Репортаж с испытаний реактора

Это было на одном из заводов, где для реактора изготовлялась и испытывалась аппаратура.

...Сосредоточенная тишина, еще несколько секунд назад царившая здесь, взорвалась в неистовстве звонков, сирен и вспышек лампочек. "Опасно! Опасно!" - вбивают в твою голову светящиеся табло, и ты невольно ускоряешь шаг, чтобы скрыться за дверью.

Собственно говоря, никакой аварии не было. Ее и не могло быть. Реактор стоял на ремонте, к тому же на наших установках даже при неосторожности попасть под облучение трудно. Автоматы - стражи верные и незаметные. Они поистине "невидимки", которые сами видят все хорошо и не пускают никого за пределы биологической защиты.

Описанная выше сценка - не что иное, как аварийная тренировка. Будучи на одном из реакторов, я попросил службу радиационной безопасности продемонстрировать свое мастерство. Они это сделали с удовольствием. Ведь самим-то приходится наблюдать подобную "экзотику" лишь во время "учений"...

У физиков есть термин "разгон реактора". Иными словами, это когда реакция вырывается из-под контроля. Словно обезумевшее животное, она не слушается хозяина, становится неуправляемой. Мощность реактора нарастает. Как бурная река, размывшая плотину и водопадом устремившаяся вниз, бушует поток нейтронов в активной зоне. И не будь аварийных мер, реактор вышел бы из строя.

Аварийные стержни подстраховывают регулирующие. Если начнется разгон реактора или откажет какой-либо из узлов, в активную зону опускаются дополнительные стержни, усмиряющие водопад нейтронов. Реактор останавливается...

Да, бдительный оператор внимательно следит за приборами. Обстановку ему постоянно докладывают автоматы. И как хорошо, когда стрелки в нужном положении, не мигают сигнальные табло - все нормально.

А чтобы так было, все узлы и аппаратура, прежде чем стать на предназначенную им вахту, подвергаются длительным и разнообразным испытаниям на стендах. Здесь сдается экзамен на работоспособность. Экзаменаторы же придирчивы и внимательны. От них не ускользнет ни малейший дефект...

Непосвященному стенд кажется каким-то необычным сооружением звездных пришельцев. Улетают ввысь стены, человек совсем теряется на их фоне... Все здесь сделано ради одного: проверки "механизмов" реактора на термостойкость, живучесть, выносливость. Внутри стенда нет ни урана, ни плутония. Но хотя в его "топке" не горит ядерное горючее, однако имитация полная.

Как поведут себя материалы при высоких температурах и давлениях? Выдержат ли узлы? Приборы на пульте управления стендов показывают: выдержат!

Но экзаменаторы медлят с ответом долгие часы. Слишком много вопросов задают инженеры, немалое число проверок надо провести.

Прежде всего, это испытания на термическую усталость. Если возьмем металлический стержень, крепко зажмем концы и будем его попеременно нагревать и охлаждать, то он искривится или покоробится, да еще на нем появятся трещины - из-за так называемых термических напряжений. Под действием температуры стержень стремится расшириться (вспомните: между рельсами всегда есть зазор - зимой он больше, летом меньше), однако его концы накрепко схвачены. Молекулы внутри металла движутся быстрее, но они как бы спрессованы с обеих сторон. И им ничего не остается, как чуть-чуть изогнуть стержень. Если в этот момент он охлаждается, молекулы замедляют свое движение. И вновь нагрев, и снова охлаждение... Как ветер и вода превращают в песок самые твердые скалы, так и термические напряжения постепенно разрушают металл.

В реакторе, где к тому же возможен перепад температур, термическим напряжением "помогают" излучения. Поток частиц, плотно наполняющий активную зону и смежные области, пронизывает материал и "ослабляет" его. Не остается в стороне и коррозия. Стоит только где-нибудь образоваться микроскопической трещине, она тут как тут. Вот почему инженеры и ученые не перестают бороться с термическими напряжениями... Вся тяжесть ложится на конструкторов, которые должны предусмотреть, чтобы металл реактора не "уставал". Именно поэтому и скорость изменения температуры в действующей установке невелика.

В краткой энциклопедии "Атомная энергия" написано: "Сопротивление термической усталости сильно зависит от условий и методов испытания, стандартизация которых еще не проведена". Энциклопедия вышла в начале 60-х годов, сегодня вторая половина этой фразы устарела. Уже не только разработаны методы и аппаратура испытаний - стали привычными сами испытания.

"Отличники" прошли самое трудное - пережили даже такие условия, которые не встретятся в действительности. В частности, им довелось принять на себя так называемый тепловой удар. Он может произойти, если, например, разорвутся трубы первого контура. Температура резко взмывает вверх, и напряжения увеличиваются подчас в несколько десятков раз. Для металлических конструкций однократный тепловой удар не так уж опасен: он гасится пластическими деформациями. Хуже обстоит дело с хрупкими материалами. Керамика - та просто рассыпается.

Да и самый прочный металл при неблагоприятных обстоятельствах может стать хрупким! И поэтому уже в процессе изготовления принимаются всяческие меры, чтобы увеличить стойкость материалов при больших тепловых нагрузках. Для этого вводят различные добавки, устраняются резкие переходы и надрезы в деталях, где концентрируются температурные напряжения... И хотя это делается заранее и как будто все предусмотрено, дели, предназначенные для активной зоны реактора, в своем "аттестате зрелости" должны иметь отметку и по испытанию на тепловой удар.