В реакторе БР-2 мы отрабатывали тепловыделяющие сборки с МОКС, и нитридным смесевым топливом, а также опробовали ториевый и из природного урана бланкет-размножитель, получив в итоге уран-233 и плутоний-239. Полученные результаты очень пригодились при экспериментальной проверке переданных нам схем новых перспективных реакторов-бридеров серии БРЕСТ, с ртутным и свинцовым теплоносителем. (Ртуть по своему поведению подобна свинцу, поэтому полученные результаты пригодятся, если будет принято решение о развитии реакторов на свинцовом ЖМТ.)
Помимо БР-2 мы также сделали ещё один опытный реактор, БР-5, баковой конструкции, с натриевым теплоносителем, на котором отрабатываем особенности схемы новых реакторов-бридеров серии БН. На нём мы также работаем с МОКС-топливом, и ториевыми топливными сборками. На БР-5 мы также отрабатываем задачу очистки урана-233 от нежелательных изотопов методом перевода в летучий сульфид промежуточного изотопа протактиния-233 и доводки до кондиции вне корпуса реактора. (АИ) Но этот процесс длительный, около полугода, поэтому о каких-либо результатах говорить пока рано.
Лейпунский закончил доклад.
Не скажу, что понял каждое слово,признался Хрущёв,но дела у вас, Александр Ильич, как вижу, продвигаются успешно. Надеюсь, ртуть вы будете использовать только в опытном образце реактора, а не в промышленном. Если разгерметизируется корпус промышленного реактора, в котором несколько десятков тонн раскалённой ртути, и всё это будет испаряться... К радиации ещё и испарения ртути добавятся. Кто-то мне говорил, что вдыхание паров ртути смертельно.
Нет, в промышленных реакторах серии БН мы планируем использовать натрий в первом контуре, свинец во втором и воду в третьем,ответил Лейпунский.Предполагается баковая конструкция без каналов и трубопроводов для жидкого металла, в которых он может затвердеть. Причём свинец во втором контуре в периферийной зоне может временно находиться и в твёрдой фазе, вода третьего контура всё равно будет кипеть.
Ртуть лучше подходит для малогабаритных реакторов, которые можно использовать, например, для привода тяжёлой автотехники специального назначения, может иметь смысл для исследовательских автомобилей и транспортёров, например, для работы в экспедициях в полярных районах. На ртутном реакторе легче отрабатывать технологию свинцовогоне замёрзнет, и можно охлаждать до комнатной температуры. К тому же более плотная ртуть (13,5 г/см3 против 9,81 г/см3 у жидкого свинца) лучше поглощает гамма-радиацию активной зоны реактора.
Никита Сергеич, было бы желательно для более глубокого изучения вопроса построить опытный реактор уменьшенных габаритов по схеме БРЕСТ,предложил Лейпунский.На промышленный масштаб мы пока не замахиваемся, сначала надо оценить плюсы и минусы этой схемы.
Игорь Васильич, ваше мнение? Нужна нам эта работа? Или достаточно реакторов БН?спросил Хрущёв.
Думаю, нужна,откликнулся Курчатов.Всё же свинец в реакторе будет более безопасен, чем натрий.
Что ж, очень хорошо, Александр Ильич, спасибо большое.Хрущёв переключил внимание на Векслера:А у вас Владимир Иосифович, как успехи?
Мы пока только начали наши эксперименты на новом ускорителе, но результаты уже получены весьма обнадёживающие,начал Векслер.Безусловно, должен отметить, что полученная информация очень пригодилась... Поначалу мы собирались строить синхрофазотрон, но, проанализировав полученные сведения, решили заменить не слишком эффективную и громоздкую схему синхрофазотрона на значительно более эффективную схему нуклотрона.
Владимир Иосифович, как настоящий учёный, несколько осторожен в оценках,улыбнулся в бороду Курчатов.Нам удалось очень сильно продвинуться в конструировании ускорительной техники. К тому же были сэкономлены значительные средства, в результате изменения конструкции ускорителя. Простите, что перебил, Владимир Иосифович, продолжайте.
