Искусственное Солнце - [16]
Устраивают сердечник, в котором помещают блоки урана, сильно обогащенного горючим ураном-235. Получается почти атомная бомба. Там идет еле сдерживаемая цепная реакция. Выделяющиеся в процессе расщепления ядер нейтроны мощным потоком вырываются наружу и попадают в блоки урана-238, размещенные вокруг сердечника. В итоге в блоках постепенно накапливается плутоний. Отделить его нетрудно. Эта операция выполняется на специальных химических заводах.
В подобном реакторе можно получить и третий вид ядерного горючего—уран-233. Только вместо блоков урана-238 вокруг сердечника располагают блоки тория-232 (из него-то и образуется уран-233). Причем для изготовления урана-233 даже не обязательны быстрые нейтроны. Процесс вполне осуществим на медленных нейтронах, что гораздо удобнее — проще регулировать выделение энергии. Искусственное ядерное горючее может, так же как и уран-235, использоваться для изготовления атомных бомб. В частности, американская бомба, сброшенная на Нагасаки, была плутониевой.
Но воспроизводство ядерного горючего имеет громадное значение и для мирной ядерной техники. В реакторах, о которых мы сейчас рассказали, и в самом деле удается получить больше нового горючего, чем израсходовано. Речь идет о полном энергетическом использовании всего природного урана (а не жалких 0,7 процента, приходящихся в нем на долю урана-235) и всего тория. Запасы же этих элементов на нашей планете немалые. По содержанию энергии они превосходят ресурсы угля и нефти.
Нет, не японская трагедия открыла атомную эру.
Атомный век начался 27 июля 1954 года — в день, когда в нашей стране, возле одного из подмосковных городков, вступила в строй маленькая атомная электростанция мощностью всего в 5 тысяч киловатт. Первая из первых в мире, она явилась родоначальницей прогресса могучей ядерной энергетики.
Схема действия этой знаменитой станции известна теперь каждому любознательному человеку.
В уран-графитовом реакторе выделяется тепло. Оно выносится оттуда водой, текущей под давлением. Эта вода радиоактивна, опасна для человека. Но через стенки труб, поглощающих вредоносные лучи, проходит тепло, которое используется для получения пара из другой — чистой воды. Этот пар вращает турбогенераторы, вырабатывающие электроэнергию. Подобная схема — одна из множества возможных.
Атомные электростанции могут различаться и типом реактора, и способом отвода тепла, и методом преобразования тепла в электрический ток. Предстоит испробовать десятки вариантов, проверить их в эксплуатации, выбрать наилучшие — самые простые, надежные, экономичные. Перед инженерной и изобретательской мыслью — широкий простор исканий.
Осенью 1958 года вступила в строй первая очередь новой советской атомной электростанции мощностью уже 100 тысяч киловатт. Полная же мощность этой станции составит 600 тысяч киловатт.
По стопам нашей Родины пошли и другие страны. Атомные электростанции сооружены в Англии, Франции, Канаде, в Соединенных Штатах Америки.
Ядерная энергия проникает на транспорт. Спущен на воду атомный ледокол «Ленин». Разрабатываются проекты атомных локомотивов, самолетов, даже атомных ракетных кораблей.
Расщепление тяжелых ядер — сегодняшний день нашей индустрии.
Однако остановится ли атомная техника на использовании одного лишь расщепляющегося ядерного горючего? Конечно, нет! Это только начало.
Ведь запасы урана и тория в земной коре не безграничны, добывать их не так-то уж легко. Давно уже возник вопрос: а нет ли какого-либо более доступного ядерного сырья, нет ли способа обойтись без урана и тория при извлечении атомной энергии, найти для этого другие элементы, другие методы?
Чтобы получить ответ на такие вопросы, мы вновь возвращаемся к Солнцу. Именно там найдем мы новое ядерное топливо, новый способ его сжигания. Но сначала мы обязаны подробнее разобраться в особенностях бурной жизни светила.
1. СВЕРКАЮЩИЙ ПОКРОВ
Рождение света. Фарфор и сажа. Черное Солнце. Электроны-прыгуны. Разгадка шифра. Фотонное меню.
2. ПРАВО СИЯТЬ
Мяч с отоплением. Мнимый запрет. Конституция микромира.
Частицы и среда. Волны вероятности. Лыжники-кудесники. Сквозь непроницаемое. Разрешение дано.
3. ЯДРА СЛИВАЮТСЯ
Снаружи и внутри. Первые пробы. Решающее открытие. Главный этап. Конвейер реакций. Ядра-повара. Теория и опыт. Подводим итоги. Вчера и завтра. Судьбы звезд.
1. СВЕРКАЮЩИЙ ПОКРОВ
Солнце — прежде всего необозримый океан света.
А что такое свет?
Не ищите легкого объяснения.
- Природа света на редкость сложна и противоречива. Кстати сказать, в конце XIX века это послужило одной из причин «кризиса» физики.
Вы никогда не поставите знак равенства между морской зыбью и брошенным камнем. Волны и частицы — вещи разные.
А вот свет одновременно несет в себе свойства и того и другого.
С одной стороны, он ведет себя, как электромагнитные волны, но только очень короткие. Волны длиной 0,4 микрона дают красный свет, 0,5 микрона — сине-зеленый и т. д. Как подобает волнам, свет проходит сквозь узкие щели, огибает препятствия, преломляется и отражается.
Но вместе с тем он рождается, гибнет и взаимодействует с веществом не как волны, а как частицы — фотоны, дискретные порции (кванты) электромагнитного поля. Свету разных цветов соответствуют фотоны неодинаковых энергий: наименее энергичные — красному, наиболее энергичные — фиолетовому. Энергия фотонов связана с частотой световых колебаний простеньким соотношением:
