Сталин и бомба. Советский Союз и атомная энергия. 1939-1956 - Холловэй (Холловей) Дэвид. Страница 73
Курчатов перенес свое внимание на реактор-производитель задолго до того, как Ф-1 достиг критичности. В мае 1945 г. он решил, — вероятно, на основании информации, полученной из Соединенных Штатов, — что такой реактор должен быть уран-графитовой системой [218]. Это было логичным решением, учитывая, что советская промышленность не могла поставить нужное количество тяжелой воды в ближайшем будущем {937}. Для производства одного грамма плутония в день, как указывалось в докладе Смита, требовался реактор тепловой мощности 500–1500 киловатт {938}. [219] Курчатов и его коллеги оказались перед той же проблемой, что и американцы в 1943 г.: они должны были создать реактор требуемой мощности на основе реактора, который мог работать только на гораздо меньшей мощности.
В январе 1946 г. Курчатов обратился за помощью в конструировании промышленного реактора к Николаю Доллежалю, директору Института химического машиностроения. Доллежаль начинал свою карьеру, проектируя теплоэлектростанции, и позднее работал на различных заводах химического машиностроения. Когда он рассмотрел первоначальный проект, который уже был подготовлен, тот ему не понравился. В нем предлагалось горизонтальное расположение топливных и контрольных стержней, которые вставлялись и вынимались сбоку; такого типа реакторы были построены в Хэнфорде. Вместо этого Доллежаль предложил реактор с вертикальным расположением стержней, в котором они загружались и выгружались с использованием их собственного веса. К марту 1946 г. он подготовил эскизный проект и в июне показал Курчатову чертежи. В то же время группа в Ленинграде работала над горизонтальной конструкцией реактора. В июле Научно-технический совет решил на своем заседании, продолжавшемся с короткими перерывами 92 часа, принять проект Доллежаля. Это решение было утверждено правительством в августе, за четыре месяца до того, как экспериментальный реактор достиг критичности {939}.
Доллежаль собрал конструкторскую группу в Институте химического машиностроения. Эта группа получала более высокую зарплату и лучшие продуктовые карточки, чем другие сотрудники института. Доллежаль имел правительственную связь, а в его институт был назначен «полномочный представитель Совета Министров» {940}. Курчатов находился с ним в тесном контакте. Каждые три или четыре дня он приезжал в институт посмотреть, как идет работа. «Это позволяло ему, — как писал Доллежаль, — знать все в деталях, фиксировать вопросы, которые оказывались необычными в связи с новизной дела, и принимать соответствующие решения» {941}. Хотя первый промышленный реактор, подобно экспериментальному реактору, был уран-графитовой системой, его проект поставил много новых проблем. Его энергетический выход оказался много выше, и поэтому при работе его нужно было охлаждать. Для охлаждения использовалась вода, поэтому в реакторе необходимы были трубы для подачи воды туда, где необходимо охлаждение.
Урановое топливо нужно было вынимать из реактора, чтобы выделить из него плутоний. Следовательно, иметь уран в виде блоков в графите было непрактично. Топливными стержнями, которые проходят через замедлитель, было легче управлять при загрузке и выгрузке, но их было труднее изготавливать. Более того, эти стержни нужно было защитить от контакта с водой, чтобы они не подвергались коррозии. В Хэнфорде урановые стержни были защищены или «вставлены» в защитные алюминиевые оболочки, и советские конструкторы использовали этот опыт. Следовало предусмотреть дистанционное управление, чтобы работа с реактором, а также выемка и загрузка стержней были безопасны. Следовало также предусмотреть защиту операторов реактора от радиации {942}.
Реактор Ф-1 оказался чрезвычайно полезным для поисков решения этих проблем. 30 различных решеток — с различным шагом, с урановыми стержнями различного диаметра, с водой и без нее — были испытаны в туннеле реактора, чтобы определить лучшую конфигурацию. Уран для промышленного реактора был проверен в экспериментальном реакторе, как и алюминий для оболочечных труб и топливных каналов; контроль качества графита был возложен на заводы-производители. Экспериментальный реактор использовался для изучения защитных свойств различных материалов — воды, бетона, грунта, а также железных, свинцовых и парафиновых экранов — от нейтронов и гамма-излучения, а результаты этих экспериментов использовались при проектировании защиты промышленного реактора {943}. Для изучения биологических эффектов радиации в реакторе были проведены и эксперименты с животными {944}.
Курчатов и Доллежаль столкнулись со многими трудностями. Были проблемы с изготовлением топливных урановых стержней; в 1948 г. Фуксу задали вопрос, как изготовляются стержни из металлического урана, но он не смог помочь {945}. Изготовление алюминиевых труб и оболочек топливных стержней также было узким местом. Зная из доклада Смита о «проблеме оболочки», как одной из самых трудных, Курчатов организовал в начале 1946 г. исследования в четырех разных институтах по методам герметизации топливных стержней, и в конце концов решение было найдено {946}.
V
Первый промышленный реактор был построен на Урале в 15 км к востоку от города Кыштыма и в 80 км к северо-западу от индустриального центра Челябинск. Место было выбрано Завенягиным в самом конце 1945 г. {947} Этот район Завенягин знал хорошо, так как, став депутатом в декабре 1937 г., он представлял Кыштымский округ в Верховном Совете {948}. Новый комбинат был назван Челя-бинск-40 в соответствии с советской практикой давать секретным заводам название близлежащего города и номер почтового ящика. Он должен был стать советским эквивалентом американского комплекса в Хэнфорде.
Челябииск-40 был построен в необычайно красивой местности среди озер, гор и лесов. Место имело также и практические преимущества: поблизости были озера Иртяш и Кызылтяш, огромные запасы воды, необходимой для охлаждения реактора; в районе была лучшая в опустошенной войной стране линия электропередач; район прилегал к железной дороге и шоссе и был близок к индустриальным центрам Урала, которые могли обеспечить комбинат многими материалами, необходимыми для строительства; он располагался внутри страны и был менее уязвим для нападения вражеской авиации.
Челябинск-40 был построен на земле, которая до Октябрьской революции была частью Кыштымского завода, собственности барона Меллера-Закомельского, дальнего родственника Романовых. В течение нескольких лет перед первой мировой войной имение управлялось американской фирмой, директором которой был Герберт Гувер, будущий президент США. Гувер способствовал развитию добычи и выплавки меди в Кыштыме. «Русские инженеры были очень способными специалистами-техниками, но им не хватало подготовки для административного управления, — писал он в своих мемуарах. — Между русскими и американцами возникла непринужденная атмосфера товарищества» {949}. [220] После революции, однако, химические и металлургические работы были там прекращены. Теперь советские инженеры строили здесь нечто несравнимо большее, чем прежде, и символом этого времени было углубляющееся политическое соперничество двух стран, а не российско-американская дружба [221].