— Звереву показывали? (Министру финансов)
— Да.
— И что?
— Арсений Григорьевич ругался матом, пил сердечные капли, но деньги обещал выделить, — посмеиваясь, сказал Курчатов.
— Ого! Что, и паяльник включать не пришлось? — пошутил Никита Сергеевич.
— Я его бородой пощекотал, — в свою очередь отшутился академик. — Ещё мы запустили первый промышленный реактор-ускоритель РУНА-Т в Челябинске-40. Сейчас отрабатываем на нём нюансы ториевого топливного цикла. К настоящему времени реактор наработал первые граммы урана-233. Также пробовали облучать на нём ядерные отходы и отработанное ядерное топливо. В целом получается, но есть ряд вопросов, требующих дополнительной отработки. Скоро запустим ещё один, в Томске-7.
— Вот это хорошо! — Никита Сергеевич удовлетворённо откинулся на спинку кресла. — Энергопотребление большое?
Курчатов кивнул сидящему напротив Владимиру Иосифовичу Векслеру, разработчику ускорителя.
— На этапе «разгона», пока реактор не вышел на устойчивый режим, приходится запитывать его от внешнего источника. Не зря его на «Маяке» построили. Когда вышли на режим, уже можно переключать на питание от собственного генератора. Энерговыделение достаточное. Ещё и внешним потребителям хватает, — ответил Векслер.
— А следующий такой реактор-ускоритель где планируете строить?
— Такой реактор очень нужен будет на Мангышлаке, Никита Сергеич. Там будет центр переработки ядерных отходов, вот там РУНА-Т принесёт очень много пользы, будет пережигать отходы и вырабатывать энергию для Средней Азии и Казахстана. Первоначальную подпитку энергией для старта цикла можно будет подавать с реактора БН-600, который строится в Актау.
— Понял. Отлично, товарищи! — хорошие новости Первый секретарь воспринимал с удовлетворением, как солнечным светом обогревавшим всех присутствующих. — Я заметил, что реакторы-ускорители вы строите заметно быстрее, чем обычные? Примерно 1 год? А обычный реактор строится лет пять, а потом ещё год выходит на мощность.
— У них устройство несколько проще, — пояснил Векслер. — Размер активной зоны значительно меньше, это же размножитель, а не энергетический реактор. Обычный реактор — огромное сложное сооружение. Реакторная часть РУНА-Т гораздо меньше по размерам и проще, при этом процессы в ней идут интенсивнее и быстрее, так как ускоритель разгоняет поток частиц до значительно более высоких энергий, чем можно получить даже в реакторе на быстрых нейтронах. Реакторная часть РУНЫ больше похожа на те небольшие экспериментальные реакторы, что строит Александр Ильич, — он кивнул на сидящего рядом академика Лейпунского. — Её компоненты полностью изготавливаются и собираются на заводе, монтаж из готовых узлов много времени не занимает.
— Так... — Хрущёв задумался. — РУНА на Мангышлаке нужна. Построят её быстро. Но БН-600, который её энергией снабжать будет, будут строить значительно дольше. Нет. Давайте-ка, братцы-кролики, меняйте свой план. Сначала надо БН-600 там построить, а когда он уже начнёт работать, тогда будем строить там следующую РУНУ. Поэтому, все усилия сейчас — на БН-600. Мы ведь даже не знаем ещё, будет ли он работать так, как задумано. А вдруг ошиблись? Это ж какие деньжищи этому... как его... Фенриру под хвост?
Курчатов, Векслер, Лейпунский и остальные ошарашенно переглянулись. Никто не ожидал от Первого секретаря какого-либо знания скандинавской мифологии, даже на зачаточном уровне.
— В общем, этот вопрос надо ещё проработать, — заключил Никита Сергеевич, — Да и РУНА-Т, скорее всего, ещё нуждается в улучшении конструкции и каких-то доработках. Или нет? Что, прямо вот так, сразу и в яблочко попали? Так не бывает.
