В поисках чуда (с илл.)
Шрифт:
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
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
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?