Атомный аврал

Как показывали теоретические расчеты, в сборке природного урана и графита (в качестве замедлителя нейтронов) цепная реакция достижима при некоторых критических размерах конструкции. При оптимальной, с физической точки зрения, форме конструкции — шаре или приплюснутом цилиндре — сборка может достичь критичности при радиусе примерно 10 метров.

Иными словами, центральной частью уранового котла должен быть громоздкий цилиндр высотой и диаметром с трехэтажный дом, сложенный из графитовых кирпичей. Внутри него должны быть распределены детали или фрагменты из природного урана.

Для заданной мощности котла требовалось примерно 100 т урана и 1000 т графита.

При достижении в подобной сборке коэффициента размножения нейтронов больше единицы появится возможность с помощью регулирующих стержней из поглощающего материала поддерживать цепную реакцию на определенном уровне или глушить котел, останавливая процесс.

Вся сложность такого уран-графитового котла заключается в том, что выделяемая при делении ядер энергия неминуемо вызовет саморазогрев урана. Выделяемое тепло необходимо отводить. Промышленный реактор должен быть охлаждаемой конструкцией!

В первые январские недели Доллежалю предстояло совместно с физиками из Курчатовской лаборатории принять несколько принципиально важных решений, ориентируясь в некоторых случаях на отчет Смита.

Чем охлаждать: газом или водой?

Американские физики сначала отдавали предпочтение газу. Именно с такой рекомендацией проектирование промышленных котлов было передано фирме «Дюпон».

Из отчета Смита:

«Когда на сцену выступила фирма Дюпон, она сначала приняла предложение о сооружении установки с гелиевым охлаждением; после дальнейшего изучения вопроса фирма решила отдать преимущество водяному охлаждению… Количество воды, необходимой для охлаждения, зависит от максимальной температуры, до которой вода может быть безопасно нагрета, и от максимальной температуры воды, забираемой из реки Колумбия. Воды требовалось столько, сколько нужно для водоснабжения довольно большого города…»

Доллежаль тоже склонялся к выбору воды, поскольку такое решение упрощало конструкцию котла.

Принципиально для охлаждения любого источника тепла могут быть выбраны два метода: прямоточный и циркуляционный.

В первом случае холодная вода из какого-либо источника (реки или озера) прокачивается под давлением через котел, нагревается и потом сбрасывается в тот же водоем.

Во втором случае вода должна циркулировать, охлаждая реактор, по замкнутому контуру. Внутри котла она будет разогреваться, а вне котла, в теплообменных аппаратах, — охлаждаться. И затем мощными насосами подаваться снова на вход реактора. В этом случае конструкция всей системы охлаждения значительно усложнится, что потребует и больших материальных затрат, и, что не менее важно, увеличения времени на изготовление дополнительного оборудования.

Американцы тоже спешили и для хэнфордских котлов использовали прямоточное водяное охлаждение. Доллежаль понимал, что слив охлаждающей воды, прошедшей через реактор, обратно в уральское озеро Кызыл-Таш, планируемое в качестве источника, неминуемо приведет в конечном итоге к радиоактивному загрязнению и омертвлению озера.

Николаю Антоновичу было болезненно жалко лишать жизни прозрачное голубое озеро. Жалко обитающих в нем и плещущихся на солнце рыб, порхающих над его гладкой поверхностью птиц.

Ну а что делать? Как быть, если сжатые планируемые сроки строительства подавляют нравственные сомнения и колебания?

Хорошо еще, что ответственность за подобное безрассудство можно разделить с членами Научно-технического совета.

Присутствовавшие на заседании совета тоже понимали трагическую судьбу озера. Некоторые знали ещё больше. Из озера вытекает неприметная на карте тихая речка со старинным домашним названием Теча. А на берегах её сотни лет назад прижились кургузые бедные деревушки. Вскоре после пуска котла вода в реке, поливные огороды, домашний скот и сами старожилы будут неминуемо заражены радиоактивными осколками деления. Кто-то заболеет лучевой болезнью; кто-то, вероятно, погибнет. Все члены Совета и приглашенные конструкторы во главе с Доллежалем молчали об этом. Все в душе оправдывали свое молчание тем, что принимаемое решение — абсолютно вынужденное. У разоренной страны не было тогда ни времени, ни средств на более сложные технологические схемы.