Страница 19 из 74
Франции, Италии, Норвегии, Швеции также ведутся работы по созданию кораблей с ядерными двигателями.
Теперь у нас накопился уже солидный опыт проектирования и эксплуатации реакторных установок для судов. И он важен не только для кораблестроения.
Как обнинская установка послужила основой для проектирования Белоярской АЭС, так и атомные котлы ледокола, хорошо зарекомендовавшие себя за многие годы безупречной службы, стали прототипом более мощных нововоронежских агрегатов. Реактор похожего типа сооружен на Мелекесской станции близ Ульяновска (ее мощность 50 000 киловатт). Там же действует исследовательский реактор с самым плотным в мире потоком нейтронов. Этот реактор очень высоко оценил американский ученый Г. Сиборг.
В нашей стране наряду с крупными АЭС строятся АЭС средней и малой мощности. Они призваны заменить не очень экономичные дизельные, паротурбинные и локомобильные энергоустановки в отдаленных, скажем, северо-восточных районах (впрочем, они открывают перспективу освоения и таких необжитых мест, как Антарктида или даже Луна).
В 1963 году была пущена атомная блочная реакторная установка «АРБУС» мощностью 750 киловатт — оригинальная по конструкции и первая в своем роде. Здесь роль замедлителя и теплоносителя неплохо исполняет газойль — дизельное топливо. Побывав в реакторе, оно в отличие от воды почти не заражается наведенной радиоактивностью.
Так что наружная петля магистрали, по которой оно циркулирует, не требует сверхмощной защиты — надобность в толстых свинцовых или бетонных экранах отпадает.
Хорошо зарекомендовал себя и экспериментальный образец атомной электростанции ТЭС-3 на 1500 киловатт.
Чтобы, умирая, возродиться
Быстрыми темпами прогрессирует ядерная энергетика. Но она вскрывает и новые трудности, ставит новые проблемы перед учеными.
Уран-235 — единственное ядерное топливо естественного происхождения. Доля его в природном уране прискорбно мала — 0,715 процента (один атом из 150).
Мировые запасы урана-235 обещают примерно миллиард миллиардов киловатт-часов. Казалось бы, немало. Но это в 10 раз меньше, чем могут дать разведанные запасы обычных горючих ископаемых!
Выходит, ядерная энергетика, если она и впредь будет ориентироваться только на уран-235, отнюдь не упразднит проблему энергетического голода.
Чего действительно много в земной коре, так это урана-238. Беда в том, что он не в силах обеспечить самоподдерживающуюся цепную реакцию. Правда, из него получается отличное горючее — плутоний-239.
На такому превращению подвергаются лишь два процента урана-238, загруженного в обычный реактор.
Впрочем, мы забыли о тории! Этот элемент, как и уран-238, сам гореть в ядерных топках не способен.
Однако под нейтронным обстрелом в реакторе он тоже превращается в горючее — в уран-233. Так что у наших потомков есть еще один резерв.
И все же…
Человеку этого мало. Его неугомонный разум изыскивает все новые и новые возможности, таящиеся в недрах воистину неисчерпаемого атома.
В главе «Из искры — пламя» рассказывалось о физиках, которым на заре их научной деятельности приходилось кочегарить у «буржуйки» в нетопленной лаборатории. То-то были бы озадачены, верно, эти юные «истопники», скажи им кто-нибудь тогда, что в печке вместо одной начисто сгоревшей охапки дров каждый раз откуда ни возьмись сама собой должна появляться новая, возрождаясь из пепла, словно сказочная птица Феникс. Между тем нечто подобное и впрямь осуществимо, только не в химической, а в ядерной топке.
Вот уже восемь лет непрерывного трудового стажа насчитывает необычная атомная машина, созданная под руководством члена-корреспондента АН УССР А. И. Лейпунского. Ее инициалы БР-5 расшифровываются так: быстрый реактор тепловой мощностью 5 тысяч киловатт. От других «котлов», упоминавшихся здесь, он отличается отсутствием замедлителя.
