Владимир Орлов - Трактат о вдохновенье, рождающем великие изобретения
Наконец, при укладке пятьдесят четвертого слоя, когда масса урана достигла сорока пяти тонн, зазвучали первые гулкие щелчки. Атом пробудился, и, казалось, забилось в графитовой куче его большое сердце. Совершилось величайшее событие в истории европейской науки — цепная ядерная реакция началась. Удары учащались, и ученые поспешили укрыться в подземный коридор. Нелишняя предосторожность! Атомный реактор вырабатывает не только тепло, но и незримые опасные радиоактивные излучения огромной проникающей способности.
Так родился дальний предшественник реактора первой в мире атомной электростанции.
Нам пришлось приготовиться к тому, что конструкцию его современного потомка — атомной топки электростанции Академии наук СССР, как и всякого действующего реактора, рассмотреть как следует не удастся. Он, конечно, тоже испускает смертоносные радиоактивные излучения и поэтому должен быть прикрыт надежной защитой.
Внутренние помещения атомной электростанции подтверждают тезис, что архитектура фабрик энергии во многом зависит от свойств самой энергии. Как бы ни мудрили архитекторы, гидросиловую станцию никогда не спутаешь с ветряком.
Пафос внутренней архитектуры атомной электростанции — это пафос лучевой защиты. Верным и дешевым заслоном от радиоактивных излучений, как известно, служит массивный бетон, и поэтому здесь часто попадаются бетонные, конструкции такой мощности, которые даже строителям старых крепостей показались бы конструктивным излишеством.
Перед нами растворялись тяжелые двери, словно дверцы сейфа-великана, открывались зигзагом идущие коридорчики, вроде тех, что проходят в толще крепостных стен. Как на поле зигзаг окопа защищает от прямо летящей пули, так и здесь зигзаг коридоров защищает от прямого удара луча.
Коридорчики приводят нас к святая святых — залу, где расположен атомный реактор. Мы довольно робко заглядываем туда сверху, через оптические иллюминаторы из тяжелого желтоватого стекла, защищающего от радиоактивных излучений. Как в бинокле с обратной стороны, открывается уменьшенная в размерах, но и расширившаяся в границах панорама зала. Она озадачивает нас своей пустынностью. Лишь в одном из углов зала виднеется в полу круглая крышка, опоясанная толстым кольцом бетонной защиты, обнесенная легкой цепной балюстрадой.
Красные световые сигналы, предостерегающие об опасной радиоактивности, не горят на стенах зала, значит, можно спокойно спуститься вниз, подойти вплотную к балюстраде. Мы стоим теперь над самой колыбелью, где рождается атомная энергия, ощущая ее могучее тепло. Там, под нашими ногами, за бетонной броней протекают бесшумные процессы, имеющие величественный и гордый смысл.
Есть античный миф о титане Прометее, похитившем небесный огонь для того, чтобы подарить его людям. Но тот земной огонь, у которого тысячелетия грелись люди, был всего лишь бледным призраком небесного огня. Он рождался в ходе сравнительно вялых химических реакций, протекавших в самых внешних оболочках атомов. А огонь, пылавший в небе, — нестерпимый жар и блеск небесных светил, — был итогом реакций ядерных, совершавшихся в самых недрах атомного ядра. Астрофизика учит, что звезды и наше солнце, с точки зрения энергетической, — это колоссальные природные атомные реакторы, сияющие в безднах неба. И выходит, что только совсем недавно, с открытием атомной энергии, человечество свело огонь с небес на землю, совершив тем самым подвиг Прометея.
С уважением смотрим мы на круглую крышку атомного реактора, прикрывающую бетонный ларец, где бушует прометеев пламень. По крышке видно, что реактор атомной электростанции совсем небольших размеров.
Разумеется, современная конструкция атомного реактора во столько раз сложнее кучи урана и графита, во сколько раз реальный электрический генератор, например, сложнее магнита и мотка проволоки. Усложнения мыслимы не только во внешнем оформлении и в деталях внутреннего устройства, но и в типе атомного горючего, в веществе замедлителя, если он, конечно, необходим, и даже в самом характере использования нейтронов.
Общая масса атомного топлива, загружаемая в реактор атомной электростанции, составляет ныне не десятки тонн, как это было в первом уран-графитовом реакторе, а всего лишь немногим больше полутонны. Несмотря на это, реактор развивает номинальную тепловую мощность в тридцать тысяч киловатт. Это объясняется тем, что в качестве атомного топлива принят не природный уран, а искусственно обогащенный, содержащий пять процентов изотопа урана-235. Всего тридцать граммов горючего расходуется в реакторе за сутки. Такого куска металла не хватило бы на чеканку и трех пятикопеечных монет! Не мешает вспомнить, что угольная станция такой же мощности потребляет за этот срок более семи вагонов каменного угля.
