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

Здесь нет необходимости воспроизводить полностью этот доклад. Для наших целей достаточно будет ко­ роткого и более популярного изложения его основных идей.

Как велики запасы энергии в 'недрах атома ученые до­ гадались давно, когда слова «атомное ядро» еще не были произнесены, когда удалось понять только первые нача­ ла строения атома. Но говорить в полный голос о том, что эти гигантские силы можно заставить работать, они смогли лишь после 1939 года, когда была открыта ядерная реакция деления урана, с которой мы только что по­

знакомились.

И в нашей стране еще до Великой Отечественной войны к исследованию цепных реакций было приковано внимание многих ученых. Была создана теория деления урана, выяснена роль замедлителя и сделано многое дру­ гое. Но все же весь запас знаний не мог дать уверенный ответ на вопрос: сможет ли цепная реакция деления

урана поддерживать сама себя?

Чтобы понять физический смысл этого вопроса, вновь вернемся к цепной реакции.

В нашем рассказе мы уже говорили о судьбе нейтро­ нов, вылетающих из ядра атома урана при его делении. Припомните: деление одного ядра влечет за собой деле­ ние одного-двух соседних ядер. Сейчас нам предстоит подробнее разобраться в физическом смысле этого

утверждения.

Если после каждого деления разделится тоже только одно ядро, то толку от такой реакции будет столько же, сколько от костра, в котором поленья горят поочередно: сгорело одно — загорается следующее.

Но может быть и еще хуже. Может ведь статься, что разделившееся ядро выброшенными из себя нейтронами вовсе не сможет побудить" к делению хотя бы одного сво­ его соседа. Тогда даже начавшаяся цепная реакция обо-

32

рвется, заглохнет, как печь, в которую вместо сгоревшего угля набросали камней.

Иное дело, если одно деление повлечет за собой два деления. Тогда реакция, развиваясь, будет ветвиться, бу­ дет действительно подобна’ лавине. Вот тогда она сможет одарить нас энергией.

Из всего этого следует, что, если с каждым делением число нейтронов, способных делить атомы, будет возра­ стать, если новые поколения нейтронов будут многочис­ леннее, чем предшествующие, энергия будет получена. Если же нейтронное племя в ходе реакции от поколения к поколению будет «вымирать», ядерное горючее зажечь не удастся.

Если обратиться к языку физиков, то проблему мож­ но записать так: будет ли коэффициент размножения нейтронов больше или меньше единицы?

Этот вопрос, словно гамлетовское «быть или не быть?», вставал перед учеными многих стран, намеревав­ шимися выведать у природы секрет освобождения атом­ ной энергии.

Если он больше единицы, человечество сделает шаг в новую эру, если меньше, атомный век может Надолго остаться призрачной мечтой.

В ту пору, когда физики начали искать ответ на этот мучительный вопрос, теория ядерных процессов была еще столь юной, что на ее заключения было рискованно положиться. По замечанию профессора В. С. Фурсова, одного из участников строительства советского атомного реактора, расчеты и измерения тогда не блистали высо­ кой точностью. К тому же эти расчеты и не очень обна­ деживали.

По подсчетам советских физиков-теоретиков коэффи­ циент размножения нейтронов в реакторе йа природном уране в лучшем случае мог быть равен 1,07. Незначи­ тельная погрешность, какую обычно допускают при

инженерных расчетах, могла обречь все дело на не­

удачу!

Нужна была недюжинная смелость, чтобы решиться на строительство реактора. У немецких ученых, которые во время второй мировой войны усиленно искали пути овладения атомной энергией, этой смелости не хватило. Они сочли предприятие безнадежным и отказались от

постройки уран-графитового реактора.

Воля и упорство советских ученых помогли им дви­ гаться по пути к победе, помогли им прочесть заветные страницы книги знания. Новыми и новыми расчетами и опытами они отбрасывали сомнения, уменьшали риск. И все же, приступая к сооружению первого реактора, они могли считать свое начинание не вполне гарантирован­ ным предприятием, а скорее решающим экспериментом.

АТОМ ВЫХОДИТ ИЗ |<ОЛЫБЕЛИ>

Первый советский реактор сооружали из металличе­ ского природного урана и графита. По расчетам нужно было 45—50 тонн урана и несколько сотен тонн графита.

