Лаборатории № 2, а позже был преобразован в Институт атомной энергии. Здесь и в некоторых других лабораториях в кратчайшие сроки были повторены все исследования американских ученых, осуществлена цепная реакция на опытном ядерном ураново-графитовом реакторе Ф1.
Все работы по созданию реактора были проведены НИИ Химмаш, которым руководил Н. Доллежаль. Принцип действия и устройство реактора Доллежалю были в общих чертах ясны: в металлический корпус помещались графитовые блоки с каналами для урановых блоков и регулирующих стержней – поглотителей нейтронов.
Общая масса урана должна была достигать критической, при которой начиналась поддерживаемая цепная реакция деления атомов урана. При этом выяснилось, что в среднем на каждую 1000 возникших нейтронов несколько штук рождались не мгновенно, в момент деления, а чуть позднее и вылетали уже из осколков. Существование этих так называемых запаздывающих нейтронов оказалось решающим для возможности осуществления управляемой цепной реакции.
Хотя общее количество запаздывающих нейтронов составляет всего 0,75 %, именно они существенно (примерно в 150 раз) замедляют скорость нарастания нейтронного потока и тем самым облегчают задачу регулирования мощности реактора. За это время, манипулируя поглощающими нейтроны стержнями, можно вмешаться в ход реакции, замедлить ее или ускорить. Кроме того, как выяснилось, поток нейтронов в значительной степени разогревал всю массу реактора – так что не случайно его еще иногда называют «атомным котлом».
Эти принципы и послужили основой для создания первого реактора для атомной электростанции (АЭС).
В 1950 г. технический совет из нескольких предложенных вариантов выбрал реактор, разработанный НИИ Химмаш. Строить первую АЭС решено было в Обнинске, благо что здесь уже имелся вполне работоспособный турбогенератор мощностью 5000 кВт. Оставалось лишь обеспечить его паром из воды, нагретой «атомным котлом».
Непосредственно строительством АЭС руководила Обнинская физико-энергетическая лаборатория, основанная в 1947 г. При строительстве за основу была взята конструкция промышленного реактора. Только вместо урановых стержней предусматривались урановые тепловыводящие элементы – твэлы. Разница между ними заключалась в том, что стержень вода обтекала снаружи, твэл же представлял собой двустенную трубку. Между стенками располагался обогащенный уран, а по внутреннему каналу протекала вода.
Чтобы она не вскипела и не превратилась в пар тут же в твэлах – а это могло вызвать ненормальную работу реактора, – вода должна была находиться под давлением в 100 атмосфер. Из коллектора горячая радиоактивная вода текла по трубам в теплообменник-парогенератор, после чего, пройдя через циркулярный насос, возвращалась в коллектор холодной воды. Этот ток назывался первым контуром. Теплоноситель (вода) циркулировал в нем по замкнутому кругу, не проникая наружу. Во втором контуре вода выступала в роли рабочего тела. Здесь она была нерадиоактивна и безопасна
