– Всё подготовим, Никита Сергеич, – заверил Александров.
– Теперь давайте по опытным работам на ближнюю и дальнюю перспективу пробежимся. Что нового? Чем порадуете? – улыбнулся Хрущёв.
– Про отработку технологии получения урана-233 с окончательным превращением вне корпуса реактора я уже упоминал. Также ведутся эксперименты на малом прототипе промышленного реактора со свинцовым теплоносителем БРЕСТ, – ответил Лейпунский. – Пока о строительстве полноразмерного образца говорить рано, проблем хватает. Надо поднакопить опыт эксплуатации, понять особенности поведения такого реактора на разных режимах, отработать технологию удержания концентрации кислорода в заданных пределах, чтобы не загаживать оксидами теплоноситель. В связи с этим хотелось бы предложить одну идею.
– Слушаю вас, – заинтересованно взглянул на него Первый секретарь.
– Мне представляется желательным построить отдельный, не подключенный к Единой энергосистеме ВЭС исследовательский центр в относительно малонаселённом районе, где-нибудь на Севере, – начал академик. – Там можно было бы строить реакторы, так сказать, промежуточного размера. Не совсем малые опытные, но и не полноразмерные. От масштаба в нашем деле многое зависит. Расположение тщательно выбрать, исходя из направления господствующих ветров, но в целом я бы предложил Северо-Восточную Сибирь. Там можно было бы проводить эксперименты, которые мы не рискуем устраивать в более населённых районах.
Строить там по одному реактору разных типов, а вырабатываемую электроэнергию можно использовать для питания, например, Норильска, Тикси, Игарки, если до этих городов ЛЭП дотянуть. А также для снабжения энергией военных объектов. РЛС дальнего обнаружения, например.
– Идея интересная, – задумался Хрущёв. – Анатолий Петрович, думаю, надо этот вопрос всесторонне проработать. Сначала, конечно, напрашивается ещё одну площадку в Озёрске построить, но там военное производство, а вы хотите эксперименты проводить. Лучше рисковать не будем.
– Никита Сергеич, давайте, мы ещё сами подумаем, и, если такое строительство будет признано целесообразным, выйдем с эскизным проектом на НТС СССР, – предложил Александров.
– Годится. Ещё у вас какие новости?
– Построен малый прототип высокотемпературного газоохлаждаемого реактора для выработки водорода, – ответил Лейпунский. – Промышленный реактор планируем строить в районе Байконура, для получения больших количеств водорода. В ближайшем будущем ракетчикам водорода много понадобится.
(Имеется в виду аналог проекта МГР-Т)
– Газоохлаждаемого? Не реактора-ускорителя, а обычного, критического? – уточнил Хрущёв.
– Да, это новая, весьма перспективная концепция, – пояснил Лейпунский.
– Ну, не такая уж и новая, использовать в реакторе гелий в качестве теплоносителя ещё в 1947 году предлагали Фейнберг и Фурсов, – заметил Александров. – В Англии используются газоохлаждаемые реакторы Magnox, и строится более совершенный реактор AGR. Реакторы Magnox, конечно, пока далеки от совершенства...
– А ваш? Поподробнее расскажите, – попросил Первый секретарь.
– Прежде всего, это графитовый реактор, но у него совершенно другая конструкция, обеспечивающая повышенную безопасность. Он работает на микрочастицах топлива – оксида и карбида урана, либо оксида плутония, «закатанных» в графитовую оболочку и «замешанных» внутри графитовой матрицы – небольших графитовых стерженьков, которые уже собираются в тепловыделяющие сборки, – пояснил Лейпунский. – Такой реактор имеет малую плотность энергии, что исключает плавление активной зоны в случае тяжелых аварий реактивностного типа и при потере теплоносителя. Свойства безопасности и конструкционные характеристики делают реактор устойчивым к ошибкам оператора.
– Александр Ильич имеет в виду, что если обычный графитовый реактор имеет свойство разгоняться при повышении температуры, при появлении в активной зоне пара, при снижении плотности теплоносителя, например, от высокой температуры, что и делает его крайне опасным в эксплуатации, то газовый реактор, работающий на микрочастицах топлива, от этих недостатков свободен, – растолковал Александров, видя, как нахмурился было Хрущёв, услышав про графит в реакторе. – По безопасности такой реактор, пожалуй, даже превосходит реакторы ВВЭР.
