Андрэ Маспэн - Дело о радиоактивном кобальте

Я со своей стороны считал поведение Головы-яйца мужественным и восхищался его умением брать быка за рога. Поэтому мое чувство дружбы к нему становилось все более горячим.

Г-н Кудерк все еще медлил.

— Хитрые вы ребята! Вы тянете меня за руку. Но вы не воспользуетесь счетчиком в дурных целях?

— Обещаем! — ответил Голова-яйцо. — Честное слово.

— Вы знаете, что я несу ответственность за все приборы…

— Мы будем обращаться со счетчиком Гейгера очень осторожно.

— Хм! В таком случае… Надеюсь, я не буду раскаиваться… Вы мне его вернете дней через десять? Хорошо! Согласен!

— Вы согласны! — закричали мы в один голос.

Получив это обещание, для нас такое важное, вырванное у г-на Кудерка, я теперь более внимательно слушал объяснения, касающиеся работы самого реактора. Но произошла странная вещь: хотя предмет был труден для понимания, он так захватывал, затрагивая вопросы, разговоры о которых я слышал чуть не с рождения, что в течение десяти минут я забыл обо всем остальном.

Так я узнал, что уран есть смесь трех изотопов: урана-233, которого в смеси чуть больше 99 процентов, урана-235— 0,7 процента и урана-234 —только 0,006 процента. Таким образом, за исключением последнего, в него входит 140 атомов урана-238 на один атом урана-235. Все ядра этих изотопов содержат 92 протона, но отличаются по содержанию нейтронов. Так, в первом —146, во втором меньше—143, а в последнем всего 142.

— Представьте себе, — говорил нам г-н Кудерк, — такое сложное соединение, как эти ядра, под «бомбардировкой» нейтронов, обладающих большими скоростями. Что произойдет, если новый нейтрон проникнет в ядро? Он или нарушит непрочное равновесие и заставит взорваться ядро, или вызовет перемещение ранее существовавших частиц, что приведет ядро через некоторое время в новое стабильное состояние. Мы узнали, что уран-235 — наилучшая взрывчатка. После захвата нейтрона ядро расщепляется на две или три части, которые устремляются в пространство с большой скоростью, унося огромную кинетическую энергию в 200 миллионов электрон-вольт… Эти частицы есть не что иное, как ядра более легких элементов, таких, как цезий, барий, лантан и т. д. Они быстро затормаживаются окружающей средой, воспринимающей в форме тепла энергию этих ядер.

Ядро урана-238 отличается по своему составу. Оно может расщепляться под действием нейтронов большой энергии. Но оно может также, не взрываясь, захватывать нейтроны меньшей скорости. В результате бета-распада оно теряет электрон и его положительный заряд возрастает от 92 до 93; этот новый элемент (с периодом полураспада 2,3 дня), не существующий в природе, назван «нептунием». Он распадается с испусканием бета-излучения и дает рождение новому «трансурановому» элементу 94, названному «плутонием» [10] «Трансурановый» значит «заурановый». Элемент назван плутонием в честь планеты Плутоний, следующей в солнечной системе за Ураном. — Прим. ред. . Он также радиоактивен, но жизнь его более продолжительна и может длиться десятки тысяч лет.

— Если я хорошо понял, — обратился я робко, вспоминая уроки Головы-яйца, — как деление ядра, так и образование новых элементов происходит главным образом потому, что уран обладает излишком нейтронов.

— Как приятно с вами беседовать, мальчики, — воскликнул г-н Кудерк с истинным удовлетворением. — Действительно, — добавил он, — ядра легких стабильных элементов состоят из одинакового числа нейтронов и протонов. У более тяжелых элементов число нейтронов по сравнению с числом протонов прогрессивно возрастает. Так, ядро серы содержит 16 нейтронов и 16 протонов. Но уран-235, состоящий из 235 частиц, имеет 143 нейтрона и только 92 протона. В момент деления разделяющиеся части оказываются нестабильными ядрами, непохожими на стабильные ядра. Тотчас же или позже этот процесс сопровождается вылетом быстрых нейтронов. Жолио-Кюри, доказавший появление приблизительно трех нейтронов при расщеплении одного атома, предполагал, что нейтроны, освобожденные таким образом в массе урана, могли бы вызвать деление других ядер.

