Если кто знает историю атомной энергетики, то в начале ученые ставили перед собой цель сугубо мирный атом, то есть создание ядерного реактора способного работать на природном уране, в котором очень много Урана - 238 и мало Урана- 235. И такой реактор действительно был построен. Так Цепная реакция деления ядер (кратко - цепная реакция) была впервые осуществлена в декабре 1942 года. Группой физиков Чикагского университета, возглавляемой Э. Ферми, они создала первый в мире ядерный реактор, названный 'Чикагской поленницей' (Chicago Pile-1, CP-1). Он состоял из графитовых блоков, между которыми были расположены шары из природного урана и его диоксида. Быстрые нейтроны, появляющиеся после деления ядер 235U, замедлялись графитом до тепловых энергий, а затем вызывали новые деления ядер. Внимание и этот, как и последующий вариант ядерного реактора, но уже оборудованный в начале воздушным охлаждением, а затем и водяным прекрасно показали, что в любой стране мира при существующих технология можно построить ядерный реактор, работавший на обычном природном уране, состоящем из Урана-238 и Урана-235.
'Чикагская поленница'
Так вот повторить этот опыт, то есть построить на коленке подобный реактор можно в любой стране мира. Для этого учёный брали резали на куски очищенного от Бора графит и вырезали в этих кирпичах отверстие в которые вкладывали цилиндры из спрессованного Урана. И далее из этих кирпичей начали складывать вручную поленницу, показанную на фото.
Поскольку такой реактор использовался для проверки возможности осуществления управляемой реакции, то были и своеобразные 'органы управления' - несколько типов стержней из кадмия и бористой стали. Всего было три типа стержней. Первый тип - управлялся с пульта, это были регулирующие стержни. Второй тип - аварийные стержни. Вернее, это был единственный стержень, который подвешивался над реактором на веревке. Если возникала аварийная ситуация, веревку планировалось перерубить, и упавший в реактор стержень глушил реакцию. Ну, и еще был стержень, который вынимался вручную для того, чтобы создать условия для проведения управляемой ядерной реакции (т.е. привести в критическое состояние сам реактор).
Все это несравнимо с современными реакторами - не была предусмотрена ни система охлаждения (т.е. она была, реактор планировалось поливать обычной водой в случае сильного нагрева), по некоторым источникам это была не вода и раствор борной кислоты. Защита человека от радиоактивного излучения тоже отсутствовал. Проработал реактор несколько десятков минут (28, если быть точным), и в течение этого времени учёные получили реальное доказательство возможности проведения ядерной реакции (управляемой) - эксперимент оказался полностью удачным.
'Уран-графитовые реакторы.'
Графитовый реактор X-10 (англ. X-10 Graphite Reactor; X-10 Pile, также Клинтонская поленница, Clinton Pile) - второй в мире искусственный ядерный реактор (после Чикагской поленницы).
По сути это был аналог Чикагской поленницы но она охлаждалась воздухов Реактор состоял из огромного блока графита, занимавшего в длину и высоту 24 фута (7,3 метра), окружённого несколькими футами плотного бетона в качестве защитной оболочки. В блоке было 1248 горизонтальных ромбовидных каналов, в которых ряды топливных стержней образовывали длинные пучки. Внутри каналов стержни со всех сторон обдувались воздухом. По истечении срока эксплуатации операторы загружали новые стержни, проталкивая их в каналы со лицевой стороны реактора, а облучённые стержни выталкивались с обратной стороны и по наклонному жёлобу попадали в бассейн с водой.
Через несколько недель хранения в бассейне для уменьшения радиоактивности,. Остановлен в 1963 году, после 20 лет использования. Наработав опыта на этом реакторе и подтвердив выводы, полученные ещё на Чикагской поленнице, а именно, что для построения ядерного реактора на природном уране необходимо:
-Природный уран или его оксид.
-Очищенный от примесей Бора графит (Бор поглощает нейтроны)
-Алюминий для того что бы защищать Уран он окисления (Можно заменить на Цирконий)
-Вода или иной охладитель для отвода тепла.
Учёные построили уже охлаждаемый водой реактор. Основой был графитовый цилиндр весом 1100 тон. Размером 11 метров диаметром 8, 5 метров. В нем было 2002 канала это были алюминиевые трубы через них прокачивались вода 130 литров в секунду. Туда вставлялись запечатанные в алюминий сардельки из Урана диаметром 2,5 см. Именно этот реактор считается первым в мире промышленным реактором - реактор 'В' фирмы Дюпон в Хэнфорде (штат Вашингтон, США). Пущен 26.20.1944, мощность - 250 МВт. Он содержал около 200 тонн металлического необогащённого (природного) урана, 1200 тонн графита и охлаждался водой со скоростью 5 м3/мин. Расположение ТВЭЛов - горизонтальное.
