Раиса Кузнецова - Курчатов ЖЗЛ

…Игорь Васильевич был отважен и принимал ответственные решения сам. Однажды я получил распоряжение правительства вернуться в Москву. Игорь Васильевич задержал меня до ликвидации „козла“. Когда все было выправлено и я сообщил в Москву, что выезжаю, Игорь Васильевич приехал в березовую рощу и, сообщив о новом „козле“, не пустил меня».

Пуск прошел без особых происшествий и оказался успешным. Через шесть месяцев, в конце декабря начиналась канальная выгрузка облученного урана с накопившимся плутонием. После чего он проходил выдержку в глубоком бассейне с водой для снижения радиоактивности, а затем направлялся в химическое отделение для извлечения плутония.

В самом начале этого периода, как уже было сказано, пришлось пройти тяжелое испытание, связанное с образованием так называемого «козла» — внезапно случившегося распухания негерметичного уранового блочка в одном из каналов, повлекшего резкое сокращение протока охлаждающей воды и перегрев урана в канале, что привело к двухдневной остановке аппарата. Радикальный выход, решивший проблему, был найден путем проведения значительного увеличения чувствительности расходомеров воды на всех каналах. Благодаря этому разгерметизация блочков в канале обнаруживалась на ранней стадии, а вслед за этим разгрузка каналов могла осуществляться без особых затруднений.

Дальше, уже в начале нового, 1949 года, первопроходцам пришлось пережить еще более грозное событие. Обнаружилась массовая, быстроразвивающаяся, так называемая питтинговая коррозия труб из алюминиевого сплава, составляющих технологические каналы. Возникала фильтрация воды через стенки каналов, ее проникновение в графитовую кладку. Началось снижение реактивности, образовались перекосы мощности по объему активной зоны.

Источником воды являлся воздух, продуваемый снизу вверх через кольцевые зазоры между графитом активной зоны и трубами ТК. Когда воздух, поднимаясь вверх по зазору, достигает холодной части трубы, то на ее поверхности, в том месте, где она холоднее воздуха, в виде росы выпадает содержащийся в нем водяной пар, образуя пленку влаги, постепенно, возрастая в толщине, образует электропару графит — алюминий, где пленка воды является электролитом. Вследствие этого начинается интенсивный электролиз, в котором труба служит катодом. В итоге происходит постепенное интенсивное коррозионное поражение стенки трубы с образованием воздушных питтингов на всю толщину стенки и начинается фильтрация воды из канала наружу — в зазор. Скорость коррозии экспоненциально нарастает, сильно разрушая материал трубы. Питтинговая коррозия оказалась опаснейшим видом коррозии металла.

Это очень обеспокоило Курчатова. Он принял решение остановить реактор и снять давление воды в каналах, перейдя на охлаждение только самотеком, чтобы вода перестала поступать в кладку. Провели просушку графитовой кладки, продули ее воздухом. На совет из Москвы Курчатов вызвал специалистов по коррозии P. С. Амбарцумяна и А. П. Александрова.

Мысли Курчатова, что коррозия происходит из-за осаждения влаги на внешней поверхности холодной части алюминиевых труб в результате конденсации паров теплого воздуха, продуваемого через графитовую кладку, эксперты подтвердили. Она появилась с приходом зимы из-за похолодания воды на входе в каналы реактора. Да, ее питтинговый характер был обязан возникновению электрохимической пары графит — алюминий. В поисках наилучшего выхода Курчатов принял решение заменить коррозирующие трубы. Для этого надо было произвести полную перегрузку урана в реакторе и срочно изготовить и получить более коррозионно стойкие трубы. Курчатов объяснил высшему руководству необходимость проведения этой операции и получил «добро».

Разгрузили все технологические каналы. Заменили в них все алюминиевые трубы новым комплектом с повышенной коррозионной стойкостью, полученной за счет значительного утолщения и повышения стойкости защитной пленки на внешней поверхности. При строжайшем контроле, чтобы исключить вероятность протечек, провели (с испытанием) соединение труб с верхними головными частями канала, используя их повторно. Пришлось перевернуть направление продувки воздухом кольцевых каналов в графитовой кладке для исключения контакта, нагретого влажным воздухом, с холодной верхней частью алюминиевых труб. По предложению А. П. Александрова продувка воздухом была заменена азотом, у которого отсутствует даже малейшее влагосодержание. Замена воздуха азотом в графитовой кладке также исключала окисление графита и его деструкцию при повышенных температурах в кладке.

Благодаря принятым мерам коррозия алюминиевых труб прекратилась и была исключена. Все каналы вновь загрузили свежими урановыми блочками. Теперь в бассейне выдержки находился весь облученный уран первой шестимесячной кампании реактора. В нем содержалось внушительное количество наработанного плутония, которое вскоре удалось выделить и использовать для изготовления первых атомных зарядов.

При проведении операции массовой разгрузки каналов И. В. Курчатова и всех ожидали большие трудности. В части каналов урановые блочки зависали, и потребовалось принудительно их проталкивать вниз с применением металлической штанги (пешни). Осмотр выгруженных блочков показал, что происходит значительное изменение их формы и размеров, поверхность становится волнистой. В этом проявился теперь уже другой вид формоизменения блочка — радиационное распухание. Это новое явление значительно осложняло эксплуатацию реактора и могло привести к тяжелым последствиям. Чтобы справиться с возникшей проблемой, И. В. Курчатов образовал и возглавил комиссию с участием А. П. Александрова, А. А. Бочвара, сотрудников Лаборатории № 2, специалистов из других организаций. Срочно развернули экспериментальные исследования под руководством А. А. Бочвара с участием его ведущего сотрудника Г. Я. Сергеева и работников завода-изготовителя. В результате выявили эффективный режим термообработки урановых стержней, при котором достигаются мелкокристаллические строения и устраняется текстура, улучшаются важные прогнозные характеристики урана. Реакторные испытания показали, что при такой «закалке» урановых блочков воздействие радиации больше не препятствует нормальной эксплуатации реактора. Так была решена одна из самых трудных проблем обеспечения эффективной и безопасной работы созданного реактора, которая проявилась и могла быть успешно разрешена только с началом его эксплуатации. Это была чудовищная эпопея. Курчатов еще тогда мог погибнуть.

Во всей проделанной гигантской работе Курчатов с соратниками, догоняя, перегонял американцев. Первые наши реакторы были спроектированы и построены лучше американских [605] Гончаров В. В. Указ. соч. С. 24; Славский Е. П. Воспоминания. АИАЭ. Ф. 2. Оп. 1. Кассета № 7 (фонограмма). . Сравнивая историю создания уран-графитовых реакторов СССР и США, следует не забывать, что Урановый комитет США начал работать в октябре 1939 года, а первый реактор был пущен в декабре 1942 года. В СССР Ф-1 был пущен в декабре 1946 года (работы начаты в марте 1943-го), то есть был создан быстрее, чем в США, а возможности его были значительно шире. Мощность достигала 4000 кВт, а американского — всего 200 Вт. Первый реактор по производству плутония в США был пущен в сентябре 1944-го, в СССР же, начатый строительством в 1947 году, введен в действие в июне 1948-го. Все задачи СССР решал в тяжелый период войны и первый год восстановления народного хозяйства, исключительно своими силами. В США, обладавших высокоразвитой индустрией и не пострадавших от войны, задача выполнялась с помощью выдающихся ученых, эмигрировавших из Европы [606] Там же. С. 24–25. См. также: АИАЭ. Ф. 2. Россыпь. Воспоминания Е. П. Славского, записанные на видеопленку в 1988 году. .