Ирина Белашева.

Книга о людях, изменивших мир



скачать книгу бесплатно

Как вспоминает руководитель группы Василий Иванович Горохов, которого называют «первым «санитаром» первой зоны, дозиметрист Андрей Митенков «взял» тогда около 350 рентген. Прошли годы. Андрей тяжело болел, но восстановился. Он женился, в семье родился здоровый ребёнок. Андрей Федорович написал книгу «Четверть века» со своими воспоминаниями об истории Отдельной группы радиационной разведки. В предисловии он выразил признательность родителям, «несомненно, очень много пережившим в период моей чернобыльской командировки».

И мы можем только догадываться, какими были эти переживания у человека, который полностью отдавал себе отчет в происходившем тогда в Припяти.

…Когда в 2004 году в президиуме РАН обсуждали корабельные ядерные установки, академик А. А. Саркисов сказал: «Недавно вышла в свет научно-популярная книга Тома Кленси «Атомные подводные лодки». Это отнюдь не детектив, а сухой, обстоятельный технико-исторический обзор, который вместе с тем стал бестселлером, потому что американские граждане гордятся тем, что владеют мощным атомным подводным флотом. К сожалению, российское общество и государство до такого понимания значения выполненных в нашей стране работ и подвига, который совершили отечественные ученые и инженеры, не доросли».

Это и правда может стать сюжетом для захватывающей истории: война, туберкулез, секретные лаборатории, полёт мысли, который реализуется в невероятных проектах, автономные атомоходы и атомные котельные, реактор-множитель будущего и сын-сталкер, радиационный разведчик «Рыжего леса»…

И наш герой с негероической внешностью, который усвоил от отца, что безвыходных ситуаций не бывает (так же, как и задач без решений), надо только все время идти вперед.

Потому что дорогу осилит только идущий.

Леонард Дж. Кох
Полезное приключение на быстрых нейтронах

Лауреат премии «Глобальная энергия» 2004 года

Леонард Дж. Кох стоял у истоков создания «мирного атома»

В XX веке лучшие умы человечества упорно трудились сразу над двумя задачами: над созданием атомной бомбы, а также над тем, как можно использовать энергию атома в мирных целях.

Впервые цепная реакция ядерного распада была осуществлена под руководством Энрико Ферми 2 декабря 1942 году в Чикагском университете с использованием урана в качестве топлива и графита в качестве замедлителя нейтронов.

А первая электроэнергия из энергии ядерного распада была получена 20 декабря 1951 года в Национальной лаборатории Айдахо с помощью реактора на быстрых нейтронах EBR-I (Experimental Breeder Reactor-I). Произведённая мощность составляла около 100 кВт. Ее хватило на то, чтобы зажечь электрические лампочки, из которых складывалась надпись, свидетельствующая о том, что электроэнергия произведена в результате использования атомной энергии.

«Мы отпраздновали первую выработку электроэнергии из атомной энергии, и все присутствовавшие в тот день написали свои имена на стене над турбинным генератором», – вспоминает один из участников – американский инженер и физик Леонард Дж. Кох.

Выдающийся американский ученый в области ядерного машиностроения стоял у истоков создания «мирного атома».

При создании EBR-2, второго реактора, ученые пошли еще дальше: отработанное топливо перерабатывалось и обратно подавалось в реактор. У Леонарда Дж. Коха, 24 года работавшего на ведущих позициях в Аргоннской национальной лаборатории было много должностей и научных званий, однако в истории науки он остался в качестве одного из первопроходцев ядерной энергетики XX века.

В Айдахо, где они с коллегами в 50-х годах прошлого века создавали экспериментальный EBR-I, в 1966 году был открыт национальный музей ядерной энергетики США.

Леонард Дж. Кох посвятил 35 лет своей жизни ядерной энергетике, хотя в детстве даже и не мечтал стать ученым. Как он сам вспоминает, «раннее детство было довольно обычным, и, хотя мы были бедны, я не знал об этом, потому что практически все наши друзья и родственники были так же бедны». Леонард учился в средней школе с 1933 по 1937 год, в очень сложный период в мире и Соединенных Штатах. Это были годы Великой депрессии, финансового кризиса, начавшегося в 1929 году и продолжавшегося до 1939 года.

