— Такие ПАЭС можно будет выпускать серийно, на машиностроительных заводах, в том числе — на экспорт, — добавил Курчатов. — При серийном производстве их стоимость будет снижаться, а экспортные поставки окупят затраты на организацию производства уже после исполнения первых нескольких контрактов.
— Эта работа для страны очень важна, — сказал Хрущёв. — Но тут необходимо сразу учитывать намечающийся рост потребного количества специалистов-эксплуатационников для этих станций. В том числе придётся предусматривать обучение и для иностранного персонала. Над этим надо начинать думать уже сейчас.
— Да, мы эту проблему уже предварительно обсуждали, — ответил Курчатов. — Видимо, будем создавать курсы для подготовки специалистов, уже имеющих опыт, и ВУЗ уровня института для подготовки персонала с нуля. С иностранцами сложнее, в Обнинск их не привезёшь. Есть предложение поставить одну из ПАЭС в Египте и организовать обучение на научной базе Александрийского университета. Но это надо с египетскими товарищами согласовать.
— Это предоставьте мне, — сказал Хрущёв. — Подготовьте учебную программу и финансовую смету. Если египетских специалистов будем учить со скидкой, товарищ Сабри за этот проект зубами держаться будет. Спасибо, товарищи, держите меня в курсе событий.
— Обязательно. Ещё одна важная работа — энергетический пуск реакторов на подводной лодке К-3, — продолжил Доллежаль. — Это Анатолий Петрович пусть расскажет.
— Там пока нечего рассказывать, — академик Александров раскрыл папку и показал Хрущёву сетевой график ввода лодки в строй. — Работа идёт по плану, сейчас экипаж принимает от промышленности механизмы и системы лодки, замечания имеются, устраняем их в рабочем порядке. Энергетический пуск планируем на июнь этого года.
— Очень хорошо, — Никита Сергеевич был доволен, но оставался серьёзным. — Анатолий Петрович, особое внимание прошу обратить на надёжность и безопасность систем и энергоустановки лодки.
— Обязательно, — заверил Александров. — Основную причину проблем — нержавеющие парогенераторы — мы уже заменили на титановые, это сразу значительно сократит вероятность утечек радиоактивной воды из первого контура.
— Это правильно, — заметил Хрущёв. — Я вижу, у нас новые лица на НТС появились? Товарищи Лейпунский и Векслер, я полагаю?
— Да, Александр Ильич Лейпунский ведет работу по реакторам на быстрых нейтронах, а также организовал в Обнинске школу физиков-ядерщиков. Владимир Иосифович Векслер в Дубне занимался строительством экспериментального реактора-ускорителя, — представил Курчатов. — Александр Ильич, прошу вас.
— В 1955 году мы в Обнинске начали работу по реакторам на быстрых нейтронах, — рассказал Лейпунский. — Был построен маленький экспериментальный реактор БР-1, работающий на плутонии-239, и воспроизводящий в окружающем активную зону бланкете из природного урана-238 плутоний-239. Активная зона была высотой всего 13 сантиметров. Мощность тепловыделения в активной зоне — всего 100 Ватт. Тем не менее возможность расширенного воспроизводства ядерного топлива этот опытовый реактор продемонстрировал.
(первые реакторы БР использовали плутоний, поскольку производство урана-235 ещё не было достаточно масштабным)
(бланкет — особая часть активной зоны, где воспроизводится делящиеся изотопы из загруженных природных изотопов тория или урана.)
— Одновременно мы весьма неожиданно получили интереснейшую информацию по перспективным схемам реакторов БН и БРЕСТ. Это было очень своевременно. Особенно пригодились сведения по реакторам БРЕСТ, так как мы в 1956 году сделали ещё один экспериментальный реактор на быстрых нейтронах — БР-2, с ртутным теплоносителем. Оказалось, что выбранный нами материал — легированная сталь, для корпуса реактора, а также материал для оболочек топливных стержней, в свете полученных данных по проекту БРЕСТ и данных об опыте эксплуатации американских коммерческих ртутных электростанций, для ртутного и свинцового теплоносителя не подходят.
— Полученная информация позволила избежать ошибок при проектировании БР-2. Элементы реактора были выполнены из чугуна и высокоуглеродистой стали. Корпус сделали в виде чугунной ванны переменной глубины, заполненный ртутью. Змеевик парогенератора погружен в ртуть. Сверху конструкция закрыта крышкой из высокоуглеродистой стали.
— Я специально подробнее остановился на устройстве реактора, — подчеркнул Александр Ильич, — так как полученная информация позволила оперативно пересмотреть всю конструкцию, прежде всего — в части используемых материалов, и сэкономить значительные средства. Изучив информацию, мы поняли, что, сделав реактор БР-2 по схеме, которую мы хотели реализовать первоначально, нам пришлось бы уже через год остановить его из-за быстрой коррозии. Чугун же очень хорошо держит воздействие ртути, и при том недорог.