По тем временам это были громадные, невиданные ко­ личества. Но главная тяжесть задачи, выпавшей на до­ лю заводов, которым поручили приготовить эти материа­ лы, состояла в небывалой чистоте графита и урана, нуж­

ных строителям реактора.

Например, примесь только нескольких миллионных долей бора безнадежно портила графит. Бор, как уже говорилось, жадно поглощает нейтроны и для коэффи­ циента их размножения, хрупкую и капризную конструк­ цию которого с таким трудом рассчитывали физики, ми­ кроскопические следы бора были опасней, чем кувалда

для хрусталя.

Способы очистки веществ, недоступные до той поры даже лучшим аналитическим лабораториям, должны бы­

34

ли стать повседневным делом целых цехов и заводов. В истории техники, наверное, нельзя найти другого при­ мера, когда промышленности пришлось в один прием так высоко поднять класс точности работы.

Да, вступление в атомный век не было частным делом физиков. В пробитую ими брешь, как тылы наступающей армии, мощным рывком, должны были войти многие от­ расли науки и промышленности.

Титанический труд был заложен в тысячи цилиндри­ ческих урановых блоков и графитовых кирпичей, из ко­ торых в бетонированном котловане советские физики стали складывать реактор.

Начали с пробных моделей. Они показали, что актив­ ная зона реактора — та его часть, где графитовая клад­ ка заключала в себе урановые блоки,— должна иметь форму шара.

Основанием шара служил слой из одного графита — он играл роль своеобразного зеркала, отражающего ней­ троны, которые вылетали из активной зоны.

Слой за слоем ложились графитовые кирпичи. Начи­ ная с девятого, когда окончилась кладка отражателя, в дело пошли кирпичи с отверстиями. В них закладывались урановые блоки.

Надвигался час, когда природа была призвана дать ответ: правы ученые или нет. Каждый поймет волнение людей, складывавших в бетонном котловане графитовую громадину. Забьется ли в ней пульс жизни, или она, и завершенная, останется мертвой грудой и, как египетская пирамида, будет всего-навсего монументом огромному, но бессмысленно затраченному труду?

Приборы — ионизационные камеры, заделанные в от­ ражателе, в наращиваемой активной зоне, расставленные так же и около реактора, как стетоскопы врачей, сте­ регли момент, когда в нарождающемся теле реактора по­ явятся первые признаки его особенной жизни.

Приборы следили за ростом числа нейтронов. Отвеча­ ет ли закон их размножения предвычисленному коэффи­

циенту?

Одна из камер была соединена с громкоговорителем. Его сухие щелчки докладывали строителям реактора о том, что творится в недрах графитовой толщи. Верно, эти щелчки казались им пульсом нарождающегося организ­ ма. Были тревожные минуты у бетонной колыбели, когда вдруг оказывалось, что число нейтронов не выросло так,

как требует того расчет.

■ Только после того, как был уложен пятидесятый слой, все сомнения отступили: нейтронное племя размножалось По всем правилам. Расчет говорил, что еще пяты-слоев, и реактор достигнет критических размеров, в нем проснет­ ся жизнь, для которой он создан,— самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция.

. Победа пришла даже раньше, чем ее ждали,— на 54-м слое реактор уже «пошел»! Первый советский реактор заработал!

Вдокладе профессора В. С. Фурсова было рассказано

ио том, как изучалось поведение первого советского уран-графитового реактора, сообщено об опытах, которые с его помощью были поставлены, а также о другом, бо­ лее совершенном экспериментальном реакторе РФТ.

Все это были шаги к первой советской атомной элек­ тростанции. Как много значили для ее проектировщиков поразительные открытия, которые были тогда сделаны на первых реакторах! Оказалось, например, что в мощном нейтронном потоке графит меняет свои физические свой­ ства, он как бы набухает, что образцы из урана деформи­ руются, приобретают иную микроскопическую структуру.

Свойства многих материалов с новой, «атомной» точ­ ки зрения оказались совсем не такими, какими их знали инженеры и конструкторы до наступления атомного века.

