Текст книги "Атомная проблема"

Автор книги: Филлип Рэн

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 9 страниц)

Эти открытия проливают новый свет на процесс самой жизни и ставят новые вопросы, над которыми раньше даже не задумывались. В самом деле, если клетки мозга и других тканей непрерывно обновляются, чем можно объяснить тот факт, что характер и поведение человека в течение долгих лет жизни остаются неизменными, хотя физически он никогда не бывает одним и тем же?

б) Применение радиоактивных изотопов в сельском хозяйстве.

Большую помощь оказал науке метод, заключающийся в том, что радиоактивные вещества вводят в растения с целью проследить процесс их питания. Этот метод помог, в частности, повысить урожайность сельскохозяйственных культур, а следовательно, увеличить количество производимых в мире продуктов.

Так, было установлено, что если фосфатом посыпать листья растений, то усвоение его происходит на 95 %, в то время как при введении фосфата в землю оно не превышает 10 %.

Этот метод помог получить новые виды растений, более стойкие к некоторым заболеваниям, а также различные интересные гибриды.

Метод «меченых атомов» позволил уточнить множество деталей. Теперь известно, например, что протеины куриных яиц образуются не из тех веществ, которыми курицу кормили недавно, а из тех, которыми ее кормили месяц тому назад. Стали известны также продолжительность жизни комаров и расстояния, которые они могут пролетать.

Интересные результаты были получены также в области хранения продовольственных товаров. Например, картофель после облучения его гамма-лучами может с успехом храниться при постоянной температуре 10 °C в течение двух лет. Это позволяет обойтись без дорогих холодильников. Разработанный недавно в США метод облучения продовольствия гамма-лучами позволяет облучать до 15 т продуктов в день. Такие же интересные результаты были получены в области хранения медикаментов.

Радиоактивные изотопы помогают также уничтожать сельскохозяйственных вредителей при хранении зерна. Подвергая облучению целые зернохранилища, можно, не прибегая к вредным для человеческого организма химическим препаратам, полностью уничтожить насекомых и их личинки, в том числе и долгоносика. Если учесть, что потери зерна от таких вредителей составляют 15 % урожая, станет ясно, что применение этого нового метода дает значительную экономию. Член американской Комиссии по атомной энергии доктор Либби в докладе, сделанном в начале 1956 года, заявил, что экономия, полученная в США в результате применения радиоактивных изотопов только в этой области, достигла 30 млрд. долларов.

Наконец, следует отметить, что радиоактивные изотопы помогут решить проблему фотосинтеза. Фотосинтез, или синтез под действием света, – это современное название процесса усвоения растениями хлорофилла, в котором участвует световая энергия. Изучение роста живых организмов позволяет надеяться, что в скором времени эта проблема будет решена.

Получение органической материи путем фотосинтеза является самой важной задачей современной химии.

Ученые подсчитали, что кукуруза на площади в 1 га связывает в год от 1,5 до 2 т углерода.

Общее количество углерода, связываемого ежегодно всей растительностью земного шара, оценивается в 35 млрд. т, а количество связываемой в результате фотосинтеза световой энергии в переводе на тепловую составляет миллиард миллиардов больших калорий!

в) Применение радиоактивных изотопов в промышленности.

Способы применения радиоактивных изотопов в промышленности многочисленны и разнообразны. Их использование позволяет, например, американской промышленности экономить ежегодно миллиарды долларов. Среди многочисленных способов применения радиоактивных изотопов ведущее место в настоящее время занимает гамма-дефектоскопия. Это не что иное, как разновидность рентгеновской дефектоскопии, в которой рентгеновская трубка заменена источником радиоактивного кобальта. Излучаемые радиоактивным кобальтом гамма-лучи обладают большей проникающей способностью, чем рентгеновские лучи. Они проходят сквозь проверяемую деталь и, если в ней есть пустоты или трещины, вызывают в соответствующих местах почернение фотопластинки. Так получается отпечаток, на котором отчетливо видны все дефекты. Этим способом можно контролировать качество литья и сварных швов на глубину 10–15 см, в то время как рентгеновские лучи позволяют осуществлять такой контроль на глубину не более 1 см.