В отличие от предлагавшегося ранее ускорителя,продолжил Векслер,нуклотрон помимо рекордных значений энергии ускоряемых частиц и силы их тока, позволяет ускорять ядра любых атомов. Что позволило исследовать ядра разных элементов для решения вопроса наиболее эффективной генерации нейтронных пучков высокой энергии и плотности.
Были проведены серии экспериментов, с облучением мишеней из ртути, свинца, тория, природного урана пучками ядер водорода, гелия и углерода. Оказалось, что существует такие значения кинетической энергии ядра-снаряда при столкновении с ядрами мишени, при которых наблюдаются резонансные процессы, резко повышающие вероятность захвата ядра-снаряда ядром мишени, и развал мишенного ядра на нейтроны и осколки. При этом возникает каскад деления ядер. Первичными высокоэнергетическими нейтронами, полученными от столкновения ядра-снаряда из ускорителя с ядром мишени могут делиться другие ядра мишени. Возникает каскад, увеличивающий количество нейтронов от одного акта столкновения ускоренного ядра с мишенью до 10-15 штук. Что позволило добиться в мишени весьма высокого коэффициента размножения делящихся изотопов урана и плутония, в случае ториевой и урановой мишени.
На один акт столкновения ускоренного ядра и ядра мишени можно получить более 10 новых ядер делящихся изотопов. (Реальные опытные данные)
Основываясь на полученных данных, нами был построен опытовый реактор-размножитель на тории. Реактор содержит в себе активную зону, набранную из специально сконструированных полых тепловыделяющих стержней из металлического тория, в оболочке из циркония, охлаждаемых водой. Стержни расположены горизонтально, и, при помощи системы развёртки, напоминающей телевизионную, каждый стержень активной зоны изнутри облучается пучком ускоренных ядер.
При облучении пучком ускоренных ядер углерода ториевых мишеней было достигнуто наибольшее значение воспроизводства урана-233 на единицу затраченной ускорителем энергии.
По мере облучения тепловыделяющих элементов и накопления в них делящегося изотопа урана-233 растёт критичность реактора, и отношение энерговыделения активной зоны к энергии облучающего её пучка ядер.
Экспериментально установлено, что при накоплении делящегося изотопа уран-233 в количестве, составляющем 0,8 от критического, достигается отношение между затраченной на работу ускорителя энергии и выделившейся в активной зоне реактора тепловой как 1 к 20. Что открывает возможность создания энергетического реактора на базе ускорительной установки. Таким образом, возможно самообеспечение и электрогенерация Дубненского ускорительного комплекса.
Полученные в ходе первых экспериментов данные позволяют в ближайшее время разработать принципиально новый тип реактора, способный в достаточно короткие сроки обеспечить атомную индустрию СССР значительным количеством делящихся изотопов уран-233 и плутоний-239. Воспроизводство в таком реакторе при тепловой мощности в гигаватт может достигать трёх-четырёх тонн в год, что в десять раз больше, чем на предлагающихся перспективных реакторах серии БН.
Очень увлекательно, Владимир Иосифович!улыбнулся Хрущёв.В десять раз больше, говорите? Может быть, тогда нужно строить не размножители БН, а ваши реакторы-ускорители?
Не стоит делать поспешных выводов, Никита Сергеич,вмешался Курчатов.Тут одна хитрость имеется. Наши экономисты этот момент специально просчитали.
В общем объёме расходов на эксплуатацию АЭС стоимость ядерного топлива как ни странно, довольно маламенее 1%. А основную прибыль даёт производство электроэнергии. А в нашем реакторе до четверти всей произведённой электроэнергии будет забирать ускоритель. Так что убыток от недополученной энергосетью электроэнергии получается значительный, по сравнению со стоимостью произведённого топлива. Вот как вспомогательный реактор, снабжающий топливом «обычные» реакторы, наш «на своём месте». В общем, на десять обычных реакторов на тепловых нейтронах, типа строящегося ВВЭР-210 нужен один наш РУНА-Т, при равной тепловой мощности. Тогда прибыль от производства электроэнергии получается максимальной.
Руна «Т» ?переспросил Хрущёв.
