Наконец, в реактореесть стержни другого назна­ чения.

Вспомните, что в одном отдельном урановом стержне цепная реакция не может развиваться. Нужно опреде­ ленное количество таких стержней, чтобы образующиеся нейтроны не улетали свободно, а попадали бы в атомы урана. Это количество урана называется «критической массой».

Для нашего реактора достаточно было бы 60 урано­ вых стержней, чтобы цепная реакция в нем началась. Но у нас их 128. Зачем же понадобился «излишек» в 68 стержней?

Чтобы понять это, снова углубимся в физику. Представьте себе, что мы запустили в ход новый

реактор.

Количество урана-235 со временем будет в нем умень­ шаться, он «выгорает». Зато будет все больше и больше накапливаться продуктов его распада — атомов различ­ ных веществ: бария, ксенона, самария. Это как бы «зо­ ла», получившаяся при сжигании уранового горючего. Подобно тому, как обычная зола мешает кочегару сжи­ гать уголь, атомная «зола» тоже доставляет нам непри­ ятности.

Атомы бария, ксенона, самария и других элементов не безразличны к нейтронам. Они поглощают их и тем

20

самым мешают совершать полезную работу— расщеп­ лять атомы урана-235. Наша «зола» в этом смысле подобна, стержням из карбида бора, с помощью которых мы управляем ходом цепной реакции.

Но если кочегар на паровозе довольно легко избав­ ляется от золы, нам сделать это трудно. Ведь она рас­ средоточена мельчайшими вкраплениями во всей массе урана. Приходится поэтому до известной поры мириться

«излишек» не принимал участия в горении, пока не нако­ пилась «зола», мы вводим в реактор так называемые компенсирующие стержни тоже из карбида бора. По мере выжигания атомного горючего эти стержни посте­ пенно вытягивают из активной зоны реактора. Когда все компенсационные стержни извлечены, реактор не может больше поддерживать цепную реакцию. Значит, надо заменить выгоревшие стержни «свежими». По положе­ нию поглощающих борных стержней мы судим о том, сколько выгорело горючего, как много в реакторе «зо­ лы», как долго он еще может работать без добавки све­ жей порции урана.

— Здесь, в нашей атомной топке,— говорит инже­ нер,— каждые сутки «сгорает» всего 30 граммов веще­ ства — они едва смогут наполнить скорлупу ореха. И только они заставляют вращаться турбину станции мощностью 5 тысяч киловатт. В этих висящих на стене зала стержнях находится полугодовой запас «топлива» для реактора.

Инженер напоминает нам, что для станции такой же мощности, но сжигающей уголь, взамен этих стержней понадобился бы склад больше чем на 20 тысяч тонн.

Мечты, одну увлекательнее другой, рождают в нас эти цифры. Мысленным взором мы видим уже могучие

21

атомные энергоцентрали на скованных льдом, отрезан­ ных от всего мира островах Арктики, гигантские парохо­ ды; многими месяцами бороздящие океаны без пополне­ ния топливом, стремительные самолеты, облетающие без посадки нашу планету. Самая дерзкая мечта уносит нас на чудесном космическом корабле к Луне, Марсу, Венере... Кажется, не будет преград перед человеком, овладевшим энергией атома...

Словно угадывая наши мысли, инженер улыбается.

—Не надо думать, что только эти 30 граммов урана

изаключены в этом реакторе. Нет, в 128 стержнях заключено более полутонны вещества, порождающего

он,— похож на автомобиль, который может ехать только с доверху наполненным баком. Но эта особенность реак­ тора не помешает применить его на транспорте. Вы, конечно, знаете об атомном ледоколе. Ученые работают и над применением атомной энергии в авиации.

Но вернемся к работе «кочегаров»,— говорит наш спутник.— Время от времени они вытаскивают из реак­ тора то один, то другой стержень и заменяют его дру­ гим, со «свежим» топливом.

Тогда открывается центральный люк в чугунном диске. Под ним находятся верхние части стержней — их головки. Рабочий зацепляет крюком подъемного крана головку и... уходит. В главном зале не остается никого. Почему? Потому что находиться рядом с извлеченным из реактора стержнем опасно. Хотя цепная реакция в нем и прекратилась, атомы-осколки и стальные стенки стержня испускают мощный поток гамма-лучей, вредных для организма человека. Такие стержни мы условно называем «горячими». В действительности температура стержня, извлеченного из реактора, сравнительно невы­ сока, около 50 градусов. Но он пышет другим, куда

22

более опасным жаром. Радиоактивность одного «горя­

человек без опасности для своего здоровья может нахо­ диться на расстоянии в один метр только несколько минут в сутки.

Представьте себе, что нам эти лучи не опасны, и мы смогли бы с вами остаться в зале, когда все покинули его. Тогда мы увидели бы удивительные вещи.

Вот кран сам потянул стержень кверху и медленно,

и понес его туда, где в полу расположились маленькие люки. Вот он остановился — как раз так, что стержень оказался над одним из многочисленных маленьких лю­ ков, которые врезаны в пол главного зала станции. Один из люков открыт, и к нему пристроена воронка, чтобы стержень легче попал в отверстие. Теперь кран так же медленно опускает стержень в этот люк.

Опасности больше нет: «горячий» стержень'покоится

фандр, выступ смотрел на зал тремя большими стеклян­ ными глазами — иллюминаторами.

Мы побывали внутри камеры. Сквозь толстые полу­ метровые стекла иллюминаторов, служащих надежной защитой от излучений «горячего» стержня, огромный главный зал показался вдвое меньше, словно перед гла­ зами был не зал, а его макет. Весь зал был как на ладо-

23