Город реакторов (репортаж первый)

В Димитровграде (в прошлом Мелекесс) находится Научно-исследовательский институт атомных реакторов (НИИАР). Здесь изучаются различные типы "атомных сердец" будущих электростанций.

Глен Сиборг, известный американский ученый, выдающийся специалист по трансурановым элементам, посетив Димитровград, заявил, что поездка на берега Волги произвела на него неизгладимое впечатление.

...С городом физиков я был знаком давно, но заочно. Бывая на различных предприятиях и в институтах, я не раз слышал, как там говорили: "Это оборудование делаем для Мелекесса", "Этот корпус реактора скоро отправится в Мелекесс", "Впервые работа была проведена в Мелекессе" и т. д. Особенно мне запомнилось одно из таких заочных знакомств с городом. Это было далеко за пределами нашей страны, в Федеративной Республике Германии.

Однажды в номере гостиницы раздался телефонный звонок.

- Профессор Штрассман ждет вас завтра утром, - лаконично сообщила мне секретарь.

На следующий день за полчаса до назначенного времени я пересек площадь перед старинными зданиями Майнцского университета.

Я хочу подробнее рассказать об этом человеке.

...Почтенный профессор Ган сидел в кресле и курил сигару, когда к нему в кабинет вбежал ассистент Штрассман.

- Посмотрите эту статью, - крикнул он, - вы должны ее прочесть!

Ган демонстративно отвернулся. Последние месяцы он принципиально не читал сообщения французских коллег: по его мнению, они недостаточно точно проводили эксперименты. Штрассман начал пересказывать статью. Ган вскочил и, оставив в пепельнице тлеющую сигару, бросился в лабораторию.

Начались исследования, в результате которых мир узнал о том, что ядро урана делится и среди продуктов деления обнаружены барий и стронций.

Немецким ученым была присуждена Нобелевская премия...

Работа Гана и Штрассмана была последним звеном в цепи зарубежных и советских открытий, которые привели итальянца Энрико Ферми к убеждению, что можно осуществить цепную ядерную реакцию в специальной установке. Ученые почти всех стран Западной Европы, вынужденные покинуть свою родину, где хозяйничали фашисты, и собравшиеся в Америке, совершили подлинный переворот в науке, вызвав самоподдерживающуюся цепную реакцию... В 1942 году под трибунами стадиона в Чикаго первый на нашей планете ядерный реактор был запущен.

...И вот летом 1963 года мы - два советских аспиранта, обучающихся в ФРГ, и я - долго кружили среди приземистых корпусов Майнцского университета. Институт неорганической химии, который возглавляет профессор Штрассман, находится на самой окраине университетского городка. Аллея приводит нас к стройке. Сигналят огоньки сварки, снуют машины. Рядом - светлое одноэтажное здание. Заходим. Профессор идет нам навстречу.

- Прошу, - приглашает нас в кабинет.

Из окна видна стройка.

- Это реактор, - поясняет профессор. - Будущее нашего института...

Но пока разговор о прошлом.

- В мире образовалось великое содружество физиков, - говорит Штрассман. - Мы внимательно следили за работами коллег в различных странах, советовались, спорили. Именно благодаря общим усилиям (я в этом глубоко уверен) родилась современная ядерная физика. Это содружество не прекращается и сейчас. Мы часто встречаемся на международных конгрессах, конференциях, ездим друг к другу. А когда необходимо, всегда помогаем ученым, попавшим в беду... Никогда не забуду великого и гуманного человека - Жолио-Кюри. Я ему очень многим обязан.

- Расскажите, - попросили мы.

- Я, пожалуй, начну с Наполеона. Когда французские войска в начале прошлого века пришли в Германию, Наполеон приказал закрыть университет в Майнце. В качестве компенсации было построено два "исторических" памятника. Первый находится в центре города. Это огромная деревянная колонна, обитая гвоздями. Второй - казармы для войск, в которых вы сейчас и находитесь.

Более ста лет университета не существовало. Среди местных жителей бытовала уверенность, что сбудется оброненная кем-то фраза: "Французский комиссар закрыл университет, французский же комиссар и должен его открыть".

Пророчества иногда сбываются. И таким "французским комиссаром" стал Фредерик Жолио-Кюри.

В своей жизни, повторяю, я очень многим обязан этому великому ученому и замечательному человеку. Когда в 1945 году Гитлер был разгромлен, я находился на юге страны. После окончания войны мы очутились на территории, контролируемой французами. Тогда я и встретился с Жолио-Кюри. Он приехал с группой офицеров знакомиться с состоянием научных исследований в Германии.

После захвата Гитлером Франции мне было предложено возглавить Институт радия в Париже. Я отказался, и поэтому наш разговор с Жолио-Кюри начался с того, что он поблагодарил меня. Оказывается, он знал об этой истории.

Многих немецких ученых в это время вывозили в Америку или Англию. На родине нам категорически запрещалось заниматься наукой, особенно в области ядерной физики. Жолио-Кюри понимал всю нелепость такого запрета для ученого, которого лишают любимой работы. И спустя год не только добился для меня разрешения, но и предоставил в мое распоряжение бывшие французские казармы.

Начинать пришлось на пустом месте. Но огромное желание победило трудности. Уже в 1946 году студенты пришли на лекции. Ставились первые опыты. Ставились с трудом - не хватало лабораторного оборудования. На университет и исследовательские институты был всего один устаревший спектроскоп.

