Ранее: [icon name=”arrow-left” class=”” unprefixed_class=””] Глава 2. Как череда невероятных совпадений помогла спасти человечество
Во время войны почти все силы всех стран были направлены в первую очередь на создание оружия, способного остановить или победить противника. Но планы на мирное использование атомной энергии, зародившиеся еще в начале века, обретали практическое значение: разрабатывались ядерные реакторы, которые были предназначены уже не только для производства оружейного плутония, но и для выработки энергии, не зависимой от угля или водных ресурсов. После войны пришло время подумать и о том, как использовать атомную энергию в обычной жизни.
Вопросы мирного использования атомной энергии решались одновременно с разработкой оружия. В СССР в 1945 году по инициативе Петра Капицы, поддержанной Сталиным, началась серьезная разработка использования атомной энергии для производства электроэнергии.
К 1947 году, когда было решено построить завод в Усть-Каменогорске, цели атомных проектов поначалу были исключительно военные, но мирные задачи тоже «держали в уме».
17 апреля 1947 года Игорь Курчатов, Михаил Первухин и Авраамий Завенягин передают письмо Лаврентию Берии, в котором, наряду с вариантами использования ядерных реакторов для оснащения ими самолетов, подводных лодок и надводных кораблей, пишут: «По имеющемуся у нас уровню знаний, в настоящее время уже возможно приступить к разработке первоначальных проектов электростанции, самолетов и морских судов с использованием энергии ядерных реакций». Сегодня мы знаем – существуют подводные лодки с атомными двигателями, корабли с атомной силовой установкой, были и проекты самолетов. А еще мы знаем, что сегодня в мире работают почти 500 атомных электростанций. И первая из них была запущена в СССР.
Первый в мире атомный реактор, предназначенный для энергоснабжения, был запущен в Обнинске в феврале 1954 года, но уже к октябрю того же года Обнинская АЭС вышла на проектные объемы производства энергии.
До этого момента ядерные реакторы использовались либо для экспериментов и исследований, либо для производства оружейного плутония, который можно было получить единственным способом – в результате распада урана в ядерном реакторе.
Впрочем, нашему заводу предстояло изначально работать не с ураном, не с бериллием и танталом.
20 сентября 1947 года Госплан представил проект о строительстве в Усть-Каменогорске завода по производству тория в солях и металле. 27 сентября 1947 года заместитель Берии в вопросах атомного проекта Борис Ванников, рассмотрев и согласившись с предложением Госплана, представил Сталину проект секретного постановления Совета министров о строительстве в Усть-Каменогорске завода 2А, приписанного к Министерству цветной металлургии. Предполагалось, что за полгода – с октября 1948 по июнь 1949 года – завод выпустит 50 тонн металлического тория и 80 тонн его солей. Этот завод, кстати, предполагался лишь как дублирующее производство строящегося в то под Москвой завода «А».
Три дня спустя, 30 сентября Совет министров принимает предложение Минцветмета, и Сталин как председатель этого Совета вместе с управляющим делами Совета Чадаевым подписывают это постановление. Решение строить завод на базе цеха сульфитации Усть-Каменогорского цинкового завода принято – так началась документальная история Ульбинского металлургического завода.
С корректировками Минцветмета того же 1947 года предполагалось, что завод в Усть-Каменогорске начнет работу по выпуску солей тория лишь в 1949 году, на год позже первоначального плана, а металлического тория – только в 1950 году. Это был бы лишь второй завод в стране по выпуску тория и то лишь потому, что мощностей подмосковного завода не хватало.
ТОРИЙ – ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО БУДУЩЕГО, НЕ ПРИЖИВШЕЕСЯ В ПРОШЛОМ
Почему торий? Дело в том, что еще научная группа Юджина Вигнера в 40-х годах прошлого столетия предложила проект реактора на тории-232 в противовес реактору Энрико Ферми на быстрых нейтронах, основанных на использовании урана или плутония. К тому же запасы тория втрое превышают запасы урана на планете (правда, в то время этого еще не знали, так как разведанных месторождений урана было не так уж и много, в СССР – вообще единственное и небогатое).
Еще один плюс тория – это более безопасное топливо для атомных станций, он менее токсичен.
Минус – в том, что для реактора-то все равно нужен уран-233, который в реакторе и получался в результате облучения тория – через череду бета-распадов.