— В реакторе БР-2 мы отрабатывали тепловыделяющие сборки с МОКС, и нитридным смесевым топливом, а также опробовали ториевый и из природного урана бланкет-размножитель, получив в итоге уран-233 и плутоний-239. Полученные результаты очень пригодились при экспериментальной проверке переданных нам схем новых перспективных реакторов-бридеров серии БРЕСТ, с ртутным и свинцовым теплоносителем. (Ртуть по своему поведению подобна свинцу, поэтому полученные результаты пригодятся, если будет принято решение о развитии реакторов на свинцовом ЖМТ.)
— Помимо БР-2 мы также сделали ещё один опытный реактор, БР-5, баковой конструкции, с натриевым теплоносителем, на котором отрабатываем особенности схемы новых реакторов-бридеров серии БН. На нём мы также работаем с МОКС-топливом, и ториевыми топливными сборками. На БР-5 мы также отрабатываем задачу очистки урана-233 от нежелательных изотопов методом перевода в летучий сульфид промежуточного изотопа протактиния-233 и доводки до кондиции вне корпуса реактора. (АИ) Но этот процесс длительный, около полугода, поэтому о каких-либо результатах говорить пока рано.
Лейпунский закончил доклад.
— Не скажу, что понял каждое слово, — признался Хрущёв, — но дела у вас, Александр Ильич, как вижу, продвигаются успешно. Надеюсь, ртуть вы будете использовать только в опытном образце реактора, а не в промышленном. Если разгерметизируется корпус промышленного реактора, в котором несколько десятков тонн раскалённой ртути, и всё это будет испаряться... К радиации ещё и испарения ртути добавятся. Кто-то мне говорил, что вдыхание паров ртути смертельно.
— Нет, в промышленных реакторах серии БН мы планируем использовать натрий в первом контуре, свинец во втором и воду в третьем, — ответил Лейпунский. — Предполагается баковая конструкция без каналов и трубопроводов для жидкого металла, в которых он может затвердеть. Причём свинец во втором контуре в периферийной зоне может временно находиться и в твёрдой фазе, вода третьего контура всё равно будет кипеть.
— Ртуть лучше подходит для малогабаритных реакторов, которые можно использовать, например, для привода тяжёлой автотехники специального назначения, может иметь смысл для исследовательских автомобилей и транспортёров, например, для работы в экспедициях в полярных районах. На ртутном реакторе легче отрабатывать технологию свинцового — не замёрзнет, и можно охлаждать до комнатной температуры. К тому же более плотная ртуть (13,5 г/см3 против 9,81 г/см3 у жидкого свинца) лучше поглощает гамма-радиацию активной зоны реактора.
— Никита Сергеич, было бы желательно для более глубокого изучения вопроса построить опытный реактор уменьшенных габаритов по схеме БРЕСТ, — предложил Лейпунский. — На промышленный масштаб мы пока не замахиваемся, сначала надо оценить плюсы и минусы этой схемы.
— Игорь Васильич, ваше мнение? Нужна нам эта работа? Или достаточно реакторов БН? — спросил Хрущёв.
— Думаю, нужна, — откликнулся Курчатов. — Всё же свинец в реакторе будет более безопасен, чем натрий.
— Что ж, очень хорошо, Александр Ильич, спасибо большое. — Хрущёв переключил внимание на Векслера: — А у вас Владимир Иосифович, как успехи?
— Мы пока только начали наши эксперименты на новом ускорителе, но результаты уже получены весьма обнадёживающие, — начал Векслер. — Безусловно, должен отметить, что полученная информация очень пригодилась... Поначалу мы собирались строить синхрофазотрон, но, проанализировав полученные сведения, решили заменить не слишком эффективную и громоздкую схему синхрофазотрона на значительно более эффективную схему нуклотрона.
— Владимир Иосифович, как настоящий учёный, несколько осторожен в оценках, — улыбнулся в бороду Курчатов. — Нам удалось очень сильно продвинуться в конструировании ускорительной техники. К тому же были сэкономлены значительные средства, в результате изменения конструкции ускорителя. Простите, что перебил, Владимир Иосифович, продолжайте.
— В отличие от предлагавшегося ранее ускорителя, — продолжил Векслер, — нуклотрон помимо рекордных значений энергии ускоряемых частиц и силы их тока, позволяет ускорять ядра любых атомов. Что позволило исследовать ядра разных элементов для решения вопроса наиболее эффективной генерации нейтронных пучков высокой энергии и плотности.
— Были проведены серии экспериментов, с облучением мишеней из ртути, свинца, тория, природного урана пучками ядер водорода, гелия и углерода. Оказалось, что существует такие значения кинетической энергии ядра-снаряда при столкновении с ядрами мишени, при которых наблюдаются резонансные процессы, резко повышающие вероятность захвата ядра-снаряда ядром мишени, и развал мишенного ядра на нейтроны и осколки. При этом возникает каскад деления ядер. Первичными высокоэнергетическими нейтронами, полученными от столкновения ядра-снаряда из ускорителя с ядром мишени могут делиться другие ядра мишени. Возникает каскад, увеличивающий количество нейтронов от одного акта столкновения ускоренного ядра с мишенью до 10-15 штук. Что позволило добиться в мишени весьма высокого коэффициента размножения делящихся изотопов урана и плутония, в случае ториевой и урановой мишени.
