Марк Левин - Машина-двигатель

Атомный электроэлемент.

Такие элементы пока еще маломощны, но целая батарея их уже может использоваться, скажем, в радиотехнике. Особое преимущество такой батареи в том, что она не требует перезарядки десятки лет.

Значит, не исключена возможность, что среди «атомных двигателей» будущего окажутся и не только тепловые, но и электрические энергоустановки, Однако эта перспектива еще далеко не ясна, в то время как установки с «атомными котлами» являются уже установками сегодняшнего дня. Ученые и инженеры всех стран разрабатывают такие установки для применения их на электростанциях, в мореплавании, авиации и транспорте.

О некоторых из таких применений, которые уже стали реальной технической задачей мы и поговорим.

Посреди самого обычного леса, наполненного щебетанием птиц и шепотом листьев, стоит это белое, сверкающее в лучах солнца здание — здание, у входа в которое висит скромная дощечка с надписью: «Академия наук СССР. Атомная электростанция».

И, несмотря на то, что в царство пернатых вторглась техника, ничто не омрачает их беззаботную жизнь. Белое здание не дымит — воздух леса по-прежнему свеж. К белому зданию не тянутся линии железных дорог — паровозные гудки не тревожат лесных жителей. Возле белого здания нет угольных насыпей, нет холмов из гари и золы, — ветер не разносит черную пыль, не одевает нежную листву в траурный наряд. И всё потому, что в белом здании размещается не обычная тепловая электростанция, а электростанция, работающая на атомной энергии.

Дым? Но откуда же ему взяться? Ведь ядерное «горючее» «горит» без огня и дыма.

Железная дорога? Но даже если бы она была, то что, собственно, подвозить к атомной электростанции, если загрузка «атомного горючего» в котел производится только 3–4 раза в год, примерно через каждые 100 дней?

Каких-нибудь 100–200 килограммов урана, потребных к очередной загрузке для замены разрушившихся стержней, можно доставить не только на грузовике, но даже и на легковой автомашине. А ведь уголь пришлось бы непрерывно подвозить тоннами.

Первая в мире атомная электростанция Академии наук СССР, развивая мощность в 5000 киловатт, потребляет в сутки всего 30 граммов урана.

Первая в мире атомная электростанция Академии наук СССР.

А угольная электростанция той же мощности потребляла бы за то же время 70–80 тонн угля.

Быть может, кто-нибудь из любителей арифметики, подсчитав расход урана за 100 суток работы и определив его лишь в размере 3 килограммов, окажется в недоумении: почему через 100 дней приходится загружать в котел значительно больше урана? Да потому, что урановые стержни, долго пробывшие в котле, несколько портятся, разрушаются и, хотя они еще не «сгорели», то есть не превратились в продукты деления, их приходится заменять новыми.

Но познакомимся несколько подробнее с первой в мире промышленной электростанцией, работающей на атомной энергии. Познакомимся с устройством и работой первой атомной электрической установки, первого «атомного двигателя», разработанного и построенного советскими учеными и инженерами.

Атомный котел (реактор) первой в мире атомной электростанции Академии наук СССР.

Внутри белого здания размещены все агрегаты электростанции. Главным из этих агрегатов является, конечно, атомный котел, или реактор. В круглом графитовом блоке определенным образом размещаются 128 стержней из урана-238. Общий вес загрузки реактора — 550 килограммов. Надо заметить, что природный уран для реактора несколько обогащается ураном-235, содержание которого доводится до 5 %. Стержни заранее закладываются в особые графитовые футляры, внутренняя стенка которых выложена стальной тонкостенной трубой.

Такой «футляр» вместе со стержнем вставляется в вертикальное сверление, идущее сверху вниз вдоль графитового блока. Стальная труба сверху и снизу соединяется с особыми резервуарами — водосборниками. Через водосборники и трубы подается охлаждающая вода под давлением в 100 атмосфер.

Если вода при обычном атмосферном давлении закипает при 100 °C, то под давлением в 100 атмосфер воду можно нагревать более чем до 300 °C.

В реакторе охлаждающая вода нагревается до 270 °C и несет тепло в теплообменники. Здесь по трубам второго контура циркуляции проходит «рабочая» вода, нагнетаемая насосами под давлением в 12,5 атмосферы. Это давление позволяет воде нагреваться в теплообменнике до 200 °C и превращаться в пар. Пар, продолжая далее соприкасаться с трубами «атомной» воды первого контура, перегревается до температуры 260 °C. Затем пар поступает в турбину и далее, по известной уже нам схеме, конденсируется, превращаясь в воду.

Реактор сверху и с боков защищен графитом, бетоном, водой, сталью. Вокруг графитового блока идет водяная стена толщиной в 1 метр и далее — бетонная стена толщиной в 3 метра.

Советские инженеры сделали всё необходимое, чтобы обеспечить безопасность людей, работающих на станции.

Кроме толстых стен вокруг реактора, все переходы, по которым люди должны приближаться к установке, сделаны в виде зигзагообразных коридорчиков. Это необходимо для того, чтобы прямые излучения не распространялись далеко.

Над реакторами помещается главный зал атомной электростанции. Это пустой зал. Круглая стальная плита — крышка — закрывает люк, через который может быть осуществлен доступ к реактору.

На рисунке видно, как человек в белом халате стоит возле легкой ограды, окружающей реактор. Но не всегда человек может здесь стоять. Может оказаться, что бурная реакция в котле вызовет проникновение радиоактивных излучений даже через защиту. Тогда вспыхнут специальные красные сигнальные лампы и зазвучат звуковые сигналы. Это и будет означать опасность: людям надо спешно покидать зал.

Но в этом зале людям, собственно, и делать нечего. Всю работу по обслуживанию котла (вдвигание стержней безопасности — здесь они, кстати, сделаны из карбида бора, — смена урановых стержней) выполняют механизмы.

Управление этими механизмами ведется на расстоянии, а наблюдение за тем, как они работают, производится через иллюминаторы со специальными толстыми стеклами.

Управление не только этими работами, но и всеми операциями по обслуживанию станции здесь ведется дистанционно, с центрального пульта.