Реактор заключен в герметический цилиндрический кожух, выполненный из нержавеющей стали и покоящийся на бетонном основании. Кожух заполнен графитовой кладкой с тщательно рассчитанными зазорами. Чтобы графит, раскаляющийся местами докрасна, не выгорел, кожух заполняется гелием или азотом. Так предохраняют от перегорания нити полуваттных электрических ламп.
Сто двадцать восемь вертикальных рабочих каналов пронизывают центральную часть графитовой кладки. Каждый рабочий канал представляет собой длинный графитовый цилиндр; внутри него находятся тонкостенные стальные трубки, по которым идет вода. Здесь она омывает трубчатые же тепловыделяющие элементы из специального сплава, содержащего обогащенный уран, и отбирает от них тепло, необходимое для образования пара. Трехметровая толща бетона и метровая толща воды, окружающая реактор, служат надежным экраном, заслоняющим радиоактивные излучения.
Эта мощная атомная топка нуждается в более чутком обращении, чем спичка, горящая на ветру. Процесс приходится вести на тонкой грани; рой мятущихся нейтронов готов сойти на нет или, наоборот, возрасти лавиной. И тогда-то может произойти авария.
Но как управлять процессом, если реактор испускает смертоносные лучи и к нему не смеет прикоснуться ничто живое?
Телемеханика протягивает тут на помощь свои стальные руки. Управляемые на расстоянии механические руки берутся здесь за самые рискованные операции, например очистку атомной топки от отработанного ядерного горючего, весьма радиоактивного и опасного для окружающих. Вот в чем заключалась разгадка пустынности зала, озадачившей нас: ничто здесь не должно мешать манипуляциям стальных рук!
Присутствие телемеханики замечается всюду. Мы увидели в одном из боксов станции целое семейство гибких тросов, пронизывающих бетон. Они соединили регулировочные органы реактора с электромоторами управления. Это были вожжи, которыми управлялся атомный исполин.
Но электромоторами управляют аппараты, более проворные, чем руки возницы. Около атомного реактора встретились хитроумные приборы электроники, появление которых было подготовлено всем развитием науки и техники последних лет. Конструкторы станции объединили их в надежные системы автоматики, самостоятельно управляющие реактором. Они извещают персонал о назревающих неполадках, страхуют и перестраховывают самую ничтожную вероятность аварии на любом участке. Целый хор этих устройств или их полномочных представителей выстроился полукругом на центральном пульте станции. Хором управляет человек.
Еще очень молодой человек, вероятно, комсомольского возраста, занимает кресло дежурного инженера, острым глазом косится на стрелки приборов, нажимает изредка кнопки, отдает негромкие команды в телефонную трубку. Он несет свою вахту под взыскательным руководством старшего инженера, впрочем, старшего только по должности, но никак не по годам. Трудовые книжки этих молодых людей с отметками с места начала работы, надо думать, со временем попадут в музей. Невозможно даже представить, с какими чудесами техники еще придется встретиться этим ребятам, если со службы на атомной электростанции началась их трудовая комсомольская жизнь.
Добродушно согласившись испытать перед нами бдительность автоматики, молодые люди внезапно и резко нарушили режим реактора. Как переполошились, как захлопотали автоматы, кинувшись выправлять положение! Замигали на пульте лампочки и световые транспаранты, закачались стрелки приборов. Но одна из стрелок не шелохнулась. Это была стрелка прибора, измеряющего выходную мощность установки. Автоматы совместными усилиями удержали на прежнем уровне режим процесса. Инженеры пояснили, что при нарушении более грубом аварийное устройство, решительно вмешавшись в дело, погасило бы атомную топку, остановило бы атомный реактор, исключив тем самым возможность несчастья.
Что же это за могущественные органы, которые позволяют держать в узде нарастающую лавину цепной реакции расщепления ядер урана? Они выглядят очень прозаически. Это несколько стержней из карбида бора, погружаемых в рабочую зону реактора. Глубиной погружения стержней и управляет автоматика. Карбид бора обладает замечательным свойством поглощать нейтроны. Он как бы отсасывает их из атомной топки, разрежая их нарастающий рой. Есть особые стержни для аварийной защиты. Их головки заметны над крышкой реактора. Эти стержни при аварийном сигнале свободно падают в активную зону атомной топки и гасят цепную реакцию.