И только через несколько лет казармы Наполеона изменились до неузнаваемости, появились хорошо оснащенные лаборатории, возник новый научный центр. Его "крестным отцом" я считаю Жолио-Кюри.

В нашем институте много внимания уделяется радиационной химии. Лаборатории располагаются в отдельных корпусах. Скоро к ним присоединится реактор.

В основном наши интересы концентрируются на ядерном делении, а конкретнее - на делении урана-235 под действием медленных нейтронов. Это очень важно для изучения механизма самого процесса.

В результате деления урана образуется более ста различных изотопов. Большинство из них сразу исчезает, их жизнь измеряется секундами и долями секунды. Мы пытаемся быстро и точно проводить химические анализы и разделять изотопы. Работа эта чрезвычайно трудная, но она необходима для атомной промышленности. У нас есть кое-какие успехи... Но надо сказать честно, что они еще невелики. Когда слушаешь доклады ваших ученых на конференциях, просто удивляешься, как много у вас сделано!

Когда я думаю о будущем, у меня рождаются некоторые опасения, - говорит профессор. - Каждому ученому хочется, чтобы кто-то из учеников продолжил его дело, чтобы была создана его научная школа. Это одна из причин, которая побудила меня связать свою жизнь с университетом. Уже многие годы я обучаю студентов, но далеко не все остаются на научной работе. Чаще уходят промышленность - там больше платят. Есть у меня сейчас очень способный ученик - доктор Герман. Он уже провел несколько блестящих исследований. И хотя ему еще нужно учиться, фирмы начали переманивать его, предлагая солидные деньги.

Такие случаи, к сожалению, у нас нередки. Но я все-гаки надеюсь, что наш институт превратится в крупный центр ядерной химии. Думаю, что здесь будет экспериментировать и мой сын, когда станет физиком. Я на него рассчитываю... А пока учусь русскому языку, без знания которого невозможно быть сегодня хорошим ученым.

Очень хочу посетить вашу страну, - сказал профессор Штрассман, когда мы прощались. - Ваши ученые добились выдающихся достижений в использовании атомной энергии. Недавно я ездил по атомным центрам США, и, когда знакомился с лабораториями, американские коллеги неизменно подчеркивали: "Нет, это не столь редкая установка; вы бы посмотрели у русских..." Вот я и хочу посмотреть на все своими глазами. Постараюсь в ближайшее время это осуществить...

Помнит ли ученый каждый из тех дней, когда он ставил один опыт за другим? Маловероятно, потому что такие дни похожи друг на друга, как близнецы. Но он не забудет никогда, то мгновение, когда получен последний, решающий результат! И поэтому, пожалуй, справедливо утверждать, что жизнь ученого измеряется не обычными неделями, месяцами, годами, а исследованиями, которые он провел. Мало кто помнит, сколько лет прожил Эдисон, но о том, что у него было около двух тысяч изобретений, напоминать, наверное, излишне... Лишь значение открытия в истории человечества песет заслуженную славу его авторам...

Жолио-Кюри, Резерфорда, Бора, Сциларда, Ферми, Курчатова, Мейтнер, Гана, Штрассмана, Томсона, Оппенгеймера и многих других, образовавших "могучую кучку" в ядерной физике 30-х годов, сегодня знают все. Каждый из них внес свою лепту, трудно даже сказать, кто большую, кто меньшую, в эту отрасль науки.

Мне приходилось встречаться с некоторыми из них, в частности с Лео Сцилардом, когда он посещал нашу страну. На одном из выступлений перед писателями и журналистами венгерский ученый, большую часть жизни проработавший в Америке, рассказал о своей судьбе. В его словах слышалась горечь, хотя он и пытался ее скрыть.

Имена Сциларда и его коллег, принимавших участие в развитии атомной науки, стали широко известны. Но затем Хиросима и Нагасаки... Всего две бомбы, и сотни тысяч людей, сгоревших в адском пламени. Тех, кто изготовил эти бомбы, человечество возненавидело.

Ученые возмутились, стали ездить по городам Америки, по другим странам и организовывать митинги протеста, требовать запрещения смертоносного оружия. Они сами хотели уничтожить то, что породили. Но напрасно: все чаще и чаще на полигонах США вырастали атомные грибы... Советскому Союзу, чтобы противостоять агрессивным замыслам, пришлось тоже создать атомную бомбу, и вскоре мир узнал, что и у нас есть такие же бомбы, даже более мощные - водородные, которые способны "охладить пыл" любого, кто посмеет вторгнуться в пределы нашей Родины...

Военная машина Пентагона раздавила "строптивых" ученых-атомников. Некоторые из них сдались и вновь вернулись в казематы-лаборатории, которые надежно охранялись нарядами солдат. Большинство, как и Лео Сцилард, перешли в биологию, химию, автоматику. Лишь бы подальше от атомного ядра…

Штрассман в разговоре с нами сказал о великом содружестве ученых. Да, оно существовало в 30-е годы, но в 40-е распалось. Мир был пересыщен страхами и подозрениями. Любая работа по ядерной физике считалась глубоко секретной. Особенно неистовствовали представители Пентагона: они тщательно конспирировали исследования и своих ученых, и европейцев. Мотивировалось это "всеобщей безопасностью".

Вред, наносимый такой мнимой секретностью, очевиден. В проигрыше оказывалась ядерная физика, которая всегда стремилась служить людям, делу мира, прогрессу.