Не было кредитов в колледже, было очень мало стипендий и очень мало рабочих мест. Учебные программы, на которые могли рассчитывать выпускники, варьировались от классов «школы торговли» до подготовительных программ колледжа. Леонард выбрал подготовку к колледжу, он хотел учиться, ему нравилось работать с цифрами, и он подумывал о бухгалтерском учете. Учебный план был непрост, но он еще в ранней юности научил его дисциплине, усидчивости и умению самостоятельно овладевать знаниями.

К счастью, в окружении Леонарда нашлись люди, которые увлекли его миром техники. У него появился большой интерес к двигателям внутреннего сгорания, и он сменил бухгалтерский профиль обучения на машиностроение. Тогда же появилась и «Программа сотрудничества», предлагаемая Технологическим институтом Брони (позже переименованным в Технологический институт штата Иллинойс). Эта пятилетняя программа обучения по окончании давала степень бакалавра наук в области машиностроения.

Университет не предоставлял рабочие места, но привлекал к сотрудничеству крупные компании. Леонард практиковался в Liquid Carbonic Corp., которая производила оборудование для розлива безалкогольных напитков и пива. Для выполнения учебных заданий пришлось знакомиться с работой литейного, механического цехов, собирать, монтировать по чертежам и испытывать вместе со старшими коллегами различные машины и устройства. Это была хорошая школа для будущего инженера. И он даже спустя много лет с благодарностью вспоминал тех людей, которые были готовы потратить время, чтобы объяснить ему какую-то техническую премудрость.

Учебные задания и труд на реальном производстве занимали все время. Но, к счастью, работа с техникой ему нравилась, а это значит, не была в тягость.

Еще одной хорошей школой, которая очень помогла ему в будущем, был, как ни странно… гольф. С 10 лет Леонарду пришлось работать: он доставлял газеты, подрабатывал, как и где мог. В 13 лет ему повезло получить работу кэдди, помощника игрока в гольф, который носит за игроком его клюшки. В процессе он и сам научился играть, а эта сложная игра требует полного внимания, точности, хорошей спортивной формы и умения контролировать свои силы. Эти навыки ему очень пригодились впоследствии, а гольф остался любовью на всю жизнь. В качестве кэдди он зарабатывал 75 центов за 4 часа работы, позже его начальная заработная плата научного сотрудника составляла 45 центов в час. Это были трудные времена, но это была важная часть его «реального» образования.

Гольф, игра истинных джентльменов с тщательно оберегаемыми традициями, игра, требующая хороших манер, уважительного отношения к партнерам и соперникам, поддержания порядка на полях, давал ему в дальнейшем превосходную возможность отдыхать от «трудов ядерных».

Время обучения в институте ознаменовались еще одним важным событием. В те годы он встретил Розмари – женщину, которая стала его женой, его избранницей на всю жизнь и подарила ему сына. Вернее, впервые они встретились еще в раннем детстве, их родители были знакомы, и спустя много лет вновь столкнулись на свадьбе общих знакомых, начали общаться и через несколько лет поженились.

Свою книгу «EBR-2. Комплексная экспериментальная реакторная атомная электростанция» Леонард Дж. Кох посвятил Розмари, своей жене, поддержка и терпение которой на протяжении более, чем 60 лет, помогали ему добиваться успехов в его непростой профессиональной деятельности.

После окончания Иллинойского технологического университета в 1943 году Кох работал в области разработок двигателей внутреннего сгорания. Семья пережила несколько переездов по стране. Но, еще работая в Tucker Motor Car Co, он услышал об Аргоннской национальной лаборатории, исследовательском центре Министерства энергетики США, и о том, что там работают над новым, атомным источником энергии.

Много позже доктор Кох с юмором вспоминал, что тогда об этих исследованиях он знал только от Бака Роджерса, персонажа комиксов тех лет, повествующих о покорении космоса и научных открытиях. И его вдохновила мысль, что он сам сможет быть причастен к созданию нового источника энергии.

Работа лаборатории координировалась Чикагским университетом, и в библиотеке университета в 1948 году и произошла его первая встреча и собеседование с руководителем лаборатории доктором Уолтером Зинном.