Можно назвать также и другие способы применения радиоактивных изотопов: контроль износа поршневых колец и шин, обнаружение утечек в подземных трубопроводах, измерение уровня жидкостей в закрытых резервуарах, измерение толщины различных материалов, производимых в листах или рулонах, улучшение производства бензина в лабораторных условиях путем облучения гамма-лучами сырой нефти, снятие статических зарядов и, наконец, решение различных специальных проблем в области гидрологии (поиски источников водоснабжения и контроль за обмелением портов в результате наноса песка). О каждом из вышеназванных способов применения радиоактивных изотопов можно было бы, конечно, говорить очень долго.

г) Применение радиоактивных изотопов для изучения прошлого.

Теперь следует остановиться на роли атома в качестве помощника историка, так как он позволяет точно определить возраст различных древних предметов. Измеряя радиоактивность последних, можно определить их «возраст» по количеству содержащегося в них углерода 14. Со смертью организма цикл углерода 14 прекращается, и, следовательно, количество содержащегося в организме углерода 14 после его смерти постоянно уменьшается. Это уменьшение происходит медленно, так как период полураспада углерода составляет 5700 лет. Так, например, если измерять радиоактивность срубленного 5700 лет назад дерева, то счетчик Гейгера – Мюллера зарегистрирует всего 6 бета-импульсов в минуту, в то время как у недавно срубленного дерева он покажет 12 импульсов, а у дерева, срубленного 11 400 лет назад, – всего 3 импульса в минуту.

Таким образом, удалось установить, что каменное сооружение Стонхендж в Англии имеет возраст 4 тыс. лет, в пещере Ляско во Франции 15 тыс. лет тому назад уже жили люди, что верхний палеолит в Дордони был 20 тыс. лет тому назад, а знаменитые рукописи, найденные на побережье Мертвого моря, относятся к 30–40 годам нашей эры.

Наконец, применяя некоторые другие методы, ученые точно установили возраст нашей планеты и время существования различных геологических эпох.

Мы в самых общих чертах рассказали о применении радиоактивных изотопов. Возможности, которые они перед нами открывают, сейчас даже трудно себе представить.

В самом ближайшем времени радиоэлементы станут помощниками исследователей, помогут улучшить условия жизни людей и расширить их знания и поле деятельности.

Глава IX
Практические достижения в области ядерной энергии

На Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии Франция фигурировала как четвертая в мире атомная держава после Соединенных Штатов Америки, Советского Союза и Англии (вместе с Канадой). Несомненно, это почетное место ей обеспечили прежде всего интересные работы наших ученых и исследователей.

С 1945 года всеми исследованиями в области ядерной энергии во Франции ведает Комиссариат по атомной энергии (КАЭ), который является гражданским учреждением, обладающим административной и финансовой самостоятельностью. КАЭ насчитывает в настоящее время свыше 4 тыс. сотрудников и работает в тесном взаимодействии с многочисленными заинтересованными промышленными предприятиями. Французский атомный центр находится в Сакле, расположенном в департаменте Сена и Уаза в 25 км южнее Парижа. Кроме того, намечается создание второго атомного центра в Гренобле.

I. Достижения в области атомной энергии за границей

Прежде чем перейти к рассмотрению проделанных во Франции работ в области атомной энергии, нужно сказать о том вкладе, какой внесли сюда другие государства. Нетрудно заметить, что достижения в области использования ядерной энергии в различных странах зависят от энергетических ресурсов каждой из этих стран. Очевидно, что Норвегия, например, которая располагает достаточными водными ресурсами, не особенно заинтересована в строительстве большого количества ядерных электростанций. Мы очень коротко остановимся на достижениях в этой области в Великобритании, Соединенных Штатах Америки и Советском Союзе.

1. Великобритания.

Великобритания бедна гидроэнергетическими ресурсами, а ее ресурсы горючих ископаемых начинают истощаться. Это заставило Великобританию приступить быстрыми темпами к замене истощающихся ресурсов атомной энергией. В настоящее время в этой стране насчитывается около 15 действующих и строящихся реакторов и 3 строящиеся электростанции: одна – в Колдер-Холле в графстве Камберленд, другая – в местечке Даунрей на севере Шотландии (эти две электростанции предполагалось ввести в строй в 1956 году[11]11
  Атомная электростанция в Колдер-Холле мощностью около 9 тыс. квт вступила в строй 17 октября 1957 года. – Прим. ред.


[Закрыть]), а третья, более мощная, – на юге Шотландии.

