Электрический дракон

В 1912 году семья Курчатовых переезжает в Крым, в Симферополь. Этот город оказался гораздо крупнее Сима, в нём были гимназия и университет. Благодаря своим способностям, упорству и помощи родителей, Игорь Курчатов закончил школу и университет на «отлично» и даже досрочно – и в результате оказался в 1925 году в Петербурге, в знаменитом институте Иоффе. В 1930 году Курчатов стал заведующим физическим отделом этого института, а в 1932 году приступил к изучению атомного ядра. В 1936 году Курчатов с сотрудниками открывает эффект изомерии искусственных атомных ядер, а в 1937 году – запускает первый в Европе циклотрон – ускоритель элементарных частиц. В 1942 году Курчатов возглавил советский атомный проект – и был на этом посту до конца своей жизни.

Курчатов и советские физики разработали атомный метод получения электричества. Раньше электричество вырабатывалось в основном на тепловых электростанциях, которые топились углём, мазутом или газом. Энергия горения угля или мазута грела водяной котёл, который давал пар, вращающий турбину. Турбина, вращая огромный металлический диск в магнитном поле, вырабатывала электричество или переменный ток. Принцип работы самой турбины-электрогенератора был примерно таким же, как у первого электрического генератора Фарадея, который называют диск Фарадея. Этот диск, вращаясь в поле сильного магнита, дает электрический ток.

Важным источником электричества были также гидроэлектростанции, в которых турбину электрического генератора крутила падающая вода. Немного электричества вырабатывалось с помощью ветряков, где небольшую турбину вращал ветер.

– А как же солнечные батареи? Ведь с их помощью тоже можно вырабатывать электричество! – воскликнула Галатея.

– Можно, но во времена Курчатова этот метод почти не использовался, да и сейчас он приносит лишь очень небольшую часть электроэнергии, которую потребляет человечество. Перед Курчатовым и его сотрудниками стояла сложнейшая задача: поставить энергию атома на службу людям, в том числе научиться извлекать из атомной энергии электрическую.

– А зачем? – полюбопытствовала Галатея. – Разве нельзя использовать атомную энергию впрямую?

– Нельзя, – покачала головой Дзинтара. – Получение атомной энергии сопровождается опасной радиоактивностью, от которой требуется массивная защита. Поэтому ни атомных кастрюль, ни даже атомных автомобилей никто ещё не создал. Атомные реакторы стоят только на больших кораблях и на электростанциях, вырабатывающих из опасной атомной энергии безопасную и легко передаваемую электрическую энергию. На атомных электростанциях реактор тоже греет водяной котёл, нужный для вращения паровой турбины электрогенератора. Простые атомные реакторы ставят ещё и на межпланетные космические аппараты, которым нужно работать много лет вдали от Солнца, – ведь такие аппараты летят в вакууме, далеко от людей и нашей планеты, поэтому можно не опасаться радиоактивного загрязнения земной среды и опасности для землян.

– Но ведь космические станции стартуют с Земли, значит, есть вероятность аварии в атмосфере при взлёте! – возразил Андрей.

– Правильно, поэтому космические аппараты с радиоактивными материалами запускаются с помощью только самых надёжных ракет!

Но вернёмся к созданию первого атомного реактора. Самые первые атомные реакторы на Земле были естественного происхождения и работали в Африке, но во времена Курчатова об этом ещё не было известно.

В декабре 1942 году первый в мире искусственный атомный реактор был запущен в США, в здании чикагского стадиона. Реактор был построен группой физиков Чикагского университета под руководством итальянского физика-эмигранта Энрико Ферми, и этот реактор был сугубо исследовательским. С помощью этой установки учёные хотели проверить саму возможность существования самоподдерживающейся атомной реакции.

Этот первый реактор получил название «чикагской поленницы», потому что состоял из 350 тонн графитовых блоков, уложенных, как дрова, в прямоугольный штабель с деревянным каркасом. Внутри графитового штабеля размещалось около 40 тонн слитков металлического урана и кирпичей из оксида урана. Урановые слитки и кирпичи были радиоактивны и выделяли некоторое количество энергии и быстрые нейтроны. Поток быстрых нейтронов проходил через соседний графитовый блок, замедлялся и попадал в другой урановый кирпич. Ядра урана начинали делиться под воздействием пучка медленных нейтронов – и выделяли новую порцию энергии и ещё один поток быстрых нейтронов…

– Который снова проходил через графитовый блок и замедлялся! – завершил мысль Андрей.

– Верно. Для того чтобы начавшуюся реакцию можно было заглушить, использовались стержни из кадмия и стали с примесью бора. Такие стержни активно поглощали нейтроны и заглушали реакцию. В качестве аварийного средства над реактором висел заглушающий стержень на верёвке. В случае непредвиденного разгона ядерной реакции, верёвку надо было перерубить, чтобы стержень падал в глубь реактора, останавливая её. Мощность реактора, который не имел охлаждения, была очень маленькой – около одного ватта.