— Не бывает, — согласился Векслер. — Доработки на опытном реакторе в Дубне идут постоянно. Челябинская РУНА, кстати, в качестве теплоносителя использует уже не воду, а гелий, это ещё упростило конструкцию, так как реактор теперь работает под меньшим давлением, и на больших температурах. Это Александр Ильич предложил, — Векслер посмотрел на Лейпунского.
— То есть, теплоноситель теперь не жидкость, а газ? — удивлённо уточнил Никита Сергеевич.
— Да, в этом есть свои плюсы, — пояснил Лейпунский. — Использование гелия в качестве теплоносителя позволяет работать на температурах 600-700 градусов и выше, недостижимых для водяных и ЖМТ-реакторов. Кстати, есть предложение сделать для производства водорода промышленный реактор с газовым теплоносителем (частичный аналог МГР-Т). Водорода для ракетных запусков понадобится много.
— Этот ваш газовый реактор вы как хотите делать?
— Сделаем этакую сотовую конструкцию из теплоизолированных труб, внутри кольцевого водяного бака. В каждой трубе помещаем ТВЭЛ, диаметром меньше диаметра трубы, и гоним через трубы гелий. Он нагревается, поднимается вверх, и проходит через водяной бак второго контура. Кипятит воду, остывает и возвращается в реактор. Гелий не набирает радиоактивность, рабочая температура высокая.
— Пока речь идёт о постройке небольшого опытного образца, на малое количество ТВЭЛов, только чтобы достичь критичности и запустить реакцию, — подчеркнул Курчатов. — Газовых реакторов неускорительного типа мы раньше не строили, нужно наработать опыт.
— Вот как? — Никита Сергеевич задумался. — Опытный образец стройте. Дальше — посмотрим. Что там у нас ещё?
— Состоялся энергетический пуск опытового ампулизированного ЖМТ-реактора для подводных лодок в Обнинске, — доложил академик Александров.
— Так, поподробнее, пожалуйста, — оживился Хрущёв. — Это вы сейчас о каком реакторе?
— Малый ампулизированный реактор для подводных лодок, — ответил Александров. — В первом контуре у него натрий, во втором — свинец. Первый и второй контуры баковой конструкции, вставленные друг в друга, представляют собой ампулизированный герметичный контейнер. Он помещён в третий бак, с водой, которая кипит и вырабатывает пар для турбины. Получилась очень компактная и достаточно безопасная схема. Никаких узких каналов в реакторе нет. Температура плавления натрия примерно 98 градусов Цельсия. Давление внутри — одна атмосфера. Застывший натрий при включении реактора быстро плавится, а до кипения не доходит. Когда температура доходит до 328 градусов, начинает плавиться свинец второго контура, в это время вода в третьем контуре уже кипит. Никаких парогенераторов, которые могут протекать, не нужно, пар образуется прямо в реакторе. Условно говоря — кастрюля-пароварка, у которой тепловыделяющий элемент находится внутри.
— Заглушенный реактор медленно остывает, причём сначала застывает свинец, полностью запечатывая контейнер, а натрий внутри ещё продолжает циркулировать в жидком виде. Вся циркуляция обеспечивается естественной конвекцией жидких металлов, то есть, никаких постоянно шумящих насосов нет, лодка получится тихая. Насосы только подают водяной конденсат обратно в третий контур реактора.
— Когда ядерное топливо в реакторе окончательно выгорает, внутренняя ампула остывает, её вынимают и захоранивают, на её место ставят новую. Выдвигают регулирующие стержни, и цикл повторяется. Сейчас идут эксперименты, мы учимся управлять реактором, разбираемся, как он себя ведёт на разных режимах.
— А вы не думали заменить свинец во втором контуре чем-то более легкоплавким? — спросил Лейпунский. — Хотя бы свинец-висмутовой эвтектикой? А я бы вообще ртутью заменил. Сделать корпус второго контура чугунным, ртуть его не разъест.