Уолтер Зинн был директором лаборатории, но также руководил специальным проектом, предусматривающим разработку новой концепции энергетического реактора. После тестирования его знаний и навыков и получения разрешения для доступа к работе, Леонард был приглашен в этот проект. За время, отпущенное на эту подготовительную работу, он не упустил возможности пополнить свои знания в сфере ядерной физики.

Доктор Зинн и его сотрудники разработали научную концепцию реактора-размножителя EBR, и идея уже находилась в процессе превращения в технологию для практической реализации. Леонард Дж. Кох с головой погрузился в этот процесс. Инженерная фирма занималась разработкой строительного проекта, а сотрудники EBR разрабатывали ядерную «начинку». Лаборатория готовила, закупала и собирала ядерные компоненты.

В 1950 году EBR со своими девятью сотрудников переехала в Айдахо, где к ним присоединились местные специалисты, и таким образом сложилась общая группа из 15 человек. Уже много позже, оглядываясь назад, ученый признавался, что в то время они даже не осознавали значения события, к которому оказались причастны, и когда реактор заработал, празднование было довольно скромным.

Идею реактора на быстрых нейтронах в 1942 году предложил Энрико Ферми, в 1951 году она была реализована группой EBR Аргоннской национальной лаборатории. В основе любого реактора лежит деление тяжелых ядер под действием нейтронов. Но в тепловых реакторах уран-235 делится под действием низкоэнергетических тепловых нейтронов, при этом образуются осколки деления и новые нейтроны, имеющие высокую энергию (так называемые быстрые нейтроны). Вероятность поглощения ядром урана-235 (с последующим делением) теплового нейтрона гораздо выше, чем быстрого, поэтому нейтроны нужно замедлить. Это делается с помощью замедлителей-веществ, при столкновениях с ядрами которых нейтроны теряют энергию.

Топливом для тепловых реакторов обычно служит уран невысокого обогащения, в качестве замедлителя используются графит, легкая или тяжелая вода, а теплоносителем является обычная вода. Именно по этому принципу работает большинство современных АЭС.

Быстрые нейтроны, образующиеся в результате вынужденного деления ядер, можно использовать и без какого-либо замедления. Схема такова: быстрые нейтроны, образовавшиеся при делении ядер урана-235 или плутония-239, поглощаются ураном-238 с образованием (после двух бета-распадов) плутония-239. Причем на 100 разделившихся ядер урана-235 или плутония-239 образуется 120?140 ядер плутония-239. Правда, поскольку вероятность деления ядер быстрыми нейтронами меньше, чем тепловыми, топливо должно быть обогащенным в большей степени, чем для тепловых реакторов. Кроме того, отводить тепло с помощью воды здесь нельзя (вода – замедлитель), так что приходится использовать другие теплоносители: обычно это жидкие металлы и сплавы, от весьма экзотических вариантов типа ртути или свинцово висмутовых сплавов до жидкого натрия (самый распространенный в промышленных энергетических реакторах вариант).

Реакторы на быстрых нейтронах с замкнутым топливным циклом позволяют почти в 100 раз повысить эффективность использования естественного урана и, тем самым, снять ограничения на развитие атомной энергетики со стороны природных ресурсов ядерного топлива. И в этом их главная «фишка», их перспективность.

Когда Леонард Дж. Кох вернулся в Чикаго, он обнаружил, что в лаборатории уже рассматривают различные варианты обеспечения рециркуляции топлива в реакторе и, причем, рассматривают с большим оптимизмом. Сложностей связанных с разработкой технологий было множество, но под его руководством концепция экспериментального реактора EBR-II начала развиваться.

Проект был секретным, но 8 декабря 1953 года президент США Дуайт Эйзенхауэр выступил на Генеральной Ассамблее Организации Объединенных Наций в Нью-Йорке с исторической речью «Атом для мира». В тот период был разгар холодной войны и гонки ядерных вооружений. Однако вместо того, чтобы сосредоточиться исключительно на угрозе атомной войны, Эйзенхауэр подчеркнул выгоды гражданского применения ядерной энергии в сельском хозяйстве, медицине и энергетике. Он предложил создать «международное агентство по атомной энергии», которое будет содействовать мирному использованию ядерной энергии «на благо всего человечества».

