Текст книги "Ядерные реакторы"
Автор книги: Ефим Балабанов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 8 (всего у книги 12 страниц)
К главному залу слева примыкает помещение с компенсаторами объема 4. Справа находятся помещения, где размещена основная часть оборудования станции. В самом нижнем этаже расположены насосы первичного контура 2. Из рисунка видно, что они отделены от электродвигателя 6 стеной и помещаются в отдельной кабине. Такое устройство облегчает обслуживание электродвигателя и защищает обслуживающий персонал от действия лучей радиоактивной воды.
Теплообменники 3 расположены в крайнем правом помещении второго этажа. В верхнем этаже расположен главный пульт и щит управления атомной электростанцией 7. Кроме того, на особый щит 8 выведены сигналы, предупреждающие о возникновении опасной радиоактивности в различных помещениях станции.
Автоматизация управления всеми элементами процесса на первой атомной электростанции Советского Союза доведена до высокого уровня. На пульте управления станцией оператор может по приборам следить за работой всех агрегатов электростанции (рис. 63). Перед глазами дежурного инженера находятся измерители мощности и положения регулирующих стержней, приборы, отмечающие температуру, давление и количество воды, протекающей в каждом из 128 рабочих каналов реактора. Здесь же оператор получает сведения о давлении пара, идущего в турбину, о работе всех насосов и парогенераторов.
Рис. 63. Пульт управления первой советской атомной электростанции
Наблюдая за показаниями соответствующих приборов, инженер, находясь у пульта, может устранить различные неполадки. Но даже в том случае, если оператор не примет необходимых мер, авария не произойдет, так как при нарушении режима в работе аварийный стержень сам опустится в реактор и остановит цепной процесс, то есть выделение атомной энергии.
Работа атомной электростанции совершенно безопасна. На особом пульте находятся дозиметры – приборы, сигнализирующие о наличии опасных радиоактивных излучений в различных помещениях электростанции. Оператор всегда видит, в каком помещении излучение превышает норму. Кроме того, в этом помещении автоматически вспыхивает красная лампа и дается звуковой сигнал. Получив такое предупреждение, люди удаляются из зоны радиоактивного заражения. Подобные случаи бывают очень редко. Мощные вентиляторы удаляют радиоактивные пыль и газ из помещений электростанции через высокую дымовую трубу, где они и рассеиваются на большой высоте. Управление работой всей атомной электростанции производится с главного пульта двумя инженерами. У машин находится несколько механиков и электриков.
Питание всех агрегатов станции производится за счет электроэнергии, вырабатываемой ею же. Однако в случае аварии в электрической сети питания все механизмы и приборы автоматически переключаются на аккумуляторную батарею.
Электрическая энергия атомной электростанции подается на трансформаторную подстанцию, включенную в общее высоковольтное кольцо района.
Первая атомная электростанция СССР построена с целью накопления научного и инженерного опыта, необходимого для проектирования и строительства крупных атомных электростанций. Для этого при сооружении станции были предусмотрены различные устройства и приспособления, позволяющие физикам и техникам проводить необходимые исследования.
Используя опыт работы первой атомной электростанции, наши ученые и инженеры разрабатывают мощные энергетические установки. Пройдет немного лет, и в строй войдут атомные электростанции мощностью 400–600 тысяч киловатт.
Пути развития ядерной энергетики. Опыт работы промышленной атомной электростанции СССР мощностью 5 тысяч киловатт позволяет ученым произвести некоторую оценку ядерной энергетики ближайшего будущего.
Электроэнергия, вырабатываемая первой атомной электростанцией, пока еще дороже электроэнергии, даваемой крупными тепловыми станциями в СССР, но сравнима со стоимостью энергии тепловых электростанций той же мощности.
Высокая себестоимость электроэнергии объясняется в первую очередь малыми размерами станции, что вызывает повышенный расход урана235 на единицу мощности, и большими затратами на изготовление тепловыделяющих урановых элементов. Дорого стоит и дополнительное оборудование, повышающее надежность работы электростанции. Но опыт эксплуатации уже показал, что от многих приспособлений такого рода можно отказаться.
