Владимир Орлов - Трактат о вдохновенье, рождающем великие изобретения

В новом ледоколе все эти сложные маневры осуществляются посредством энергии атомного ядра.

Некоторые думают, что винты и другие механизмы ледокола приводятся в движение каким-то особым, не похожим на предшествующие, атомным двигателем. На самом деле это не так. Винты и механизмы ледокола вращаются от обычных электромоторов. Но питаются эти моторы от атомной электростанции, установленной на корабле.

Атомная электростанция на корабле! Далеко шагнула ядерная энергетика, если реактор атомной электростанции — громоздкое сооружение, размещавшееся на первых порах в здании крепостного типа, — перешел на зыбкий борт корабля! И не один, а три реактора установлены на ледоколе, и каждый из них почти в четыре раза мощнее, чем прославленный ныне реактор первой атомной электростанции Академии наук СССР.

Примечательной технической особенностью, упростившей дело, явилось то, что в реакторах ледокола в качестве замедлителей нейтронов применен не графит, как на первой атомной электростанции, и не сравнительно дорогая тяжелая вода, а обычная, самая простая вода. Она же служит и теплоносителем, передатчиком тепла от урана к генераторам пара. Это водоводяные реакторы.

Оказалось, что основа древней гидроэнергетики, основа паровой энергетики— простая вода — исправно служит и энергетике атомной!

Но каким путем удалось применить в реакторе простую воду? Нам ответят: подбором размеров, пропорций ураново-водяной решетки, путем целесообразного расположения в воде стержней обогащенного урана.

Ответ разочаровывает. Уж очень все просто.

Но разве открытие целесообразных размеров и пропорций не способно вызвать чудо? Гениально найденные пропорции бессмертны. Не случайно, что в советском павильоне на последней Всемирной выставке в Брюсселе, как бы воскреснув через тысячи лет, торжествовали пропорции Парфенона.

Над размерами и пропорциями решеток реакторов работают сильные научные коллективы. О них думают в нейтронных лабораториях, где потоки нейтронов исследуют на механических установках с непринужденностью баллистиков, изучающих полет пуль; о них думали экспериментаторы, работавшие на универсальных моделях — призмах, напоминающих огромные детские кубики, позволяющие гибко составлять из них разнообразные решетки. О них думают теоретики, анализирующие системы уравнений столь громоздкие, что при виде их впало бы в отчаяние любое математическое общество прошлых лет, тех недавних лет, когда не было возможности призвать на помощь грандиозные электронные счетные машины. Но вот уже проведена громадная работа. Размеры и пропорции найдены. И на вооружение атомной энергетики принята простая вода.

Трудность атомного реакторостроения заключается в том, что надо создать надежные, стойкие, долго действующие тепловыделяющие элементы. Можно утверждать, что ни в одном из существующих аппаратов конструкционным материалам не приходится работать в столь невыносимо тяжелых условиях. Технологам на помощь приходят испытательные «петли» в исследовательских реакторах — устройства, столь же важные для технолога-атомника, как аэродинамические трубы для авиаконструктора, приходят на выручку горячие лаборатории, приходят на помощь исключительные по остроумию металлургические печи по выплавке сверхчистых металлов. Технологи, участвовавшие в строительстве ледокола, укротили строптивые материалы. Несмотря на то, что физика подсказывала: тепловыделяющие элементы выгоднее делать металлическими, технология приказала выполнить их из керамики, из прессованного черно-бурого порошка двуокиси урана, заключенного в циркониевую оболочку. Они получились надежными и стойкими.

Итак, реактор ледокола представляет собой стальной толстостенный котел, где стержни из окиси урана, обогащенного 5-процентным ураном-235, окружены чистейшей, дважды дистиллированной водой. Она нагревается здесь до температуры, при которой плавится свинец. И хотя эта вода в три раза горячее кипятка, она все-таки не вскипает, потому что сжата под давлением в 200 атмосфер.

Как известно, отвод тепла от атомной топки — сложная, хитроумная задача. Одна из трудностей в том, что вода в реакторе становится радиоактивной, опасной для окружающих. Приходится прогонять ее через специальные аппараты — парогенераторы, где она своим теплом превращает в пар обычную нерадиоактивную воду, который приводит в движение турбины.

Разумеется, все оборудование первичных контуров — реакторы, парогенераторы, циркуляционные насосы — должно находиться под надежной лучевой защитой.

Атомным реактором управляют автоматические приборы. В чем особенность этих тончайших и умных приборов? На ледоколе шутливо отвечают на этот вопрос: «Главная особенность заключается в том, что каждым из этих приборов можно без всяких опасений забивать гвозди».

Тут мы подходим к решающей проблеме, к проблеме безопасности ледокола, его надежности в условиях качки, прочности при столкновениях со льдами, к ответам на десятки вопросов, начинающихся словами «а если…»

А если ледокол столкнется с другим судном, сядет на мель, будет стиснут льдами?

Вероятнее всего, с ледоколом не произойдет ничего плохого. Обычные морские опасности ему не страшны. Гарантией является его необычайно прочный корпус, построенный из стали специальной марки, корпус, опоясанный мощным стальным «ледовым поясом». Но если и произойдет невероятное и ледокол получит пробоину, даже две пробоины, на худой конец, то разумная система отсеков, опирающаяся на теорию непотопляемости кораблей, разработанную академиком А. Н. Крыловым, все равно позволит удержать корабль на плаву.

А если выйдет из строя реактор?

Надо полагать, что и это не такая уж большая беда. В самой схеме механизмов ледокола заложены богатейшие возможности аварийного резервирования, страховки, подмены. Как правило, одну и ту же работу выполняют здесь несколько одинаковых, дружно действующих машин. На корабле три атомных реактора по 90 тысяч киловатт, и при каждом реакторе два независимых парогенератора; в машинном зале — четыре паровые турбины, вращающие восемь одинаковых динамомашин, питающих током три гребных электродвигателя. Выражаясь образно, оркестр корабельных механизмов составлен из октетов, квартетов и трио, играющих в унисон, где все готовы в любую минуту поддержать и заменить друг друга. Этим принципом глубоко пронизана вся конструкция ледокола.

Все детали атомной установки ледокола, смертельно опасные своей радиоактивностью, объединены в одном отсеке и ограждены надежными стенами лучевой защиты. Это почти двухметровой толщины перегородки, где листы нержавеющей стали перемежаются водой, как в слоеном пироге; внушительные стальные плиты; блоки специального лимонитового бетона, где в качестве наполнителя используется железная руда.