В далёком 1954 году в подмосковном Обнинске запустили первую в мире атомную электростанцию. А через два года наши учёные ввели в строй первый в Европе реактор на быстрых нейтронах. И до сих пор обнинский Физико-энергетический институт (ФЭИ) - мировой лидер в разработке новейших реакторов. В чём их особенность и какова история поиска учёных-физиков, узнал корреспондент «АиФ-Калуга».
Реакторная печь
Может показаться фантастикой, но это факт. Главная особенность быстрых реакторов – они производят топлива больше, чем потребляют. Представьте себе, в обычную дровяную деревенскую печь положили охапку осиновых дров. Сожгли. Печь нагрелась. Открыли дверцу, а там лежат две охапки, да не осиновых, а березовых дров лучшего качества.
Человечество получает практически неиссякаемый запас топлива, его хватит на десятки тысяч лет. Тепловые электростанции и угольные шахты можно закрывать. Именно так виделось будущее в 1940-е годы, когда независимо друг от друга Энрико Ферми (США) и Александр Лейпунский (СССР) обосновали идею быстрых реакторов.
Первый в мире экспериментальный реактор на быстрых нейтронах построили в США в 1946 году. Работал он на плутонии, а теплоносителем выбрали радиоактивную ртуть. Намучились с ней сильно: она разъедала трубы, текла через щели. Беда, одним словом. Но учёные убедились в главном, а расчёты подтвердились практикой: реактор производил горючего больше, чем потреблял.
Научный руководитель секретной лаборатории «В» (потом её переименовали в Физико-энергетический институт) Александр Ильич Лейпунский в 1950 году направил руководителям атомного проекта СССР доклад «Системы на быстрых нейтронах». Начальство заинтересовалось. Дело казалось очень выгодным.
Один из руководителей Ефим Славский распорядился выделить Лейпунскому на создание первой опытной модели быстрого реактора (БР-1) 12 кг плутония! Этого бы хватило на две атомные бомбы. Игра, по мнению Славского, стоила свеч.
В 1955 году в лаборатории «В» запустили маломощный небольшой БР-1. Это ещё не реактор в строгом смысле этого слова. Ядерная цепная реакция в нём шла, но теплосъёма не было. Самое главное – практика подтвердила расчёт: есть расширенное воспроизводство ядерного топлива!
Ртутное проклятье
Дело развивалось стремительно. В январе 1956-го в Обнинске запускают уже полноценный экспериментальный реактор БР-2 – первый в Европе реактор на быстрых нейтронах!
Обнинские учёные повторяют ошибку американских коллег – выбирают в качестве теплоносителя ртуть. Привлекает то, что этот металл при комнатной температуре жидкий, его не надо предварительно разогревать. Пары ртути чрезвычайно опасны для здоровья. Госсанинспекция перед пуском реактора категорически возражает против использования ртути. Директор лаборатории «В» Дмитрий Блохинцев не может ей противостоять.
«Вопрос встал в очень острой форме, – вспоминал ветеран ФЭИ Эдвин Стамбур. – Помог его решить приезд Славского. Тщательно ознакомившись с проектом, полазив по всем боксам, он вызвал заместителя министра здравоохранения Бурназяна – часок вдвоем потолковали, закрывшись в моём кабинете, и разрешение было дано!»
Самое же неприятное произошло после пуска реактора — ртуть стала разъедать стальные стенки трубопроводов: то там то здесь образовывались течи.
«Ртуть текла безостановочно, — вспоминал ветеран ФЭИ Игорь Ефимов. — От трубопровода до пола стояли неподвижно серебряные нити. На полу — ртутные лужи диаметром больше метра. Приборы показывали концентрацию паров металла в 20 раз выше нормы».
Эксплуатировали БР-2 недолго, около года. Его решили разобрать, а на его месте построить реактор БР-5, помощнее и с другим теплоносителем — натрием. Приступили к демонтажу. Краном вытащили корпус реактора, четырёхметровую трубу. Погрузили на железнодорожную тележку. Как её дотащить до могильника? Вручную. Шесть человек, в том числе начальник установки Дмитрий Пинхасик, впряглись и потащили. А труба, страшно радиоактивная, возьми и скатись с тележки. Пинхасик скомандовал: «Взяли и подняли!» По 150 рентген схватили тогда на брата.
Но главное — научный результат. Эксплуатация экспериментального реактора БР-2 подтвердила теорию — он воспроизводит топлива почти в два раза больше, чем потребляет! И ещё и в Америке, и в СССР отказались навсегда от ртутного теплоносителя.
Нейтронная терапия
«На всю жизнь остались яркие воспоминания о том, как мы работали в то удивительное время! — рассказывал профессор Юрий Багдасаров. — Техника совершенно новая, проблемы совершенно новые, люди, работавшие в этой проблеме, ещё очень молодые, тем не менее такой быстрый темп! Начали работу по реактору БР-5 в 1956-м, а запустили его в январе 1959-го. Непостижимая по нашим сегодняшним понятиям работа!»
Исследовательский реактор небольшой мощности нужен был, чтобы испытать на нём различные виды ядерного топлива, материалы, оборудование и поведение нового теплоносителя – натрия. Без этих знаний строить большие реакторы на быстрых нейтронах нельзя.
Первый контур реактора постепенно заполнили жидким натрием. Металл капризный: от соприкосновения с водой или водяными парами горит и взрывается. Натрий не очень-то «подчинялся» обнинским физикам. Случались течи и пожары. Огонь гасили песком. Однажды разгорелось так сильно, что с перепугу вызвали пожарных, а те давай шланги-рукава раскручивать, чтобы поливать горящий натрий водой — их вовремя остановили. И все-таки с этим теплоносителем научились работать безопасно, что позволило Александру Лейпунскому написать: «Натрий оказался удобным теплоносителем, и технические проблемы оказались не так сложны, как ранее предполагалось».
В 1973 году реактор серьёзно реконструировали, переименовав его в БР-10. Он знаменит не только тем, что на нём отрабатывались различные ядерные технологии. Его приспособили для лечения онкологических больных, которым уже бесполезно было делать операцию. Рядом с реактором устроили медицинский блок и направляли узкий нейтронный пучок на опухоль. Облучение длилось от двух до пяти минут. С 1985 по 2001 год через эту процедуру прошли около 500 пациентов с раком горла или молочной железы. Бесплатно! Врачи отмечали высокую эффективность нейтронной терапии – удавалось значительно продлить жизнь больным. Остановили реактор 20 лет назад.
Благодаря исследованиям, проведенным на обнинских экспериментальных реакторах, удалось построить промышленные реакторы на быстрых нейтронах. В 1980-м запустили на Белоярской АЭС реактор БН-600, а в 2015-м там же – БН-800.
Строятся новые быстрые реакторы. В Димитровграде под научным руководством ФЭИ – многоцелевой исследовательский МБИР. В Северске строят реактор БРЕСТ-300 - первый в мире со свинцовым теплоносителем. Есть большая вероятность, что на Белоярской АЭС построят самый мощный быстрый реактор БН-1200.