Надо же его как-то назвать,пожал плечами Курчатов.Реактор-ускоритель нуклотронный ториевый. Букву «А» вставили для удобочитаемости, и чтоб супостата запутать. И в качестве эмблемы программы взяли скандинавскую руну «турисаз»,он показал всем круглый значок с красным треугольником на вертикальной палочке, напоминающим флажок.Торий в таблице Менделеева обозначается как Th. И эта руна тоже обозначает звук Th.
А ещё в скандинавской мифологии руна «турисаз» означает «врата»,добавил Векслер.То естьэто новые возможности, новые горизонты.
(http://runaswet.ru/?page_id=171)
Что-то вы меня немного запутали,пожаловался Никита Сергеевич.Такой реактор, сякой реактор, зачем столько разновидностей? Можете по-простому, на уровне четвёртого класса школы, растолковать, в чём преимущества и недостатки каждого вида? Зачем строить их все, может одним-двумя типами обойдёмся?
По реакторам, чем разные типы отличаются и где используются, можно объяснить очень быстро,ответил Курчатов.ВВЭРосновной энергетический реактор. Не очень эффективно «сжигает» ядерное топливо, но, построить его проще, поскольку он родственник паровой технике. А ей на сегодняшний момент уже более столетия. Есть где взять опыт.
Так! Уже понятнее,одобрил Хрущёв.А что БН?
БНперспективный энергетический реактор,продолжал Курчатов.Более эффективно «сжигает» ядерное топливо, и может нарабатывать больше делящихся изотопов этого топлива из «бросовых» изотопов тория и урана, чем сжигает. Превышение созданного над затраченным не очень великодо 1,4 раза в теории. Реально 1,11,2. Опыта создания таких реакторов у нас сейчас нет. В отличие от реактора ВВЭР, БН нужно создавать «с нуля», нет возможности опереться на вековой опыт паровой техники. Но сейчас у нас есть огромное преимуществоточные знания по реально отработанным конструкциям и реальным концептам реакторов-размножителей, пусть даже на научно-популярном уровне. Формулы для расчёта вывести, представляя происходящие в реакторе процессы, уже можно.
Хорошо, а БРЕСТ?спросил Никита Сергеевич.В чём его преимущество?
БРЕСТперспективный энергетический реактор,ответил Курчатов.Более эффективно «сжигает» ядерное топливо, и может нарабатывать больше делящихся изотопов этого топлива из «бросовых» изотопов тория и урана, чем сжигает. Преимущество над БНотсутствие горючего натрия в первом контуре. Физическая защищённость этого реактора выше. Конструкция проще чем у БН. Формул для расчёта и целостной теории строительства тоже пока нет, для её создания и проверки как раз и требуется построить несколько опытных образцов.
Реакторы БН и БРЕСТ, а также РУНА-Т позволяют реализовать более эффективную выработку электроэнергии чем ВВЭР, из равного количества выработанного тепла. Потому что пар для турбины в них можно разогреть сильнее, на уровне лучших тепловых электростанций.
Теперь понял,улыбнулся Хрущёв.Про РУНА-Т поподробнее расскажите Это же совершенно новая разработка? Никто такого ещё не делал?
Да,кивнул Курчатов,РУНА-Тнастоящий реактор-размножитель. В десять раз на единицу выработанной мощности эффективнее реакторов БН в производстве делящихся изотопов ядерного топлива.
Основное его предназначениепроизводство делящихся изотопов ядерного топлива из «бросовых» природных, тория-232 и урана-238. Также может генерировать электроэнергию и тепло в промышленных масштабах. Нужен для снабжения реакторов ВВЭР ядерным топливом. Также может производить делящиеся изотопы для нужд военных, космонавтики, и «инженерного атома»«гражданских» ядерных взрывных устройств. Для нужд горнодобывающей отрасли и строительных работ большого объёма, скажем, грунт разрыхлить, подземную полость для хранения газа организовать.
А! Понятно. Спасибо, Игорь Васильич,поблагодарил Хрущёв.Очень доходчиво, сразу виден государственный подход к проблеме, за то и ценю. Отлично поработали, товарищи,Первый секретарь ЦК был доволен успехами атомщиков.Владимир Иосифович, вы уже избраны академиком?
