3. Советские ядерные реакторы
В задачу этой книжки не входит подробное рассмотрение техники получения атомной энергии. Однако в целях лучшего уяснения тех физических принципов, на основе которых работают ядерные реакторы и которые изложены выше, расскажем кратко о некоторых советских реакторах[9].
Теоретическое и экспериментальное исследование цепной реакции в нашей стране было начато еще до Великой Отечественной войны. Были выяснены характерные особенности этого процесса, разработана теория деления ядер урана (Я. И. Френкель), открыто и изучено самопроизвольное деление этих ядер (Г. Н. Флёров и К. А. Петржак). Тогда же была разработана теория развития процесса во времени, найдены величины, от которых зависит коэффициент размножения системы с ураном и т. п. Работа продолжалась и в военное время.
Весьма разнообразные и многочисленные исследования были проведены перед постройкой первого советского ядерного реактора, явившегося также и первым реактором в Европе. Это был уран-графитовый реактор, остов которого был выложен из графитовых кирпичей размером 10×10×60 см>3. Активная зона его имела форму шара радиусом около 3 м. Отражателем нейтронов служил слой графита толщиной около 80 см, выложенный из тех же графитовых кирпичей. Кладка велась последовательно слоями в один кирпич.
В специальные вертикальные отверстия помещались стержни из металлического кадмия, предназначенные для управления реактором. Блоки из природного урана диаметром 3–4 см вкладывались также в вертикальные отверстия, высверленные в графитовых кирпичах активной зоны. После выкладки 54 слоя и извлечения управляющих стержней в реакторе началась цепная реакция, подтвердившая расчеты советских ученых.
Всего в реактор было загружено около 45 т природного урана и несколько сот тонн графита. В реакторе не был предусмотрен специальный теплоноситель, но за счет большой теплоемкости самой системы кратковременно удавалось поднимать мощность реактора до нескольких тысяч киловатт.
Пуск первого ядерного реактора имел фундаментальное значение для советской науки. Была доказана возможность осуществления цепной реакции с природным ураном и графитовым замедлителем. Опытные данные, полученные при работе с этим реактором, позволили уточнить теоретические расчеты и перейти к постройке других более совершенных реакторов.
Одним из таких реакторов явился реактор РФТ, специально предназначенный для экспериментальных физических и технических исследований. Введенный в эксплуатацию в апреле 1952 г., он безотказно работает и в настоящее время. Это — гетерогенный реактор на обогащенном металлическом уране с 15-процентным содержанием легкого изотопа 235; тепловая мощность его 10 тыс.
