Юрий Корякин - Биография атома

Рассказывая о первой в мире атомной электростанции, мы уже говорили о том, какую основную задачу должны выполнять советские специалисты по ядерной энергетике. А задача такая: хорошо подготовиться к тому времени, когда ядерная энергетика должна будет взять на себя обеспечение значительной доли потребности страны в электроэнергии. Задача чрезвычайно важная и ответственная, и она требует, чтобы к этому времени (а это время не за горами) советский народ имел в своем распоряжении экономичные и надежные атомные электростанции, на которые можно было бы положиться.

Именно эта задача — по выявлению наилучших типов реакторов путем их постройки и сравнительной эксплуатации в промышленном масштабе — и выполняется сейчас в Советском Союзе. И называется эта задача — полномасштабный промышленный эксперимент. Но почему мы говорим о типах реакторов? И что определяет тип реактора?

Мы уже знаем устройство реактора первой в мире атомной электростанции. Успешная работа ее позволила приступить к сооружению на Урале гораздо более мощной атомной электростанции, основанной на типе реактора, в котором замедлителем нейтронов служит графит, теплоносителем — вода под давлением, горючим — обогащенный уран. Строительство этой станции заканчивается.

Совсем иной тип реактора используется в другой, не менее мощной атомной электростанции, сооружаемой под Воронежем. Здесь реактор так называемого водо-водяного типа, т. е. замедлителем нейтронов и одновременно теплоносителем служит вода под давлением. Такой тип реактора установлен на ледоколе «Ленин».

В США работает небольшая атомная электростанция, в реакторе которой замедлителем служит графит, а теплоносителем — расплавленный металл (натрий).

В Англии широкое распространение получили реакторы с графитовым замедлителем и теплоносителем в виде углекислого газа под давлением.

Примеров разнообразного применения видов теплоносителя, замедлителя, горючего, способов его размещения и прочих характеристик реактора можно привести множество.

Почему же такое разнообразие?

Составим несложную таблицу, в которой перечислим виды ядерного горючего, используемого в реакторах, замедлителя, теплоносителя, энергии нейтронов, под действием которых делятся ядра атомов урана, и способы размещения горючего (см. стр. 198).

Пользуясь алгебраическими правилами, можно было бы легко подсчитать число возможных комбинаций из перечисленных в таблице характеристик реакторов. Столько, казалось бы, должно быть и типов реакторов. На самом деле это не так. Некоторые комбинации невозможно осуществить, поскольку входящие в них характеристики взаимно исключают друг друга. Например, в реакторе, работаю щем на быстрых нейтронах, не нужен замедлитель нейтронов, а вода в таком реакторе не может быть использована в качестве теплоносителя, так как она замедляет нейтроны. В таком реакторе замедлителем могут быть только расплавленные металлы (натрий, калий, ртуть), так как они плохо замедляют нейтроны.

Однако даже если исключить из алгебраически возможного числа комбинаций число комбинаций, невозможных по физическим причинам, то и тогда число возможных типов реакторов будет довольно велико — от двух до трех десятков. И, к сожалению, об экономичности и надежности в работе большинства из них нельзя судить до тех пор, пока они не будут построены и испытаны. Кроме того, в разных странах у ученых существуют свои взгляды на перспективность того или иного реактора. Поэтому и наблюдается в настоящее время такое большое разнообразие в типах реакторов.

Время покажет, какие из типов реакторов окажутся наиболее жизнеспособными. Тогда на них и будут ориентироваться при широком развитии ядерной энергетики.

Вспомним принципиальную схему современной атомной электростанции. В ядер ном реакторе в результате цепной реакции выделяется тепло. Это тепло отводится теплоносителем от реактора и в турбине превращается в механическую энергию ротора турбины. Ротор турбины вращает ротор генератора, который и вырабатывает электрический ток.

Три вида электростанций — гидростанция, атомная и тепловая.

Все-таки это сложно. Много промежуточных ступеней превращения энергии: атомная в тепловую, тепловая в механическую, механическая в электрическую.

А нельзя ли проще? Прямо из атомной энергии получить электрическую? Тогда не будет громоздких и сложных агрегатов, дорогостоящего оборудования. Из реактора будут прямо идти провода. Вот так:

Просто, не правда ли? И такая принципиальная возможность непосредственного превращения атомной энергии в электрическую имеется.

Например, установлено, что некоторые химические соединения урана, как карбид урана, при нагревании начинают испускать электроны. Но ведь уран является ядерным горючим, и если в нем протекает цепная реакция, он сильно нагревается. Таким образом, если карбид урана поместить в электрически изолированную металлическую капсулу с откачанным из нее воздухом, а также капсулу расположить в реакторе, то испускаемые нагревающимся карбидом урана электроны будут собираться металлической капсулой. Если соединить карбид урана (катод) и стенки капсулы (анод) внешней электрической цепью, то в ней появится электрический ток. Вот и все.

Конечно, осуществить такое превращение чрезвычайно трудно, но все-таки легче, чем осуществить управляемую термоядерную реакцию. Этому способу получения электроэнергии учеными уделяется сейчас большое внимание. Проведены уже первые обнадеживающие опыты. Имеются и другие способы непосредственного преобразования атомной энергии в электрическую. И надо думать, что создание атомных электростанций, работающих по такому принципу, явится делом недалекого будущего.

В марте 1961 г. произошло одно очень знаменательное событие: исполнилось пять лет работы Объединенного института ядерных исследований.

В небольшом подмосковном городке Дубне расположился этот крупнейший научный ядерно-физический центр. Там среди сосен векового леса высятся здания лабораторий и уникальных установок, уютные коттеджи и жилые дома ученых. Здесь живет и работает значительный отряд выдающихся ученых-физиков всего мира. В прекрасно оборудованных лабораториях рука об руку трудятся ученые стран демократического лагеря.