Нужно было восстановить контакты, но это было немыслимо, пока над миром развевалось знамя атомной и водородной бомбы. Необходимо было поднять новое знамя, которое показало бы, что ядерная физика - наука отнюдь не воинственная, а сугубо мирная.

Это знамя подняли советские ученые. На нем было написано: "Атомный реактор. Первая атомная электростанция введена в действие!" Затем сенсационный доклад Игоря Васильевича Курчатова в Англии, где он рассказал об отечественных работах по термоядерному синтезу.

Мир был ошеломлен.

Потом новое сообщение из СССР: "Строится атомный ледокол "Ленин". И еще одно: "Сооружаются мощные атомные электростанции - Белоярская и Воронежская!"

Наша страна первой протянула руку дружбы в мирном использовании атомной энергии. И этот жест был по достоинству оценен прогрессивными силами. Физики начали вновь встречаться на конгрессах, обмениваться идеями, сосредоточивать свои усилия на наиболее важных направлениях. Но если в 30-х годах это было, прежде всего, раскрытие внутриядерных процессов, то теперь центр тяжести исследований несколько переместился. Уже не создание ядерного реактора, а дальше вперед - в области его использования. Качественное отличие. Ядерный реактор не только положил начало новой отрасли науки и техники - атомной энергетике, но и позволил углубиться в атомное ядро, изучать более тонкие физические процессы, о которых ученые и не подозревали.

Одно из основных направлений ядерной физики - практическое применение ядерных реакторов как источников тепла для электростанций. Большинство ученых в разговорах о будущем энергетики уделяют атомной энергии значительное место. В связи с тем, что запасы угля и нефти постепенно истощаются (кстати, с каждым годом их будет все больше и больше потреблять химическая промышленность), уран приобретает первостепенное значение.

За окнами вагона мелькают фермы моста. Волга. Еще два часа, и я в Димитровграде.

За эти сутки я много думал о "крестных отцах" города. Многие из них не были здесь никогда, они даже не дожили до наших дней, не узнали о его существовании. Но он несет на себе печать их труда, их мыслей, надежд.

Прошлое... Много в нем было интересного, незабываемого. О нем написаны книги. Много книг. И поэтому я не стал утруждать читателя слишком длительным экскурсом в это прошлое. Нам предстоит еще увидеть настоящее, не менее увлекательное и заманчивое. В прошлое мы чуть-чуть заглянули. Я решил совершить это маленькое путешествие только потому, что без него трудно будет понять происходящее сегодня в атомной науке и технике.

Итак, вперед! В город, где скрещиваются пути прошлого, настоящего и будущего!

Димитровград меня разочаровал. Старые деревянные постройки, традиционный рынок у вокзала... Неожиданно из соснового парка выглянул стройный, изящный дом. Он показался чужеродным. Но к нему присоединился другой, третий, четвертый... А вот и каменное здание горкома партии. Картина резко меняется...

Институт находится в десяти километрах от города, чтобы они оба могли развиваться, не мешая друг другу.

НИИАР растет. Все дальше уходят в лес корпуса лабораторий и установок. Где предел? Никто не знает.

- В одном уверен, - пошутил Олег Дмитриевич Казачковский, директор института, - что скоро пешком, как сейчас, территорию не обойдешь, автобусы придется пускать...

Когда Олег Дмитриевич рассказал, какие установки у них есть, я очень удивился.

- А как же любимые быстрые реакторы? - вырвалось у меня...

Вопрос не был странным. Олег Дмитриевич понял. Дело в том, что мы с ним и раньше встречались, в Обнинске.

...Еще до сообщения о пуске в СССР первой атомной электростанции жители Обнинска недоумевали: поднялась в городе большая труба, а дым из нее не идет. Только потом они поняли, что стали свидетелями строительства АЭС!

Рядом с основным корпусом электростанции - здание чуть поменьше. Здесь установлен реактор на быстрых нейтронах - прообраз будущих реакторов для станций большой мощности.

Как раз в этом здании я впервые встретился с О. Д. Казачковским.

В Обнинск я приехал после выступления академика Мстислава Всеволодовича Келдыша на одном из общих собраний АН СССР.

- Важнейшее значение имеют исследование и создание энергетических ядерных реакторов и, в частности, реакторов на быстрых нейтронах, - сказал он. - По мнению наших физиков, решение этой задачи обеспечит широкое применение ядерной энергии, необходимость использования которой для некоторых отдаленных районов нашей страны уже сейчас очевидна.

Реактор БР-5 показывали нам начальник установки инженер Дмитрий Самойлович Пинхасик и научный руководитель профессор Олег Дмитриевич Казачковский.

Как работает обычный реактор?

- Простите, а что вы подразумеваете под этими словами? - спросит меня любой читатель, хоть мало-мальски знакомый с атомной энергетикой.

Сейчас уже существует много самых разнообразных типов реакторов. Ученые выясняют их достоинства и недостатки, чтобы выявить преимущества тех или иных ядерных установок, подсказать направление, по которому следует идти в атомной энергетике. С некоторыми из таких новых реакторов мы еще познакомились в НИИАРе.

"Обычный" - уран-графитовый реактор, который с полным правом можно назвать сегодня "дедушкой". Ведь именно уран-графитовый котел был возведен под трибунами чикагского стадиона. Реактор такого типа в нашей стране впервые был запущен Игорем Васильевичем Курчатовым...

