Техника - молодёжи 1975-08, страница 14
В конце 1945 года под Москвой появился новый физический институт, носивший неопределенное название «лаборатория № 3». Основной темой института, которой руководил непосредственно его директор и основатель академик А. Алиха-нов, была разработка ядерного реактора, использующего для получения цепной реакции естественный уран и тяжелую воду. Действие такого реактора основано на явлении размножения нейтронов во время деления изотопа урана с атомным весом 235. Хотя среднее число нейтронов, рождающихся при делении урана-235, сравнительно велико и равно приблизительно 2,5, не так просто создать условия, при которых число делений в каждом следующем поколении нейтронов не убывает, то есть получить цепную реакцию. Значительная часть нейтронов захватывается неделя-щимся изотопом урана с атомным весом 238. Это единственный вид потерь нейтронов, приносящий пользу. Дело в том, что в результате ядерных превращений, следующих после захвата нейтрона, в уране-238 возникает плу-тоний-239, также делящийся материал, ценный для ядерной энергетики. Для того чтобы все остальные виды потерь были не слишком велики, нужно применять вещества, мало поглощающие нейтроны, и иметь достаточно большой объем всего устройства (так называемый критический объем). Иначе слишком много нейтронов бесполезно уйдет наружу. После деления урана-235 рож * Продолжаем публикацию цикла материалов, посвященных зарождению советской атомной промышлен ности. Начало в № 6 и 7 за 1975 год. время, люди, атом РОЖДЕНИЕ РЕАКТОРА, РОЖДЕНИЕ ИНСТИТУТА*ВАСИЛИИ ВЛАДИМИРСКИЙ, член-корреспондент АН СССР, лауреат Ленинской и Государственной премий На снимке: академик А. Алиханов, директор Института теоретической и экспериментальной физики, и академик Л. Ландау, сотрудник теоретического бтдела (фого 1959 года). даются быстрые нейтроны с энергиями порядка 106 электрон-вольт. Основное число полезных реакций в естественном уране происходит только после того, как в результате многократных соударений нейтроны замедляются до энергии, близкой к энергии теплового равновесия со средой (около '/«о электрон-вольт). Тяжелая вода как раз и служит оптимальным замедлителем нейтронов. Их потери в процессе замедления в тяжелой воде очень малы. И все-таки критический объем для получения цепной реакции по предварительным оценкам должен был составить от 2 до 3 куб. м. Такого количества тяжелой воды у нас в 1946 году не было, как не было, впрочем, и многого другого. Пока развертывалось производство тяжелой воды, надо было найти методы расчета физических процессов в ядерном реакторе и просчитать десятки вариантов расположения урановых стержней в объеме, заполненном тяжелой водой. Надо было решить все вопросы, связанные с управлением мощностью реактора, начиная с приборов, контролирующих число нейтронов, и кончая механизмами, приводящими в движение их поглотители, рассчитать и сконструировать систему отвода тепла, защиту от вредных излучений. В институте не было, да и не могло быть специалистов по ядерным реакторам — это было новое дело. Но сейчас, много лет спустя, может быть, яснее видно, что новизна всей проблемы в какой-то мере помогла ее быстрому и успешному решению. Решили организовать курс лекций по теории ядерных реакторов. Главным лектором был И. Померан-чук — тогда доктор физико-математических наук, впоследствии акаде мик. Читались лекции по методике ядерно-физических экспериментов. Но основные практические знания приходилось приобретать прямо в ходе разработки реактора. Применение тяжелой воды требовало особенно осторожного подхода к решению самых, казалось бы, простых вопросов. Прежде всего это связано с высокой стоимостью тяжелой воды Кроме того, она легко смешивается с простой водой, которая всегда присутствует в виде паров в воздухе. Изотопное разбавление при таком смешивании обесценивает драгоценный продукт. Нужно было свести к минимуму и потери тяжелой воды на испарение и утечку. Поэтому ее заливали в герметичный сосуд, испытанный на вакуумную плотность вместе со всеми трубами, по которым в процессе работы реактора могла циркулировать тяжелая вода. Над тяжелой водой находился газ — гелий, система циркуляции которого была также тщательно герметизирована. Уже в 1946 году было известно, что резина и рези-ноподобные пластмассы, применяемые для вакуумных уплотнений, разрушаются под действием излучения реактора. Так что резиновые уплотнения пришлось защитить от излучения. Особенно сложным казалось уплотнение вращающегося вала насоса для тяжелой воды, но и эту задачу удалось успешно решить, уменьшив потери до нескольких килограммов в год. Очень много внимания было уделено безопасности управления реактором. Сейчас, когда он проработал безаварийно свыше 25 лет и общее число реакторов измеряется не единицами, а сотнями, многие из сомнений, одолевавших нас в то 12 |
