Техника - молодёжи 1968-05, страница 4

ИГАЮЩИЙ РЕАКТОР В ДУБНЕ

Д. БЛОХИНЦЕВ, член-корреспондент АН CCCft В. БИРЮКОВ, научный сотрудник Объединенного института ядерных исследований

ТИГРА ДРАЗНЯТ КУСКОМ МЯСА. Когда он начинает рычать н уже готов к прыжку, мясо прячут. Такое сравнение напрашивается само собой, когда заходит речь об оригинальной исследовательской установке — импульсном быстром реакторе, работающем в городе физиков Дубне. Продукция реактора — быстрые нейтроны. Для их получения на очень короткое время сближают куски делящихся материалов — урана и плутония. При этом реактор вводится в надкритический режим, развивается огромная мгновенная мощность. Затем делящиеся материалы отдаляют друг от друга — реактор успокаивается.

Но позвольте, спросите вы, в атомной бомбе тоже на короткое время достигается надкритический режим, и он приводит к взрыву? Почему же не взрывается импульсный реактор? Дело в том, что удаление и сближение активных частей производится быстро и реактор не успевает пойти, как говорят, в «разгон». Но если бы он даже пошел в «разгон», все же атомного взрыва не последовало бы: нагревание при развитии мощности ведет к расширению вещества реактора, и коэффициент размножения нейтронов становится меньше единицы. В результате цепная реакция прерывается.

Все импульсные реакторы, за исключением одного — дуб-ненского, — работают в режиме одиночных импульсов с интервалом от нескольких часов до нескольких дней. Машина в Дубне уникальная, она дает вспышки периодически. Можно сказать, что здесь тигра дразнят тысячи раз в минуту.

ПОЧЕМУ НУЖНЫ ИМЕННО НЕЙТРОНЫ? Эти частицы — очень удобный инструмент для исследований. Нейтрон не имеет заряда, и электрические силы не препятствуют его проникновению в область ядра. В результате Во многих случаях происходят ядерные превращения. При взаимодействии медленных нейтронов с ядрами наблюдается резкое увеличение вероятности такого взаимодействия. Согласно квантовой меха^ нике нейтрон можно рассматривать как волну определенной длины, оптики сказали бы — определенного цвета. Если область действия ядерных сил сравнить с размерами ореха, то область волнового действия частицы будет соответствовать протяженности небольшого города. Такое «резонансное» взаимодействие характерно для медленных нейтронов и определяет время их жизни в реакторах. Знание этой величины крайне важно для теоретических расчетов всевозможных атомных энергетических «котлов».

Главная часть дубненского импульсного реактора — активная зона. Здесь между двумя кассетами с плутониевыми стер-

В заголовке: Идет сборка микротрона — ускорителя электронов для импульсного реактора.

женьками быстро вращается стальной диск метрового диаметра. У края диска запрессован вкладыш иа урана-235, который про* скакивает мимо стерженьков 83 раза в сеь кунду. Именно в моменты совмещения плутония и урана возникает нейтронная вспышка. В некоторых вкспериментах необходимы более редкие импульсы. Их можно получить при помощи небольшого вспомогательного диска с урановым вкладышем. Реактор рассчитан так, что надкритический режим достигается только в моменты совмещения обоих подвижных вкладышей со стержнями плу* тония. Изменяя скорость вращения малого диска, можно получать импульсы нейтронов 2, 5, 10 и 50 раз в секунду.

Реактор размещен в небольшом зале площадью около 100 кв. м. Двухметровые бетонные стены обеспечивают надежную защиту от излучения. Нейтронные пучки выводятся через каналы в экспериментальный павильон и нейтроноводы. Главный из инх выполнен в виде металлической трубы, из которой откачан воздух до очень малого давления — около 0,01 мм ртутного столба. Вдоль трубы-нейтроновода расположена исследовательская аппаратура. Ее можно располагать на разных, но строго измеренных расстояниях в 70, 250, 500, 750 и 1000 м от реактора.

В ПРОМЕЖУТКАХ МЕЖДУ ВСПЫШКАМИ реактор находится в подкритическом состоянии. Небольшая интенсивность излучения служит исходным уровнем при генерации очередного импульса. Из чего складывается при этом поток нейтронов? Часть излучения дает специальный радиЙ-бериллиевый источник, помещенный в неподвижной активной зоне. Другую часть составляют мгновенные нейтроны от деления плутония, И иаконец, поток дополняется так называемыми запаздывающими нейтронами — о них стоит сказать подробнее. Именно они составляют то слабое место в характере цепной реакции, которое позволяет фивнкам укрощать атомного тигра.

При делении атомных ядер в реакторе возникают осколки. Прежде чем превратиться в стабильные ядра, они испытывают ряд радиоактивных превращений с испусканием нейтронов, появляющихся позднее мгновенных. Система управления ре* актором дает возможность изменять равновесное отношение между теми и другими. Возрастание числа актов деления ядер и количества осколков приведет к увеличению запаздывающих нейтронов. Однако среднее время их появления намного превышает интервал между импульсами. Потребуется много импульсов для достижения нового равновесия между двумя

Рассеяние нейтронов про* тонами (вверху) и дейтронами (внизу) в зависимости от взаимной ориентации спинов сталкивающихся частиц.

2