Стержни, где находится уран-238, обогащенный изотопом уран-235, помещают в активную зону, окруженную толстым слоем графита. Быстрые нейтроны, образовавшиеся при делении урана-235, стремятся покинуть эту зону, но, попав в графит, сталкиваются с ядрами углерода и отражаются назад. При этом столкновении нейтроны теряют энергию и возвращаются уже замедленными. Оказавшись вновь в стержнях, они захватываются ядрами урана-235 и вызывают их деление.

Медленные нейтроны плохо захватываются ядрами урана-238. Так зачем же он нужен в реакторе, неужели только для того, чтобы быть своеобразным носителем своего более энергичного изотопа 235? Не совсем так.

Часть нейтронов в процессе цепной реакции не успевает замедлиться в графите и сохраняет высокую энергию. Эти быстрые нейтроны и "погибают" в уране-238, который превращается в уран-239. Ядра же этого изотопа быстро распадаются, после нескольких самопроизвольных превращений они рождают новый элемент - плутоний.

Впервые этот элемент был обнаружен в 40-х годах, так сказать, теоретически. И лишь после долгих поисков его удалось найти в природе, притом в минимальных размерах. Искусственно же, в ядерных реакторах, плутоний можно получать (и получают) в больших количествах.

Итак, в стержнях постепенно расходуется уран-235, а уран-238 "переходит" в плутоний. Но реакция не прекращается. Потому что плутоний по своим свойствам очень близок к урану-235. И теперь уже он начинает делиться, "выбрасывая" новые нейтроны. Казалось бы, так может продолжаться вечно. Однако в стержнях скапливаются отходы - различные элементы, которые хорошо поглощают нейтроны. Реакция постепенно как бы затухает: слишком много нейтронов пропадает. Нужно заменять стержни. Их меняют не все сразу. С "молодыми" соседствуют "старые". Смена идет по секциям. Это обеспечивает беспрерывную работу реактора.

Отслужившие стержни поступают на специальные предприятия, где облученный уран отделяется от плутония. Последний можно вновь использовать в качестве "горючего".

В активной зоне развивается очень высокая температура. Если через реактор пропустить, например, воду под большим давлением, то она нагреется, превратится в пар, который уже может вращать лопасти турбины, соединенной одним валом с генератором. Именно такая схема в первой атомной электростанции.

В реакторе есть специальные регулирующие стержни - обычно из кадмия или других материалов, которые хорошо поглощают нейтроны. Эти стержни вдвигаются, если поток нейтронов увеличивается, и выдвигаются, если он уменьшается.

...Постойте, разговор начался с быстрых нейтронов, с нового реактора БР-5, причем здесь конструкция уран-графитового котла?

Описанный тип называется реактором на медленных нейтронах. Хотя, как мы уже видели, в нем рождаются и быстрые нейтроны, но непосредственного участия в цепной реакции они не принимают, пока не замедлятся до определенной энергии.

В таком реакторе очень плохо используется природный уран. Всего десятые доли процента. Несравненно большая его часть идет в отходы. А нельзя ли изменить положение? С этой целью советский ученый А. И. Лейпунский в 1949 году начал длительные и кропотливые исследования и пришел к выводу, что можно применять практически весь природный уран, но для этого необходимо построить реактор на быстрых нейтронах. Первый такой энергетический реактор (БР-1) появился в Обнинске в 1955 году. А мне Д. С. Пинхасик и О. Д. Казачковский спустя десять лет показывали уже реактор БР-5, который только что начал работать.

В его активной зоне нет замедлителя, да и по размерам он значительно меньше. Здесь "господствует" плутоний. Как только его масса достигает критической величины, начинается цепная реакция.

Активную зону окружает оболочка из природного урана, ядра которого энергично захватывают быстрые нейтроны. Уран постепенно превращается в плутоний. При этом быстрых нейтронов "пропадает" значительно меньше, чем в уран-графитовом котле. Если там приблизительно из 100 нейтронов около 15 идет на образование плутония, то в быстром реакторе - около 50!..

В активной зоне чрезвычайно высокая температура. Если ее не снижать искусственно, то или реактор выйдет из строя, или цепная реакция прекратится (это зависит от множества условий). Но чем охлаждать? Водой? При такой температуре и теплоноситель должен обладать сравнительно высокой точкой кипения. Если применить все-таки воду, для этого нужно гигантское увеличение давления, а значит, громоздкое оборудование. К тому же это небезопасно. Где выход? Помог жидкометаллический теплоноситель - натрий, который кипит примерно при 900 градусах.

Реактор на быстрых нейтронах - это очередной шаг вперед в атомной энергетике. Но он требовал скрупулезных расчетов, большой изобретательности ученых и инженеров. И когда конструктивные трудности остались позади и первенец получил путевку в жизнь, стало понятно, почему в адрес его создателей посыпались многочисленные поздравления.

- Это опытная установка, - говорили в 1965 году Д. С. Пинхасик и О. Д. Казачковский. - Впереди новые работы, новые исследования, новые реакторы...

Вот почему, памятуя эти слова, уже в Димитровграде я не удержался и задал Казачковскому вопрос:

- А как же любимые быстрые реакторы?

Олег Дмитриевич улыбнулся.

