Ефим Балабанов - Ядерные реакторы

Теперь строительство атомных электростанций у нас настолько реально, что по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956–1960 годы предусмотрено создание атомных электростанций общей мощностью 2–2,5 миллиона киловатт.

В нашей стране довольно много районов, значительно удаленных от месторождений угля и нефти. Топливо приходится возить за тысячи километров. Если в этих районах построить угольные станции обшей мощностью 2,5 миллиона киловатт, то это повлечет за собой колоссальное увеличение железнодорожных перевозок. В год к этим станциям придется доставлять около 10 миллионов тонн высокосортного угля — примерно 10 тысяч железнодорожных составов!

А годовое потребление ядерного горючего — урана 235и плутония 239— атомными станциями той же мощности не превышало бы 3,5 тонны. Таким образом, проблема транспортировки топлива совершенно отпадет.

В районах Сибири богатые водные ресурсы и мощные угольные месторождения позволяют получать дешевую электрическую и тепловую энергию. Однако Европейская часть СССР не так богата энергетическими ресурсами, и в несколько более отдаленном будущем атомная энергия может оказаться весьма существенным и практически неисчерпаемым источником, который в изобилии будет обеспечивать нужды промышленности этой части страны.

Советские ученые создают атомную энергетику, которая. по крайней мере в условиях Европейской части СССР, будет более выгодной, нежели энергетика, основанная на обычном топливе.

В шестом пятилетии (1956–1960 годы) намечается построить пять больших атомных электростанций мощностью 400–600 тысяч киловатт каждая. По-видимому, только такие крупные атомные электростанции способны дать достаточно дешевую энергию. Эти электростанции будут использовать реакторы на медленных нейтронах. В качестве замедлителя будут применяться простая вода и графит.

В реакторах, где простая вода будет служить для замедления нейтронов, топливными элементами являются стержни из двуокиси природного и обогащенного урана с защитной оболочкой. Реактор заключается в стальной толстостенный цилиндр, способный выдержать большое давление. Вода под давлением 100 атмосфер поступает в реактор, где нагревается до 270–275° C и входит в парогенератор. В парогенераторе первичная вода отдает свое тепло вторичной воде, охлаждается до температуры 250° C и с помощью насосов перекачивается обратно в реактор. Таким образом, первичная вода, двигаясь по замкнутому циклу, образует в парогенераторе пар с давлением 30 атмосфер. Этот пар приводит в действие специальные турбогенераторы по 70 тысяч киловатт каждый. Один реактор будет приводить в действие три турбогенератора.

Одна электростанция будет использовать ядерные реакторы типа аппарата, использованного на первой атомной электростанции СССР. В качестве замедлителя здесь используется графит. Делящимся материалом является обогащенный уран в виде специального сплава. Урановые блоки представляют собой полые цилиндры с внутренней и внешней стальными трубами. Рабочий канал состоит из системы таких блоков, охлаждаемых водой и паром.

В большинстве рабочих каналов тепло отводится водой высокого давления, которая нагревается, кипит и образует насыщенный пар. Этот пар пропускают через остальные каналы, где он отбирает тепло и нагревается до температуры 500° C. Перегретый пар поступает в парогенератор и отдает тепло воде, образуя пар с давлением 90 атмосфер и температурой 480–500° C. На этой атомной электростанции будут работать две турбины мощностью по 100 тысяч киловатт каждая.

Третий тип атомных электростанций, которые будут построены в шестом пятилетии, использует реакторы с замедлением нейтронов тяжелой водой. Рабочие каналы содержат прутки из природного урана, служащего ядерным топливом, и охлаждаются углекислым газом. Углекислый газ передает свое тепло паротурбинному циклу.

В 1959–1960 годах будет введено также в действие несколько экспериментальных атомных электростанций мощностью по 50 тысяч киловатт каждая.

Одна станция будет состоять из реактора на тепловых нейтронах с замедлением кипящей простой водой. Турбина будет работать на слаборадиоактивном паре, идущем прямо из реактора. Эта установка будет обладать более высоким коэффициентом полезного действия и даст возможность значительно снизить рабочее давление в реакторе по сравнению с обычным реактором, охлаждаемым простой водой.

Будет построена также электростанция, использующая реактор с графитовым замедлителем и с отводом тепла с помощью жидкого натрия. Как уже указывалось, такой теплоноситель позволяет, не прибегая к высокому давлению в реакторе, получить большие температуры в парогенераторе и пар высоких давлений.

Наконец, предполагается сооружение двух станций с размножающими реакторами. Один реактор гомогенного типа, в котором горючее находится в виде тонкого порошка, взвешенного в тяжелой воде. Активная зона реактора будет окружена взвесью порошка тория 232. Второй размножающий реактор будет использовать быстрые нейтроны. Нейтроны, выходящие из активной зоны, будут образовывать во внешней оболочке из урана 233искусственное ядерное горючее — плутоний 239.

Такова обширная программа ближайших лет по развитию советской атомной энергетики.

При освоении Арктики большую роль играют морские суда особого типа — ледоколы. Редко какой-нибудь пароходный рейс у наших северных берегов обходится без помощи ледокола. Ледокол обычно по нескольку месяцев находится далеко от топливной базы, встречает караваны судов в наиболее опасных местах и прокладывает им путь в тяжелом, а подчас и в сплошном льду. За это время мощный двигатель ледокола поглощает огромное количество топлива, которое доставляется ему специальными грузовыми судами.

В шестом пятилетнем плане развития народного хозяйства СССР предусмотрено строительство ледокола с атомным двигателем.

Советские ученые и судостроители разработали технический проект и завершили сооружение такого корабля, предназначенного для работы в Арктике. Такой ледокол (рис. 72) позволит изменить условия ледового плавания, продлит сроки навигации в северных морях. Судоходными станут трассы, проходящие в тяжелых льдах.

Значительно расширятся исследования в Полярном бассейне. И, как знать, может быть, этот ледокол достигнет Северного полюса. Ведь об этом мечтал еще знаменитый русский полярный мореплаватель С. О. Макаров.