Англичане намечают к 1960 году довести общую мощность своих атомных электростанций до 500 тыс. квт, а к 1965 году – до миллиона квт[12]12
  В конце 1956 года в Англии был принят новый вариант программы строительства атомных электростанций, по которому их общая мощность к 1965 году должна составить 6 млн. квт. – Прим. ред.


[Закрыть]. В 1975 году атомные электростанции в Англии дадут 40 % всей необходимой энергии, что позволит ежегодно экономить 40 млн. т угля. Полная замена горючих ископаемых ядерным топливом будет осуществлена не раньше конца XX века.

2. Соединенные Штаты Америки.

а) Строительство первых атомных энергетических установок относится к 1951 году. Небольшой городок Арко в штате Айдахо, находящийся неподалеку от Аргоннского атомного центра, в 1951 году получил первые киловатты электроэнергии, произведенной атомной энергетической установкой. Начиная с июля 1955 года, Арко освещается «атомным электричеством», вырабатываемым «кипящим» реактором, подобным тому, который во время Женевской конференции в августе 1955 года был установлен в парке Дворца наций. Такой реактор мощностью в 15 тыс. квт стоит менее 400 млн. франков.

б) Первая крупная атомная электростанция в США будет построена в 1957 году в Шиппингпорте на реке Огайо, недалеко от промышленного центра Питтсбурга. Ее мощность составит около 60 тыс. квт. Кроме этого, намечается строительство крупной атомной электростанции в Нью-Йорке, которая будет пущена в 1960 году.

Общая мощность атомных электростанций должна составить в 1960 году около 1 млн. квт.

3. Советский Союз.

Советский Союз обладает первой атомной электростанцией мощностью в 5000 квт, построенной в районе Калуги. Русские объявили также о начале строительства атомной электростанции мощностью в 500 тыс. квт.

Кроме этого, в СССР начинается строительство сети атомных электростанций мощностью 50–100 тыс. квт, каждая из которых, вероятно, будет иметь два реактора.

К 1960 году мощность атомных электростанций в СССР будет доведена до 2,5 млн. квт.

США и СССР старались испробовать как можно больше типов ядерных реакторов. Учитывая то обстоятельство, что в области атомной энергии технический прогресс идет быстрее, чем в других областях, останавливать свой выбор на каком-либо из типов реакторов пока рано.

Поскольку Франция, с одной стороны, не испытывает такого недостатка в энергетических ресурсах, как Англия, а с другой стороны, не обладает такими богатыми финансовыми и техническими возможностями, как США и Советский Союз, она идет в вопросе использования атомной энергии позади этих стран.

II. Достижения в области использования атомной энергии во Франции

1. Первые успехи.

Общая сумма ассигнований на французскую атомную промышленность достигает 70 млрд. франков.

С 1946 по 1954 год Центр по атомной энергии получил 44 млрд. франков. До конца 1955 года во Франции было два экспериментальных реактора, работающих на тяжелой воде.

а) Первый кредит в 500 млн. франков позволил построить в 1948 году первый реактор ZOE[13]13
  Zero Oxyde Eau (франц.) – реактор «нулевой» мощности на тяжелой воде. – Прим. ред.


[Закрыть] в Шатильоне. Сначала вода на выходе из реактора имела обычную температуру, ту же, что и на входе, то есть мощность реактора практически была равна нулю. В настоящее время мощность этого реактора составляет примерно 150 квт.

б) Второй реактор был построен в Сакле в 1949 году. Сначала вода имела на выходе температуру 130° и использовалась для отопления зданий. В настоящее время его мощность равна 1500–2000 квт.

Эти два реактора производят примерно три четверти радиоизотопов, используемых во Франции государственными и частными предприятиями и научно-исследовательскими учреждениями. В ноябре 1955 года Комиссариат по атомной энергии поставил им тысячную партию радиоизотопов. Впрочем, производство и потребление радиоизотопов во Франции непрерывно растут. Так, в январе 1956 года число поставок радиоизотопов составило 410 против 240 в январе 1955 года. Больше половины производимых радиоизотопов используется в медицине, причем, поскольку своих радиоизотопов во Франции не хватает, их приходится ввозить из английского атомного центра в Харуэлле.

Когда реактор G-1 в Маркуле заработает на полную мощность, потребность Франции в радиоизотопах будет удовлетворяться полностью.

2. План Палевского. Проводимые в настоящее время работы.

В апреле 1955 года французское правительство приняло план Палевского по развитию атомной энергии.

