Ядерные реакторы - [27]
Ученые вносили в эти шары источник, излучающий известное число нейтронов. Определяя ионизационной камерой число нейтронов, полученных внутри шара, можно было просто найти коэффициент размножения. Таким образом было определено четыре возрастающих значения коэффициента размножения для разных радиусов шаровых моделей. Отсюда уже можно было достаточно точно сказать, при каком радиусе системы коэффициент размножения станет равным единице.
В соответствии с расчетами и экспериментами физики решили строить реактор в виде сферы радиусом в три метра.
Первые слои графитовых кирпичей не имели отверстий для урановых блоков и предназначались для отражения нейтронов. После восьми таких слоев начали складывать активную зону, вставляя в отверстия графитовых кирпичей урановые блоки. Этот момент запечатлен на рис. 23.
Увеличение размеров реактора осуществлялось последовательной укладкой графитовых кирпичей слоями толщиной 10 сантиметров. При этом велось тщательное наблюдение за увеличением нейтронного потока. Рост числа нейтронов вначале происходил очень медленно, но при приближении активной зоны к критическим размерам нейтронный поток быстро возрастал.
При строительстве реактора не обошлось без неприятных переживаний. Измерения, проведенные после укладки очередного слоя, неожиданно показали, что коэффициент размножения слишком мало вырос. Творцам первого советского реактора пришлось пережить много тревожных минут. «Неужели, — думали они, — расчеты и эксперименты были ошибочными и в действительности коэффициент размножения не будет больше единицы?» Это означало, что рушилась надежда ученых на осуществление цепного процесса в природном уране и графите.
К счастью, такая неуверенность длилась недолго. После укладки пятидесятого слоя стало ясно, что на пятьдесят пятом слое реактор достигнет критических размеров и начнется ожидаемая цепная ядерная реакция. На самом деле цепная реакция возникла уже при укладке пятьдесят четвертого слоя.
Первый советский ядерный реактор начал работать. Он оказался также и первым реактором в Европе.
Трудно передать то волнение, которое охватило участников строительства при пуске реактора. Был совершен подвиг, значение которого трудно переоценить. Наша Родина овладела атомной энергией. Это был торжественный момент. Ученые горячо поздравляли друг друга с решением великой проблемы — получением атомной энергии.
Активная часть первого советского реактора (рис. 24) представляла собой сферу диаметром около шести метров. Отражатель нейтронов имел толщину 80 сантиметров и состоял из тех же графитовых кирпичей. Всего в ядерный реактор было загружено приблизительно 45 тонн природного урана и несколько сот тонн графитовых кирпичей. Управление реактором производилось с помощью кадмиевых стержней.
Для размещения реактора было построено специальное здание, разрез которого приведен на рис. 25. Сам реактор был собран в бетонированном котловане ниже уровня земли. В первом советском реакторе не было предусмотрено специальное охлаждение, поэтому установка могла лишь кратковременно работать с мощностью в несколько тысяч киловатт.
Когда был пущен первый советский реактор, оказалось, что экспериментаторам приходится иметь дело с потоком нейтронов, во много раз превышающим потоки всех других источников нейтронов. Этого опасались, так как тогда еще было мало известно о вредном действии больших нейтронных потоков. Поэтому мощность реактора поддерживалась на ничтожно малом уровне. Впоследствии пульт управления реактором был перенесен в коридор, который находился под землей и потому оказался более защищенным от падавшего сверху излучения нейтронов. После этого мощность реактора была значительно повышена.
При увеличении мощности реактора было обнаружено явление саморегулирования реактора. Когда поднимали кадмиевый стержень, то мощность реактора вначале значительно увеличивалась, а затем вследствие нагревания быстро падала. Читателю уже знакомо это явление: при нагревании коэффициент размножения падает и развитие цепной реакции замедляется. Таким образом, первый советский реактор оказался безопасным. После того как в этом убедились, работу на реакторе стали производить гораздо смелее.
Пуск первого ядерного реактора имел огромное значение для советской науки. Была доказана возможность осуществления цепной ядерной реакции с природным ураном в графитовом замедлителе. На реакторе проведены исследования, необходимые для постройки более совершенных установок. Впервые были получены в весомых количествах искусственные радиоактивные изотопы, использованные затем в других отраслях науки и техники.
Реактор для физических и технических исследований (РФТ). Более совершенным аппаратом является советский реактор, предназначенный для физических и технических исследований (РФТ). Этот реактор мощностью в 10 тысяч киловатт был смонтирован под полом большого зала, и на рис. 26 мы видим только плиты и цилиндрический выступ, представляющие собой верхнюю защиту от радиоактивных излучений реактора. Схема на рис. 27 знакомит нас с внутренним устройством реактора. Реактор состоит из графитового цилиндра диаметром 2,6 метра и высотой 2,4 метра. Центральная часть цилиндра пронизана 37 каналами диаметром 54 миллиметра каждый и образует активную зону реактора, диаметр и высота которой равны одному метру. Наружная часть графитовой оболочки является отражателем нейтронов.
