Ядра атомов по сравнению с их величиной отстоят одно от другого на огромных расстояниях. Летящий нейтрон может не задеть ни одного из них. Известно, что случайно выпущенной пулей трудно попасть в ствол дерева. Но если деревьев на пути встретится много, если пуля будет направлена в лес, то какой-нибудь ствол она заденет обязательно. Так и в урановом реакторе. Чтобы быть уверенным, что нейтрон попадет в нужное ядро, надо иметь «целый лес» таких ядер, то есть, попросту говоря, нужно поместить в реакторе достаточное количество вещества. Если это вещество не будет иметь никаких примесей, то реакция распада распространится молниеносно, каждое разлетевшееся ядро разрушит соседнее, которое, в свою очередь, расколет еще одно или два, в результате произойдет атомный взрыв. Если же уран 235 будет лишь примешан к обычному урану, который поглощает нейтроны, но не разрушается, то реакция будет носить не взрывной, а более спокойный характер. Можно воспользоваться тем, что некоторые вещества захватывают нейтроны, и погружать в реактор стержни, сделанные из этих веществ. Таким способом легко уменьшать рой летящих нейтронов и регулировать тем число разрушаемых ядер и количество выделяемой энергии.
Первые реакторы атомных электростанций были рассчитаны на нейтроны, летящие с замедленными скоростями. Урановые стержни окружали веществом, способным тормозить летящие нейтроны, например графитом. Реактором управляли, вводя в него стержни, сделанные из бористой стали, — они поглощали нейтроны. Полностью вдвинутые в реактор, эти стержни могли и совсем остановить реакцию.
Если нейтроны летят медленно, атомного горючего надо загрузить в реактор очень много — около двадцати тонн металлического урана при шестистах тоннах замедлителя — графита. К этому надо еще прибавить вес защитных стен — несколько тысяч тонн. Для транспортных установок это, конечно, слишком громоздко и не годится даже для кораблей.
Лучше, когда в качестве замедлителя применяют не графит, а тяжелую воду. Но и в этом случае приходилось загружать в реакторы три тонны урана и пять тонн тяжелой воды, вещества редкого и дорогого. И даже такая установка слишком тяжела.
Другое дело, если пойти на использование быстро летящих нейтронов. Тогда можно ограничиться в реакторе лишь несколькими сотнями килограммов урана. Однако в этом случае нужно было решить труднейшие задачи управления реакцией, отвода выделяющегося тепла.
Федор показывал Виктору установку:
— К сожалению, не могу показать тебе реактор. Опасное излучение. Нас отделяет от него надежная защита: шестьдесят сантиметров бетона снижают опасную радиацию в сто раз.
В корабельном реакторе для регулирования пользовались замедлителями нейтронов. Когда корабль шел полным ходом, все замедлители специальными автоматами удалялись из реактора. Быстрые нейтроны попадали в наибольшее число ядер, освобождая максимальное количество энергии.
Федор провел Виктора в котельную. В чистом помещении с глянцевыми стенами стояли паровые котлы, внешне напоминающие котлы судовых установок. Вдоль стен тянулись толстые теплоизолированные трубы. Виктор заметил обычные водомерные стекла и манометры. На одном из циферблатов отмечалась температура в несколько сот градусов. Никаких топок у котлов не было.
Виктор показал Федору на прибор со шкалой температур.
— Котлы нагреваются расплавленным металлом, — пояснил Федор.
— Ты с ума сошел! — воскликнул Виктор. — Я вовсе не хочу, чтобы мое тело пронизывалось смертоносным излучением. Ведь металл побывал в реакторе и, наверное, стал радиоактивным. Ты как хочешь, а я ретируюсь.
Федор успокоил Виктора. Реактор действительно охлаждался своеобразной жидкостью — расплавленным металлическим сплавом калия и натрия с температурой около шестисот градусов, — стальные трубы при этом, конечно, не портятся. Сплав этот, пройдя через реактор, действительно становится опасно радиоактивным для обслуживающего персонала. Поэтому его в котлы не пускают, а направляют в промежуточный теплообменник, где он нагревает такой же расплавленный металлический сплав, но протекающий по самостоятельным трубам и уже не радиоактивный. Он потом и нагревает котлы, поднимает в них пар.
— Пойдем в кочегарку, — предложил Федор.
Они поднялись по трапу в просторную чистую каюту с круглым иллюминатором. Она походила на радиорубку. На мраморном щите поблескивали приборы и сигнальные лампочки. На черной эбонитовой панели виднелись кнопки с надписями.