Отпущенные на 1955 и три последующих года средства в сумме 100 млрд. франков должны были обеспечить увеличение добычи урановых руд, развитие исследовательских работ в области атомной энергии и создание атомного центра в Маркуле, расположенном в департаменте Гар на левом берегу Роны, неподалеку от Авиньона.

а) Строительство Маркульского атомного центра началось в начале 1954 года. Первый этап работ включает строительство двух мощных ядерных реакторов G-1 и G-2, завода по отделению плутония и двух атомных электростанций.

Реактор G-1 работает на природном уране. В качестве замедлителя и отражателя нейтронов используется графит, а теплоносителем служит углекислый газ[14]14
  В реакторе G-1 теплоносителем является не углекислый газ, а воздух. – Прим. ред.


[Закрыть].

Строительство этого реактора, вероятно, обошлось в общей сложности в 10 млрд. франков, причем затраты распределились следующим образом: строительство зданий – 18 %, графит – 10 %, машинное и котельное оборудование – 30 %, электрооборудование – 15 %, ядерное горючее – 27 %.

Подготовительные работы были выполнены в течение 1954 года. Затем начался монтаж блока реактора, который длился до октября 1955 года. Укладка графита продолжалась один месяц и закончилась в конце ноября 1955 года. Строительство было завершено в декабре, а 7 января 1956 года атомный реактор начал работать.

Ядерное горючее в этом реакторе представляет собой 2700 урановых стержней общим весом в 1200 т. Воздух, подаваемый мощными воздуходувками, испаряет непрерывно циркулирующую воду, и пар поступает на лопатки турбины.

Следует сказать, что для пуска реактора хватило 20 т урана. Специалисты надеются, что к концу 1956 года реактор заработает на полную мощность, которая, как мы уже говорили, будет составлять 40 тыс. квт.

б) В настоящее время в Маркуле начались работы по строительству реакторов G-2 и G-3.

Реактор G-2 вступит в строй в 1957 году. В этом реакторе в качестве горючего будет использоваться природный уран, в качестве замедлителя – графит, а в качестве теплоносителя – углекислый газ. Тепловая мощность реактора будет равна 100–150 тыс. квт, что позволит при загрузке урана в 100 т получать 20–25 тыс. квт электроэнергии.

Реакторы G-1 и G-2 позволят получать в год 100–120 кг плутония, который будет отделяться на заводе с полностью дистанционным управлением. Оба реактора в сумме смогут давать электроэнергию мощностью в 100 тыс. квт. Ввод в эксплуатацию третьего ядерного реактора G-3, который по типу будет аналогичен реактору G-2, намечен на 1958 год.

Общие затраты в Маркуле составят, по оценке специалистов, примерно 45 млрд. франков. Строительство новых атомных электростанций намечается лишь на 1959–1960 годы, после того как будет накоплен опыт работы первых двух электростанций. Лишь с введением в строй этих новых электростанций атомная энергия станет по-настоящему выгодной. Полагают, что общая мощность атомных электростанций составит к 1960 году 300 тыс. квт.

в) Следует добавить, что в Сакле ведется строительство еще одного реактора, названного EL-3, с примерной тепловой мощностью 15 тыс. квт. В этом реакторе в качестве замедлителя будет применяться тяжелая вода и в качестве ядерного горючего – природный уран. Реактор должен дать возможность изучить поведение различных материалов под действием интенсивного потока нейтронов. Следовательно, этот реактор будет исследовательского характера и не внесет никакого вклада в энергоресурсы страны.

Кроме этого, в Сакле уже работает ускоритель частиц Ван де Граафа на 5 Мэв и заканчивается строительство циклотрона на 25 Мэв. Берклейский ускоритель обладает способностью разгонять протоны до энергии 6 млрд. эв. Русские заканчивают строительство ускорителя на 10 млрд. эв[15]15
  Этот ускоритель начал работать в апреле 1957 года. – Прим. ред.


[Закрыть] и говорят о строительстве еще более мощного ускорителя на 60 млрд. эв. Европейский исследовательский центр по ядерной энергии в Швейцарии получит синхротрон на 600 Мэв и протонный ускоритель на 25 млрд. эв.

