История создания первого промышленного реактора в СССР

В атомный век на лошадках

В зале пульта управления, в котором когда-то дни и ночи проводил академик Игорь Курчатов и другие пионеры атомной промышленности страны, с тех пор мало что изменилось. Бережно хранятся вещи и документы, а в витринах - реальные детали и механизмы, которые приходилось буквально на ходу изобретать для выполнения поставленной государством задачи.

- Уже через девять дней после бомбардировок Японии под руководством Берии был создан специальный комитет, наделенный неограниченными полномочиями для создания атомной бомбы, - рассказывает инженер отдела коммуникаций ПО "Маяк" Борис Ентяков. - Записка Курчатова - 10 страниц рукописного текста - до сих пор хранится в архиве. В ней говорится, что разведанных месторождений урана в стране нет, добычи и обогащения нет, производства металлического урана и тяжелой воды не существует. Но если для государства создание атомной бомбы - задача N 1, то это возможно за 2,5-3 года.

Сталин назначил испытания на весну 1948 года, отмерив меньше трех лет. При том,что Великобритания и США шли к ее созданию четыре года. Трумэн рассчитывал, что к 1950 году сможет нанести соцлагерю одномоментный удар такой силы, который исключит любые ответные действия. Строить атомный реактор решили на Южном Урале, направив 40-тысячную армию рабочих и специалистов "Челябметаллургстроя". А когда в 1947 году стало понятно, что в установленные Сталиным сроки завершить строительство невозможно, перебросили еще 15 тысяч человек, установив для них 10-часовой рабочий день.

- Первая проблема возникла уже на стадии проектирования, - рассказывает Ентяков. - Дело в том, что американские реакторы имели горизонтальное расположение урановой загрузки: тысячи тонн графита пронизывают 1200 скважин, в них вставляются тонкостенные алюминиевые трубы, в которые загружаются урановые блочки. Каждую трубку нужно идеально закрепить, компенсировать термические деформации, подать воду, измерить ее температуру на выходе. Наших конструкторов такая задача поставила в тупик. И тогда они предложили оригинальное решение - вертикальный реактор. С тех пор вся мировая практика реакторостроения пошла по этому пути. Больше горизонтальных реакторов никто не делал!

Однако вертикальное расположение осложнило строительство. Глубину котлована пришлось увеличить с восьми до 54 метров, проходку вести через скальные породы. Единственная механизация труда - отбойный молоток. А дальше люди поднимали выработку тележками наверх и лошадьми вывозили за три километра в лес. На строительстве был занят конный парк в три тысячи лошадей. Такова была готовность страны к овладению атомными технологиями.

Отсюда и вторая глобальная проблема - отсутствие необходимых технологий и материалов. По техзаданию, разработанному физиками во главе с Курчатовым, доля примесей в используемом в реакторе графите не должна была превышать 0,004 процента. Однако в стране не было не только технологии его производства, но и приборов, способных измерить чистоту конечного продукта.

Легировать алюминий для трубок, в которые загружается уран, после большой серии опытов ученые предложили компонентами, о существовании которых металлурги даже не подозревали. И тем более не знали, как они поведут себя в процессе металлургического производства.

Не было в стране даже электропроводов нужного сечения, и при монтаже пульта управления реактором пришлось использовать трофейные. 120 тонн урана тоже вывезли с территории Германии. Разведывать свои месторождения времени не было: счет шел на дни и часы.

Ускорение на финише

Что это была за гонка, можно понять по датам: 1 июня 1948 года подписан акт о завершении строительства реактора (его возвели за один год и девять месяцев), а в ночь с 7-го на 8 июня прошли первые испытания. Неделя понадобилась, чтобы вручную загрузить реактор ураном. В воспоминаниях сохранилась фраза Курчатова: "Если проведем физический пуск и останемся живы, подпишем все бумаги".

В расчетах ученый был уверен. Но на практике успех зависел от точности исполнения технического задания десятками предприятий страны. Вес начинки атомной бомбы - 6-8 килограммов. Для испытаний в реактор загрузили 36,6 тонны урана. Трудно даже предположить, какие были бы последствия, если бы что-то пошло не так.

Однако реакция началась, мощность реактора последовательно довели до четырех процентов, понизили до двух, опять подняли до четырех - убедились, что реакция управляемая. Догрузили еще 36 тонн урана, дали воду на охлаждение. И 10 июня провели второй физический пуск, подняв мощность до 40 процентов.

А уже 19-го, убедившись, что реактор отвечает всем требованиям техзадания, вышли на 100-процентную мощность. С этого момента и ведет историю "Маяк", а вместе с ним и российская атомная промышленность.

