Атомная энергия для военных целей

8.36. Для любого непрерывно действующего котла эффективный коэффициент размножения k должен равняться единице при любой мощности котла. Наилучшее значение k, наблюдавшееся в урано-графитовой решетке, не может быть достигнуто в котле на практике, вследствие ухода нейтронов через поверхность, влияния системы охлаждения, цилиндрических каналов для урана и защитного покрытия урана и других второстепенных факторов. Исходя из воздушного охлаждения и максимальной допустимой температуры поверхности урана, размеры котла необходимо было выбрать так, чтобы он мог давать 1000 kW. Эффективное значение k должно падать с повышением температуры, однако, не настолько, чтобы влияние температуры было определяющим фактором. Хотя идеальной геометрической формой для котла был бы шар, но из практических соображений рекомендуется форма прямоугольного блока.

8.37. Клинтонский котел представляет собой графитовый куб, имеющий внутри горизонтальные каналы, заполненные ураном. Уран имеет форму металлических цилиндров, защищенных газонепроницаемыми алюминиевыми оболочками. Урановые цилиндрические стержни (или блоки) могут вдвигаться в каналы, причем в каналах оставлены зазоры для потока охлаждающего воздуха и для выталкивания урановых стержней через заднюю стену котла, когда они готовы к переработке. Помимо этих каналов в котле имеются еще другие сквозные отверстия для стержней управления, измерительных приборов и пр.

8.38. Клинтонский котел был значительно больше, чем первый котел в Чикаго (см. главу VI). Но более существенны, чем его увеличенные размеры, были система охлаждения, более массивные экранирующие щиты и приспособления для смены урановых стержней. Производительность клинтонской установки соответствовала мощности котла в 1000 kW.

8.39. Инструментальная часть и приборы управления в основных чертах тождественны с соответствующим оборудованием первого котла. Интенсивность нейтронов в котле измеряется ионизационной камерой с BF₃ и регулируется с помощью стержней из бористой стали, которые могут вдвигаться и выдвигаться из котла, благодаря чему изменяется та доля общего числа нейтронов, которая вызывает деление.

8.40. Несмотря на внушительное оснащение множеством инструментов и предохранительных приспособлений, наиболее поразительная черта этого котла простота в обращении с ним. Большую часть времени обслуживающему персоналу нечего делать, кроме записи показаний различных измерительных приборов.

РАЗДЕЛИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

8.41. Здесь, как и в Хэнфорде, для процессов, связанных с плутонием, применяется управление на расстоянии, позади толстых экранирующих щитов. Оборудование для операций разделения заключено в ряд смежных камер, окруженных массивными бетонными стенами. Эти камеры образуют непрерывную структуру (каньон), длиной около 100 футов, на две трети зарытую в землю. К каньону примыкают помещения для управления, лаборатории для анализа, а также лаборатория для дальнейшей очистки плутония, после того как он освобожден от примесей до состояния относительной безопасности.

8.42. Урановые стержни, применявшиеся в работе котла, переносятся под водой к первой из камер и затем растворяются. Дальнейшие операции производятся путем перекачивания растворов или шлама из одной камеры или центрифуги в другие.

КАЧЕСТВО РАБОТЫ КЛИНТОНСКОГО КОТЛА

8.43. Клинтонский котел начал работать 4 ноября 1943 г. и в течение нескольких дней его мощность достигла 500 kW при максимальной температуре поверхностей урановых стержней в 110 °C. Улучшение циркуляции воздуха и повышение максимальной температуры поверхности урана до 150 °C подняли мощность, приблизительно, до 800 kW; на этом уровне она и держалась до весны 1944 года. После этого было изменено расположение урана с таким расчетом, чтобы выравнять распределение мощности в котле путем уменьшения количества металла вблизи центра котла, по сравнению с более далекими от центра частями; это позволяет увеличить среднюю мощность котла без местных чрезмерных повышений температуры. В то же время была повышена герметичность оболочек урановых стержней, что позволило котлу работать при более высокой температуре. В результате, в мае 1944 г. была достигнута мощность в 1800 kW, увеличенная в дальнейшем еще более после установки в июне лучших вентиляторов.

8.44. Таким образом, качество работы котла в июне 1944 г. значительно превысило все ожидания. В отношении легкости управления, устойчивости работы и отсутствии опасных излучений котел оказался в высшей степени удовлетворительным. Было лишь немного неполадок, которые можно отнести за счет ошибок в конструкции или в постройке.