Пока только член-корреспондент,ответил Векслер.
Официально я, как Первый секретарь, не могу указывать Научно-Техническому Совету,сказал Никита Сергеевич,но чисто по-дружески, Игорь Василич, считаю, что проведённая вами с товарищем Векслером в Дубне работа по созданию реактора-ускорителя вполне позволяет выдвинуть Владимира Иосифовича на звание академика. (В.И. Векслер был избран академиком АН СССР в 1958 г.)
И Александра Ильича, считаю, тоже надо продвинуть. (А.И. Лейпунский был академиком АН Украины, но не СССР). Работу он провёл пусть экспериментальную, но на ней будут основаны промышленные реакторы, имеющие большое народно-хозяйственное значение. Ну, и, раз эти работы уникальные, и аналогичных реакторов за рубежом нетпо правилам, я вынужден товарищей Векслера и Лейпунского на Ленинскую премию номинировать,с шутливой безысходностью развёл руками Хрущёв.
Кажется, Игорь Васильич, наш с вами маленький гешефт оказался неожиданно доходным,пошутил Векслер.
Все засмеялись.
Кто у нас ещё не отчитался? По-моему, в конце стола у нас там Виталий Михалыч за бородой Игоря Васильича спрятался?пошутил Хрущёв.Чем порадуете, Виталий Михалыч?
Кое-чем порадую,ответил Иевлев.Прежде всего, следует отметить большое значение полученной нами технической информации. Благодаря ей мы сумели сэкономить возможно, десятилетие научно-исследовательской работы. В конструкции ядерного ракетного двигателя, условно обозначенного как РД-0410согласно существующей номенклатуры таких изделий, оказалось очень много «подводных камней», о которых мы даже не догадывались, и которые делали процесс поиска оптимальной конструкции очень длительным.
Я уже как-то раз упоминал о форме тепловыделяющих элементов активной зоны реактора. Витые спиралиочень неочевидная конструкция, но позволившая резко уменьшить вынос вещества ТВЭЛ при форсированном режиме двигателя. Или, например, необходимость добавлять в водородрабочее тело двигателя, гептан, чтобы подавить водородную коррозию ТВЭЛ. И таких «мелочей»масса. Полученная информация по всем этим нюансам очень сильно ускорила работу.
Далее, с удовольствием могу доложить об окончании строительства первой очереди испытательного комплекса «Байкал» на Семипалатинском полигоне и испытательного стенда в подмосковном НИИ Химического Машиностроения. На комплексе «Байкал» в настоящее время заканчивается монтаж опытного реактора ИГР конструкции присутствующего здесь Александра Ильича Лейпунского. На этом реакторе будут проводиться исследования в целях отработки конструкции тепловыделяющих сборок для ядерного ракетного двигателя. Александр Ильич, о реакторе чуть подробнее расскажете?
Реактор ИГРэкспериментальный, графитово-водяной, предназначен исключительно для отработки конструкции единичных тепловыделяющих сборок,пояснил Лейпунский. (В реальной истории реактор ИГР был спроектирован и построен в 1958-61 гг, конструкцию реактора см. Демянко «Ядерные ракетные двигатели» с. 202 рис. 4.2)
Мы же решили графитовых реакторов больше не строить,напомнил Хрущёв.Во избежание пожара в случае аварии.
Промышленных графитовых реакторов мы строить и не планируем,ответил Курчатов.Но для опытных и экспериментальных целей небольшие графитовые реакторы позволяют существенно ускорить работу.
Хорошо, Игорь Васильич, доверяю вашему опыту,согласился Никита Сергеевич.Продолжайте, Александр Ильич, простите, что перебил.
На реакторе ИГР будет устанавливаться только одна тепловыделяющая сборка,продолжил Лейпунский.Программа испытаний предусматривает кратковременный вывод реактора в критическое состояние, на время около 30 секунд или немного больше, после чего реакция прекращается, реактор остывает в течение 20-50 часов, ТВС из него изымается, выдерживается в течение недели в специальном хранилище для снижения радиоактивности, и передаётся для дальнейшего исследования в «горячую» лабораторию