За столиком сидела молоденькая девушка-оператор и что-то прилежно записывала в журнал. Увидев капитана, она встала.
— Наш кочегар, — без улыбки представил ее Федор.
Девушка смутилась.
— Как ваше здоровье? — справился Виктор, щуря глаза. — Радиация не сказывается?
Девушка удивленно покачала головой.
— Здесь заходил радист. Оставил вам, Федор Иванович, письмо, — сказала она.
Федор стал рассматривать конверт.
— Какой расход горючего? — важно осведомился Виктор.
— Наши машины имеют мощность пятьдесят тысяч лошадиных сил, — охотно стала объяснять девушка.
Федор тепло посмотрел на нее. Верно, она напомнила ему кого-то…
— За месяц плавания мы могли бы израсходовать около полукилограмма урана 235, основного ядерного горючего, которое примешано к обычному урану, загруженному в реактор. Однако практически получается так, что во время плавания, когда машины работают, количество ядерного горючего не уменьшается, а увеличивается.
— Ну, знаете ли!.. — возмущенно надулся Виктор и посмотрел на Федора, призывая того вмешаться.
Федор только улыбнулся, а девушка, пунцовая от смущения, продолжала старательно объяснять:
— Но это действительно так. Дело в том, что каждое распавшееся ядро урана 235 выбрасывает три нейтрона. Один из них, если реакция продолжается, разбивает соседнее ядро урана 235, а другой, а порой и третий нейтроны попадают в ядро урана 238, то есть обычного урана. Тут и происходит самое интересное. Этот уран превращается в другой элемент, который на земле не существует, — плутоний. Плутоний подобен урану 235, он долго сохраняется, способен поддерживать реакцию распада и служить ядерным горючим. За месяц плавания мы расходуем около полукилограмма урана 235, но получаем при этом больше полукилограмма плутония.
— Эврика! Оказывается, у вас тут не только силовая станция, но еще и лаборатория алхимика, — снисходительно заметил Виктор. — Не могу вас представить в подвалах средневековья.
Девушка вконец смутилась и отвернулась.
— Знаешь, от кого письмо? — пришел на помощь Федор. — От Майка. Получено из Америки в Архангельске. Переписано по радио.
Вот о чем писал Майк:
«Друзья!
Сегодня мне есть что написать. Прошло больше двух лет с того времени, как мне захотелось увериться, что у меня нет товарищей по несчастью в вашей стране. Клянусь вам, что мне в сто тысяч раз было приятнее узнать, что у меня там есть товарищи не по несчастью, а по мечте. Я молчал, и могло показаться, что ваш ответ не произвел на меня никакого впечатления. Но это неверно. Именно сегодня мне хочется ответить вам. Вчера я чуть было снова не стал ученым. Боссы, наконец, решили забыть Томаса Никсона и допустить, а вернее сказать, призвать его сына в секретную лабораторию.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110
Первые реакторы атомных электростанций были рассчитаны на нейтроны, летящие с замедленными скоростями. Урановые стержни окружали веществом, способным тормозить летящие нейтроны, например графитом. Реактором управляли, вводя в него стержни, сделанные из бористой стали, — они поглощали нейтроны. Полностью вдвинутые в реактор, эти стержни могли и совсем остановить реакцию.
Если нейтроны летят медленно, атомного горючего надо загрузить в реактор очень много — около двадцати тонн металлического урана при шестистах тоннах замедлителя — графита. К этому надо еще прибавить вес защитных стен — несколько тысяч тонн. Для транспортных установок это, конечно, слишком громоздко и не годится даже для кораблей.
Лучше, когда в качестве замедлителя применяют не графит, а тяжелую воду. Но и в этом случае приходилось загружать в реакторы три тонны урана и пять тонн тяжелой воды, вещества редкого и дорогого. И даже такая установка слишком тяжела.
Другое дело, если пойти на использование быстро летящих нейтронов. Тогда можно ограничиться в реакторе лишь несколькими сотнями килограммов урана. Однако в этом случае нужно было решить труднейшие задачи управления реакцией, отвода выделяющегося тепла.
Федор показывал Виктору установку:
— К сожалению, не могу показать тебе реактор. Опасное излучение. Нас отделяет от него надежная защита: шестьдесят сантиметров бетона снижают опасную радиацию в сто раз.
В корабельном реакторе для регулирования пользовались замедлителями нейтронов. Когда корабль шел полным ходом, все замедлители специальными автоматами удалялись из реактора. Быстрые нейтроны попадали в наибольшее число ядер, освобождая максимальное количество энергии.