На Международной конференции в Женеве в 1955 году советскими учеными был представлен вариант атомной электростанции мощностью 100 тысяч киловатт. Эта станция будет оборудована двумя реакторами с тепловой мощностью по 200 тысяч киловатт каждый.
Увеличение размеров реактора позволяет снизить содержание урана235 в урановых блоках реактора. Расчеты показывают, что такая станция требует до 200 тонн урана в год с содержанием 2,5 процента легкого изотопа, то есть в год такая станция будет расходовать всего 500 килограммов урана235[9]. Это обстоятельство, а также ряд усовершенствований, вводимых на новой станции, значительно удешевит стоимость киловатт-часа вырабатываемой электроэнергии. Она станет близкой к стоимости электроэнергии тепловой станции на высокосортном угле.
Сравнение количества оборудования, материалов и некоторых работ, необходимых для сооружения электростанций разных типов мощностью по 100 тысяч киловатт, приведенное в табл. 3, говорит в пользу атомных электростанций.
Таблица убедительно показывает, что материальные затраты на оборудование атомной электростанции значительно меньше, чем для угольной. Это объясняется прежде всего тем, что атомной станции не нужны большие топливные склады, сложные системы подачи топлива, углеразмольные мельницы, золоудаляющие и другие сооружения, характерные для угольных электростанций.
Атомная электростанция уже сейчас более экономична, чем тепловая, удаленная от месторождения угля или работающая на низкосортном топливе. Для того чтобы обеспечить атомную станцию мощностью 100 тысяч киловатт горючим на один год, требуется всего один рейс грузового самолета. Для угольной же станции той же мощности необходимо ежедневно подавать 20–30 вагонов угля.
Сравнение характеристик атомной и угольной электростанций мощностью по 100 тысяч киловатт указывает на рентабельность строительства электростанций, аналогичных первой промышленной атомной электростанции в СССР. Разработанный советскими учеными вариант мощной атомной электростанции имеет неоспоримое преимущество перед другими возможными вариантами, так как он основывается на опыте действующей электростанции.
Однако, как мы видели, тип реактора, избранный в атомной станции Академии наук, не является единственным. Разнообразие реакторов, которые могут быть применены для энергетических целей, весьма велико.
Так, например, если взять тот же гетерогенный реактор с замедлителем из графита, то в качестве теплоносителя может быть использована не только вода, но и различные газы и металлы. Если отводить тепло водой под высоким давлением, как это сделано в реакторе первой атомной электростанции СССР, то сравнительно низкая температура теплоносителя (260 градусов) не позволяет получить высокий коэффициент полезного действия турбогенератора. Это большой недостаток схемы подобного типа.
Для получения пара с температурой 375 градусов давление в первичном контуре придется поднять выше 225 атмосфер. При этом необходимо увеличить прочность конструкций рабочих каналов и реактора, а это потребует введения в активную зону дополнительного количества поглощающих нейтроны материалов (стали). Для осуществления устойчивой цепной реакции нужно будет увеличить содержание урана235 в тепловыделяющих элементах реактора. Увеличение стоимости ядерного горючего не будет компенсировано улучшением коэффициента полезного действия электростанции. Тем не менее, как это показано на примере работы первой атомной электростанции СССР и расчета советских ученых, строительство атомных электростанций на реакторах такого типа экономически вполне оправдывается.
При использовании газового охлаждения нет нужды создавать в каналах реактора очень большие давления. Но так как газ обладает очень малой теплоемкостью, то для отвода тепла нужно очень большое его количество продувать через реактор. Это вызывает значительные затраты энергии и является существенным недостатком газового охлаждения энергетических ядерных реакторов.
Примером может служить описанный раньше английский реактор ВЕРО, где для отвода тысяч киловатт тепловой мощности требуются воздуходувки, продувающие 5400 кубометров воздуха в минуту.
Охлаждение жидким металлом совмещает в себе достоинства газового и водяного охлаждения. Расплавленные металлы обладают высокой температурой кипения и поэтому позволяют избежать высоких давлений в первичном контуре реактора. Большая по сравнению с газами теплоемкость металла не вызывает необходимости прогонять через реактор большие массы теплоносителя. Одним из самых приемлемых теплоносителей такого типа является легкоплавкий металл натрий.
Если в графитовом реакторе заменить воду натрием, то при давлении теплоносителя 5–10 атмосфер можно значительно поднять температуру в первичном контуре и получить коэффициент полезного действия атомной электростанции, превышающий 30 процентов.
Натрий сравнительно слабо поглощает нейтроны, и поэтому в больших реакторах такого типа можно обойтись ураном с малым обогащением (около одного процента). Если же применять урановые элементы, покрытые цирконием или слоем очень тонкой стали, то можно работать и на природном уране. Графито-натриевые реакторы в ближайшее время будут применяться в энергетических установках. Недостатком натриевого охлаждения является довольно высокая радиоактивность натрия. Вследствие этого первичный контур, выполненный с расплавленным натрием, трудно обслуживать.
В атомных электростанциях вполне возможно также применение гомогенных и гетерогенных реакторов, где в качестве замедлителя используется тяжелая или простая вода.
Общий недостаток всех описанных выше реакторов заключается в том, что вырабатываемая в них энергия получается в основном за счет урана235. В будущей атомной энергетике, по всей вероятности, главную роль будут играть размножающие реакторы, в которых атомная энергия выделяется из природного урана и тория. В этом направлении и работают советские ученые. Так, академик А. И. Алиханов с сотрудниками разработали схему гомогенного размножающего реактора с кипящей водой, о которой было рассказано в предыдущем разделе.
Значение развития ядерной энергетики огромно. Дело не только в стоимости электроэнергии. Перевод тепловых электростанций на ядерное топливо даст возможность передать огромные количества угля и нефти химической промышленности. При их химической переработке получается много весьма ценных и необходимых нам материалов. Запасы угля и нефти на земле не так уж велики, и, вероятно, через 30–40 лет будет считаться варварством сжигать химическое сырье в топке паровых котлов. Вся потребность человечества в электрической энергии будет обеспечена гидроэлектрическими и ядерными станциями.
Имеется у ядерных электростанций и ряд других преимуществ.
В приведенной на рис. 64 сравнительной диаграмме видна работа тепловой и атомной электростанций. Слева размещено сырье, необходимое для выработки электроэнергии, справа – продукция электростанций.
Рис. 64. Сравнительная диаграмма работы атомной и тепловой электростанций
Тепловая электростанция требует для своей работы большое количество топлива, воды и воздуха. При ее эксплуатации получаются газообразные отходы в виде дыма, содержащего большое количество золы и несгоревшего угля. Этот дым загрязняет атмосферу городов и поселков.
Для работы атомной электростанции не нужен воздух. Она потребляет ничтожные количества ядерного топлива – урана или тория. По весу они в два с половиной миллиона раз меньше, чем соответствующие по запасу энергии количества угля. Атомная электростанция не дает дыма. Получающееся некоторое количество радиоактивных «осколков» может быть использовано для изготовления радиоактивных препаратов. Ядерный реактор электростанции излучает большое количество нейтронов и радиоактивных излучений, которые в основном поглощаются бетонной защитой. Но часть нейтронов может быть использована для облучения различных элементов с целью получения радиоактивных изотопов, которые используются в народном хозяйстве.
Атомный двигатель. Атомная энергия может быть использована не только для получения электричества.
Сейчас вполне возможна установка атомного двигателя на больших морских судах (рис. 65). Теплоноситель, выходящий из ядерного реактора, нагревает воду паровых котлов. Пар может быть использован обычным способом: либо для работы паровых машин, связанных с гребным валом, либо (что энергетически значительно выгоднее) для вращения паровой турбины. Паровая турбина имеет очень большое число оборотов, поэтому ее нельзя связывать прямо с гребным валом. Между турбиной и гребным валом устанавливается редуктор – прибор, позволяющий получать уменьшенное число оборотов вала.
Рис. 65. Схема использования атомного двигателя на морском судне
Расчеты показывают, что для кругосветного плавания морского судна водоизмещением 15–20 тысяч тонн необходимо всего 800–900 граммов урана235.
