Плутониевая зона

«Выбор нужно было сделать между длинными урановыми стержнями, имеющими преимущество с точки зрения физики ядра, и относительно короткими цилиндрическими столбиками, удобными в обращении».

Действительно, десятки небольших цилиндрических блочков, поставленных в канале один на другой, образуют, по сути дела, тот же длинный урановый стержень. Но зато операции загрузки и выгрузки уранового топлива при этом упрощаются. Американцы использовали в своих промышленных котлах длинные стержни. Наши конструкторы во главе с Николаем Антоновичем Доллежалем сделали выбор в пользу блочков, тем более, процесс их изготовления был уже освоен в 1946 году.

Еще одна проблема заключалась в необходимости надежной защиты урана от коррозии. Дело в том, что непосредственное соприкосновение урана с водой категорически недопустимо. Уран активно реагирует с водой. Их контакт привел бы не только к заражению воды радиоактивными осколками деления, но и к разрушению блоков урана и выносу топливного материала из активной зоны реактора потоком охлаждающей воды.

Технология нанесения защитного слоя на урановый блочок была признана одним из самых больших секретов как американского, так и советского проектов, так как от качества покрытия зависело надежное разделение урана и охлаждающей воды.

Однако не только уран, но и графитовые кирпичи надо было предохранить от непосредственного контакта с водой. Замоченный графит теряет свои превосходные качества замедлителя, увеличивая паразитный захват нейтронов и снижая коэффициент их размножения. Вода является дополнительным поглотителем драгоценных нейтронов. Если в каналах охлаждающая вода была вынужденным элементом, то в самой графитовой кладке ее наличие никак недопустимо.

Поэтому урановые блочки, охлаждаемые водой, должны быть отделены от окружающего графита предохраняющей разделительной трубой технологического канала (ТК).

В качестве материала для труб ТК, как и рекомендовал Г. Смит, был выбран алюминиевый сплав, поскольку алюминий слабо поглощает нейтроны и «только алюминий можно считать пригодным с точки зрения коррозии».

Заказ алюминиевых труб — 1200 штук — был осуществлен на одном из авиационных заводов, но к осени 1947 года еще не был выполнен.

Чрезвычайно сложной была спроектирована биологическая защита реактора.

У Смита читаем:

«Весь котел должен быть окружен очень толстыми стенками из бетона, стали… Вместе с тем должна быть предусмотрена возможность загрузки и разгрузки через эти стены и ввода-вывода воды через них. Защитные укрытия должны быть не только непроницаемыми для радиоактивного излучения, но и газонепроницаемы, так как воздух, подвергшийся облучению в котле, становится радиоактивным».

Верхняя (над графитовой кладкой) и нижняя (под кладкой) биологическая защита «Аннушки» предусматривалась в виде двух рядов стальных двутавровых балок высотой в человеческий рост, засыпанных в пазах слоями песка и железной руды с примесью бора.

По периметру графитового цилиндра была запроектирована боковая биологическая защита в виде девяти металлических отсеков (каждый объемом с однокомнатную квартиру), которые должны были заполняться водой.

Все это гигантское сооружение необходимо было окружить дополнительной двухметровой защитой из тяжелого бетона.

Верхняя часть технологических каналов («головки») располагалась на уровне земли, образуя часть пола в Центральном зале над реактором.

Чтобы можно было безопасно ходить по головкам каналов во время эксплуатационных и ремонтных работ, каждый ТК закрывался сверху еще 15-килограммовым кирпичом из свинца. Все эти съемные кирпичи в совокупности образовывали свинцовую крышку атомного котла. Каждый кирпич был обозначен, как и каждый ТК, четырехзначным номером.

Кроме того, дополнительной защитой реактора являлся окружающий его скальный грунт, в вырытом котловане которого и производился весь монтаж реактора.

Проект вертикального аппарата «А» был выполнен специальным отделом НИИХиммаша и утвержден после согласования с Курчатовым в августе 1946 года. Тогда-то ПГУ и начало осуществлять заказы на изготовление специальных конструкций, арматуры, приборов и всего необходимого для монтажа оборудования.