Fizika-texnika

2-rasm. Argon reaktori SR-Moskvadagi F-1 reaktorining binosi (2-laboratoriya - hozirgi Rossiya tadqiqot markazi "Kurchatov instituti")

3-rasm. Moskvadagi F 1 reaktor binosi (2-laboratoriya - hozirgi "Kurchatov instituti" Rossiya ilmiy markazi)
1945 yil oxirida Moskvada SSSR Fanlar akademiyasining 2-sonli laboratoriyasi hududida F-1 fizik reaktori uchun bino qurilishi boshlandi, 1946 yil boshida esa birinchi reaktorni loyihalash. sanoat reaktori va unga bog'liq bo'lgan Chelyabinsk-40dagi plutoniy zavodi ishga tushirildi. 1946 yil dekabr oyida F-1 uran-grafit reaktorida I.V. Kurchatov Evropada birinchi bo'lib o'z-o'zini ta'minlaydigan zanjirli reaktsiyani amalga oshirdi. Hali ham fanga xizmat qilayotgan F-1 reaktorining ishga tushirilishi zarur yadro konstantalarini o’lchash, birinchi sanoat reaktorining optimal konstruksiyasini tanlash, tartibga solish va radiatsiyaviy xavfsizlik masalalarini o’rganish imkonini berdi.
Yigirmanchi asr fizikasi tarixi, shuningdek, SSSRda yaratilgan va shaxsan I.V. tomonidan sinovdan o'tkazilgan Evropadagi birinchi yadro reaktorini ham o'z ichiga oladi. Kurchatov, 1946 yil dekabr. Uning quvvati allaqachon 4000 kVt ga yetdi, bu esa to'plangan tajriba asosida sanoat reaktorlarini yaratish imkonini berdi. Reaktorning o'zi beton chuqurda joylashgan bo'lib, uning tubiga sakkiz qatlamli grafit panjaralari yotqizilgan. Ularning tepasida uran bloklari o'rnatilgan teshiklari bo'lgan qatlamlar yotqizilgan. Reaksiyani va uning favqulodda to'xtashini tartibga solish uchun kadmiy rodlari uchun uchta kanal va o'lchash uskunalari va eksperimental maqsadlar uchun turli shakl va o'lchamdagi bir qator gorizontal kanallar qilingan. Grafit majmuasi qatlamlarining umumiy soni oltmish ikkita edi.
1947 yilda ushbu reaktorda uran singari yadro yoqilg'isi bo'lgan va asosiy jismoniy xususiyatlarni o'rganish uchun etarli miqdorda tabiiy ravishda paydo bo'lmagan plutoniyning birinchi dozalari olingan. Uning o'zagining belgisi. SSSRda plutoniy ishlab chiqarish uchun birinchi sanoat reaktori Kurchatov tomonidan 1948 yil iyun oyida ishga tushirilgan.
1940-yillarning o'rtalarida Los-Alamos ilmiy laboratoriyasi (AQSh) elektr energiyasini ishlab chiqarish imkoniyatini ko'rsatib, plutoniy yoqilg'isi bilan eksperimental tezkor reaktor yaratish vazifasini qo'ydi. "Klementin" deb nomlangan ushbu reaktorning yadro hajmi 2,5 litr plutoniy metaliga ega edi va simob bilan sovutilgan. Reaktorni yig'ish 1946 yilda boshlangan, kritik darajaga 1946 yil noyabrda erishilgan. Elektr quvvati 1949 yil mart oyida boshlangan. Reaktor 25 kVt (th.) quvvatda ishlagan.
Manxetten loyihasi (Amerika bombasini yaratish bo'yicha maxfiy reja) doirasida uran izotoplarini ajratish bo'yicha barcha ishlar mashhur amerikalik fizik E.Lorensning laboratoriyasiga topshirildi. Lourens 1941 yil iyul oyida AQSh hukumatiga bergan ma'ruzasida shunday deb yozgan edi: "Uranning ajratilmagan izotoplari bilan zanjirli reaktsiyadan foydalanish uchun yangi juda muhim imkoniyat ochildi. Ko'rinib turibdiki, agar zanjir reaktsiyasi amalga oshirilsa, uni muayyan vaqt davomida atom raqami 94 [plutoniy] bo'lgan elementni ishlab chiqarish uchun ishlatish mumkin edi. Agar ko'p miqdorda Agar bu element mavjud bo'lsa, ehtimol tez neytronlarda zanjirli reaktsiyani amalga oshirish mumkin edi. Bunday reaktsiyada energiya portlash tezligida ajralib chiqadi va mos keladigan tizimni ... "superbomba" sifatida tavsiflash mumkin edi.

