2.4

Ядерный реактор торпеды: запустить быстрее!

День защиты дипломной работы приближался. В ней не упоминалось о датчике приземного срабатывания: тогда надо было описывать и все подробности его применения, с приведением данных о мощности боевых блоков, защищенности шахт и многом другом. Эти сведения относились к высшей категории секретности и было бы нелегко объяснить, почему такие данные доверили студенту. Описать решили менее секретное применение генератора: для быстрого запуска торпедного ядерного реактора (его разрабатывали в другом институте).

В такой ситуации необходимо избежать «теплового эксцесса», подобного опыту доктора Слотина и значительную роль играют запаздывающие нейтроны.

…В ядерном реакторе — таком, например, какой обеспечивает энергией огромный корабль (рис. 2.22), — тепловыделение регулируют, вдвигая или выдвигая из активной зоны (той же сборки с делящимся веществом) стержни, содержащие поглощающие нейтроны элементы (кадмий, бор). Но мгновенные нейтроны размножаются слишком быстро — настолько, что затруднительно контролировать рост мощности: скорость введения стержней в активную зону всего лишь на метр (примерно 10 % ее длины) должна быть порядка километров в секунду — немыслимая для механических устройств с их блоками и тросами величина. А при меньших скоростях введения стержней реактор развалится от перегрева. Так и случается при авариях, и все же существует интервал положений стержней, в котором реактор вполне управляем. В этом режиме прирост числа нейтронов (и мощности) происходит за счет запаздывающих нейтронов (мгновенные тоже, конечно, рождаются, но каждое их последующее поколение увеличивается только на количество, соответствующее размножению запаздывающих). Реактор «вынужден ждать», пока долгоживущие осколки выпустят свои нейтроны, и не «идет в разгон» а набирает мощность медленно (проценты в секунду) — так, что прирост ее можно в нужный момент остановить, даже при ручном управлении.

2.4    Ядерный реактор торпеды: запустить быстрее!
2.4    Ядерный реактор торпеды: запустить быстрее!
2.4    Ядерный реактор торпеды: запустить быстрее!
2.4    Ядерный реактор торпеды: запустить быстрее!

Рис. 2.22

Вверху — снимок макета ядерного реактора ВВЭР-1000. Активная зона состоит из стержней с обогащенным ураном и стержней с веществом, поглощающим нейтроны (последние служат для регулировки мощности). Стержни омываются водой, которая замедляет нейтроны и служит теплоносителем. Вода циркулирует в активной зоне под высоким давлением и нагреть ее без вскипания можно до значительно большей, чем сотня градусов, температуры, обеспечив тем самым эффективный теплоотвод. Очень горячая вода из активной зоны поступает в теплообменник, где отдает свою энергию и та преобразуется для дальнейшего потребления.

Уран в стержнях (называемых ТВЭЛами — тепловыделяющими элементами, показанными в центре) обогащен «двести тридцать пятым» изотопом на 5 или чуть более процентов, он значительно «беднее», чем оружейный. От реактора получают огромную энергию, но, кроме того, U238 из его топлива не идет «в отвал», а превращается нейтронами в другое делящееся вещество при протекании реакций:

U238+п ? U239 ? Np239 ? Ри239

Ядерные реакции, продуктом которых является Pu239, в основном заканчиваются через несколько недель после извлечения отработавших ТВЭЛов. Это время они выдерживаются в бассейнах с водой, а их гамма-излучение столь интенсивно, что возбуждает вторичное (черенковское) излучение синеватого цвета в водяной защите (ниже). В «отсветивших» ТВЭЛах остается плутоний, который отличается от урана валентностью, что делает возможным его выделение химическими методами.

Выделение энергии при ядерной реакции происходит за счет массы: суммарная масса продуктов реакций меньше, чем ядер, в реакцию вступающих. Офицеры и матросы авианосца «Энтерпрайз» (нижний снимок) выстроилась на полетной палубе, образовав формулу Эйнштейна, связывающую убыль массы («т») реагентов при делении уранового топлива и выделяющуюся при этом энергию («Е»), которой ядерные реакторы обеспечивают их корабль («с» — скорость света). Цифра «40» означает, что все сорок лет службы корабля доказывают справедливость этой формулы. Перезарядка активных зон ядерной энергетической установки авианосца производится раз в три года и обеспечивает дальность плавания более чем в 300000 миль. «Энтерпрайз» вошел в состав ВМС США в 1961 г. и останется в строю до 2013 г. Полное водоизмещение авианосца — 93400 т.