Но мировая ядерная энергетика в итоге пошла по более простому и более дешевому, хотя и потенциально более опасному пути – реакторы на быстрых нейтронах, в которых топливом стал уран, а не торий. Немало поспособствовали этому военные проекты по созданию оружия – торий в них не находил перспективного применения, потому что для оружия нужен был не сам торий, а тот уран-233, который получался в результате распада тория. Причем, цикл «торий-232 – торий-233 – проактиний-233 – уран-233» сопровождался жестким гамма-излучением, которое выводит из строя электронику, а конечные продукты распада содержали в себе еще и крайне нежелательный изотоп урана-232, и его к тому же невозможно было отделить от желательного урана-233. Да еще и цикл распада проактиния до урана-233 составлял 27 дней. Если прибавить к этому, что изотоп урана-233 можно было получить единственным способом – облучая торий – то становится понятно, что ториевый вариант ядерного оружия – это слишком сложно и слишком долго… Особенно если учесть, что для ядерного оружия очень удачно подходили непосредственно сам уран-235 и плутоний-239.
Впрочем, американские ученые и военные все же создали и ториевую бомбу, испытания которой прошли в 1955 году. Но в целом ториевая ядерная программа так и не стала влиять на историю. Даже на историю ядерной энергетики.
В шестидесятых годах прошлого века торий еще рассматривался как альтернатива урану для ядерной энергетики, и исследования (в том числе и строительство реакторов) ториевого топливного цикла продолжались. Особенно любопытным оказалось увидеть в советской специализированной научной литературе того времени очень конкретные данные по зарубежным капиталистическим странам (даже о добыче и переработке руд, планах и ценах строительства ториевых реакторов), но при этом не встретить ни одного упоминания о советских аналогичных производствах и программах. Секретность проектов бы могла ввести в заблуждение читателя – мол, за рубежом разрабатываются многоцелевые проекты по использованию атома, а в СССР – вроде бы и нет. Но даже пионеры знали о наличии в СССР атомной бомбы, о создании и эксплуатации кораблей с атомными двигателями. Даже люди далекие от политики понимали, что у СССР есть ядерный противовес военным программам западных стран (это противостояние использовалось в пропаганде обеими сторонами), а значит, и в Союзе есть равная по технологиям и возможностям программа. Секретность охватывала технологии, производство, цифры и расчеты, но не сам факт существования Атомного проекта.
Довольно скоро выяснилось – в мире, оказывается, есть огромное количество урана в месторождениях, добывать его не очень сложно, создавать и эксплуатировать реакторы на быстрых нейтронах проще и дешевле, чем на медленных, а уран научились обогащать в промышленных масштабах настолько, что технологические проблемы с ним были решены. И военная машина государств, обладающих ядерными технологиями, все внимание переключила на более простой способ извлечения энергии из атома. Советский Союз разрабатывал плутониевое направление, США – плутониевое и урановое. Следом за военными потянулась и энергетика – запасы топлива большие, практика работы с ним исследована и отработана, опыт работы с плутонием и изотопами урана многолетний. И – самое важное – себестоимость добычи, обогащения и производства топлива из урановых руд намного ниже, чем из ториевого сырья. А себестоимость для экономики – это то же самое, что и условия критичной массы для военных, – чем меньше, тем лучше. Так и для энергетики торий тоже перестал быть перспективным топливом.
Чтобы ситуация стала чуть понятнее, расскажем, что в 1950 году себестоимость производства 1 килограмма плутония составляла 15,152 миллиона рублей, а урана-235 – 12,335 миллиона рублей. Но уже в следующем 1551 году стоимость производства снизилась: до 9,6 млн рублей за килограмм плутония и 6,6 млн рублей за килограмм урана-235. Это стало возможным из-за совершенствования технологий, снижения потерь освоения производственного процесса. Кстати, в 1951 году из одной тонны урана при двух циклах облучения получалось лишь 330 граммов плутония (для сравнения масштабов заметим, что критическая масса металлической плутониевой сферы в плутониевой бомбе – 10 килограммов) и 2,2 килограмма урана-235.
Игорь Курчатов в 1953 году считал, что использовать торий в атомной энергетике, конечно, можно, вот только ни целесообразности, ни рентабельности в этом нет – они не доказаны. Хотя плюсы использования ториевого топливного цикла существовали и немалые, но все же торий было решено считать лишь резервным источником для атомной энергии. Курчатов понимал и пояснял это Берии еще в 1948 году: использование тория возможно лишь при развитой атомной энергетике.
Это сейчас торий все же рассматривается как топливо будущего, причем с использованием тех же схем жидкосолевых реакторов, предложенных еще группой Юджина Вигнера. Во времена после второй мировой войны планы по использованию тория были оставлены для других поколений. И это можно понять – тогда не было полувекового опыта накопления отработанных ядерных отходов, радиоактивных в течение десятков и сотен тысяч лет, и проблемы в них никто не видел. Отходы ториевого топливного цикла, срок опасности которых – 30 лет, намного более приемлемый вариант для человечества, но в ядерной энергетике ториевые реакторы пока только разрабатываются: в Китае, в Индии.
Далее: [icon name=”arrow-right” class=”” unprefixed_class=””] Глава 4. От тория – к урану, бериллию и танталу
Все материалы: ПРОЕКТ | УМЗ