4-rasm. EBR reaktorida issiqlik uzatish sxemasi: 1 - boshqaruv paneli; 2 - himoya ekrani; 3 - reaktor yadrosi; 4 - issiqlik almashtirgich; 5 - qabul qiluvchi tank; 6 - elektromagnit nasos; 7 - ta'minot tanki; 8 - turbogenerator; 9 - bug 'qozoni
Klementin reaktori birinchi tez neytron reaktori va shuningdek, yoqilg'i sifatida plutoniy-239 dan foydalangan birinchi reaktor edi. 15 sm balandlikda va 15 sm diametrli silindr shaklida faol zona po'lat qobiqdagi vertikal yonilg'i novdalaridan iborat edi. Moderator, albatta, yo'q edi. Reflektor metall uran va po'lat edi. Simob sovutgichi arzimas sekin neytronni ushlab turish kesimiga ega edi. Termal neytron reaktorlarida ishlatiladigan bor yoki kadmiy tez reaktorlar uchun yaroqsiz bo'lgani uchun reaktor uranning bir qismini reflektordan olib tashlaydigan novdalar tomonidan boshqariladi.
Argonna milliy laboratoriyasida (AQSh), tavsiflangan tadqiqotlardan qat'i nazar, EBR-1 eksperimental tezkor neytron reaktorini yaratish bo'yicha ishlar olib borildi. Ushbu loyihaning asosiy maqsadi energiya bloki sifatida tez neytron reaktoriga ega atom elektr stantsiyasining kontseptsiyasini sinab ko'rish edi. Reaktorni yaratish 1951 yilda boshlangan., va kritiklikka 1951 yil avgust oyida erishildi. 1951 yil dekabr oyida birinchi marta 200 kVt (el.) reaktor quvvatida atom energiyasidan elektr toki olindi. Reaktorning yoqilg'i elementlari yuqori boyitilgan metall uranni o'z ichiga olgan zanglamaydigan po'latdan yasalgan quvurlar edi, yadro u orqali natriy va kaliy qotishmasini pompalash orqali sovutilgan (4-rasm).Reflektor ikki qismdan iborat edi: yadroni o'rab turgan tabiiy uran metallining bir nechta novdalari va bir xil materialdan bir nechta xanjar shaklidagi bloklar. Reaktor tashqi reflektorga metall uran tayoqchalarini kiritish va ularni undan olib tashlash orqali boshqarildi.
Reaktor bir vaqtning o'zida tez neytronlar ta'sirida bo'linish paytida chiqarilgan energiyani ishlab chiqardi va bo'linadigan materialni qayta ishlab chiqardi. To'g'ri aytganda, selektsioner reaktor o'zida ishlab chiqarilgan bir xil parchalanuvchi materialdan foydalanishi kerak, masalan, uran-238 reaktorlaridagi plutoniy-239 ikkilamchi yoqilg'i materialini (plutoniy) ishlab chiqarish uchun xom ashyo sifatida. Biroq, uran-235 hozirda ko'plab tez neytron reaktorlarida parchalanuvchi material sifatida ishlatiladi. Tez neytronli reaktorlarda sovutish suvi tarkibida past massali elementlar bo'lmasligi kerak, chunki ular neytronlarni sekinlashtiradi. Kichkina yadrodan issiqlikni intensiv ravishda olib tashlash uchun juda yuqori issiqlik tarqalish xususiyatiga ega sovutish suvi kerak bo'ladi.
EBR-1 reaktorining reflektorining yoqilg'i materiallarini bir muncha vaqt ishlagandan so'ng tahlil qilish shuni ko'rsatdiki, erishilgan naslchilik nisbati, ya'ni. ishlab chiqarilgan plutoniy-239 miqdorining iste'mol qilingan uran-235 miqdoriga nisbati 100% dan bir oz yuqori. Reaktordagi sharoitlar ideal bo'lmaganligi sababli, plutoniy-239 ko'paytirish amalda foydali bo'lishi kerak deb hisoblangan. Bu Buyuk Britaniyada plutoniy-239 yoqilg'i sifatida xizmat qilgan juda kam quvvatli (2 Vt) tez neytron reaktorida o'tkazilgan tajribalar bilan tasdiqlangan. Har bir parchalanuvchi plutoniy yadrosi uchun taxminan ikkita yangi hosil bo'lishi aniqlandi. Shunday qilib, ko'payishdagi daromad juda katta. Oxir oqibat, bunday reaktorlar atom energetikasini rivojlantirishda katta rol o'ynashi kerak.