— У нас есть противопоказания по использованию висмута, правда, в первом контуре, — возразил Александров. — Насчёт использования его во втором контуре — это ещё проверять надо. Ртуть на подводную лодку я категорически не хочу тащить.
— Да и натрий на подводной лодке... Ох, мужики, страшно мне что-то... — пробормотал Хрущёв.
— Никита Сергеич, натрий надёжно заперт внутри тройной оболочки, — успокоил Ефим Павлович Славский. — Оболочка первого контура, слой свинца, потом оболочка второго контура. Не вырвется. Ну, и, конечно, пока все нюансы не отработаем, на лодку его не поставим.
— Тут, Никита Сергеич, надо понимать ещё один момент, — добавил Курчатов. — На этом реакторе мы можем относительно дёшево экспериментально отработать и понять те нюансы использования свинцового теплоносителя, которые потом можно будет развить в проекте БРЕСТ. Та схема, которая предложена в концепте БРЕСТ (http://www.atomic-energy.ru/technology/36000) весьма сложна для постройки по ней опытного реактора. Наша ампулизированная баковая схема проще.
— М-да... Ну, хорошо. Допустим, — Первый секретарь теперь выглядел обеспокоенным. — Насчёт урана-233 хотел спросить. Вот, ваша РУНА-Т будет его нарабатывать в больших количествах, так?
— Да, — подтвердил Векслер.
— И куда мы его девать будем? Я имею в виду — прямо сейчас? У нас что, есть готовые варианты его использования?
— Вообще-то есть, — ответил Курчатов. — Я специально пригласил директора комбината «Маяк» Федора Яковлевича Овчинникова.
Овчинников поднялся со своего места в конце стола. Никита Сергеевич отметил, что директор «Маяка» ещё совсем молодой, с широкой, располагающей улыбкой.
— Мы, товарищ Хрущёв, сейчас заканчиваем на комбинате монтаж уникальной, полностью автоматизированной производственной линии из гибких производственных ячеек, — начал Фёдор Яковлевич. — Товарищ Щёлкин разработал универсальный малогабаритный боеприпас, который на этой линии будет собираться серийно, в больших количествах. Новый реактор-ускоритель позволяет получать расщепляющиеся материалы значительно дешевле, чем раньше. Раньше мы уран-238 тысячами тонн в центрифугах крутили, пока там от него уран-235 отделишь... Электричества эти центрифуги расходуют — море! Потом этот уран надо в реакторе жечь, чтобы 238-й уран перевести в плутоний. А плутоний, это такая гадость... летучая, ядовитая, радиоактивная... И стоит дороже золота. Кирилл Иваныч, вы про свой ядерный запал расскажите поподробнее.
Академик Щёлкин поднялся, развернул несколько сложенных в трубку плакатов и повесил их на демонстрационную стойку, один на другой. Хрущёв с интересом разглядывал устройство, по форме напоминающее орех арахиса (картинка и описание https://ru.wikipedia.org/wiki/W88)
— Это — законченный вариант термоядерного боеприпаса, предлагаемого для наших новых баллистических носителей, выполненного по двухступенчатой схеме Теллера-Улама, — сказал Щёлкин. — Отличие нашей совместной товарищами Харитоном и Зельдовичем разработки в том, что элементы из плутония и урана-235 в ней заменены на элементы из урана-233. Основная мощность взрыва, как и раньше, достигается в результате реакции слоёных оболочек из дейтерида лития-6, но инициация производится подрывом не плутониевого, а уранового заряда. Вот этого овального элемента в верхней части. Вот это и есть тот универсальный «ядерный запал», который будет производиться на автоматизированной сборочной линии комбината «Маяк», и который так долго нам не давался. Его мощность составит от пяти до десяти килотонн в тротиловом эквиваленте, в зависимости от того, сколько смеси дейтерия и трития положено вот тут, в центре. Это — микротермоядерный заряд, он служит исключительно для более полного «сгорания» урана.
— То есть, этот запал сам по себе — уже маленькая атомная бомба, — уточнил Хрущёв.
