Полярная мечта

В корабельном реакторе происходил распад атомов урана 235, редкой примеси самого тяжелого из металлов — урана. Ядро не только делилось на осколки, но и выбрасывало три «снарядика», три нейтральные частицы — нейтрона. Если такой снарядик попадет в соседнее ядро атома урана 235, оно разрушится, освобождая скрытую в нем энергию. Чтобы заставить энергию постоянно выделяться, надо быть уверенным, что летящий нейтрон встретит на своем пути ядро урана 235. Ядра атомов по сравнению с их величиной отстоят одно от другого на огромных расстояниях. Летящий нейтрон может не задеть ни одного из них. Известно, что случайно выпущенной пулей трудно попасть в ствол дерева. Но если деревьев на пути встретится много, если пуля будет направлена в лес, то какой-нибудь ствол она заденет обязательно. Так и в урановом реакторе. Чтобы быть уверенным, что нейтрон попадет в нужное ядро, надо иметь «целый лес» таких ядер, то есть, попросту говоря, нужно поместить в реакторе достаточное количество вещества. Если это вещество не будет иметь никаких примесей, то реакция распада распространится молниеносно, каждое разлетевшееся ядро разрушит соседнее, которое, в свою очередь, расколет еще одно или два, в результате произойдет атомный взрыв. Если же уран 235 будет лишь примешан к обычному урану, который поглощает нейтроны, но не разрушается, то реакция будет носить не взрывной, а более спокойный характер. Можно воспользоваться тем, что некоторые вещества захватывают нейтроны, и погружать в реактор стержни, сделанные из этих веществ. Таким способом легко уменьшать рой летящих нейтронов и регулировать тем число разрушаемых ядер и количество выделяемой энергии.

Первые реакторы атомных электростанций были рассчитаны на нейтроны, летящие с замедленными скоростями. Урановые стержни окружали веществом, способным тормозить летящие нейтроны, например графитом. Реактором управляли, вводя в него стержни, сделанные из бористой стали, — они поглощали нейтроны. Полностью вдвинутые в реактор, эти стержни могли и совсем остановить реакцию.

Если нейтроны летят медленно, атомного горючего надо загрузить в реактор очень много — около двадцати тонн металлического урана при шестистах тоннах замедлителя — графита. К этому надо еще прибавить вес защитных стен — несколько тысяч тонн. Для транспортных установок это, конечно, слишком громоздко и не годится даже для кораблей.

Лучше, когда в качестве замедлителя применяют не графит, а тяжелую воду. Но и в этом случае приходилось загружать в реакторы три тонны урана и пять тонн тяжелой воды, вещества редкого и дорогого. И даже такая установка слишком тяжела.

Другое дело, если пойти на использование быстро летящих нейтронов. Тогда можно ограничиться в реакторе лишь несколькими сотнями килограммов урана. Однако в этом случае нужно было решить труднейшие задачи управления реакцией, отвода выделяющегося тепла.

Федор показывал Виктору установку:

— К сожалению, не могу показать тебе реактор. Опасное излучение. Нас отделяет от него надежная защита: шестьдесят сантиметров бетона снижают опасную радиацию в сто раз.

В корабельном реакторе для регулирования пользовались замедлителями нейтронов. Когда корабль шел полным ходом, все замедлители специальными автоматами удалялись из реактора. Быстрые нейтроны попадали в наибольшее число ядер, освобождая максимальное количество энергии.

Федор провел Виктора в котельную. В чистом помещении с глянцевыми стенами стояли паровые котлы, внешне напоминающие котлы судовых установок. Вдоль стен тянулись толстые теплоизолированные трубы. Виктор заметил обычные водомерные стекла и манометры. На одном из циферблатов отмечалась температура в несколько сот градусов. Никаких топок у котлов не было.

Виктор показал Федору на прибор со шкалой температур.

— Котлы нагреваются расплавленным металлом, — пояснил Федор.

— Ты с ума сошел! — воскликнул Виктор. — Я вовсе не хочу, чтобы мое тело пронизывалось смертоносным излучением. Ведь металл побывал в реакторе и, наверное, стал радиоактивным. Ты как хочешь, а я ретируюсь.

Федор успокоил Виктора. Реактор действительно охлаждался своеобразной жидкостью — расплавленным металлическим сплавом калия и натрия с температурой около шестисот градусов, — стальные трубы при этом, конечно, не портятся. Сплав этот, пройдя через реактор, действительно становится опасно радиоактивным для обслуживающего персонала. Поэтому его в котлы не пускают, а направляют в промежуточный теплообменник, где он нагревает такой же расплавленный металлический сплав, но протекающий по самостоятельным трубам и уже не радиоактивный. Он потом и нагревает котлы, поднимает в них пар.

— Пойдем в кочегарку, — предложил Федор.

Они поднялись по трапу в просторную чистую каюту с круглым иллюминатором. Она походила на радиорубку. На мраморном щите поблескивали приборы и сигнальные лампочки. На черной эбонитовой панели виднелись кнопки с надписями.

За столиком сидела молоденькая девушка-оператор и что-то прилежно записывала в журнал. Увидев капитана, она встала.

— Наш кочегар, — без улыбки представил ее Федор.