Сокровищница XXI века - Владислав Иванович Кузнецов

среднего образования предоставит каждому широкие возможности избирать профессию по призванию, наилучшим образом применять свои способности на благо всего общества». («Материалы XXIV съезда КПСС». М., Политиздат, 1971, стр. 180).

Наряду с осуществлением всеобщего среднего образования в новой пятилетке будет уделено большое внимание профессионально-техническому образованию, подготовке специалистов, в том числе для новых отраслей науки и техники. Поставлена задача подготовить за пятилетие не менее 9 миллионов квалифицированных рабочих и примерно 9 миллионов специалистов с высшим и средним образованием для всех отраслей народного хозяйства.

Основная работа по сооружению грандиозных ядерных комплексов ляжет на плечи сегодняшним школьникам. Тысячи молодых инженеров, ученых, рабочих будут заняты проектированием и пуском предприятий, построенных на основе новейших достижений науки.

Экономические исследования, проведенные за последние годы, выявили особенную перспективность размещения ядерных центров на землях, страдающих ог недостатка пресной воды. На нашей планете обширные пространства вдоль морских побережий лишены полностью или почти полностью пресной воды. Протяженность таких пустынь 30 000 километров — это три четверти земного экватора.

Мало людей представляют себе, какие огромные количества воды необходимы для производства. На выращивание зерна, которого хватает на ломоть хлеба, требуется 150 литров воды; чтобы домашнее животное прибавило в весе на один килограмм, требуется 35 000 литров!

В Советском Союзе особенно засушливы земли, лежащие на территории между Каспийским и Аральским морями.

Мощный реактор для опреснения воды и строится в этом районе на берегу Каспийского моря, неподалеку от города Шевченко, — прообраз энергетической основы будущих комплексных промышленных и сельскохозяйственных центров, питающихся водой, опресненной энергией тяжелых атомных ядер. В таких центрах на пустынных морских побережьях вырастут фабрики продовольствия — сельскохозяйственные предприятия, основанные на последних достижениях науки. Реактор-размножитель в один миллион киловатт за сутки опреснит полтора миллиона кубических метров воды. Вещества, извлеченные из морской воды, пойдут на производство ценнейших фосфорных и аммиачных удобрений. Часть ядерной энергии преобразуется в электричество. Реакторная электростанция даст возможность полностью электрифицировать переработку пищевого сырья.

На сотнях тысяч гектаров земли, орошаемой опресненной водой, люди будут собирать богатые урожаи. На необычной земле будут произрастать необычные растения — их выведут специально для посева на орошаемых землях. Облучая радиоактивными излучениями семена, селекционеры смогут воздействовать на наследственность и затем отбирать наиболее подходящие виды: урожайные, устойчивые к заболеваниям. Регулярное внесение в почву удобрений, получаемых с местных заводов, слабая зависимость от атмосферных условий, — все это позволит собирать ежегодно устойчивые урожаи зерновых культур, овощей, фруктов. Исчезнут неурожайные годы. Ядерный индустриально-сельскохозяйственный комплекс сможет производить в год 500 тысяч тонн высококачественного зерна — количество, достаточное для питания нескольких миллионов человек. Некогда пустынные берега покроются цветущими садами, фабриками и заводами. И основой такого промышленного района будет ядерная энергетическая установка с мощным реактором-размножителем.