Работы, проведенные во Франции под руководством видных ученых, ставят нашу страну в число ведущих стран в области атомной энергии. Что касается перспектив, то все будет зависеть от средств, отпущенных для развертывания работы в этой области. В 1955 году ассигнования на производство различного рода работ по атомной энергии выглядели следующим образом: США – 15 млрд. долларов (в том числе на военные нужды – 12 млрд. долларов, на мирное использование – 3 млрд.), Великобритания – 1,5 млрд. долларов (1+0,5), Франция – 0,2 млрд. долларов (только на мирные цели). Не подлежит сомнению, что по своим знаниям и опыту наши ученые могут соперничать с большинством иностранных ученых, и, если им дать достаточно средств, они сумеют добиться выдающихся успехов.

III. Добыча урановой руды во Франции

Если не считать Португалию, Франция является в настоящее время единственной страной в Западной Европе, добывающей урановую руду. Добычей урана во Франции заинтересовались всего лет 15 тому назад. В прошлом уран (он был открыт в 1789 году) использовался лишь в незначительном количестве в керамической промышленности.

В 1946 году во Франции было создано Управление по поискам и разработке рудных месторождений, перед которым была поставлена задача учесть все ресурсы ядерного горючего на территории метрополии и заморских владений.

Урановые залежи расположены во Франции в форме буквы V, простираясь вдоль линии архейских пород от Вандеи до Лимузена и поднимаясь оттуда через Центральный массив к департаменту Сона и Луара и Вогезам.

На территории метрополии имеется четыре месторождения урановых руд:

а) Лимузенский бассейн.

Первые залежи урана были обнаружены в конце 1948 года в Ла-Грузиле (20 км севернее Лиможа). В настоящее время в эксплуатации находится несколько шахт: «Генриетта», «Ла-Сань», «Марньяк», «Ле-Брюго», «Виллар». Добытая руда обогащается на заводе в городе Бессен-сюр-Гартамп. Здесь в основном добываются уранинит (двуокись урана, имеющая черный цвет и обладающая большой плотностью) и фосфаты урана – отенит и торбернит.

б) Вандейский бассейн.

В отличие от Лимузенского бассейна, где руда, имеющая высокое содержание урана, залегает рассредоточено, месторождения этого бассейна довольно мощные, хотя содержание урана в руде низкое. Добыча ведется в трех местах – в Л’Экарпьере (недалеко от Клиссона), Ла-Шапель-Ларжо и Лез-Эрбье.

Компания «Кюльман» намечает построить здесь обогатительную фабрику.

в) Бассейн департамента Сона и Луара.

Здесь были разведаны два месторождения: в Ла-Фэ (недалеко от Грюри) и Бозо. Основную массу руды составляет уранинит с низким содержанием урана. Кроме того, были проведены поиски в других районах, например близ Шато-Шинон. В Жёньоне имеется обогатительная фабрика.

г) Бассейн Пюи-де-Дом.

Присутствие урановых руд было обнаружено здесь давно. Разработки в Лашо были заброшены, зато месторождение в районе Буа-Нуар (25 км от Виши) представляется многообещающим.

Сейчас ставится вопрос о начале разработок урановых руд в Вогезах в районе Сент-Мари-о-Мин.

Добываемые урановые руды по своему химическому составу очень разнообразны: наиболее часто встречаются уранинит и фосфаты урана. Содержание урана в рудах также различно. Для того чтобы урановую руду покупали, нужно, чтобы содержание урана в ней было выше 5 %, то есть чтобы из 1 т руды можно было получить 50 кг металлического урана. Однако в большинстве урановых руд содержание урана не превышает нескольких десятых долей процента. Руда с содержанием урана от нескольких процентов до 30 %, предварительно обогащенная, измельчается и отправляется на завод Буше, расположенный в департаменте Сена и Уаза в 40 км юго-восточнее Парижа и в 8 км от Нэнвиль-ле-Рош.

Разработка урановых месторождений во Франции ведется в основном Комиссариатом по атомной энергии, однако в ней принимают участие и частные компании. Так, горнорудная и металлургическая компания «Пенья-ройя» предприняла поиски урановых руд в районе Севенн. Комиссариат покупает предлагаемую ему руду, как правило, по цене 4 тыс. франков за килограмм содержащегося в руде чистого урана, причем содержание урана в руде должно быть не ниже 0,2 %. Для покрытия издержек, связанных с транспортировкой, предусматривается дополнительная плата.

Следует отметить, что заморские владения Франции очень богаты атомным сырьем. На Мадагаскаре имеются значительные запасы торианита, ураново-ториевых руд и бетафита; не исключено, что пустыня Сахара и Французская Западная Африка также готовят нам приятные сюрпризы.