Такое судно практически не связано с топливной базой. Оно может плавать месяцы и даже годы без пополнения запасов горючего. Отработанное, нуждающееся в химической обработке ядерное горючее может складываться в больших свинцовых ящиках. После нескольких месяцев хранения большая часть радиоактивных веществ в основном распадется, и восстановление ядерного горючего можно будет произвести на находящемся на берегу предприятии.
Уже сейчас при недостаточно совершенной еще ядерной технике эксплуатация атомных двигателей на больших судах обойдется не дороже, чем эксплуатация тепловых машин, использующих химическое топливо.
Атомный двигатель не требует для своей работы воздуха и поэтому может быть вполне успешно использован на подводной лодке (рис. 66).
Рис. 66. Схема атомной подводной лодки
Такая лодка является уже в полном смысле подводной. Она может двигаться под водой неограниченное время. Ей не нужно, как это приходится делать современной лодке, время от времени подниматься на поверхность воды для зарядки аккумуляторов. Атомная подводная лодка может действовать под водой длительное время. Необходимый для дыхания команды кислород может запасаться в конденсированном виде в баллонах или извлекаться при помощи электролиза прямо из морской воды. Сейчас подводные лодки используются в основном для военных целей. Атомные подводные лодки могут быть использованы и для пассажирских и грузовых перевозок. В любую погоду, и зимой, и летом, они смогут плавать от Мурманска до Владивостока вдоль нашего северного и восточного побережья. Им не страшны мощные ледяные поля, преграждающие путь надводным кораблям: они пройдут подо льдами.
Можно, как мы уже указывали, построить совсем маленький ядерный реактор, состоящий из 15 литров простой воды и 700–800 граммов урана235 или другого расщепляющегося материала. Пар этого котла может быть использован для вращения небольшой турбины. Казалось бы, такой маленький реактор можно установить на любой транспортной установке, даже на легковом автомобиле. Однако этот реактор, так же как и любой другой, излучает очень большое количество нейтронов и гамма-лучей. Для того чтобы оградить водителя, пассажиров и даже прохожих от этих опасных излучений, надо окружить пятнадцатилитровый реактор слоем бетона или другого равноценного по поглощению материала толщиной не менее полутора – двух метров.
Нечего, конечно, и думать об установке такого реактора на легковом и даже на грузовом автомобиле. Применение атомных двигателей на малых транспортных установках является пока делом будущего. Не следует обольщаться надеждой на то, что удастся когда-нибудь найти легкий материал, тонкий слой которого сможет поглотить излучения реактора. Таких материалов в природе не существует. Надо искать другие пути получения и использования атомной энергии.
Имеется реальная возможность построить атомный теплоэлектровоз (рис. 67). Такое сооружение будет представлять собой небольшую атомную электростанцию на колесах, в которой газовая турбина приводится во вращение горячими газами, выходящими из труб ядерного реактора. На одном валу с турбиной находится компрессор, нагнетающий газ в ядерный реактор, а также электрический генератор, питающий электромоторы тепловоза.
Рис. 67. Атомный теплоэлектровоз
Коэффициент полезного действия такого тепловоза может достигать 30–35 процентов. Необходимо только учесть, что газ, проходящий через реактор, становится радиоактивным и выпускать его в атмосферу нельзя.
Газ, выходящий из газовой турбины, нагнетается компрессором обратно в реактор, где он вновь нагревается, и цикл повторяется.
Такой тепловоз, увлекая за собой большой состав вагонов, будет, вероятно, в ближайшем будущем пересекать огромные пространства нашей страны.
Надо полагать, что недалеко то время, когда атомные двигатели начнут применяться и для воздушных сообщений. Самое удивительное заключается в том, что атомный авиационный двигатель будет незначительно отличаться от реактивного двигателя современных самолетов.
Реактивный двигатель (рис. 68) содержит два основных элемента: камеру сгорания, где происходит сжигание топлива, и выхлопное сопло, куда направляются раскаленные газы. Так же как и двигатель внутреннего сгорания, реактивный двигатель превращает тепловую энергию в механическую. Только тяга здесь создается не за счет винта, а за счет реакции отбрасываемого двигателем потока газов. Чем выше температура газа, тем больше скорость его истечения, тем больше скорость ракеты, снаряда или самолета.
