Игорь Курчатов. Секрет Бороды: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Рис. 14. Первая АЭС в Обнинске

Посмотри на стандартную схему АЭС (стр. 86–87). Тепло от реактора через теплоноситель (обычно воду) нагревает воду во втором контуре, вода в нем становится паром, который вращает турбину. Энергия вращения турбины в генераторе преобразуется в электрическую энергию и через трансформатор поступает в энергетическую систему. Иногда часть теплоты нагревает теплосистему (отопление) города. Излучения, возникающие на атомных реакторах, могут использоваться для решения разнообразных задач химической промышленности (например, получение водорода из воды).

Управляющие стержни состоят из поглотителей нейтронов. Операторы за счет погружения их в реактор на разную глубину могут регулировать мощность реактора. В случае необходимости стержни автоматически погрузятся в реактор и цепная реакция остановится.

Рис. 15. Пульт управления атомной электростанцией

Конструкция блока АЭС варьируется. В реакторе используют разные замедлители нейтронов: обычную воду, тяжелую воду, графит. Тепло от реактора переносит или вода, или расплав легкоплавкого металла, солей, или газ. Ядерное топливо в виде таблеток диаметром в сантиметры собирают в герметично закрытые элементы, которые в свою очередь объединяют по несколько сотен в тепловыделяющие сборки.

Защита от радиоактивных элементов и излучения состоит из нескольких «барьеров», а мощный корпус и купол реактора выдержат падение самолета весом 20 т, падающего со скоростью 720 км/ч. Стоимость системы безопасности на современных АЭС достигает 40 процентов общей стоимости.

Освоив энергию атома, человек получил невиданно мощный источник энергии, который требует особенно внимательного отношения. Атомные реакторы на электростанциях, подводных лодках, ледоколах – это совокупность разнообразных, самых современных технологий. Специальные материалы, новая электроника, современная компьютерная техника. Блочные щиты управления АЭС похожи на центры управления космическими полетами.

Атомные электростанции пока не заменяют традиционные, работающие на нефти и газе. Но такая замена в будущем необходима из экологических соображений: из-за загрязнения воздуха при сжигании углеродного топлива и нарушения озонового слоя. Сейчас мировой энергетический сектор выбрасывает в атмосферу примерно 40 процентов углекислого газа. Пока же АЭС не конкурируют с традиционными электростанциями, а дополняют их. АЭС в основном строят там, где другие типы электростанций возвести невозможно, часто из-за географических особенностей. В России это, прежде всего, Сибирь и Дальний Восток.

В декабре 2019 г. подала электроэнергию в сеть города Певек Чукотского автономного округа и символически зажгла новогоднюю елку первая в мире плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС).

Она состоит из плавучего энергоблока «Академик Ломоносов» и наземной системы – электрической и тепловой. Два реактора ледокольного типа способны обеспечивать электроэнергией город с населением до 100 тысяч человек. Это самая северная АЭС в России и в мире.

«Росатом» планирует в ближайшее время создание еще одной ПАТЭС, более мощной и компактной. Плавучие станции экономят огромные средства на доставку строительных материалов и топлива в труднодоступные районы Сибири и Дальнего Востока.

Сейчас в России на 11 АЭС работают 38 энергоблоков (реакторов). Их вклад в общую энергетическую систему страны в 2019 г. составил 19,7 процента.

К 2030 г., по прогнозу Международного энергетического агентства (МЭА), общее производство электроэнергии в мире увеличится более чем в 2 раза, при этом доля атомной энергетики увеличится до 25 процентов.

Интересный факт: в Габоне (Африка) обнаружен природный атомный реактор в урановом месторождении Окло. Точнее, это 16 небольших реакторов – включений в песчанике, содержащих уран, в форме линз диаметром около 10 м. Обнаружили это удивительное явление по уменьшенному содержанию U-235, что характерно для отходов атомного реактора. В настоящее время природный реактор невозможен из-за низкого содержания этого изотопа в природном уране, но 2 миллиарда лет назад его концентрация была примерно 3,7 процента. Предполагается, что примерно в это же время урановое месторождение затопили грунтовые воды, которые послужили замедлителем нейтронов. Началась цепная реакция, температура повысилась, и вода закипела. Цепная реакция прервалась. Затем вода остыла, и реакция возобновилась и т. д. По оценкам, в природном реакторе выгорело примерно 5 тонн U-235.

«Академик Ломоносов» – плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС)

Глава 11. Мечты сбываются!

Строительство первого в мире атомного ледокола «Ленин» – отдельная и увлекательная глава проекта мирного атома. Мы ведь помним, как сильно Игорь с детства любил море и мечтал строить корабли! Однако победила физика – для него она стала не просто работой, а всей жизнью. Но и о своей детской мечте романтик Курчатов не забыл. Он осуществил ее, когда возглавил разработку проекта создания первого в мире атомного ледокола. В этом уникальном проекте он использовал все научные знания, накопленные за жизнь.

И здесь необходимо сказать несколько слов об истории полярных исследований. Арктика всегда манила человечество, как и космос. В нашей стране исследованиям этого района Земли всегда уделяли особое внимание. Но гибель парохода «Челюскин» [2], эвакуация полярников-папанинцев с дрейфующей льдины заставили советское руководство серьезно изменить отношение ко всему, связанному с Арктикой. На протяжении следующих десятилетий создаются мощнейший ледокольный флот, хорошо оснащенная полярная авиация, аэродромы, морские и речные порты; сеть полярных станций и обсерваторий расширяется до сотни точек. Северный морской путь превратился в магистраль, по которой корабли перевозили хозяйственные грузы.

И по трассе регулярно шли караваны судов, которые вели мощные дизельные ледоколы «Москва», «Ленинград». Но запаса топлива, которое, кстати говоря, составляло почти треть веса ледокола, им хватало всего на 30–40 суток хода. Для северной навигации этого было слишком мало. На протяжении пути судам приходилось не раз заходить на базы, чтобы заправиться горючим. Были случаи, когда караваны судов зимовали в полярных льдах только потому, что запасы топлива на ледоколах иссякали раньше времени.

Идея создать атомную установку для кораблей возникла у Игоря Курчатова еще в 1952 году. Он поделился ею с коллегой Анатолиусом – так он иногда называл профессора Анатолия Александрова, вместе с которым, как вы помните, в войну размагничивал в Севастополе корабли.

Так началась работа над созданием ядерного двигателя для первого в мире гражданского судна ледокольного типа. Работа была сложной – атомоход возводил весь Советский Союз, и сделать это требовалось, как всегда, в рекордно короткие сроки.

Рождением отечественного атомного ледокольного флота считается 5 декабря 1957 года, когда состоялся спуск ледокола «Ленин» на воду: первого в мире гражданского судна с ядерной силовой установкой!

Новое судно решило многие проблемы полярников. Вместо десятков тонн нефти ледокол расходовал в сутки лишь сорок пять граммов ядерного горючего – столько, сколько умещается в спичечном коробке. При этом полная мощность силовой установки составляла тридцать две целые и четыре десятые мегаватта. Это сорок четыре тысячи лошадиных сил!

Новое решение энергетической проблемы позволяло атомоходу за один рейс побывать и в Арктике, и у берегов Антарктиды.

[2] 2 августа 1933 года, взяв на борт 112 человек, вышел из Мурманска во Владивосток, однако в Чукотском море встретился со сплошными льдами и оказался полностью заблокирован. 13 февраля 1934 года в результате сильного сжатия «Челюскин» был раздавлен льдами и затонул.