воскресенье, 26 июля 2020 г.

Чайникам о ядерных реакторах. Часть 2

   ЧАСТЬ 1, ЧАСТЬ 2, ЧАСТЬ 3, ЧАСТЬ 4, ЧАСТЬ 5, ЧАСТЬ 6, ЧАСТЬ 7, ЧАСТЬ 8
   Обзорно, как вообще эта энергетика развивалась. Хотя уже писал в статье "Неполиткорректно о...". Итак, самый первый ядерный реактор в экспериментальных целях собрал в 1942 году под трибунами стадиона Чикаго эмигрант из Италии Энрико Ферми. В качестве замедлителя нейтронов использовался графит. Охлаждение воздушное.
   Тут же в рамках Манхеттенского проекта приступили к сооружению аналогичного реактора (Реактор В) в штате Вашингтон на берегу реки Колумбия, где позже возник Хэнфордский комплекс с реакторами и линиями сепарации плутония. Замедлитель также графит, но охлаждение водяное. Назначение единственное- наработка оружейного плутония.
   Немцы из-за ошибок в расчётах, то ли собственных, то ли "подброшенных" английской разведкой, стали строить реактор с тяжеловодным замедлителем. Тяжёлую воду нарабатывали на единственной установке в Норвегии. При транспортировке баржи с тяжёлой водой через фиорд норвежские партизаны не без помощи англичан оную взорвали. Потом и саму установку. В итоге немецкий атомный проект затормозился. Про это и вообще про Манхеттенский проект книга Роберта Юнга "Ярче тысячи солнц".
   Советская разведка этой сфере работала лучше немецкой, первый курчатовский реактор на территории нынешнего Курчатовского центра (неподалёку от метро "Октябрьское поле"), как у Ферми, был с графитовым замедлителем и воздушным охлаждением, запустили его 25 декабря 1946 года. Закрыли только в 2012, до этого чуть не в центре Москвы работал реактор.
Озёрск сегодня
   Первый промышленный реактор для наработки плутония построили в Озёрске (Челябинск-40) в 1948 году, тут уже водяное охлаждение. Кстати, для реактора вырыли в грунте котлован охренительной глубины, копали вручную несколько тысяч землекопов, разумеется, жителей ГУЛага. Потом здесь возник знаменитый комбинат "Маяк", на котором в пятьдесят седьмом рвануло ёмкость с радиоактивными отходами (Кыштымская катастрофа), засрали огромную территорию, население пришлось выселять.
   В общем, изначально уран-графитовые реакторы служили наработке оружейного плутония, хотя логично было предположить, что выделяемое при делении ядер урана тепло можно как-то рационально использовать. Например, заставив охлаждающую воду кипеть, получившийся пар отправить крутить турбину.
   Впервые электрический ток от уран-графитового реактора X-10 Ок-Риджской лаборатории был получен в 1948 году. Не стал гуглить, выяснять, каким образом это было выполнено. При помощи крутящего турбину пара или термоэлектрическим способом. Просто констатируется факт первого получения электричества от тепла, выработанного в ядерном реакторе. 
  Ток был получен, американцы убедились, что схема работает, продолжать эксперименты с уран-графитовым канальным реактором не стали, посчитав этот тип непригодным для электростанции по причине небезопасности. И уж тем более не стали называть это первой АЭС. Там живут люди с рациональным мышлением, которым не присущи понты и фаллометрические наклонности гопоты из подворотен.
   В 1951 году в штате Айдахо был построен первый реактор размножитель (английский термин breeder, что переводится и как скотовод, свиновод) на быстрых нейтронах EBR-1 с натриево-калиевым теплоносителем. Подробнее ниже, собственно, эту статью я и стал писать из-за восторгов российских патриотов по поводу БН-800, относящегося к этому же классу реакторов. 
   Факт, что это первый такой реактор в мире, построен был именно для подтверждения теории возможности наработки плутония в количестве бОльшем, нежели сгорает исходного ядерного топлива (коэффициент воспроизводства больше единицы).
   Поясняю. Делящимся веществом, при распаде которого выделяется энергия, является уран-235, которого в природном уране 0,7%, остальное уран-238. Обычно в ядерных реакторах топливо обогащено по урану-235 до 2-4%, в реакторах на быстрых нейтронах и подводных лодках до нескольких десятков процентов.
   Уран-238 не делится, но, поглощая нейтрон, которых в активной зоне любого реактора больше, чем шпал на БАМе, образует долгоживущий изотоп плутоний- 239, коий является делящимся веществом, даже лучшим, чем уран-235. Отношение образовавшегося плутония-239 к заложенному урану-235 называется коэффициентом воспроизводства. В реакторах на быстрых нейтронах он выше 1, в графитовых ниже, потом тяжеловодный реактор, за ним легководный. Классификация по типу замедляющего нейтроны вещества.