Рис. 68. Схема обычного реактивного двигателя. Воздух попадает в камеру сгорания, где происходит сжигание топлива, и раскаленные газы направляются в выхлопное сопло. Реактивный снаряд движется за счет отдачи, происходящей при выхлопе газов
Очевидно, что при использовании атомной энергии для осуществления реактивного движения роль камеры сгорания должен играть ядерный реактор. Простейшая схема такого прямоточного реактивного двигателя изображена на рис. 69. Воздух нагнетается здесь в каналы реактора благодаря быстрому поступательному движению самолета. В каналах реактора воздух нагревается и с большой скоростью вытекает через выхлопное сопло. Такая схема может быть осуществлена только при очень больших скоростях самолета, когда создается высокое давление воздуха в каналах ядерного реактора.
Рис. 69. Схема прямоточного реактивного двигателя на атомном горючем. Здесь камера сгорания заменена ядерным реактором. Воздух попадает в трубы ядерного реактора, где нагревается до высокой температуры. Горячие газы попадают в выхлопное сопло
Более совершенным является турбореактивный двигатель (рис. 70). Здесь высокое давление воздуха создается компрессором независимо от скорости самолета. Часть энергии нагретого газа расходуется на вращение газовой турбины, приводящей в движение компрессор. Основная же энергия тратится на тяговое усилие, создаваемое реакцией выхлопных газов.
Рис. 70. Схема атомного турбореактивного двигателя
Возможна также постройка винтового атомного самолета, где будет применена уже знакомая нам схема с замкнутым циклом компрессор—реактор—газовая турбина (рис. 71).
Рис. 71. Атомный турбовинтовой двигатель
Основным препятствием к использованию ядерной энергии в самолетах является большой вес бетонной защиты для предохранения экипажа и пассажиров от вредных излучений реактора. Она весит примерно 100 тонн. Если бы удалось снизить этот вес до 40 тонн, то, как показывают расчеты, в настоящее время была бы вполне реальна постройка самолета грузоподъемностью 15 тонн, предназначенного для перевозки 180 пассажиров со скоростью 1600 километров в час. Стоимость подобного самолета, по приближенным оценкам, только в 15 раз превысила бы стоимость современного крупного реактивного самолета, предназначенного для пассажирских перевозок.
Следует напомнить, что ядерное горючее обладает колоссальной концентрацией энергии: один килограмм урана эквивалентен 1800 тоннам бензина. Поэтому такой самолет будет иметь практически неограниченную дальность полета. Имея на борту тысячу килограммов ядерного горючего, атомный самолет фактически будет обладать запасом топлива, равноценным примерно двум миллионам тонн бензина. Это позволяет надеяться, что овладение атомной энергией даст возможность в скором времени осуществить давнишнюю мечту ученых – межпланетные путешествия. Ракета подобного рода должна быть рассчитана на полет в безвоздушном пространстве и поэтому для осуществления реактивного движения должна иметь с собой достаточный запас газа в жидком виде. Таким газом может быть, например, водород.
На пути к решению этой задачи есть еще очень много трудностей, связанных с выбором газа, его хранением, теплостойкостью применяемых материалов и т. д. Но эти затруднения преодолимы. Только ракета с ядерным горючим разовьет такую большую скорость, что сможет пройти область действия сил земного тяготения и выйти в безбрежные просторы вселенной.
Атомная энергия наших дней. Если бы лет восемнадцать – двадцать назад кто-нибудь написал увлекательную научно-фантастическую книгу о нашем будущем, в которой рассказывалось бы о том, как советские люди в 1954 году построили первую промышленную атомную станцию, а уже в 1960 году атомная энергетика заняла видное место в нашей стране; если бы смелый автор предположил, что общая мощность введенных в эксплуатацию атомных станций превысила два миллиона киловатт, описал бы созданные в труднодоступных районах страны, где нет топлива и рек, гиганты индустрии и даже подсчитал, что для годичного обеспечения всех атомных станций «топливом» понадобится всего один рейс грузового самолета, – ему сказали бы: «Уж слишком наивно, это не научная фантазия».