- Я расскажу вам сначала о городе и институте. Наш атомный центр очень молод. Очень молод... Уже несколько лет действовала первая атомная электростанция в Обнинске. Институт атомной энергии имени И. В. Курчатова завоевал себе вполне заслуженную славу, а здесь, на берегу Волги, шумел нетронутый лес. Только в 1957 году появились первые строители. Они заложили поселок па окраине Мелекесса. Институт же существовал лишь на листах ватмана.

Неузнаваемо изменился Мелекесс за минувшие годы. На его окраине вырос новый поселок. А в десяти километрах поднялись корпуса НИИАРа.

Сразу же после завершения первого реактора начались исследования. Физики, приехавшие сюда из самых разных уголков страны, приступили к первым своим работам. Вводились в строй новые лаборатории, стремительно расширялся фронт исследований.

Мы непосредственно связаны и с Обнинском, и с Институтом атомной энергии имени И. В. Курчатова. И не только потому, что "переманили" оттуда много сотрудников. А потому, что наши научные интересы тесно переплетаются. Да и научные кадры там пока сильнее, опытных ученых у нас еще не хватает. Вначале помощь шла в одном направлении - от них к нам. Но институт рос, появился в Мелекессе реактор СМ-2, который занимает первое место в мире по интенсивности нейтронного потока. Физики из Обнинска и Института атомной энергии все чаще посещают Димитровград. Теперь у нас есть уникальнейшая радиохимическая лаборатория, материаловедческий корпус, будет несколько энергетических реакторов.

В институт потянулась молодежь. Новые направления исследований в ядерной физике, рождающиеся в стенах НИИАРа, открывают перед ними огромные возможности. Правда, маловато пока людей с учеными степенями. Это естественно, все только начинается. Но во главе лабораторий, установок, групп стоят талантливые инженеры. Я уверен, что они прекрасно сумеют показать себя. Желание работать и любовь к науке сделают свое дело. Будут и свои доктора наук, и члены-корреспонденты, и академики.

У нас создаются условия и для отдыха. Построены широкоэкранный кинотеатр и Дом культуры. Можем приглашать к себе профессиональные театральные коллективы. Я думаю, что и столичные артисты не откажутся приехать.

В Мелекессе отличный стадион, футбольная и баскетбольная команды. Оборудован и палаточный городок на берегу Волги. Здесь можно отдохнуть в выходные дни, половить рыбу, покупаться, позагорать. Оборудована и водная станция... Институт молодой, молоды его сотрудники, большинство из них спортсмены, поэтому так и заботимся о спортивных сооружениях.

Олег Дмитриевич замолчал.

- Вы понимаете, почему я перевелся сюда? - неожиданно спросил он.

Я кивнул.

- А реактор на быстрых нейтронах у нас будет! Я в это верю!

Сегодня НИИАР располагает несколькими различными типами реакторов, институт превратился в экспериментальную базу атомной энергетики.

Именно в Димитровграде работает БОР-60 - "отец" мощных станций на быстрых нейтронах, которые строятся в нашей стране.

Все больше гостей бывает в Димитровграде. Им нравится и легендарная ширь Волги, и новый город, выросший в сосновом бору, ну и, конечно, Научно-исследовательский институт атомных реакторов. А особенно - первенец института, реактор СМ-2. СМ значит сверхмощный, в данном случае этот термин означает нейтронный поток высокой плотности. Установка предназначена для научно-исследовательских работ. Вот почему тянутся в Димитровград физики. Где еще в мире найдешь такой реактор?!

Три ценных качества у СМ. Во-первых, очень высокая плотность нейтронных потоков; во-вторых, на аппарате есть любые нейтроны: тепловые, промежуточные и быстрые; в-третьих, хоть он и называется сверхмощным, "сила" его не так уж велика, то есть могучие потоки рождаются при сравнительно малой мощности самого реактора - 50 тысяч киловатт.

Каким же образом? Дело в том, что в реакторе удалось эффективно использовать ядерное горючее. Хорошее охлаждение активной зоны и материалы, выдерживающие высокие температуры, позволили "снимать" огромное количество энергии, а в итоге - поток нейтронов высокой плотности.

В активной зоне образуются нейтроны всех энергий - от быстрых до тепловых. Но тепловых нейтронов мало. Чтобы "добывать" их, там есть полость, заполненная водой или другим замедлителем. Быстрые и промежуточные нейтроны, попадая в воду, тормозят свой "бег". Как раз в водной полости и концентрируются необходимые для исследований и экспериментов тепловые нейтроны, их приблизительно в 25 раз больше, чем в самой активной зоне.

Чем дальше проникают нейтроны в толщу отражателя, тем больше энергии теряют. Количество быстрых нейтронов уменьшается, но зато возрастают потоки тепловых.

Активная зона набирается из кассет. Каждая из них представляет собой пакет из тепловыделяющих пластин. Вода под давлением 50 атмосфер с большой скоростью протекает через щели пластин, интенсивно охлаждая активную зону, и здесь облучается. Часть ее разлагается на водород и кислород - образуется гремучий газ. Поэтому предусмотрена специальная система, в которой гремучий газ сгорает.

Для сборки активной зоны служит перегрузочная машина, находящаяся в самом корпусе реактора. Такой принцип осуществлен впервые в мире. В корпусе устроен своеобразный склад кассет. Если одна из кассет в активной зоне выгорает, машина вытаскивает ее и отправляет на этот склад, там берет новую кассету и ставит ее на место выбывшей. Только когда отработаны все кассеты, производится большая перегрузка.

