Ядерный щит
Шрифт:
• Комбинату № 813 (Средний Урал) – 5 млн руб. для строительства газодиффузионного завода.
К 1945 г. добыча урановых руд в СССР была явно ниже требуемого количества. Геологоразведочные работы также не приносили удовлетворения – несколько новых месторождений не содержали достаточного количества урана. Нужда заставила повернуть взоры на Запад. В Чехии в районе Яхимово уран добывали еще в прошлом веке. 23 ноября 1945 г. с Чехословакией был заключен договор, предусматривающий развитие яхимовских рудников и поставку добываемой руды на советские предприятия. В октябре 1946 г. аналогичный договор был заключен с восточной зоной Германии. Впоследствии на территории
В последующие годы геологоразведочные работы по поиску урановых месторождений развернулись широким фронтом по всей территории СССР и привели в конце концов к тому, что страна была полностью и с избытком обеспечена урановыми рудами.
Надо отметить, что после организации в 1945 г. Специального комитета под руководством Л.П. Берии и ПГУ под начальством Б.Л. Ванникова 1946 г. стал решающим в истории создания ядерной промышленности. Был сооружен первый московский циклотрон, 25 декабря 1946 г. в 18.00 в Лаборатории № 2 запущен первый опытный физический реактор Ф-1 (без преувеличения можно сказать – любимое детище Курчатова).
Значение пуска физического реактора было велико не только в чисто научном отношении. Как отмечал в своих воспоминаниях М.Г. Первухин: «...пуск реактора вселил уверенность во всех ученых, инженеров и конструкторов, которые работали над ядерной проблемой. Он подтвердил, что мы стоим на правильном пути. Это было очень важно, ибо среди привлеченных к ядерным делам специалистов было немало таких, которые не верили в положительный результат наших усилий. После этого все работы пошли гораздо успешнее и быстрее».
Удачный запуск Ф-1 позволил приступить к проектированию и строительству первого промышленного ядерного реактора на Южном Урале, выдавшем необходимое количество плутония для снаряжения первой ядерной бомбы. Началось строительство первого газодиффузионного завода, хотя к этому времени не было ни изготовлено, ни поставлено специальное оборудование. Все было в проектах и поисках. Но время торопило – пришлось ставить телегу впереди лошади, а отсюда просчеты, провалы и лишние расходы. Но, как известно, в науке часто бывает, что опыт выходит неудачным, тупиковым, но и отрицательный результат – тоже результат, значит, надо идти другим путем. Так получилось, когда пришлось отказаться от многоступенчатой диффузионной машины и перейти на одноступенчатую.
К концу 1946 г. И.В. Курчатов сумел собрать в Центре ядерной науки и техники – Лаборатории № 2 (ЛИПАН) очень серьезный и высококвалифицированный коллектив ученых и инженеров.
1.8. Трудности эксплуатации первого промышленного реактора
Непрерывная работа промышленного реактора (реактора «А») требовала надежной эксплуатации систем управления и защиты, безотказной работы систем контроля температуры и расхода воды в каждом технологическом канале (ТК). В зависимости от распределения мощности по радиусу и высоте активной зоны реактора тепловые нагрузки на урановые блоки сильно различались. Для различных зон реактора устанавливались свои пределы срабатывания от расхода и подачи воды (СРВ и ПРВ соответственно) аварийной защиты – заглушение реактора при недопустимой динамике изменений расхода воды, охлаждающей урановые блоки. Коррозия алюминиевых труб в технологическом канале и оболочек урановых блоков, а также их эрозионный размыв приводили к неприятным факторам, связанным с появлением в воде радиоактивности.
Все эти неприятности имели место в первые недели и месяцы эксплуатации реактора. Были случаи и образования так называемых козлов, когда разрушенные по разным причинам урановые блоки спекались с графитом. На реакторе «А» впервые были выявлены такие эффекты, как распухание урана и графита под действием нейтронов. Эти эффекты изучались А.Г. Ланиным, Г.И. Клименковым и другими специалистами Комбината № 817 и институтов под личным руководством сначала И.В. Курчатова, а позднее А.А. Бочвара, С.И. Конобеевского и др.
Крупнейшая авария на реакторе произошла в первые сутки его работы. 19 июня 1948 г. в 24 ч начальник лаборатории «Д» на площадке влагосигнализации зарегистрировал повышенную радиоактивность воздуха. Выяснили, что в ячейке 17—20 (в центре активной зоны) из-за приоткрытого клапана холостого хода в технологическом канале расход охлаждающей уран воды недостаточен. Реактор пришлось остановить, а оставшиеся в графитовой кладке разрушенные урановые блоки частично извлечь, применяя и фрезеровку ячеек. Работы велись до 30 июля 1948 г.
Вскоре в реакторе в ячейке 28—18 был обнаружен второй «козел». Реактор требовалось опять остановить и, следовательно, прекратить наработку плутония. Однако Б.Л. Ванников и И.В. Курчатов приняли решение ликвидировать «козла» на работающем реакторе. Это приводило к загрязнению помещений, переоблучению сменного персонала и бригады ремонтников, к попаданию воды в кладку, так как инструмент по расчистке ячеек требовалось охлаждать. Наличие воды в графитовой кладке при ее контакте с алюминиевыми трубами вызывало их коррозию, и к концу года началась массовая течь каналов. 20 января 1949 г. реактор все же остановили для капитального ремонта.
Особо сложной в то время была проблема, обусловленная малой добычей природного урана. Как известно, при первой загрузке промышленного реактора использовали уран, вывезенный после войны из Германии. Как отмечал Ю.Б. Харитон: «В 1945 г. в Германию была послана комиссия. Возглавлял ее Завенягин . Вместе с Кикоиным мы начали искать уран в Германии . На границе с американской зоной нам все-таки удалось обнаружить приблизительно 100 т урана. Это позволило нам сократить сроки создания первого промышленного реактора на год». Этот вывод очень условен, так как 100 т было недостаточно для загрузки реактора Ф-1 и реактора «А».
В поставленных в реактор алюминиевых каналах в первой загрузке не была сделана анодировка поверхности труб. Нз-за контакта «графит—вода—алюминий» возник интенсивный коррозионный процесс. Эксплуатировать реактор с этими трубами стало невозможно. Возникла сложнейшая проблема замены каналов и сохранения урановых блоков. Разгрузить урановые блоки через сконструированную систему разгрузки было возможно. Прохождение их вниз по технологическому тракту «канал—шахта разгрузки—кюбель—бассейн выдержки» привело бы к механическим повреждениям оболочек блоков, не допускающим повторную загрузку их в реактор. А запасная загрузка урана в то время была невозможна, так как количества добываемого урана было еще недостаточно.