А сейчас…
Конечно, наше предположение о точном научном предвидении автора фантастического романа тоже фантазия. Бессмысленно было бы требовать даже от самого гениального ученого, чтобы он достаточно полно описал в 1938 году то, что мы будем иметь в 1958 году. В 1938 году ни один физик даже не имел представления о том, как подойти к проблеме использования атомной энергии. Но в 1939 году все изменилось. Открытие деления урана и связанная с этой реакцией возможность получения цепного процесса открыли путь получения атомной энергии. Сейчас мы знаем значительно больше и можем увереннее говорить о ядерной энергетике.
В нашей стране построено много ядерных реакторов, в которых происходит цепной процесс с освобождением атомной энергии. Кроме того, в них образуется ядерное горючее для мощных промышленных установок и производятся радиоактивные вещества, используемые в промышленности, сельском хозяйстве и медицине. А в 1954 году в Советском Союзе пущена первая атомная электростанция мощностью в пять тысяч киловатт.
Пять тысяч киловатт! Мы, советские люди, прекрасно знаем, что при современном уровне энергетики, когда у нас в стране входят в строй гидростанции мощностью в миллионы киловатт, это немного. Но мы понимаем также, что из этого малого рождается великое – новая ядерная энергетика. Первый раз за период существования человечества для облегчения труда была использована энергия атомного ядра.
Строительство первой промышленной атомной электростанции было делом большого коллектива физиков, конструкторов, теплотехников, технологов и других специалистов. Не все шло гладко, были трудности, а иногда и частичные неудачи. Потребовалось глубокое и смелое решение новых задач, настойчивое преодоление серьезных препятствий. К созданию электростанции Советское правительство привлекло различные институты и предприятия, которые вели свою работу на основе широкой кооперации и творческого сотрудничества.
Теперь строительство атомных электростанций у нас настолько реально, что по шестому пятилетнему плану развития народного хозяйства СССР на 1956–1960 годы предусмотрено создание атомных электростанций общей мощностью 2–2,5 миллиона киловатт.
В нашей стране довольно много районов, значительно удаленных от месторождений угля и нефти. Топливо приходится возить за тысячи километров. Если в этих районах построить угольные станции обшей мощностью 2,5 миллиона киловатт, то это повлечет за собой колоссальное увеличение железнодорожных перевозок. В год к этим станциям придется доставлять около 10 миллионов тонн высокосортного угля – примерно 10 тысяч железнодорожных составов!
А годовое потребление ядерного горючего – урана235 и плутония239 – атомными станциями той же мощности не превышало бы 3,5 тонны. Таким образом, проблема транспортировки топлива совершенно отпадет.
В районах Сибири богатые водные ресурсы и мощные угольные месторождения позволяют получать дешевую электрическую и тепловую энергию. Однако Европейская часть СССР не так богата энергетическими ресурсами, и в несколько более отдаленном будущем атомная энергия может оказаться весьма существенным и практически неисчерпаемым источником, который в изобилии будет обеспечивать нужды промышленности этой части страны.
Советские ученые создают атомную энергетику, которая. по крайней мере в условиях Европейской части СССР, будет более выгодной, нежели энергетика, основанная на обычном топливе.
В шестом пятилетии (1956–1960 годы) намечается построить пять больших атомных электростанций мощностью 400–600 тысяч киловатт каждая. По-видимому, только такие крупные атомные электростанции способны дать достаточно дешевую энергию. Эти электростанции будут использовать реакторы на медленных нейтронах. В качестве замедлителя будут применяться простая вода и графит.
В реакторах, где простая вода будет служить для замедления нейтронов, топливными элементами являются стержни из двуокиси природного и обогащенного урана с защитной оболочкой. Реактор заключается в стальной толстостенный цилиндр, способный выдержать большое давление. Вода под давлением 100 атмосфер поступает в реактор, где нагревается до 270–275° C и входит в парогенератор. В парогенераторе первичная вода отдает свое тепло вторичной воде, охлаждается до температуры 250° C и с помощью насосов перекачивается обратно в реактор. Таким образом, первичная вода, двигаясь по замкнутому циклу, образует в парогенераторе пар с давлением 30 атмосфер. Этот пар приводит в действие специальные турбогенераторы по 70 тысяч киловатт каждый. Один реактор будет приводить в действие три турбогенератора.