И вот этот реактор уже мог отапливать небольшой город, обеспечивая его горячей водой. Именно этот реактор считается первым в мире промышленным реактором - реактор 'В' фирмы Дюпон в Хэнфорде (штат Вашингтон, США).Остановлен в 1968. Вскоре на том же заводе был построены промышленные реакторы D и F аналогичной конструкции (начальная мощность каждого реактора 250МВт, конечная 2200 МВт). Всего на территории завода работало 8 промышленных реакторов. Сейчас они остановлены. Для сравнения можно сравнить с первым советским графитовым реактором 400 тонн графита и 50 тонн Урана
10000 графитовых блоков 10Х10Х60. В каждом сверлилось три отверстие куда вставлялся урановый стержень. Охлаждался воздухом. И на базе этого реактора Ф-1 создали свой ураново-графитовый реактор с водяным охлаждением.
Но с вертикальной загрузкой стержней с ураном. И это все было сделано при помощи промышленной базы первой половины 20 века. То есть и сейчас атомные реакторы этих двух типов графита-урановые с водяным охлаждением может построить любая страна в нашем мире. Любая.
'Поворот не туда.'
Все, казалось бы, мирный атом получен. Природный Уран стал топливом. Более того собрать такой реактор под силу на сегодняшний день любой стране мира даже если она относится к странам третьего мира. Все ингредиенты и материалы для этого доступны и есть. Более того, даже есть чертежи в свободном доступе. Например, такая страна как Украина, построив сеть подобных ядерных реакторов могла бы полностью перейти на использования своего Урана, имеющегося в ее недрах в достаточном количестве. Тем более, что даже места для расположения таких реакторов у нее есть это стартовые шахты для баллистических ракет. Даже африканские страны вроде ЮАР тоже могли бы использовать подобную конструкцию для обеспечения своей энергетической независимости. Но этого не произошло. Почему совершенно не понятно. Сие есть тайна великая. Хотя если проанализировать работу таких реакторов как АДЭ-2, АДЭ-4 и АДЭ-5. В первых промышленных реакторах использовалась проточная схема охлаждения, когда вода забиралась из водоёма, после очистки охлаждала активную зону и сбрасывалась для охлаждения в другую часть водоёма. В 1950 были начаты исследования по возможности перехода на замкнутый контур охлаждения, что позволяет существенно сократить выход радиоактивности в окружающую среду. Такой двухконтурный уран-графитовый реактор ЭИ-2 был разработан в НИКИЭТ (НИИ-8).
И вода по косвенным данным в них не закипала то есть не превращалась в пар, а значит не пригодна для использования для кручения турбины электрогенератора. Поэтому использовать эти генераторы можно только для горячей воды а не электрогенератора. То есть при если мы хотим получить от этих реакторов электричество то мы должны снабдить их двигателями с внешним подводом тепла, что-то вроде двигателя Стирлинга где вода будет нагревать эфир который превращаясь в газ будет крутить генератор.
Но даже получение просто горячей воды для отопление уже огромное достижение. Да конечно читатель может сказать, что эти реакторы не эффективные придётся часто менять топливо, чтобы поддерживать приемлемый уровень Урана -235 и т.д. Но не смотря на недостатки эти реакторы рабочие знай вставляй в них урановые стержни и получай горячую воду. Очевидно, что подобные реакторы пригодны для использования в мирных целях. Да эти реакторы появились во время войны с целью получения оружейного плутоний - 239. США и СССР нужны были атомные бомбы. И эти реакторы создавались не для мегаватов, а для получения именно оружейного плутоний. А раз так-то если бы СССР и США позволили другим странам строить подобные реакторы, то у всех стран в мире оружейный плутоний был уже в избытке, а там и ядерная бомба. Поэтому не стоит верить экспертам, которые утверждают, что для создания атомной енергетики нужны миллиарды зелёных долларов. История увы свидетельствует о том, что для этого достаточно иметь хотя бы один простейший уран-графитовый реактор. Даже такой примитивный как описано выше. Тем более, что современные аналоги подобных реакторов могут быть и более совершеннее. Так как технологии не стоят на месте. Но это ещё не все. Пришло время объяснить, а куда собственно должна была двигаться атомная энергетика дальше? Какие шаги и в какую сторону не были сделаны?!
О комбинации Урана -235 и Плутония -239
Пришло время, становится и оглянутся назад. Энрике Ферми мечтал о мирном атоме об использовании в ядерном реакторе естественный Уран состоящий из Урана-238 и Урана- 235. У него это получилось.
