Ядерные реакторы - [32]

> Рис. 41. Схема реактора НУРО :

> 1 — сфера из нержавеющей стали; 2 — отражатель из окиси бериллия; 3 — графитовый отражатель; 4 — охлаждающий змеевик; 5 — слой свинца 100 миллиметров; 6 — бетон 1,5 метра; 7 — регулирующие стержни

Несомненный интерес представляет собой американский реактор EBR — экспериментальный размножающий реактор. Он построен в штате Айдахо (Арко) на станции по испытанию реакторов. Общий вид реактора приведен на рис. 42. Реактор работает на быстрых нейтронах. Активная зона реактора имеет размер футбольного мяча и состоит из чистого урана²³⁵. Эта зона окружена толстым слоем естественного урана, который поглощает нейтроны, выходящие из активной зоны. Благодаря этому во внешнем слое образуется новое ядерное горючее — плутоний²³⁹. Отвод тепла осуществляется с помощью натриево-калиевого сплава. Жидкий сплав обтекает сначала зону воспроизводства ядерного горючего из естественного урана, а затем попадает в центральную активную зону. Мощность реактора может быть доведена до 1400 киловатт.

> Рис. 42. Экспериментальный размножающий реактор EBR

Исследования, проведенные на этом реакторе, показали, что коэффициент воспроизводства на экспериментальном размножающем реакторе (EBR) еще недостаточно высок и приблизительно равен единице, то есть на каждое разделившееся ядро урана²³⁵ в среднем получается одно ядро плутония²³⁹. Опыты показали, что, если улучшить конструкцию зоны, заполненной естественным ураном, так, чтобы уменьшилась бесполезная утечка нейтронов, коэффициент воспроизводства может вырасти до 1,3. В этом случае размножающий реактор уже дает возможность накапливать запасы ядерного горючего для работы других реакторов.

В Англии работают несколько реакторов, применяемых для получения радиоактивных изотопов и для физических исследований. По своей конструкции они мало отличаются от уже описанных выше.

Один из самых старых английских реакторов — реактор BEPO (рис. 43) пущен в Харуэлле в 1948 году.

> Рис. 43. Английский реактор BEPO

В нем используются тепловые нейтроны и в качестве замедлителя применяется графит. Реактор представляет собой графитовый куб со стороною 8,5 метра. Активная зона расположена в центральной части куба и выполнена в виде цилиндра диаметром и длиной 6 метров; 900 каналов активной зоны заполнены блоками из природного урана. Всего урана в реактор загружено около 40 тонн. Вес замедлителя (графита) составляет 850 тонн. Отвод тепла производится воздухом четырьмя компрессорами общей производительностью 5400 кубометров в минуту. Регулировка цепного процесса производится стальными трубами, заполненными бором. Мощность реактора 4000 киловатт.

В 1956 году вступил в строй реактор типа «Дидо», предназначенный для проведения физических экспериментов (рис. 44).

> Рис. 44. Английский реактор типа «Дидо»:

> 1 — алюминиевый бак для тяжелой воды; 2 — уровень тяжелой воды; 3 — тепловыделяющий элемент; 4 — биологическая защита; 5 — графитовый отражатель; 6 — стальной сосуд реактора

Замедлителем и теплоносителем в реакторе является тяжелая вода, горючим — обогащенный уран. Всего урана — около 6 килограммов, в котором содержится 2,5 килограмма урана²³⁵. Активная зона реактора имеет форму цилиндра высотой 60 и диаметром 86 сантиметров. Она собрана в виде решетки из пластинчатых элементов, заполненных сплавом урана с алюминием. Эта решетка расположена в центре алюминиевого бака высотой и диаметром 2 метра. Графитовый отражатель имеет толщину 60 сантиметров. Весь реактор помещен в стальной кожух, наполненный гелием. Мощность реактора 10 тысяч киловатт.

Один из французских реакторов — реактор, построенный Жолио-Кюри, будет описан ниже. В конце 1952 года во Франции (Сакле) был построен второй французский реактор Сирано (рис. 45).

> Рис. 45. Французский реактор Сирано:

> 1 — установка для рекомбинации тяжелой воды; 2 — съемные бетонные плиты; 3 — центральная труба; 4 — металлическая конструкция, поддерживающая бак; 5 — бак с тяжелой водой; 6 — стержни с топливом в охлаждающем канале; 7 — каналы для облучаемых образцов; 8 — вентиляционный трубопровод; 9 — графитовый отражатель; 10 — промежуточная защита; 11 — тепловая колонна для выпуска тепловых нейтронов; 12 — защита из металлических плит; 13 — предохранительный клапан; 14 — чугунная защита; 15 — блок, 16 — трубчатый блок для подвески топливных элементов; 17 — бетонная защита

Реактор — гетерогенный, с замедлением на тяжелой воде. Активная зона представляет собой тонкостенный алюминиевый бак диаметром 2 и высотой 2,5 метра. Внутрь бака опущено 136 стержней из природного урана общим весом 3 тонны. В бак залито около 6 кубометров тяжелой воды. Графитовый отражатель имеет вес 100 тонн. Охлаждение производится азотом под давлением 10 атмосфер. Мощность реактора 1,5–2 тысячи киловатт.

Несколько реакторов, предназначенных для исследовательских целей, имеются также в ряде других стран.

ГЛАВА 5. ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Источники энергии. Энергетика в значительной степени определяет лицо века.

По характеру используемой энергии XIX век называют веком пара, а XX — веком электричества. Но энергия пара, которую мы затем превращаем в энергию движения, — это в конечном счете энергия каменного угля, нефти, газа, сгорающих в топке парового котла. Электрическая энергия — это опять-таки энергия пара или энергия падающей воды. Ни пар, ни электричество не являются новыми источниками энергии. И сейчас используется энергия горючих веществ, рек и ветра, то есть в конечном счете солнечная энергия.