Федор провел Виктора в котельную. В чистом помещении с глянцевыми стенами стояли паровые котлы, внешне напоминающие котлы судовых установок. Вдоль стен тянулись толстые теплоизолированные трубы. Виктор заметил обычные водомерные стекла и манометры. На одном из циферблатов отмечалась температура в несколько сот градусов. Никаких топок у котлов не было.
Виктор показал Федору на прибор со шкалой температур.
— Котлы нагреваются расплавленным металлом, — пояснил Федор.
— Ты с ума сошел! — воскликнул Виктор. — Я вовсе не хочу, чтобы мое тело пронизывалось смертоносным излучением. Ведь металл побывал в реакторе и, наверное, стал радиоактивным. Ты как хочешь, а я ретируюсь.
Федор успокоил Виктора. Реактор действительно охлаждался своеобразной жидкостью — расплавленным металлическим сплавом калия и натрия с температурой около шестисот градусов, — стальные трубы при этом, конечно, не портятся. Сплав этот, пройдя через реактор, действительно становится опасно радиоактивным для обслуживающего персонала. Поэтому его в котлы не пускают, а направляют в промежуточный теплообменник, где он нагревает такой же расплавленный металлический сплав, но протекающий по самостоятельным трубам и уже не радиоактивный. Он потом и нагревает котлы, поднимает в них пар.
— Пойдем в кочегарку, — предложил Федор.
Они поднялись по трапу в просторную чистую каюту с круглым иллюминатором. Она походила на радиорубку. На мраморном щите поблескивали приборы и сигнальные лампочки. На черной эбонитовой панели виднелись кнопки с надписями.
За столиком сидела молоденькая девушка-оператор и что-то прилежно записывала в журнал. Увидев капитана, она встала.
— Наш кочегар, — без улыбки представил ее Федор.
Девушка смутилась.
— Как ваше здоровье? — справился Виктор, щуря глаза. — Радиация не сказывается?
Девушка удивленно покачала головой.
— Здесь заходил радист. Оставил вам, Федор Иванович, письмо, — сказала она.
Федор стал рассматривать конверт.
— Какой расход горючего? — важно осведомился Виктор.
— Наши машины имеют мощность пятьдесят тысяч лошадиных сил, — охотно стала объяснять девушка.
Федор тепло посмотрел на нее. Верно, она напомнила ему кого-то…
— За месяц плавания мы могли бы израсходовать около полукилограмма урана 235, основного ядерного горючего, которое примешано к обычному урану, загруженному в реактор. Однако практически получается так, что во время плавания, когда машины работают, количество ядерного горючего не уменьшается, а увеличивается.
— Ну, знаете ли!.. — возмущенно надулся Виктор и посмотрел на Федора, призывая того вмешаться.
Федор только улыбнулся, а девушка, пунцовая от смущения, продолжала старательно объяснять:
— Но это действительно так. Дело в том, что каждое распавшееся ядро урана 235 выбрасывает три нейтрона. Один из них, если реакция продолжается, разбивает соседнее ядро урана 235, а другой, а порой и третий нейтроны попадают в ядро урана 238, то есть обычного урана. Тут и происходит самое интересное. Этот уран превращается в другой элемент, который на земле не существует, — плутоний. Плутоний подобен урану 235, он долго сохраняется, способен поддерживать реакцию распада и служить ядерным горючим. За месяц плавания мы расходуем около полукилограмма урана 235, но получаем при этом больше полукилограмма плутония.
— Эврика! Оказывается, у вас тут не только силовая станция, но еще и лаборатория алхимика, — снисходительно заметил Виктор. — Не могу вас представить в подвалах средневековья.
Девушка вконец смутилась и отвернулась.
— Знаешь, от кого письмо? — пришел на помощь Федор. — От Майка. Получено из Америки в Архангельске. Переписано по радио.
Вот о чем писал Майк:
«Друзья!
Сегодня мне есть что написать. Прошло больше двух лет с того времени, как мне захотелось увериться, что у меня нет товарищей по несчастью в вашей стране. Клянусь вам, что мне в сто тысяч раз было приятнее узнать, что у меня там есть товарищи не по несчастью, а по мечте. Я молчал, и могло показаться, что ваш ответ не произвел на меня никакого впечатления. Но это неверно. Именно сегодня мне хочется ответить вам. Вчера я чуть было снова не стал ученым. Боссы, наконец, решили забыть Томаса Никсона и допустить, а вернее сказать, призвать его сына в секретную лабораторию.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110