— На один акт столкновения ускоренного ядра и ядра мишени можно получить более 10 новых ядер делящихся изотопов. (Реальные опытные данные)
— Основываясь на полученных данных, нами был построен опытовый реактор-размножитель на тории. Реактор содержит в себе активную зону, набранную из специально сконструированных полых тепловыделяющих стержней из металлического тория, в оболочке из циркония, охлаждаемых водой. Стержни расположены горизонтально, и, при помощи системы развёртки, напоминающей телевизионную, каждый стержень активной зоны изнутри облучается пучком ускоренных ядер.
— При облучении пучком ускоренных ядер углерода ториевых мишеней было достигнуто наибольшее значение воспроизводства урана-233 на единицу затраченной ускорителем энергии.
— По мере облучения тепловыделяющих элементов и накопления в них делящегося изотопа урана-233 растёт критичность реактора, и отношение энерговыделения активной зоны к энергии облучающего её пучка ядер.
— Экспериментально установлено, что при накоплении делящегося изотопа уран-233 в количестве, составляющем 0,8 от критического, достигается отношение между затраченной на работу ускорителя энергии и выделившейся в активной зоне реактора тепловой как 1 к 20. Что открывает возможность создания энергетического реактора на базе ускорительной установки. Таким образом, возможно самообеспечение и электрогенерация Дубненского ускорительного комплекса.
— Полученные в ходе первых экспериментов данные позволяют в ближайшее время разработать принципиально новый тип реактора, способный в достаточно короткие сроки обеспечить атомную индустрию СССР значительным количеством делящихся изотопов уран-233 и плутоний-239. Воспроизводство в таком реакторе при тепловой мощности в гигаватт может достигать трёх-четырёх тонн в год, что в десять раз больше, чем на предлагающихся перспективных реакторах серии БН.
— Очень увлекательно, Владимир Иосифович! — улыбнулся Хрущёв. — В десять раз больше, говорите? Может быть, тогда нужно строить не размножители БН, а ваши реакторы-ускорители?
— Не стоит делать поспешных выводов, Никита Сергеич, — вмешался Курчатов. — Тут одна хитрость имеется. Наши экономисты этот момент специально просчитали.
— В общем объёме расходов на эксплуатацию АЭС стоимость ядерного топлива как ни странно, довольно мала — менее 1%. А основную прибыль даёт производство электроэнергии. А в нашем реакторе до четверти всей произведённой электроэнергии будет забирать ускоритель. Так что убыток от недополученной энергосетью электроэнергии получается значительный, по сравнению со стоимостью произведённого топлива. Вот как вспомогательный реактор, снабжающий топливом «обычные» реакторы, наш «на своём месте». В общем, на десять обычных реакторов на тепловых нейтронах, типа строящегося ВВЭР-210 нужен один наш РУНА-Т, при равной тепловой мощности. Тогда прибыль от производства электроэнергии получается максимальной.
— Руна «Т» ? — переспросил Хрущёв.
— Надо же его как-то назвать, — пожал плечами Курчатов. — Реактор-ускоритель нуклотронный ториевый. Букву «А» вставили для удобочитаемости, и чтоб супостата запутать. И в качестве эмблемы программы взяли скандинавскую руну «турисаз», — он показал всем круглый значок с красным треугольником на вертикальной палочке, напоминающим флажок. — Торий в таблице Менделеева обозначается как Th. И эта руна тоже обозначает звук Th.
— А ещё в скандинавской мифологии руна «турисаз» означает «врата», — добавил Векслер. — То есть — это новые возможности, новые горизонты.
(http://runaswet.ru/?page_id=171)
— Что-то вы меня немного запутали, — пожаловался Никита Сергеевич. — Такой реактор, сякой реактор, зачем столько разновидностей? Можете по-простому, на уровне четвёртого класса школы, растолковать, в чём преимущества и недостатки каждого вида? Зачем строить их все, может одним-двумя типами обойдёмся?
— По реакторам, чем разные типы отличаются и где используются, можно объяснить очень быстро, — ответил Курчатов. — ВВЭР — основной энергетический реактор. Не очень эффективно «сжигает» ядерное топливо, но, построить его проще, поскольку он родственник паровой технике. А ей на сегодняшний момент уже более столетия. Есть где взять опыт.
— Так! Уже понятнее, — одобрил Хрущёв. — А что БН?
— БН — перспективный энергетический реактор, — продолжал Курчатов. — Более эффективно «сжигает» ядерное топливо, и может нарабатывать больше делящихся изотопов этого топлива из «бросовых» изотопов тория и урана, чем сжигает. Превышение созданного над затраченным не очень велико — до 1,4 раза в теории. Реально 1,1 — 1,2. Опыта создания таких реакторов у нас сейчас нет. В отличие от реактора ВВЭР, БН нужно создавать «с нуля», нет возможности опереться на вековой опыт паровой техники. Но сейчас у нас есть огромное преимущество — точные знания по реально отработанным конструкциям и реальным концептам реакторов-размножителей, пусть даже на научно-популярном уровне. Формулы для расчёта вывести, представляя происходящие в реакторе процессы, уже можно.