В такие короткие сроки освоить абсолютно новую технологию - в этом трудовой героизм первого поколения атомщиков. Двигаться вперед приходилось почти вслепую - причины сбоев изучали по мере их возникновения. Работу недостающих самописцев выполняли 17-летние выпускницы челябинского ремесленного училища, которые стояли по всему реактору до нижней его отметки и снимали показания приборов...

В августе 1948 года из реактора выгрузили первую партию облученного урана. 16 апреля 1949-го получили из него первый "королек" металлического плутония весом 8,7 грамма. А 29 августа испытали бомбу на Семипалатинском полигоне.

Известно, что президент Трумэн две недели не мог отойти от шока - монополия США на сверхоружие была утеряна. В это время он дает задание возобновить создание водородной бомбы. Но и советские ученые были готовы к работам по созданию водородной бомбы. Рядом с "Аннушкой" за девять месяцев построили реактор АИ. На химико-металлургическом заводе создали компонент водородного заряда. И первую водородную бомбу в СССР взорвали в 1953 году раньше американцев.

- "Аннушка" была остановлена только в 1987 году, отработав 39 лет, - завершает рассказ инженер. - За это время на "Маяке" пущено еще девять реакторов разной модификации. А в стране наработано столько плутония, что с пуском новых атомных станций его хватит на все обозримое будущее.

Завет Курчатова

- Стремление быть на шаг впереди не теряет актуальности и сегодня, - рассказывает гендиректор ПО "Маяк" Михаил Похлебаев. - Оставаясь одним из основных предприятий ядерного оружейного комплекса России, мы приобрели уникальные компетенции по производству изотопов и переработке отработавшего ядерного топлива, которым сегодня нет равных в мире.

С момента возникновения атомной энергетики существовало две концепции использования отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). В США его предпочли хранить до будущих времен, пока не придумают, что с ним делать. В России, Франции и Англии начали искать способы переработки, поскольку топливо в реакторах выгорает не полностью.

В России уже созданы технологии, позволяющие в ходе радиохимической переработки ОЯТ отделять продукты распада, регенерировать уран и получать новое топливо для станций. А из продуктов деления выделять полезные компоненты - изотопы, широко использующиеся в современной промышленности, сельском хозяйстве и медицине. Эти два направления гражданской деятельности ПО "Маяк" выгодно дополняют друг друга, давая вторую жизнь топливу, ранее подлежавшему захоронению. А это реальный шаг к реализации концепции безотходного производства, о котором еще на заре атомной эры говорил академик Курчатов.

Сегодня предприятие перерабатывает сотни тонн ОЯТ в год, причем способно перерабатывать практически любые его виды, включая даже некондиционное. По словам Михаила Похлебаева, осталось освоить переработку уран-циркониевого топлива - решить эту задачу на предприятии намерены уже в нынешнем году. А через три года на "Маяке" начнут перерабатывать 14-метровые тепловыделяющие сборки с Белоярской атомной электростанции, где работают единственные в мире реакторы на быстрых нейтронах.

В свою очередь изотопный комплекс предприятия выпускает несколько тысяч источников ионизирующего излучения, тепла и света, а также радиоактивных препаратов: предприятие является одним из крупнейших мировых производителей источников гамма-излучения на основе кобальта-60, цезия-137 и источников быстрых нейтронов на основе америция-241.

- Еще одно новое направление, - рассказывает Михаил Похлебаев, - это комплексная услуга по сопровождению источников ионизирующего излучения на всем жизненном цикле: от поставки нового до возврата на ПО "Маяк" для утилизации или перезарядки. Мы предвидим, что будет завтра, и готовы к этому уже сейчас, постоянно развиваемся и учимся. Повышение эффективности работы - веление времени не только для "Маяка", но и для всей атомной отрасли страны.

Алексей Лихачев, генеральный директор ГК "Росатом":

- Первое поколение советских атомщиков совершило подвиг для всего человечества - восстановило в мире ядерный паритет. Поражает то, как при отсутствии кадров в разрушенной войной стране за год и девять месяцев был построен завод N 817 и наработано достаточное количество плутония для испытания атомной бомбы. И знаковую роль в этом, конечно, сыграл "Маяк". Сегодня есть еще одна серьезная и амбициозная задача, сравнимая с осуществлением советского Атомного проекта. Мы двигаемся в сторону замыкания ядерного топливного цикла. Ученые об этом говорят, технологи спорят, но сами решения пока не найдены. Я очень надеюсь, что мы именно здесь, на "Маяке", эти технологии и создадим. В таком случае обеспечим топливом российскую атомную энергетику на столетия вперед.