Ефим Балабанов - Ядерные реакторы

В Англии работают несколько реакторов, применяемых для получения радиоактивных изотопов и для физических исследований. По своей конструкции они мало отличаются от уже описанных выше.

Один из самых старых английских реакторов — реактор BEPO (рис. 43) пущен в Харуэлле в 1948 году.

В нем используются тепловые нейтроны и в качестве замедлителя применяется графит. Реактор представляет собой графитовый куб со стороною 8,5 метра. Активная зона расположена в центральной части куба и выполнена в виде цилиндра диаметром и длиной 6 метров; 900 каналов активной зоны заполнены блоками из природного урана. Всего урана в реактор загружено около 40 тонн. Вес замедлителя (графита) составляет 850 тонн. Отвод тепла производится воздухом четырьмя компрессорами общей производительностью 5400 кубометров в минуту. Регулировка цепного процесса производится стальными трубами, заполненными бором. Мощность реактора 4000 киловатт.

В 1956 году вступил в строй реактор типа «Дидо», предназначенный для проведения физических экспериментов (рис. 44).

Замедлителем и теплоносителем в реакторе является тяжелая вода, горючим — обогащенный уран. Всего урана — около 6 килограммов, в котором содержится 2,5 килограмма урана 235. Активная зона реактора имеет форму цилиндра высотой 60 и диаметром 86 сантиметров. Она собрана в виде решетки из пластинчатых элементов, заполненных сплавом урана с алюминием. Эта решетка расположена в центре алюминиевого бака высотой и диаметром 2 метра. Графитовый отражатель имеет толщину 60 сантиметров. Весь реактор помещен в стальной кожух, наполненный гелием. Мощность реактора 10 тысяч киловатт.

Один из французских реакторов — реактор, построенный Жолио-Кюри, будет описан ниже. В конце 1952 года во Франции (Сакле) был построен второй французский реактор Сирано (рис. 45).

Реактор — гетерогенный, с замедлением на тяжелой воде. Активная зона представляет собой тонкостенный алюминиевый бак диаметром 2 и высотой 2,5 метра. Внутрь бака опущено 136 стержней из природного урана общим весом 3 тонны. В бак залито около 6 кубометров тяжелой воды. Графитовый отражатель имеет вес 100 тонн. Охлаждение производится азотом под давлением 10 атмосфер. Мощность реактора 1,5–2 тысячи киловатт.

Несколько реакторов, предназначенных для исследовательских целей, имеются также в ряде других стран.

Источники энергии.Энергетика в значительной степени определяет лицо века.

По характеру используемой энергии XIX век называют веком пара, а XX — веком электричества. Но энергия пара, которую мы затем превращаем в энергию движения, — это в конечном счете энергия каменного угля, нефти, газа, сгорающих в топке парового котла. Электрическая энергия — это опять-таки энергия пара или энергия падающей воды. Ни пар, ни электричество не являются новыми источниками энергии. И сейчас используется энергия горючих веществ, рек и ветра, то есть в конечном счете солнечная энергия.

В тяжелом труде обеспечивает человечество свою потребность в энергии. Так, например, в 1941 году было добыто больше 2,5 миллиарда тонн горючих ископаемых (табл. 2). А при использовании ядерного горючего для получения той же энергии было бы вполне достаточно одной тысячи тонн урана или тория.

Запасы урана и тория на земле не так уж малы. Эти элементы содержатся в различных горных породах и минералах. Крупные месторождения богатых ураном руд находятся в Бельгийском Конго, в Канаде (Медвежье озеро) и других местах. Много урановых руд содержат недра Советского Союза и стран народной демократии. Сейчас уран и торий добываются только из сравнительно богатых руд, с содержанием урана или тория от 100 граммов до 100 килограммов на тонну породы. Это — урановые и ториевые руды, монациты, карнаатиты и горючие сланцы.

Если учесть мировые запасы урана и тория только в этих сравнительно богатых рудах и заменить во всех энергетических установках химическое горючее на ядерное, то даже при быстрорастущей потребности в энергии ядерного горючего хватит на несколько тысяч лет. Но, безусловно, недалеко то время, когда будет разработана технология обогащения таких бедных ураном и торием пород, как гематит, гранит, различные базальты, пески и известняки. Даже в морской воде есть уран. Правда, его содержание там ничтожно, всего около миллиграмма на один кубометр воды. Однако в будущем, если не будут открыты другие виды ядерного горючего, по всей вероятности, найдут способы извлечения урана и из морской воды.

Запасы обычных горючих ископаемых не очень велики. Эти вещества, представляющие собой остатки древнего растительного мира, в которых в течение миллионов лет накапливалась солнечная энергия, практически не возобновляются. Если не будут найдены какие-нибудь новые, очень богатые месторождения, то запасов угля и нефти, по всей вероятности, хватит не больше чем на двести — триста лет.

Овладев атомной энергией, человечество получило совершенно новый богатейший источник энергии.

Большие трудности на великом пути.Основная энергия, получающаяся при делении ядер, — это энергия движения очень быстрых «осколков» и нейтронов. Температура вещества определяется скоростью движения молекул и атомов: чем больше скорость, тем выше температура. Подсчет показывает, что «осколки» ядер при делении разлетаются со скоростями, соответствующими температуре в несколько миллиардов градусов. Поэтому как будто бы нет особого предела для достижения сверхвысоких температур в процессе деления урана.