в качестве замедлителя и воздух как охладитель; позднее коммерческие американские модели использовали кипящую воду и как замедлитель, и как охладитель. У обоих конструкций имелись выраженные риски и преимущества. Вода не горит, но превращение ее в пар под давлением может вызвать взрыв. Графит не взрывается, но загорается при высоких температурах. Первые советские реакторы, скопированные с образцов Манхэттенского проекта, использовали и графит, и воду[166]. Это была рискованная комбинация: замедлитель, который при высоких температурах яростно горит (графит), и взрывоопасный охладитель (вода)[167].
Три соревнующиеся между собой команды физиков дали начальные предложения для того, что стало затем реактором АМ-1[168]. Первая предложила разрабатывать водно-графитовый вариант, вторая – использовать графит как замедлитель и гелий как охладитель, третья – попробовать в качестве замедлителя берилл. У советских инженеров, занимавшихся установками по производству плутония, было больше опыта в работе с водно-графитовыми реакторами[169]. Кроме того, последние были дешевле и проще в строительстве. Поэтому у менее разработанных (и потенциально более безопасных) решений просто не было шансов[170].
Только на поздних этапах строительства АМ-1 физики в Обнинске обнаружили рискованное место проекта: протечка охлаждающей воды на горячий графит могла привести не только к взрыву и радиоактивному выбросу, но и к аварии реактора[171]. Запуск АМ-1 неоднократно откладывали, разрабатывая системы безопасности, способные решить эту проблему. Но, когда в июне 1954 года АМ-1 вышел наконец на критический режим, оставался еще один принципиальный недостаток, который так и не устранили: феномен, известный как положительный паровой (пустотный) коэффициент реактивности.
При нормальной работе все охлаждаемые водой водно-графитовые ядерные реакторы содержат некоторое количество пара, циркулирующего в активной зоне и образующего в жидкости пузыри или «пустоты»[172]. Вода более эффективно замедляет нейтроны, чем пар, поэтому число пузырьков пара в воде влияет на реактивность активной зоны. В водо-водяных реакторах, где вода используется и как замедлитель, и как охладитель, по мере нарастания объема пара замедляется меньше нейтронов и реактивность падает. Если пара образуется слишком много (или если охладитель вытекает полностью), цепная реакция останавливается и реактор глохнет. Отрицательный паровой коэффициент срабатывает как автоматический размыкатель, «рукоятка мертвеца»[173], важное условие безопасности водо-водяных реакторов, распространенных на Западе[174].
Но в водно-графитовых реакторах, каковым был АМ-1, все происходит противоположным образом. По мере разогрева реактора и превращения все большего количества воды в пар графитный замедлитель продолжает выполнять свою функцию, как и ранее.
Frank N. Von Hippel and Matthew Bunn, “Saga of the Siberian Plutonium-Production Reactors,”
Mahaffey, Atomic Awakening, 206–7.
Josephson, Red Atom, 25; Schmid, Producing Power, 102.
Holloway, Stalin and the Bomb, 347.
Josephson, Red Atom, 56.
Там же, 27.
“RBMK Reactors,” World Nuclear Association, June 2016, https://www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/nuclear-power-reactors/appendices/rbmk-reactors.aspx.
«Рукоятка мертвеца» (dead man’s handle) – рычаг, который машинист удерживает, чтобы локомотив двигался, и который в случае смерти машиниста останавливает поезд. –
Сейчас в России действуют 20 энергоблоков с водо-водяными реакторами (ВВЭР), из них 13 – с канальными реакторами и 2 – с реакторами на быстрых нейтронах. За рубеж экспортируются только новейшие российские энергоблоки с водо-водяными реакторами. –