Одна электростанция будет использовать ядерные реакторы типа аппарата, использованного на первой атомной электростанции СССР. В качестве замедлителя здесь используется графит. Делящимся материалом является обогащенный уран в виде специального сплава. Урановые блоки представляют собой полые цилиндры с внутренней и внешней стальными трубами. Рабочий канал состоит из системы таких блоков, охлаждаемых водой и паром.
В большинстве рабочих каналов тепло отводится водой высокого давления, которая нагревается, кипит и образует насыщенный пар. Этот пар пропускают через остальные каналы, где он отбирает тепло и нагревается до температуры 500° C. Перегретый пар поступает в парогенератор и отдает тепло воде, образуя пар с давлением 90 атмосфер и температурой 480–500° C. На этой атомной электростанции будут работать две турбины мощностью по 100 тысяч киловатт каждая.
Третий тип атомных электростанций, которые будут построены в шестом пятилетии, использует реакторы с замедлением нейтронов тяжелой водой. Рабочие каналы содержат прутки из природного урана, служащего ядерным топливом, и охлаждаются углекислым газом. Углекислый газ передает свое тепло паротурбинному циклу.
В 1959–1960 годах будет введено также в действие несколько экспериментальных атомных электростанций мощностью по 50 тысяч киловатт каждая.
Одна станция будет состоять из реактора на тепловых нейтронах с замедлением кипящей простой водой. Турбина будет работать на слаборадиоактивном паре, идущем прямо из реактора. Эта установка будет обладать более высоким коэффициентом полезного действия и даст возможность значительно снизить рабочее давление в реакторе по сравнению с обычным реактором, охлаждаемым простой водой.
Будет построена также электростанция, использующая реактор с графитовым замедлителем и с отводом тепла с помощью жидкого натрия. Как уже указывалось, такой теплоноситель позволяет, не прибегая к высокому давлению в реакторе, получить большие температуры в парогенераторе и пар высоких давлений.
Наконец, предполагается сооружение двух станций с размножающими реакторами. Один реактор гомогенного типа, в котором горючее находится в виде тонкого порошка, взвешенного в тяжелой воде. Активная зона реактора будет окружена взвесью порошка тория232. Второй размножающий реактор будет использовать быстрые нейтроны. Нейтроны, выходящие из активной зоны, будут образовывать во внешней оболочке из урана233 искусственное ядерное горючее – плутоний239.
Такова обширная программа ближайших лет по развитию советской атомной энергетики.
При освоении Арктики большую роль играют морские суда особого типа – ледоколы. Редко какой-нибудь пароходный рейс у наших северных берегов обходится без помощи ледокола. Ледокол обычно по нескольку месяцев находится далеко от топливной базы, встречает караваны судов в наиболее опасных местах и прокладывает им путь в тяжелом, а подчас и в сплошном льду. За это время мощный двигатель ледокола поглощает огромное количество топлива, которое доставляется ему специальными грузовыми судами.
В шестом пятилетнем плане развития народного хозяйства СССР предусмотрено строительство ледокола с атомным двигателем.
Советские ученые и судостроители разработали технический проект и завершили сооружение такого корабля, предназначенного для работы в Арктике. Такой ледокол (рис. 72) позволит изменить условия ледового плавания, продлит сроки навигации в северных морях. Судоходными станут трассы, проходящие в тяжелых льдах.
Рис. 72. Модель советского ледокола с атомным двигателем
Значительно расширятся исследования в Полярном бассейне. И, как знать, может быть, этот ледокол достигнет Северного полюса. Ведь об этом мечтал еще знаменитый русский полярный мореплаватель С. О. Макаров.
Атомный двигатель даст ледоколу ряд преимуществ. При тех же размерах его мощность может превышать мощность ледоколов на химическом топливе в полтора – два раза. Он сможет плавать без захода в порты для бункеровки в десять – двенадцать раз дольше.