   Первым идею реакторов-размножителей на быстрых нейтронах предложил упоминавшийся Энрико Ферми. В СССР это направление развивалось с конца сороковых под руководством академика А.И.Лейпунского из обнинского ФЭИ. До войны Александр Иванович стажировался в Германии и в Англии у Резерфорда, руководил Харьковским ФТИ, как водилось тогда, посидел маленько, но был выпущен.
   Кстати, в Харьковском ФТИ работал с Фридрихом Хоутермансом, позже участвовавшим в атомном проекте Германии и информировавшим союзников об оном. Цитата Хоутерманса: "Каждый порядочный человек, столкнувшись с режимом диктатуры, должен иметь мужество совершить государственную измену".
   О реакторах на быстрых нейтронах (бридерах) позже, пока об атомной энергии вообще. Именно в Айдахо от реактора EBR-1 был получен пар для турбогенератора, давшего электрический ток. Вырабатываемое электричество использовалось для собственных нужд здания Ок-Риджской лаборатории. Это и была первая в мире АЭС, работавшая до 1964 года, пока реактор не был выведен из эксплуатации.
   В СССР реакторы для наработки оружейного плутония строили те же уран-графитовые по схеме Ферми. Помимо упомянутого Озёрска в Северске (Томск-7), Железногорске (Красноярск-26). Поскольку покуда никаких других реакторов делать не умели, а показать жителям планеты, что у нас длиннее всех хотелось, в Обнинске построили с таким реактором АЭС электрической мощностью 5 МВт. И назвали первой в мире АЭС на том основании, что Ок-Ридж снабжал электричеством только сам себя, а тут подключились к внешней сети. В 1974 году выпустили вот такую книжку "Атомной энергетике 20 лет", там конструкции некоторых реакторов, включая БН-350, были опубликованы.
                                           *  *  *
   Канадцы, как участники Манхеттенского проекта, были осведомлены о направлениях ядерной программы США, однако, не занимались тупым копированием, проявили более творческий подход, нежели команда Курчатова в СССР.
   В Канаде, построившей собственный ядерный центр Чок-Ривер, изначально ориентировались на тяжёлую воду в качестве замедлителя нейтронов, что позволяет использовать в качестве топлива природный (не обогащённый 235 изотопом) уран. То же направление, напомню, разрабатывали при Гитлере, но норвежские партизаны с английской разведкой помешали.
   Исследовательский реактор NRX в Чок-Ривере с тяжеловодным замедлителем и легководным охлаждением запустили в 1947 году, к 1954-му довели его тепловую мощность до 42 МВт, это был тогда самый мощный исследовательский реактор в мире.
   NRX имел вертикальное расположение топливных сборок и охлаждающих каналов. Потом разработали для энергетических целей вариант с горизонтальным расположением CanDU (Канада- дейтерий- уран). Изготавливают и поставляют на экспорт во многие страны по сей день.
   Горизонтальное расположение, "я так думаю" (С), для удобства перегрузки топлива. Канальные реакторы, в отличие от корпусных (где активная зона заключена в корпус), позволяют осуществлять перегрузку, не останавливая реактор.
Индира Ганди на испытаниях
   В 1954 году Канада сделала для Индии реактор CIRUS, подобный NRX. Требований МАГАТЭ о нераспространении ядерного оружия тогда не существовало, хотя двусторонние договоры с поставщиками из США и Канады таковое предусматривали. Но хитрожопые индийцы наработали в этом реакторе оружейный плутоний и в 1974 году испытали "Улыбающегося Будду"- первую индийскую атомную бомбу.
   "Помогли" канадцы не только Индии, но и её "злейшему другу"- Пакистану. В 1971 году близ Карачи был запущен энергетический блок с реактором CanDU- KANUPP (типа Карачинская АЭС). Пакистан, также, как и Индия, отказался подписывать Договор о нераспространении ядерного оружия, в 1976 году канадские специалисты покинули страну, перестали поставлять топливо. Но Пакистан это не остановило.
   "Пакистан будет есть траву или листья, даже страдать от голода, но создаст ядерную бомбу" (Зульфикар Али Бхутто)
   Ну, вы поняли. Диктаторским режимам всегда проще делать бомбы, танки и ракеты, чем демократическим. При демократии народ не захочет есть траву с листьями и переизберёт власть.
   Уран нашли, то ли свой, то ли китайский. Построили ещё АЭС с реактором типа CanDU, достроили завод по переработке топлива, который начали строить, но не достроили французы. В 1998 году испытали несколько атомных зарядов.
                                           *  *  *
   Великобритания, также участвовавшая в Манхеттенском проекте, свои первые реакторы для наработки плутония делала уран-графитовые с воздушным охлаждением. Как у Ферми. Первые два реактора были построены в ядерном комплексе Селлафилд на берегу Ирландского моря, и вскоре Великобритания стала третьей страной мира с ядерным оружием.
   ЧИТАТЬ ДАЛЬШЕ

Комментариев нет:

Отправить комментарий