— Цепная реакция! — воскликнул я, счастливый от того, что понял смысл этого выражения.

— Да, — сказал г-н Кудерк, улыбаясь. — В этом процессе число нейтронов постоянно возрастает в геометрической прогрессии. Атомная реакция, начавшаяся в каком-либо месте, возрастает с большой скоростью и приводит к взрыву.

— Это принцип атомной бомбы? — спросил снедаемый любопытством Голова-яйцо.

— Это также принцип реакторов, — ответил г-н Кудерк.

Он собирался, несомненно, еще многое нам сообщить по

этому поводу, но мы подошли к зданию классического стиля, которое скрывал от нас большой металлический купол, где помещался самый мощный атомный реактор (или котел) EL-3. Мы быстро миновали машинный зал, и г-н Кудерк повернул запор тяжелой, герметично закрываемой двери. Мы миновали еще один пустой зал и должны были открыть еще одну такую же дверь. Казалось, что мы идем по подводной лодке. Но непроницаемость — это мера безопасности, и она надежная, так как внутреннее давление на оболочку, которая защищает атомный реактор, ниже, чем атмосферное; при аварии это помешает радиоактивному воздуху выйти наружу.

Пройдя вторую дверь, мы оказались в огромном металлическом колпаке 46 метров в диаметре. В центре колпака была установлена своеобразная 14-сторонняя призма. Атомный реактор был соединен металлическим туннелем с бетонным помещением без окон, где находились радиоактивные стержни, которые нужно было подвергнуть химической переработке. Не только эти стержни, но в случае опасности и весь реактор могут быть отделены и помещены в бетонный погреб, так что он может служить для реактора своеобразной могилой.

Вообще же атомный реактор связан с лабораториями, с пультом наблюдения и контроля, расположенными на разных этажах вокруг металлического купола. Мощная радиация, исходящая из центра колпака, поглощается защитой из свинца и бетона. Однако устройства для отвода газов и автоматические тележки позволяют вводить через каналы все виды специального горючего, куски металла или пластических масс для исследования действия радиации. Те же самые тележки снабжают реактор урановыми стержнями и извлекают их из реактора для перевозки в помещение, где производится дезактивация.

Описание, данное нам г-ном Кудерком, показалось мне слишком кратким. Во всяком случае я не понял, как функционирует атомный реактор. Недоумение, должно быть, отразилось на моем лице, так как г-н Кудерк рассмеялся.

— По крайней мере, когда вы не понимаете, вы не делаете вида, что все уразумели. Это хорошо, мои мальчики. Надо, по мере возможности, смотреть в глубь вещей. Итак, я вам рассказал теоретически, как возникающие в процессе деления одни нейтроны расщепляют ядра других атомов и создается цепная реакция. Практически все это не так просто. Поскольку ядра чрезвычайно малы и их разделяет относительно большое расстояние, встреча нейтрона с одним из этих ядер мало вероятна, если толщина вещества недостаточно велика. Для получения цепной реакции, урана-235 например, надо иметь наименьшее минимальное количество вещества, называемое критическим, ниже которого столкновения были бы слишком малочисленны, чтобы получилось увеличение количества нейтронов. Мы подходим здесь к принципу атомной бомбы. Этот принцип таков: помещают под очень крепкую оболочку две полусферы урана-235 или плутония, отделенные одна от другой. С помощью обычного взрыва быстро сближают две эти полусферы, чтобы получить массу больше критической. После этого начнется расщепление урана со всеми известными последствиями.