Реактор-размножитель промышленного типа, обеспечивающий производство энергии по выгодным ценам, — основная цель, к которой стремятся ученые-энергетики. Разработано несколько типов ядерных реакторов, в которых накапливается ядерного горючего больше, чем выгорает. Самым перспективным типом считается реактор на быстрых нейтронах, загруженный плутонием. Такой реактор называют иногда «быстрым», подчеркивая, что цепная реакция в нем протекает на быстрых нейтронах. В процессе деления тяжелых ядер урана, плутония рождается иногда два, а иногда три нейтрона на каждый акт распада ядра. Появившиеся нейтроны обладают большой скоростью— 10 000 километров в секунду. Как мы знаем, в тепловом реакторе они теряют скорость, сталкиваясь с легкими ядрами замедлителя. В активной зоне быстрого реактора легких ядер почти нет, а тяжелые ядра слабо замедляют нейтроны. Быстрый нейтрон не успевает потерять энергию до своего столкновения с ядром плутония. Опыты показали, что в процессе взаимодействия быстрых нейтронов с плутонием чаще рождается три нейтрона. На десять случаев деления в семи появляется три, а в трех два нейтрона— всего 27. Следовательно, в среднем на захваченный плутонием нейтрон рождается 2,7 новых. Эта цифра играет громадную роль. Если бы после каждого деления освобождалось только два нейтрона, то и тогда, правда теоретически, можно добиться воспроизводства ядерного горючего. Действительно, один из нейтронов направим на поддержание ядерной реакции, а другой на образование плутония из урана-238. Тогда, распадаясь в цепной ядерной реакции, килограмм урана-235 даст столько же равноценного ядерного горючего — плутония. В действительности дело обстоит иначе, В реальном реакторе часть нейтронов покидает объем активной зоны, часть поглощается конструкционными материалами, ядрами изотопов, образующихся в процессе деления. Современный опыт подтверждает очевидную истину — без потерь нейтронов не обойтись. Чтобы количество накопившегося горючего равнялось количеству выгоревшего, в реальных атомных котлах в среднем на каждый акт деления должно рождаться 2,2 нейтрона. Но на каждый захваченный ядром плутония быстрый нейтрон возникает в среднем 2,7 нейтрона: 2,7–2,2=0,5. Таким образом, на два разделившихся ядра появляется лишний нейтрон, и его можно пустить на расширенное воспроизводство ядерного горючего.

Подсчитаем подробнее. Итак, на десять захваченных плутонием нейтронов высокой энергии в среднем появляется 27 нейтронов. Десять из них приходится возвращать цепной реакции, два теряются бесполезно, а пятнадцать идут на синтез плутония. Из десяти ядер плутония получается энергия, и число ядер в полтора раза больше исходного. Иными словами, на каждый килограмм выгоревшего в быстром реакторе плутония освобождается 22,5 миллиона киловатт-часов энергии и получается 1,5 килограмма плутония. Из 1,5 килограмма нового плутония после его химического выделения и загрузки в реактор-размножитель, в свою очередь, генерируется уже 34 миллиона киловатт-часов и накапливается 2,25 килограмма плутония.

Конструкция быстрого реактора очень сложна. Его активную зону нельзя охлаждать водой, да и количество других теплоносителей в ней приходится ограничивать до минимума. В зоне ядерной реакции нельзя помещать много и конструкционных материалов. Иначе нейтроны, рассеиваясь на сравнительно легких ядрах охлаждающего вещества и элементов конструкций, потеряют слишком много энергии и не обеспечат нужной высокой «рождаемости» нейтронов. С другой стороны, плутониевые стержни должны быть стойкими и к значительным тепловым нагрузкам и к длительной бомбардировке нейтронами и гамма-лучами.

Основная составляющая компактной активной зоны быстрого реактора — плутоний. Зона невелика по размерам и окружена массивным кольцом из урана-238, в котором цепная реакция не протекает. Из активной зоны в урановое кольцо «вытекают» нейтроны. Их захватывает уран, и его ядра переходят в плутоний. Так возрождается расщепившееся ядерное горючее. Кольцевая урановая зона и называется зоной воспроизводства. Обе зоны — активная и воспроизводства — охлаждаются жидким натрием.

Из активной зоны нагретый до высокой температуры натрий поступает в теплообменник и нагревает воду до 400°С. Вода в парогенераторе превращается в пар с давлением 40 атмосфер. Пар высокого давления отдает свою энергию турбине — приводу электрического генератора. Тепло отработанного пара идет на опреснение воды.

Расплавленный металл охлаждает! Звучит немного странно. Но