Соединенные Штаты вели переговоры о создании МАГАТЭ с Канадой и Соединенным Королевством, а также с Австралией, Бельгией, Португалией, Францией и Южной Африкой. В ходе переговоров был подготовлен первый проект устава нового агентства, в основу которого легли положения речи Эйзенхауэра «Атом для мира». Глобальные усилия: группа участников переговоров расширяется». Хотя фактические переговоры проходили вне рамок Организации Объединенных Наций, Генеральная Ассамблея ООН в 1954 году поддержала и одобрила работу государств, которые в них участвовали. Она призвала также провести международную конференцию по мирному использованию ядерной энергии.

В августе 1955 года эта конференция состоялась в штаб-квартире Организации Объединенных Наций в Женеве, и в ней приняло участие самое большое число ученых за всю мировую историю. Впервые после окончания второй мировой войны был частично приподнят покров ядерной секретности, и физики с Востока и Запада начали восстанавливать научный обмен. После конференции группа участников переговоров о создании МАГАТЭ была расширена, и в ее состав вошли Бразилия, Индия, Советский Союз и Чехословакия.

Самое активное участие в этом процессе принимал Леонард Дж. Кох. Он выступал на конференции 1955 года с докладом-презентацией об EBR-II и, как он вспоминает, очень нервничал, обращаясь к огромной международной аудитории. Это был огромный стимул – обсуждать ядерную мощь с людьми из других стран и наблюдать за их энтузиазмом. У профессора были очень интересные дискуссии с коллегами из Советского Союза, Англии и Франции, Индии, где разрабатывались подобные программы. В дальнейшем ему представилась возможность побывать на многих подобных мероприятиях, но то, первое, осталось самым памятным.

Тем временем, к 1956 году концепция EBR-II была разработана до такой степени, что было принято решение о продолжении проектирования и строительства. Проект на общую сумму свыше 29 млн долларов США был санкционирован Комиссией по атомной энергии. Это была крупнейшая экспериментальная разработка в истории Аргоннской лаборатории, и Леонард Дж. Кох был ведущим менеджером проекта. Разработка концепции и ее совершенствование продолжались одновременно с проектированием и строительством. Это был чрезвычайно интересный и сложный опыт.

EBR-II был введен в эксплуатацию в 1964 году и успешно работал в течение 30 лет. Непосредственное участие в EBR-II для Л. Дж. Коха завершилось официальной передачей ответственности за операцию отделению лаборатории в Айдахо. Они отвечали за подготовку эксплуатационных процедур и руководств, а также подготовку персонала. Он по-прежнему технически был связан с проектом в качестве директора отдела инженеров реакторов, предоставляя техническую поддержку и разработку экспериментов, включенных в рабочую программу.

Кох покинул лабораторию в 1972 году, потому что пришел к выводу, что ответственность за такой вид деятельности, как развитие ядерных реакторов, перешла от ученых к промышленности. Тем не менее, когда его пригласили на работу в Иллинойскую энергетическую компанию, которая рассматривала вопрос о «ядерной проблеме», он согласился и в свои 53 года стал менеджером по ядерным проектам. Он разрабатывал инженерные и операционные проекты по ядерной энергетике. Был избран вице-президентом компании. Основал операционный отдел ядерной энергетики и инженерный факультет. Это был новый и захватывающий опыт, но, к сожалению, авария на станции «Три Майл Айленд» в США в 1979 году, и возникшие вследствие этого панические настроения в стране свели на нет перспективы дальнейшего строительства АЭС.

35 лет своей жизни Леонард Дж. Кох посвятил атомной энергетике. И он не хотел, чтобы все это закончилось на негативной ноте. Он попросил «досрочного выхода на пенсию» и ушел в отставку в 1983 году.