…Запустить хоть и миниатюрный, но лишенный защиты реактор внутри подводной лодки — означало гибель экипажа. Но выстрелянная из лодки торпеда не могла долго ждать, пока ее реактор наберет нужную мощность. Надо было сделать это как можно быстрее, но не потеряв управляемости реактора. Путь существенного повышения, пусть и «запаздывающей», сверхкритичности означал приближение к состоянию, когда и мгновенных[54] нейтронов станет достаточно для их размножения в сборке. «Пошедший в разгон» реактор взорвется не как ядерный заряд (там период возрастания несравнимо короче), а как перегретый паровой котел. Но даже если, произойдя в нескольких метрах от лодки, тепловой взрыв и не разрушит ее прочный корпус, нейтроны и гамма-кванты устроят «маленький Чернобыль» (конечно, тогда это слово еще не было известным всем символом). Этот путь отвергли, как опасный. Вариант «подкачки» нейтронов с помощью генератора в сборку с небольшой «запаздывающей» сверхкритичностью представлялся более разумным. «Освежив» свои знания в этой области, 23 февраля 1972 года (в День советской армии) я предстал перед государственной экзаменационной комиссией.

Похожие книги из библиотеки

9-мм пистолет Ярыгина (6П35): характеристика, устройство и обращение с ним

В учебном пособии рассматривается устройство, работа частей и механизмов, конструктивные характеристики пистолета Ярыгина (6П35), дается порядок разборки и сборки оружия, представлены виды задержек при стрельбе и способы их устранения, раскрыты обязательные элементы, составляющие основу техники стрельбы, а также приемы и правила стрельбы из пистолета.

Пособие соответствует программе дисциплины «Огневая подготовка».

Предназначено для курсантов и слушателей образовательных учреждений МВД России, преподавателей, сотрудников правоохранительных органов.

Автомат Калашникова. Символ России

Советский конструктор стрелкового оружия М. Т. Калашников изобрел свой легендарный 7,62-мм автомат в 1947 году. В 1949-м АК-47 уже был на всех военных базах СССР. В конце ХХ века автомат Калашникова был занесен в Книгу рекордов Гиннесса, как самое распространенное оружие в мире. Сегодня на 60 взрослых жителей планеты приходится по одному автомату Калашникова. По социологическим опросам, первое, о чем вспоминают иностранцы, когда их спрашивают о России, – это автомат Калашникова. За полвека своей истории АК-47 стал настоящей легендой. Как создается оружие? Как автомат стал символом России? На все эти вопросы отвечает книга Е. Бута «Автомат Калашникова. Символ России».

«Я никогда не создавал оружия для убийства, я создавал оружие для защиты».

М. Калашников.

Як-3. Истребитель «Победа»

На фронте Як-3 заслужил почетное прозвище «ПОБЕДА». Этот авиашедевр стал «венцом творения» прославленного ОКБ А. С. Яковлева. Этот великолепный, сверхлегкий, сверхманевренный, скоростной, простой в пилотировании самолет по праву считается лучшим советским истребителем конца войны.

Приняв боевое крещение летом 1944 года, новый «Як» сразу стал любимой машиной «сталинских соколов», которые впервые получили самолет, превосходивший «мессеры» и «фоккеры» по всем статьям. По отзывам наших летчиков: «Як-3 — это шедевр! Мне бы его над Курской Дугой и Днепром — я бы немцам такое устроил!», «Чудо-машина! Мечта пилота!», «Наш Як-3 в наборе высоты „мессера“ настигал, на вираже — настигал, в пикировании — настигал, а бил везде со страшной силой и наверняка!» Высоко оценивали новый «Як» и немецкие асы, считавшие его более опасным противником, чем хваленые британские «спитфайры» и американские «мустанги».

Эта книга воздает должное легендарному истребителю, ставшему вершиной советского авиастроения Великой Отечественной войны и одним из символов Победы. Подарочное издание иллюстрировано сотнями эксклюзивных чертежей и фотографий.

Зенитные ракетные комплексы

Книга состоит их четырех разделов. В первом раскрываются основные принципы построения и работы зенитных ракетных комплексов, что позволяет лучше понять материал последующих разделов, которые посвящены переносным, подвижным, буксируемым и стационарным комплексам. В книге описываются наиболее распространенные образцы зенитного ракетного оружия, их модификации и развитие. Особое внимание уделяется опыту боевого применения в войнах и военных конфликтах последнего времени.

Прим. OCR: К сожалению это лучший найденный вариант скана.