В реакторе много исследовательских каналов. В самом центре активной зоны, там, где вода, проложен большой канал. Он нужен для облучения материалов тепловыми нейтронами. 15 других каналов сделаны в отражателе на разном расстоянии от активной зоны. В них можно облучать образцы быстрыми и промежуточными нейтронами.

Есть еще в реакторе, кроме этих 16 вертикальных каналов, - 5 горизонтальных, предназначенных для физических экспериментов. Эти каналы проходят от активной зоны через отражатель, биологическую защиту и заканчиваются за пределами установки. Нейтронные пучки идут в боксы, где с ними работают. Один из них - стометровый - даже выходит за пределы здания. Его также используют для различных физических исследований.

Все управление реактором сосредоточено на пульте. Один человек наблюдает за аппаратом, контролирует автоматы.

Стержни автоматического регулирования и здесь выполнены из кадмия, хорошо поглощающего нейтроны. Сначала они опущены вниз. По мере того как горючее выгорает и нейтронный поток ослабляется, стержни чуть-чуть поднимаются: поглощение нейтронов уменьшается, поток их вновь усиливается. "Ядерный огонь" горит равномерно... Если бы не было этих стержней, количество нейтронов неуклонно сокращалось, облучить образцы в строго постоянном потоке было бы невозможно.

Как только стержни-регуляторы займут верхнее положение, вмешивается оператор. Он несколько приподнимает компенсирующие стержни в активной зоне реактора. При этом поток нейтронов резко увеличивается, стержни-регуляторы вновь опускаются, чтобы стабилизировать поток нейтронов. Только после того как все стержни окажутся наверху, реактор останавливается. Ядерное горючее полностью выгорело. Предстоит большая перегрузка. Из активной зоны и со склада убирают использованные кассеты. Их отправляют на выдержку и затем на переработку, а аппарат загружают новой порцией топлива.

- Мне хотелось бы подчеркнуть, - говорит начальник установки СМ Владимир Андреевич Цыканов, - что не только сам реактор является уникальным - множество конструкций решено принципиально иначе. СМ создавала большая группа ученых, конструкторов, инженеров. И в целом все новое складывалось из сотен различных новшеств, одни из которых вполне можно назвать открытиями, другие - изобретениями, третьи - рационализаторскими предложениями... Да и сейчас мы постоянно совершенствуем наш реактор...

Несколько секунд мне довелось пробыть под реактором. Наверху, в зале, тихо, там не ощущаешь, что под ногами бушует "атомный огонь". Но внизу, у днища реактора, где по трубопроводам подается к активной зоне вода для охлаждения, впечатление совершенно иное. Рвется из бетонных объятий реактор, гудит. И в этих звуках чувствуется огромная мощь укрощенного ядерного пламени.

Рядом со зданием реактора выросли два других: материаловедческая и радиохимическая лаборатории. В первой исследуются образцы, которые облучаются в каналах отражателя. Радиохимиков же интересует центральный канал, где работают тепловые нейтроны. Там рождаются трансурановые элементы.

В распоряжении еще одной группы ученых находятся и горизонтальные каналы с нейтронными пучками, и сам реактор. Это некто иные, как "чистые" физики.

Материаловедческая лаборатория - гордость института, одна из крупных в мире. Первое, что бросается в глаза, когда переступаешь ее порог, кумачовое знамя. Это награда за труд.

Первое место в соревновании, самая высокая культура производства, самое большое число изобретений и рационализаторских предложений, оригинальные доклады на конференциях молодых специалистов принадлежат материаловедческой лаборатории. Даже когда проводятся месяц здоровья, спортивные мероприятия или смотр художественной самодеятельности, все равно сотрудники лаборатории не могут уступить первенство. Что ж, отличная традиция!

- Наша лаборатория возникла 16 февраля 1964 года, - рассказывает ее начальник Михаил Антонович Демьянович, - для изучения конструкционных и расщепляющихся материалов, используемых в ядерных реакторах. Это новая область науки. Раньше, когда проектировались реакторы, не знали, какими же будут свойства материалов, подвергшихся облучению. Их изучали в "естественном виде". Однако вскоре ученые убедились, что этих данных явно не хватает, более того, они могут привести к серьезным ошибкам. На самой заре атомного века, например, широко применяли "молибденовые стали", то есть углеродистые стали, легированные молибденом. Из них изготовляли различные конструкции внутри реактора. И хотя эти стали обладали как будто бы подходящими характеристиками, через три-четыре года конструкции выбывали из строя. Из-за облучения сплав становился хрупким, резко усиливалась коррозия, и он разрушался. Пришлось заменить его цирконием и нержавеющими сталями, которые лишены этих недостатков.

Сейчас хорошо известно, что некоторые виды стали под действием излучения, высокой температуры и агрессивной среды делаются ломкими, изменяют свои механические свойства. Чтобы четко ориентироваться, как станут вести себя пластмассы, большинство чистых металлов, сплавов и других соединений в условиях реактора, нужна такая лаборатория, как наша.

Она разделена на две части: "холодную" и "горячую". В первой материалы проходят проверку до облучения. Их подвергают растяжению в широком диапазоне температур, пробуют на изгиб и т. д. Но это только механические испытания, кроме того, осуществляется весь комплекс физических исследований. Благодаря этому мы знаем все достоинства и недостатки "объекта" наблюдений.