36

ИТОГИ ВЕЛИКОГО ОПЫТА

Создание советскими учеными первой атомной элек­ тростанции было великим опытом, от удачи или неудачи которого во многом зависела судьба рождающейся атом­ ной энергетики. С того дня, когда Советское правитель­ ство объявило о пуске атомной электростанции, ученые и простые люди во всех странах с волнением и глубоким интересом ждали следующего сообщения о том, что по­ казала эксплуатация этой электростанции, какие выводы она позволяет сделать, короче говоря, о том, как широко удалось советским ученым распахнуть дверь в век атом­ ной энергетики.

Еще в те дни, когда над Японией поднялись чудовищ­ ные грибы атомных взрывов, перед миллионами простых людей встал жгучий вопрос: только ли для разрушения пригодна сила атома, или она может послужить делу ми­ ра и прогресса? Долгие годы мечты простых людей о мир­ ном использовании атомной энергии пытались погасить те, кто стремился сделать эту энергию служанкой мили­ таризма. Немало статей появилось за это время в буржу­ азной печати, где разные «авторитеты» доказывали бес­ перспективность, экономическую невыгодность использо­ вания атомной энергии в . мирных целях.

«Атомная энергия надолго, если не навсегда, должна остаться в руках военных»,— таков был смысл всех этих выступлений. Но они не смогли убить надежду простых людей всего мира на то, что величайшая сила атома ста­ нет верным помощником человека в борьбе за лучшую жизнь. Пуск советской атомной электростанции превра­ тил эту надежду в реальность.

Экскурсия, которую мы сейчас совершили по первой АЭС, не дала отбета на все волнующие нас вопросы. Вы­ годно ли преобразование атомной энергии в электриче­ скую, надежна ли конструкция первой АЭС? Что пока-

37

зывает сравнение АЭС с обычной электростанцией, ра­ ботающей на угле?

Впервые ответ на эти и многие другие вопросы, зани­ мавшие умы как ученых, так и простых людей,.дал со­ ветский ученый профессор Д. И. Блохинцев на Междуна­ родной-конференции по мирному использованию атомной энергии, состоявшейся в 1955 году в Женеве.

Перенесемся мысленно в зал Ассамблеи Дворца На­ ций, где перед лицом тысячи ученых, съехавшихся из 70 стран, перед сотнями наблюдателей, экспертов и журна­ листов с первым докладом, открывавшим научную часть конференции, выступил профессор Д. И. Блохинцев.

— Строительство первой промышленной атомной электростанции в СССР мощностью 5 тысяч киловатт,— начал свое сообщение советский ученый,— было закон­ чено в 1954 году, и 27 июня 1954 года станция уже выра­ батывала электрический ток за счет энергии деления ядер урана.

Главная задача,— продолжал он,— которая ставилась в нашей стране при проектировании первой атомной элек­ тростанции, заключалась в решении научно-технической проблемы создания надежно работающей промышленной атомной станции.

В настоящее время эта станция является реальной основой для развития атомной энергетики в нашей стра­ не, и опыт ее работы может быть полезен также и для других стран, намеренных стать на путь широкого ис­ пользования атомной энергии для мирных целей.

Далее профессор Д. И. Блохинцев рассказал собрав­ шимся об устройстве советской атомной электростанции, о том, какие исследования предшествовали ее сооруже­ нию, о ее работе.

С особым вниманием был выслушан -вывод советских ученых, работающих на АЭС, сообщенный доклад­ чиком:

38

— В качестве общего итога годичного опыта рабо­ ты станции можно заключить, что атомная электростан­ ция, имеющая источником энергии атомный реактор, по­ добный описанному, будет работать весьма надежно и устойчиво.

Особый интерес представляет тот раздел доклада про­ фессора Блохинцева, в котором сравниваются атомная и угольная электростанции.

— Стоимость одного киловатт-часа электрической энергии, вырабатываемой на первой атомной электро­ станции,—сообщил докладчик,— значительно превышает среднюю себестоимость одного киловатт-часа мощных тепловых электростанций в СССР. Однако она сравнима со стоимостью электроэнергии, получаемой на тепловых электростанциях мощностью в 1000—5000 киловатт.

Анализ стоимости одного киловатт-часа энергии, вы­ рабатываемой на первой атомной электростанции, пока­ зывает, что высокая его себестоимость обусловлена в пер­ вую очередь малыми размерами станции.