Энрике Ферми реализовал свою мечту. Теперь нам нужно просто стоя на плечах великих сделать следующий шаг. Американские и советские ученые из алюминиевых трубок 'прогоревших' в активной зоне графитового реактора добывали оружейный Плутония -239. Увозили отработанные трубки з радиоизотопами и с помощью Пьюрекс-процесс[1], пурекс-проце́сс[2] (от англ. Plutonium-Uranium Recovery by Extraction, PUREX, 'регенерация урана и плутония посредством экстракции'; в отечественной литературе обычно водно-экстракционная или экстракционно-сорбционная технология на основе трибутилфосфата[3][4]) - технологический процесс переработки отработавшего ядерного топлива. Добывали оружейный плутоний. Но слаборазвитым странам столь сложные технологии ни к чему. Им нужно тепло и электричество. Поэтому далее нужно применить инженерный, а не химический подход. Повторно использовать уже отработанные твелы или алюминиевые трубки заполенные отработанным ядерным топливом
При таком подходе когда новые твелы заряженные природным Ураном окружают твелы заполенные изотопами Урана и поэтому будут выполнять роль замедлителей быстрых нейтронов которые излучает плутоний и его изотопы.
Атомный реактор с двойным циклом.
При такой подходе нейтроны будут тормозиться и графитом и новым ураном из вновь загружежених в рабочую зону реактора алюминиевых трубок или твелов. К сожаление еще никто не предложил создать атомные реакторы двойного цикла с уран-графитовым замедлителем на природном Уране и неочищенных изотопах Плутония-239 и др., или использовать уже существующие реакторы тоже графитовые. Что превратило атомную энергетику в технологию недоступную для бедных и технически отсталых стран. 'Зло' победило. Увы Энрике Ферми устранился человечество испугалось. И появились МАГАТЕ и т.д. И сказки о том, что ядерная энергетика - это очень сложно и опасно. Сложно и дорого. То, что не сложно свидетельствует то, что еще вчера люди руками загружали топливо в первые реакторы. Да и иметь хотя бы один простейший уран-графитовый реактор двойного цикла по силам даже частнику. Хотя бы такой примитивный как описано выше. Тем более, что современные аналоги подобных реакторов могут быть и более совершеннее. Так как технологии не стоят на месте.
Что делать?
А все просто странам, которые не могут и не имеют технологий по обогащению Урана нужно игнорировать негласный запрет на уран-графитовые реакторы, работающие на естественном Уране и строить их особенно с предложенным двойным циклом. А насчёт оружейного плутония. В результате повторного использовании Плутония -239 падает его пригодность для использования в качестве именно оружейного плутония он становиться 'гражданским'. После второго цикла в отработаном топливе будет содержится еще больше Pu-238, 240, 241 и 242.'Гражданский' (энергетический) плутоний насыщен многими бесполезными изотопами. Он сильно загрязнен γ-излучающими нуклидами (в основном - изотопами самого плутония), трудно от него отделимыми. Реакторный плутоний имеет примерно втрое большую критическую массу, чем военный, в нем в 10-15 раз больше внутреннее тепловыделение, в 10 раз больше радиационный фон, включая 241Am (продукт распада 241Pu) с мощным гамма-излучением. Главное Плутоний не имеет смыслы извлекать из алюминиевых трубок. Когда топливо 'выгорит' полностью можно просто захоронить отработанные стержни не вскрывая их для извлечения изотопов плутоний и и.д. Это под силу сделать любой даже слаборазвитой в плане промышленности стране мира.
Человечество сидит на ураново-плутониевых мегаваттах и не использует их из-за непонятной политики запрета на использования реакторов, работающих на естественном природном Уране.
Литература.
1.Синев Н. М., Батуров Б. Б. Экономика атомной энергетики. - 1984 - Электронная библиотека 'История Росатома'. Дата обращения: 25 декабря 2022. Архивировано 25 декабря 2022 года.
2.Атомная энергия. Том 63, вып. 1. - 1987 - Электронная библиотека 'История Росатома'. Дата обращения: 25 декабря 2022. Архивировано 25 декабря 2022 года.
3.История советского атомного проекта (40-е - 50-е годы): междунар. симп.; Дубна, 1996. Труды. Т. 2. - 1999 - Электронная библиотека 'История Росатома'. Дата обращения: 25 декабря 2022. Архивировано 25 декабря 2022 года.
4. Атомная энергия. Том 41, вып. 6. - 1976 - Электронная библиотека 'История Росатома'. Дата обращения: 25 декабря 2022. Архивировано 25 декабря 2022 года.
![[]](/img/l/lemeshko_a_w/afermi-1/1.jpg)
![[]](/img/l/lemeshko_a_w/afermi-1/2.jpg)
![[]](/img/l/lemeshko_a_w/afermi-1/3.jpg)
![[]](/img/l/lemeshko_a_w/afermi-1/4.jpg)
![[]](/img/l/lemeshko_a_w/afermi-1/5.jpg)
![[]](/img/l/lemeshko_a_w/afermi-1/6.jpg)
![[]](/img/l/lemeshko_a_w/afermi-1/77.jpg)
![[]](/img/l/lemeshko_a_w/afermi-1/10.jpg)
![[]](/img/l/lemeshko_a_w/afermi-1/11.jpg)
![[]](/img/l/lemeshko_a_w/afermi-1/ep.jpg)
![[]](/img/l/lemeshko_a_w/afermi-1/rew.jpg)