"Горячая" часть лаборатории занята тем же, только она имеет дело с облученными в реакторе образцами. Поскольку они радиоактивны, чтобы изолировать человека, пришлось возвести стенд из тяжелого бетона. Толщина бетонной защиты колеблется от 400 до 800 миллиметров, в зависимости от дозы излучения.

Весь "горячий" цех состоит из трех зон. Первая - 36 связанных между собой камер, покрытых изнутри нержавеющей сталью, где находятся образцы. Вторая - ремонтный коридор позади камер, откуда при необходимости можно попасть в любую из них. Третья - операторская, из которой с помощью манипуляторов и системы электрического управления ведутся работы. Через специальное окно оператор видит, что делается в камерах.

В первой зоне максимальное разрежение, во второй давление чуть побольше, в третьей - самое высокое (атмосферное). Это для того, чтобы при разгерметизации воздух не загрязнялся радиоактивными веществами, так как подсос будет идти из операторской.

В камерах предусмотрены специальные фильтры очистки.

Если к такой системе добавить меры предосторожности, принятые в обязательном порядке на всех атомных установках, то нетрудно убедиться, что человек в полной безопасности...

После этой короткой беседы с Демьяновичем отправляемся в "горячий" цех материаловедческой лаборатории. В санпропускнике снимаем ботинки, надеваем тапочки, белые халаты и шапочки, кладем, как положено, в карман индивидуальные дозиметры.

Транспортный зал... Сюда от реактора СМ к центральной камере приходит контейнер поменьше. Он опускается в приемник, а там уже из него извлекаются пакеты с облученным материалом, которые по транспортеру попадают в другие камеры. Несколько из них предназначено для разделки образцов.

Инженер Валерий Прохоров дает пояснения.

- Смотрите, это фрезерный станок, - мы заглядываем в одно из окон, - приводы от него в операторской. Здесь только те части, которые необходимы для обработки. Все механизмы находятся или в операторской, или под камерой. Там своеобразное небольшое машинное отделение - чтобы обеспечить дистанционное управление и облегчить ремонт оборудования.

Сначала образец очищается с помощью ультразвука. Затем оператор устанавливает его на станке (для этого и нужны манипуляторы). Станок действует так же, как и обычный. Только команды получает на расстоянии - от оператора.

Рядом в камерах - другие станки: для абразивной резки, шлифовки, слесарной доводки и т. п. Обычная механическая мастерская, но... заключенная в бетонную и стальную защиту.

Дальше - установки для испытаний на растяжение, изгиб, сжатие, на ударную вязкость и пр.

- Какие же исследования по сравнению с "холодной" частью здесь не проводятся? - спрашиваю у Валерия Прохорова.

- В том-то весь смысл, чтобы они были одинаковыми, чтобы можно было сравнить результаты до и после облучения...

В соседней лаборатории - физики, Останавливаемся рядом с Альбертом Полуниным.

- Я только что наладил автомат для взвешивания, - охотно объясняет он, - теперь проверяю.

"Механические руки" осторожно приближаются к образцу, аккуратно кладут его в крохотную лодочку. Потом лодочка, цепко зажатая пальцами манипулятора, плывет к автомату и мягко опускается на торчащие рычаги.

- Все, - облегченно вздыхает Полунин. - Понимаете, очень трудно поставить лодочку на рычаги. Иногда минут двадцать уходит. Нужна чрезвычайно точная координация движений. Смотрите, смотрите...

Рычаги поворачиваются, исчезают. Снизу поднимается ванночка.

- В ней находится вода, образец автоматически взвешивается. А вот и результат, - физик показывает на пульт, где ярко вспыхивает цифра, - данные, "как в аптеке", до одной десятитысячной грамма. Можно автоматически взвешивать не только в жидкости, но и в воздухе.

За следующий образец берусь я. Но манипулятор отказывается слушаться. Промахиваюсь несколько раз подряд.

- Это не так просто, - улыбается Полунин, - нужно привыкнуть, практика нужна. У нас в лаборатории есть настоящий виртуоз. Он может подбросить лодочку и поймать ее. Я сколько ни пытался, не получается. А он говорит, что его нервы удлинились и тянутся туда, в камеру. Вот он и "осязает" все, как своими пальцами.

...Еще долго ходим по лаборатории. Чего только здесь нет: аппаратура для тончайших физических опытов, печь для отжига металла, установки для испытания полимеров, миниатюрные станки, устройства, аппараты и приборы.

- Оборудование самое современное, - Михаил Антонович Демьянович доволен, что его "хозяйство" произвело хорошее впечатление, - но и задачи непростые. Предстоит развернуть большой фронт исследований. Да они уже начались, хотя лаборатория совсем юная. И жизнь требует от нас практической отдачи, и сами сотрудники так и рвутся к работе.

...Атомники хорошо помнят историю с "молибденовой сталью". Теперь подобное случиться не может. В Димитровграде действует одна из лучших в мире материаловедческих лабораторий. И без сомнения, пройдет немного времени, и исследования, проведенные здесь, не только помогут творцам реакторов, но и обогатят науку, потому что многое можно познать, вооружившись таким совершенным оружием.

Внешне они не схожи, однако, судьбы у них - почти одинаковые. Обоим около тридцати, но, кажется, эти два человека уже много лет связаны друг с другом.

Их пути впервые сошлись во время учебы, когда каждый решил стать радиохимиком. Вновь встретились в Димитровграде и подружились: общие интересы, одна и та же работа, общие радости и огорчения: Владислав Николаев - начальник лаборатории хроматографии. Юрий Ефремов - старший инженер.

