А Матущенко - Ядерный щит

Технологический процесс подготовки передачи урановых блоков на радиохимический завод включал операцию отделения рабочих урановых блоков от холостых алюминиевых, загружаемых в ТК ниже активной зоны. В каждом выгруженном из шахты разгрузки кюбеле с блоками, имеющими несколько каналов, находилось примерно 40% холостых блоков. В отделении готовой продукции вручную специальными приспособлениями под водой эти блоки рассортировывались. Затем в специальных вагонах-контейнерах их перевозили на радиохимическую переработку. Холостые блоки, изготовленные из «авиаля», отправляли в специальные могильники – забетонированные в земле емкости, находящиеся на территории объекта. Аварийные ситуации иногда возникали и при выполнении этих операций.

При ликвидации отдельных аварий дозы радиационного воздействия были недопустимо велики. Особенную опасность представляло заклинивание урановых блоков, находящихся в кюбелях и извлекаемых из разгрузочной шахты. Иногда последствия таких работ были трагическими. На первых порах устранение заклинивания урановых блоков проводилось вручную: вся смена выстраивалась в очередь, бегом пробегала в реакторный зал, кувалдой била по зависшим блокам и выбегала из зала. После этого проводилась «дезактивация» организма сотрудника спиртом.

Работы по ликвидации последствий «зависания» блоков обусловливали необходимость проведения калибровки графитовых ячеек и даже их рассверливания специально разработанными штангами и фрезами. При этом требовалось прослеживать ход операции в каждой графитовой ячейке, в связи с чем была создана система ведения истории ТК. Эту работу выполняла специальная группа учета работы реактора (ГУРА). В течение нескольких лет ею руководил Г.Б. Померанцев – будущий член-корреспондент АН Казахской ССР.

При дальнейшей эксплуатации реактора была выявлена масса недоработок в системах контроля за ведением технологического процесса, который непрерывно совершенствовался. Условия работы приблизились к норме только спустя несколько лет после начала эксплуатации реактора. Промышленный реактор – основная база наработки радиоизотопов, измерения некоторых ядерных констант и радиобиологических исследований.

С 1948 г. в стране был налажен выпуск радиоизотопов для народного хозяйства. Этот момент практически совпадает с началом вывода промышленного реактора на проектную мощность. До июня 1946 г. использование радиоизотопов, особенно в медицине, где дозировка радиации – основное условие для успешного лечения, велось под научным руководством лаборатории радиационных препаратов, возглавляемой Г.М. Франком. Своим решением № 310 от 3 июля 1946 г. Академия медицинских наук (АМН) СССР ввела эту лабораторию в состав своих организаций. Позднее на ее базе был организован Институт биофизики (ИБФ) Минздрава СССР. В 1948 г. постановлением Совета министров СССР (№ 2521 от 10 июля 1948 г.) и АМН СССР (№ 587 от 21 августа 1948 г.) на этот институт были возложены функции, связанные с изучением воздействия радиации на человека и безопасным применением радиоактивных источников в медицине и в народном хозяйстве. Первым директором ИБФ стал Г.М. Франк (с 1948 по 1951 г.) – будущий академик. Позднее этот ведущий научный центр страны возглавляли крупнейшие ученые: академик АН СССР А.В. Лебединский (с 1954 по 1962 г.), академик АМН СССР П.Д. Горизонтов (с 1962 по 1969 г.).

Начало вывода промышленного ядерного реактора на проектную мощность в 1948 г. совпало с организацией в Институте биофизики Минздрава СССР специальной препарационной лаборатории. Работающая на сырье (мишенях), облученном нейтронами в ядерных реакторах или заряженными частицами на ускорителях, в это время уже имевшихся в Радиевом институте и Лаборатории № 2, она поставляла радиоизотопы разным учреждениям страны.

Плотность потока тепловых нейтронов в активной зоне промышленного реактора достигла 10 11—10 12нейтр/(см2-с). При такой высокой для того времени плотности потока нейтронов в отведенные каналы вместо урановых блоков могли загружаться специально изготовленные блоки-мишени с исходными стабильными изотопами, которые за короткий срок при захвате нейтронов превращались в радиоактивные.

По инициативе И.В. Курчатова уже в первые годы работы реактора были выделены отдельные ячейки для получения кобальта-60, полония-210, фосфора-32, хлора-36, углерода-14 и некоторых других радионуклидов. Естественно, в промышленном реакторе не могли нарабатываться изотопы с малым периодом полураспада, которые затем следовало бы передавать в специальную препарационную лабораторию. За время перевозок такие изотопы просто распадались бы.

Для накопления как плутония, так и других радиоактивных изотопов необходимо было иметь большие плотности нейтронов. Кроме реактора «А» в то время в стране не существовало подобного источника нейтронов. Поэтому по указанию И.В. Курчатова с 1949 г. начали проводить различные физические исследования, в том числе и по ядерной изомерии. В центральном зале реактора появилась специальная установка – селектор нейтронов, на которой работники Комбината Е.А. Доильницын, Е.Е. Кулиш, Г.М. Драбкин, В.Н. Нефедов и другие вместе с сотрудниками Лаборатории № 2 проводили необходимые измерения. Позднее для наработки изотопов и физических исследований были построены сначала тяжеловодные реакторы в Лаборатории № 3 и на Комбинате № 817, а затем специальные ядерные реакторы в других организациях. Значительный вклад в развитие экспериментальной базы для наработки изотопов и проведения физических исследований внес ученый секретарь НТС ПГУ Б.С. Поздняков.

Любое увеличение числа ячеек промышленного реактора, загруженных мишенями для наработки других изотопов, связано с уменьшением числа технологических каналов, загружаемых ураном. Последнее приводит к ухудшению физических параметров реактора, в том числе к уменьшению коэффициента размножения и выработки плутония. При этом в технологических каналах несколько возрастает энергонапряженность урановых блоков, что увеличивает энергию нейтронов и изменяет их взаимодействие как с ураном-235, так и с плутонием-239. Поэтому увеличение мощности как отдельного ТК, так и реактора в целом изменяет не только скорость накопления плутония, но и его выгорание, характеризующееся как делением плутония-239, так и его превращением в более тяжелые изотопы плутония, отрицательно влияющие на свойства ядерной взрывчатки. Таким балластным изотопом является плутоний-240. Избежать наработки плутония-240 практически невозможно, поэтому в промышленном реакторе облучение урана-238 ограничивалось малыми сроками (несколько месяцев).