Выход на пенсию не стал тупиком, а стал началом нового плодотворного периода в жизни. Вместе с женой они решили подыскать место для постоянного места жительства с более теплым климатом, чем в штате Иллинойс, остановили свой выбор на городе Тусон, в штате Аризона, и переехали туда в 1985 году. Появилось время для гольфа и для путешествий. Хотя по роду деятельности ученому и до того приходилось немало времени проводить в поездках, и жена частенько сопровождала его, но теперь они сами могли выбирать места для путешествий. Они объехали большую часть Соединенных Штатов, многие страны Европы, Центральной Америки. Но выход на пенсию не уменьшил его энтузиазма в отношении ядерной энергетики и, в частности, в отношении перспектив реакторов на быстрых нейтронах. Он убежден, что за ними – будущее.

В 2004 году Леонард Дж. Кох стал лауреатом премии «Глобальная энергия» «за разработку физико-технических основ и создание энергетических реакторов на быстрых нейтронах» вместе со своим российским коллегой Федором Митенковым, с которым они все эти годы шли «параллельными курсами», но никогда не встречались. И, кстати, американский ученый признался, что это первая крупная международная награда в его научной биографии.

«В 1948 году я участвовал в семинаре, проводимом Энрико Ферми, на котором он предсказал, что если использовать всю энергию, содержащуюся в уране и тории, то ядерная энергетика позволит легко выработать столько электроэнергии, сколько необходимо, чтобы обеспечивать все мировые потребности в течение 200 лет, – писал Леонард Дж. Кох в одной из своих статей. – Ферми считал, что потребуется преобразовать нерасщепляемый уран в расщепляемый плутоний, из которого затем и выделить энергию. Применение быстрых нейтронов, по мнению Ферми, позволит получить больше плутония, чем потребуется. Его идеи и породили концепцию реактора на быстрых нейтронах (бридера). Ферми объяснял, что для полной утилизации урана этот процесс потребует многократного повторного использования ядерного топлива. Это довольно сложный и трудный процесс. Аналогичная возможность представляется при использовании нерасщепляемого тория-232, который преобразуется в расщепляемый уран-233. Мнение доктора Ферми основывалось на весьма консервативных для того времени оценках мировых запасов. Сегодня я сделаю более радикальный прогноз: если использовать всю энергию, содержащуюся в этих ресурсах, включая топливо, которое расходуется сейчас и будет израсходовано в будущем, истощенный уран, а также все имеющиеся и будущие ресурсы урана и тория, то ядерная энергетика сможет обеспечить производство всей необходимой электроэнергии на следующее тысячелетие. Поскольку делать прогнозы на такое отдаленное будущее затруднительно, я не могу гарантировать результат. Но я достаточно оптимистично настроен, чтобы предложить попробовать…».

Доктор Кох знает, о каком потенциале говорит, ведь вторичное использование ядерного топлива – это принцип действия его детища – EBR-II. «В то время как 1 фунт угля может произвести приблизительно 3 киловатт часа тепловой энергии, 1 фунт урана может произвести больше чем 10 миллионов киловатт-часов. Фактически, все электростанции, которые теперь работают в мире, извлекают меньше одного процента этой потенциальной энергии… Это, конечно, является намного большим количеством энергии, чем мы извлекаем из фунта угля, но мы «тратим впустую» приблизительно 9 900 000 киловатт-часов энергетического потенциала в каждом фунте урана. Использование рециркуляции топлива на месте, как это делается в EBR-II, исключает возвращение облученного материала, что делает его гораздо менее доступным и уменьшает возможность кражи или незаконного присвоения. Отсутствие потребности в отгрузке через общественное пространство устраняет проблемы общественной безопасности в отношении доставки высокорадиоактивных или токсичных материалов. Это также отчасти снимает и проблемы хранения радиоактивных отходов».

Леонард Дж. Кох считает, что разработки новых технологий на базе ядерных реакторов быстрых нейтронов должны быть продолжены. Согласно оценкам, сделанным Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) в 2005 году, общий объем разведанных запасов урана, расходы на добычу которого не превышают $130 за килограмм, составляет примерно 4,7 млн тонн. Согласно оценкам МАГАТЭ, этих запасов хватит на 85 лет. Содержание изотопа 235, который «сжигают» в тепловых реакторах, в природном уране – всего 0,72 %, остальное составляет «бесполезный» для тепловых реакторов уран-238. Однако, если перейти к использованию реакторов на быстрых нейтронах, способных «сжигать» уран-238, этих же запасов хватит более чем на 500 лет!



скачать книгу бесплатно

страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9