Оба они с Урала. Владислав закончил еще и аспирантуру в Свердловске, защитил кандидатскую диссертацию и приехал в Димитровград. Юрий - коренной производственник. У него за плечами завод. В НИИАР пришел в 1961 году.

- Что привело вас сюда? - спрашиваю Николаева. - Неужели не жаль было покидать большой город?

- Честно говоря, нет. - Хотя я задал этот вопрос полушутя, Владислав отвечает серьезно. - Здесь молодой атомный центр, исследования только начинаются, все делаем своими руками. Мы, молодые, та основная сила института, на которую возлагают надежды. Ответственность не страшит, напротив, помогает...

Длинный коридор. Блестит покрытый пластиком пол, белые стены, прозрачные стекла. На наши халаты больно смотреть - они просто сияют.

Нет, здесь совсем не жарко. Здесь более опасный противник, чем жара. Сюда поступают отработанные в реакторе СМ твалы, начиненные отходами ядерной реакции, с огромным количеством всевозможных радиоактивных изотопов.

- Это самая крупная в Европе радиохимическая лаборатория. - Юрий Ефремов выжидающе смотрит на меня: произвело ли впечатление? Убедившись, что слова достигли цели, продолжает: - Мы получаем вещества с радиоактивностью до 100 тысяч кюри. Из них нужно выделить трансурановые элементы...

В реакторном зале уже знакомая нам процедура повторяется. Сослуживший свою службу твэл с помощью устройства с дистанционным управлением вынимается из активной зоны и помещается в малый контейнер, тот - в другой, значительно больший.

Чтобы отправить груз в соседнее здание, приходится пользоваться железной дорогой, хотя расстояние каких-нибудь 100 - 200 метров. Но "упаковка" твэла настолько тяжела (вес его самого ничтожен по сравнению с контейнерами), что другим способом доставить его в распоряжение радиохимиков трудно.

Железнодорожная платформа въезжает в помещение радиохимической лаборатории. Тотчас же появляется кран, извлекает малый контейнер и перемещает его дальше. Через раскрывающуюся крышку контейнер медленно опускается в первую камеру.

Естественно, обязательная принадлежность каждой камеры - манипуляторы. Демонстрируя их на ВДНХ, оператор вынимал из коробка спичку, чиркал ею о коробок, и, ко всеобщему удовольствию, спичка вспыхивала ярким пламенем. Кстати, при известном навыке это сделать довольно просто. Пользуясь манипуляторами лаборатории, можно добиться значительно более ювелирной работы. Они сильно отличаются от известных ранее. Во-первых, вдвое легче, а, следовательно, более послушны. Во-вторых, значительно изменена их конструкция, что облегчило управление.

- А вот таких манипуляторов всего два-три, - сказал Юрий Ефремов, который, присев за пульт управления, показывал мне, как действуют "механические руки". - Это я говорю, чтобы подчеркнуть, что наша лаборатория оборудована по самому последнему слову техники, а вовсе не для того, чтобы похвастать. "Горячим" камерам существовать много лет, устареть они не должны. И поэтому все делается на высочайшем уровне.

Твэл, поступающий с реактора СМ-2, прежде всего, нужно разделить на части. Эта обязанность возлагается на станок во второй камере. В принципе он напоминает своих собратьев с любого машиностроительного завода, но, как и стены камер, сделан из нержавеющей стали. Предусмотрен и регулярный обмыв станка, чтобы удалить осаждающиеся при резке остатки радиоактивных веществ.

Итак, твэл разрезан на несколько частей. Теперь предстоит самое трудное - нужно разделить изотопы, выделить необходимые.

За дело принимаются химики. Сначала они растворяют образец. Второй этап - экстракция. Это довольно оригинальный способ очистки. Радиоактивный водный раствор смешивается с органическим, не растворяющимся в воде. Элементы не остаются "равнодушными": одни из них предпочитают воду, другие более склонны образовывать соединения с органическими веществами. Проходит некоторое время. Так как органическая фаза легче водной, она поднимается, раствор постепенно расслаивается. В слоях - "свои" изотопы. Например, америций и кюрий - элементы, очень интересующие физиков, - находятся в верхней части раствора.

Теперь уже проще "выловить" изотопы из органики или воды. Химическая обработка продолжается.

По транспортеру, соединяющему все "горячие" камеры, или по трубопроводам элементы попадают в хроматографическую лабораторию, которой и руководит Владислав Николаев. Здесь изотопы окончательно разделяются.

В специальной емкости раствор строго дозируется и направляется в хроматографическую колонну. Это своеобразный фильтр, наполненный смолой. Протекая через колонну, элементы "прилипают" - смола притягивает, словно магнит. Благодаря незначительной разнице в свойствах их вымывают оттуда. После этого остается только распределить по сосудам. А затем - перевести в удобные для дальнейшего использования химические соединения.

По сравнению с остальными этот этап работы - самый радостный. В предыдущих "горячих" камерах нельзя было видеть конечный результат процесса. Получили раствор, передали тоже раствор. Из последних камер выходят уже готовые изотопы. Они нужны на заводах в роли контролеров, они помогают ученым в их исследованиях, они приходят в больницы, чтобы лечить людей, они все больше вторгаются в различные отрасли нашей промышленности и сельского хозяйства.