— Да, именно.
— А почему он вам долго не давался?
— Форма, Никита Сергеич, — пояснил Щёлкин. — Форма и критическая масса. Все наши заряды ранее делались круглой формы. Поэтому у нас долго не получалось сделать бомбу малого диаметра. Меньше 300 миллиметров. Реально первые термоядерные слойки были по полтора метра в диаметре. Миллиметров 400-500 инициирующий заряд, ведь плутоний в нём надо окружить обычной взрывчаткой, в оболочке, со взрывателями. Вокруг него наворачивались слои дейтерида лития, всё это хозяйство было ещё в оболочке из урана-238 или свинца.
— Когда мы в апреле 1956 года получили от Игоря Васильевича первые сведения о заряде овальной формы, было много споров, сомнений, боялись, что эта штука вообще не сработает. Наконец, в 1957-м году провели первое испытание такого заряда. Неудачно. Не смогли обеспечить синхронность подрыва обычной взрывчатки, ошибка в проектировании системы подрыва имплозивных линз инициатора. Второе испытание — получилось, помните, я вам докладывал про «термоядерный горох», что мы для флота сделали? А потом эти заряды ставили на Р-7 с «самосвалом» (АИ, см. гл. 02-39)
— Помню, конечно! — заулыбался Хрущёв.
— Вот. Овальная форма позволила уменьшить диаметр инициирующего заряда. Теперь его можно поместить в калибр 204 миллиметра. Мы продолжаем работать над уменьшением калибра, с плутонием, думаю, получится и в 152 миллиметра уложить, но это дороже.
— Основное преимущество нашего заряда с ураном-233 — то, что стоимость расщепляющегося вещества, получаемого в реакторе-ускорителе товарища Векслера значительно, в несколько раз дешевле, чем стоимость плутония.
— Это почему? — уточнил Никита Сергеевич.
— Дешёвое, распространённое сырьё — торий. Его коэффициент воспроизводства в тепловых реакторах больше или равен единице, то есть, сколько тория в реактор загрузили, столько урана-233 получили. В случае наработки в реакторе-ускорителе дело обстоит ещё лучше. Это раз. Отсутствие этапа обогащения урана в центрифугах — два. Не надо долго мариновать в реакторе уран-238, переводя его в плутоний — три. Процесс в реакторе-ускорителе идёт значительно быстрее, при этом на единицу затраченной энергии, по сравнению с обогащением в центрифугах, конечный выход расщепляющегося вещества в реакторе-ускорителе в разы больше. При этом из получаемого урана-233 можно делать не только бомбы, но и ТВЭЛы для атомных электростанций.
— Та-ак, понял, — широко улыбнулся Хрущёв. — Технология двойного назначения?
— Вроде того, — кивнул Щёлкин. — Дальше, в стоимости любого атомного заряда основная часть — стоимость расщепляющегося материала. У нас он относительно дешёвый, и его много. Что произойдёт? А то, что у нас есть возможность резко удешевить ядерное оружие. Есть возможность быстро достичь паритета по количеству зарядов с Соединёнными Штатами.
— Так это же замечательно, — обрадовался Никита Сергеевич.
— Конечно, — подтвердил академик. — Заряд маленький — есть возможность засунуть его в артиллерийский снаряд, в торпеду, в более мощный заряд для авиабомбы или головной части ракеты, — Щёлкин снял первый плакат, под которым висел второй. — Юлий Борисович, вам слово.
Академик Харитон поднялся, подошёл к плакату и взял указку из рук Щёлкина:
— Вот этот «арахис» — тут у нас в нижней части концентрические круги — это схематически изображена вторая ступень, аналогия «слойки» товарища Сахарова, но с другими компонентами. Вместо урана-235 — уран-233. «Слойка» помещена в общий с запалом корпус из урана-238, заполненный пенополистиролом. Подрыв запала порождает лавину излучения, которое инициирует взрыв «слойки». А уж её можно делать сколь угодно мощной, наворачивая слои.