В обычных установках на АЭС применяется вещество (графит, вода), тормозящее нейтроны, снижающее их энергию. Без замедлителя самоподдерживающийся процесс в бедной смеси заглохнет — слишком уж велика здесь жадная толпа атомов урана-238, этих микрогаргантюа, заглатывающих нейтроны без последующего деления, то есть попросту обрывающих цепочку распадов. Чтобы реакция, несмотря на потери, все же пошла, нужно резко повысить содержание урана-235, доведя его до десятков процентов против, к примеру, полутора (Нововоронежская АЭС) или 1,3 процента (Белоярская).
Конечно, облагораживание естественной изотопной смеси стоит немало. Но в атомных котлах без замедлителя количество топлива с течением времени не уменьшается, а, напротив, растет. Ведь ядро урана-238, отправив в свое чрево нейтрон, превращается в конце концов в плутоний-239 (отличное горючее!).
В итоге весь бездеятельный уран, загруженный в реактор, можно сделать энергетически активным, полезным.
Установка перейдет на полное самоснабжение да еще будет делиться своим непрерывно растущим капиталом с другими атомными станциями. Если теперь пересчитать ядерные энергоресурсы, они окажутся в десятки раз больше, чем химические — те, что заключены в органическом топливе планеты. Мало того, благодаря быстрым реакторам со временем будет выгодной добыча и переработка бедных урановых и ториевых руд.
У быстрых реакторов (их называют также размножителями) есть и другие преимущества.
Изучение новых перспектив, которые открыл перед энергетикой самовозрождающийся из пепла «ядерный Феникс», началось у нас еще в 1949 году. Шесть лет спустя был пущен первый советский реактор на быстрых нейтронах мощностью 50 ватт, в 1956 году — второй (100 киловатт), в 1958 году — третий (5000 киловатт).
Одновременно исследования в этом же направлении развернулись в Америке и в Западной Европе.
АЭС с быстрыми реакторами построены в США, Англии.
«Советская концепция развития ядерной энергетики, — подводил итог в своем отчете о III Международной женевской конференции А. М. Петросьянц, председатель Госкомитета по использованию атомной энергии, — предполагает более быстрый переход к созданию реакторов-размножителей как генеральной линии ядерной энергетики, хотя для нас, конечно, ясно, что реакторы на быстрых нейтронах, являясь наиболее перспективным и многообещающим типом реакторов (имеются в виду промышленные масштабы), требуют еще большой творческой работы».
Глубокие исследования, проведенные в СССР над быстрыми нейтронами, позволили приступить к сооружению в районе Каспия промышленного реактора-размножителя электрической мощностью 150 000 киловатт.
На этом фоне совсем неприметно выглядит цифра — от 1∕2 до 4∕5 киловатт. Такую мощность имеет установка «Ромашка», построенная под руководством академика М. Д. Миллионщикова в Институте атомной энергии имени И. В. Курчатова. Ее реактор тоже быстрый, только служит он уже не размножителем. Основная его функция, как и у большинства других его собратьев, — превращать тепло в ток. Но как превращать!
Законное изумление вызывает у нас изощренная смекалка конструкторов, придумавших массу хитроумнейших приспособлений, дабы энергию расщепленного атома передать потребителю в наиболее удобной форме — в виде электрического тока. Тут и тепло — носитель — вода, натрий, газойль. Тут и сеть коммуникаций, своей витиеватостью напоминающая кровеносную систему. Трубы, распираемые десятками атмосфер и обжигаемые сотнями градусов.
Перегреватели. Парогенераторы. Турбины. Электрогенераторы.
Да, сперва надо превратить атомный жар в упругий влажный ураган, затем поступательное движение пара — во вращение якоря с обмоткой, наконец, механическую энергию — в электрическую. Вот сколько пересадок на маршруте тепло — ток! Пока что нигде в мире не умеют делать иначе — по крайней мере в промышленных масштабах. Но будет ли так всегда?
14 августа 1964 года состоялся пуск, первого в мире реактора, трансформирующего ядерное тепло прямо в электрический ток. Поэтическое название цветка родилось неспроста: боковые выступы на цилиндрическом корпусе термоэлектрического преобразователя напомнили инженерам лепестки простой полевой ромашки.