– Как это? – удивился Никита Сергеевич.
– ВВЭР «глохнет» при появлении пара в активной зоне, при повышении температуры теплоносителя, и при снижении его плотности, обычно – тоже в результате повышения температуры, – пояснил Доллежаль. – Но если подача теплоносителя нарушилась, активная зона реактора ВВЭР может расплавиться из-за большого количества остаточного тепла. Остывает она медленно, и всё это время реактор нужно охлаждать водой. К тому же в случае перегрева водяной пар при температуре 861 градус Цельсия вступает в реакцию с циркониевой оболочкой ТВЭЛов. При этом выделяется водород. Он скапливается под бетонным колпаком, и может неплохо так бабахнуть.
(Сравнение водно-графитовых и водо-водяных реакторов по. И.Н.Бекман. Ядерная индустрия. Лекция 13. Современные ядерные реакторы России)
– Эксплуатация атомного реактора – вообще дело достаточно опасное, требует высокой степени подготовки и строжайшей дисциплины, как говорил капитан, – усмехнулся Александров.
– Какой капитан? – удивился Хрущёв.
– Я вам потом расскажу, – академик улыбнулся. – Александр Ильич, про «всеядность» по топливу ещё не забудьте.
Да! – кивнул Лейпунский. – В реакторе можно использовать различные варианты ядерного топливного цикла — уран, плутоний, торий. Эффективное использование топлива обеспечивается в цикле с его однократным прохождением через реактор без необходимости переработки и повторного использования.
Есть ещё один вариант оформления тепловыделяющих сборок – в виде графитовых шаров диаметром около 60 миллиметров, внутри которых находятся таблетки из расщепляющегося материала. В этом случае шары подаются в реактор непрерывно, проходят через активную зону, охлаждаются, проходят неразрушающую диагностику и снова подаются в реактор. В этом случае предполагается использование до 10 циклов прохода.
– Рабочим телом для турбины и теплоносителем для охлаждения реактора является гелий. Он подвергается двухступенчатому сжатию в компрессоре и промежуточному охлаждению, – рассказал Лейпунский. – Предварительный нагрев гелия высокого давления перед входом в реактор происходит в рекуператоре, который использует энергию гелия на выходе из турбины. В реакторе осуществляется ввод тепловой энергии в цикл и нагрев гелия до рабочей температуры. Горячий гелий высокого давления затем расширяется в турбине, которая приводит в действие компрессор и электрогенератор. Гелий низкого давления с выхода турбины направляется в рекуператор, где подогревает гелий высокого давления после компрессора. Сбросное тепло из цикла отводится в концевом холодильнике контуром оборотной воды.
Станция получается значительно проще по конструкции, чем обычная АЭС, и за счёт этого дешевле. В ней используется авиационная газовая турбина, как рассчитанная на высокие температуры, и прямотрубные теплообменники с пластинчатым оребрением. Нет никаких промежуточных межфазных переходов теплоносителя, из пара в воду, на которых теряется тепло и снижается коэффициент полезного действия. Гелий разогревается до 850 градусов, при этом в активной зоне нет металлических деталей, то есть, плавиться там нечему. Вся установка полностью располагается под землёй, всё капсулировано. При этом даже отказ системы управления не ведёт к расплавлению топлива. Всё автоматически затухает и медленно остывает за счёт рассеивания тепла в грунт, окружающий станцию.
Никита Сергеевич озабоченно почесал нос:
– Товарищи, я не специалист, конечно, но вы ранее сами упоминали в разговорах, что графит при облучении и высокой температуре ещё и распухает со временем? А тут вы собираетесь в реакторе какие-то шарики катать? А ну как графит у вас распухнет, канал сузится, и застрянет ваш шарик внутри реактора? Оно, конечно, может, и не ё#нет, раз воды нет, но и работоспособность дорогостоящей установки нарушится. А как её под землёй чинить?