Экономические показатели усовершенствованной атомной электростанции мощностью в 100 тысяч кило­ ватт,— говорит докладчик,— были сравнены с показате­ лями современной электростанции такой же мощности, работающей на угле среднего качества, сжигаемом в пы­ левидном состоянии. Оказалось, что стоимость топлива на один киловатт-час на атомной станции близка к стои­ мости топлива низкого качества.

Можно рассчитывать, что численность персонала, об­ служивающего атомный реактор и парогенераторы, бу^ дет в два-три раза меньше числа работающих в котель­ ной и на вспомогательных сооружениях угольной станции той же мощности.

Затем докладчик привел интересную таблицу, позво­ ляющую сравнить основные показатели атомной и уголь­ ной электростанций мощностью по 100 тысяч киловатт.

39

Некоторые сведения из этой таблицы мы приведем.

В е с м аш и н и м ех а н и зм о в . На угольной электростан­ ции он равен 2700 тоннам, а на атомной — только 700 тоннам.

О б ъ е м зд а н и я . На угольной 75 тысяч и на атомной 50

тысяч кубометров.

П л о щ а д ь застройки. Соответственно 15'и 5 гектаров.

Р а с х о д мощности на собст венные нуж ды . На угольной

электростанции он составляет 8 тысяч киловатт, а на

атомной — на 3 тысячи киловатт меньше.

Атомная электростанция не нуждается в топливном складе с его механизмами, в подвижном составе для пе­ ревозки топлива, общий вес которых на угольной стан­

ции составляет 2800 тонн.

— Сравнение возможных характеристик атомной и угольной электростанций мощностью по 100 тысяч кило­ ватт,— сказал профессор Д. И. Блохинцев,— указывает на перспективность атомных станций, аналогичных пер­ вой промышленной атомной электростанции СССР.

Атомная электростанция уже сейчас более экономич­ на по сравнению с угольной станцией, находящейся да­ леко от р.айона добычи угля или работающей на низко­ сортном топливе,— заключил этот раздел своего доклада профессор Д. И. Блохинцев. Он сообщил также, что в

СССР проектируются атомные электростанции разных

типов.

О многом говорят эти выводы. И прежде всего о том, что великий опыт блестяще удался, о том, что дверь в век атомной энергетики распахнута широко.

С признательностью повторяют советские люди имена ученых и инженеров, разработавших и пустивших в ход первую атомную электростанцию: Д. И. Блохинцева, А. К. Красина, Н. А. Доллежаля, Н. А. Николаева, А. Н. Григорьянца, В. А. Малых, М. Е. Минашина и мно­ гих других участников великого опыта.

40

ПЕРСПЕКТИВЫ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Мы с вами, читатель, современники замечательных перемен в энергетическом арсенале человека. И хотя взгляд на какое-либо событие спустя некоторое время да­ ет обычно более яркое представление о его значении, но и сейчас мы можем говорить об огромной роли первой атомной электростанции в развитии атомной энерге­ тики.

И нет сомнения в том, что гигантский шаг от скромной по своим размерам первой 5-тысячекиловаттной атомной электростанции к миллионам киловатт, порождаемых энергией атома, может быть осуществлен и потому, что первенец нашей атомной энергетики оказался высокосо­ вершенным. Он дает возможность нашим ученым накопить огромный опыт, нужный для дальнейшего грандиозного разворота работ по овладению атомной энергией.

Атомные электростанции обладают хорошими эконо­ мическими показателями. Угольной электростанции мощ­ ностью 600 тысяч киловатт необходимо в год не менее 250 тысяч тонн угля. АЭС такой же,мощности потребует в год всего несколько вагонов атомного горючего.

Строительство и эксплуатация крупных атомных элек­ тростанций рассматривается нашими энергетиками, как широко поставленный опыт.

Знакомясь с первой атомной электростанцией, мы узнали, как устроен и как действует установленный на ней так называемый уран-графитовый реактор с водяным охлаждением. Кроме этого типа реакторов, в энергетике могут быть применены и иные установки для получения атомной энергии. В настоящее время их можно насчи­ тать до десяти типов. Это реакторы на медленных, «про­ межуточных» и быстрых нейтронах, реакторы с замедли­ телями из графита, бериллия, тяжелой и простой воды,

41