Рассказ участника о запуске в СССР первого ядерного реактора, осуществленном под руководством И. В. Курчатова
Сорок лет назад, 25 декабря 1946 года в истории советской науки произошло знаменательное событие. В тот день впервые в нашей стране и вообще на Европейском континенте пошла управляемая цепная реакция деления урана, был запущен ядерный реактор Ф- 1. Аббревиатура Ф-1 расшифровывается просто: физический — первый.
Пуску реактора предшествовала колоссальная работа исследователей, рабочих и инженеров — физиков, химиков, материаловедов, создателей измерительной аппаратуры, дозиметристов, металлургов, строителей. А пускали первый «котел» — четверо под руководством Игоря Васильевича Курчатова, возглавлявшего в нашей стране все работы по освоению энергии атомного ядра.
Эти четверо смотрят на нас с фотографии двадцатилетней давности: Евгений Николаевич Бабулевич, Алексей Кузьмич Кондратьев, Игорь Семенович Панасюк, Борис Григорьевич Дубовский. Сегодня, двадцать лет спустя, из них живы лишь двое — Дубовский и Кондратьев. Люди уходят, история остается. Непреходяща ценность воспоминаний участников этих событий.
Кандидат исторических наук Н. В. КНЯЗЬКАЯ подготовила для нашего журнала беседу с Б. Г. ДУБОВСКИМ, продолжив тем самым цикл публикаций « из первых рук» о создании атомной энергетики в СССР.
Прежде всего хочу представить своего собеседника со всеми его сегодняшними титулами и званиями: Борис Григорьевич Дубовский — доктор технических наук, профессор, лауреат Государственных премий (дважды), Заслуженный изобретатель РСФСР.
Борис Григорьевич и сегодня работает — в Обнинске, в Физико- энергетическом институте.
Мои первые вопросы традиционны: откуда, когда и как попали в Лабораторию № 2 (так в сороковые годы назывался будущий Курчатовский институт).
Рассказывает профессор Б. Г. Дубовский.
В Лабораторию № 2 Академии наук СССР я поступил в августе 1944 года по рекомендации своего первого научного руководителя — Георгия Дмитриевича Латышева, с которым Курчатов сотрудничал еще в 30- е годы. Перед войной, окончив Харьковский государственный, университет по кафедре К. Д. Синельникова (электроядерные вакуумные процессы), я поступил в аспирантуру, но проучился там меньше года — война…
Принял меня сам Игорь Васильевич Курчатов, а пришел я к нему на одном костыле, причем это был первый мой выход на одном костыле — до этого, после третьего уже ранения, ходил на даух, из армии был отчислен вчистую. Игорь Васильевич отнесся ко мне очень внимательно, однако сказал: как же вы сможете работать в таком состоянии?.. Через месяц я повторно пришел к нему — уже без костылей, с палочкой, и был зачислен на должность младшего научного сотрудника. Мне было 25 лет, и я оказался в числе тех молодых физиков, кого Игорь Васильевич в большей или меньшей степени лично опекал. Впрочем, жить под этой опекой было непросто: молодых, особенно тех, на кого надеялся, Курчатов « озадачивал» (его словечко) проблемами, отнюдь не частными, действительно новыми. Да к тому же, стремясь сделать из нас разносторонних специалистов, он ставил перед нами задачи из разных областей техники и экспериментальной физики. Так было нужно — и для нас, и для дела…
Коллектив Лаборатории № 2 был тогда еще невелик — всего несколько десятков человек. Ядерной « целины» хватало на всех: уже началась работа над главной в то время проблемой — созданием атомного котла, на котором предстояло подтвердить предсказания теоретиков о возможности управляемой цепной реакции и на этом же реакторе получить весовые количества нового ядерного горючего, известного сейчас как « нечетный» изотоп плутония с атомной массой 239.
Первые микрограммы элемента № 94 в нашей стране были получены в октябре 1944 года Борисом Васильевичем Курчатовым с сотрудниками.
Осмыслите, пожалуйста, даты.
Конец сорок четвертого года: война только-только ушла с нашей территории, почти полстраны лежит в руинах, еще предстоит добить фашистского зверя в его логове, еще погибнут в боях и концлагерях тысячи людей. Забрезжила надежда на скорый и, как хотелось верить, прочный мир. Но было уже известно, что цепная реакция урана с высвобождением колоссальной энергии возможна, что в США еще до войны развернулась работа по урановой проблеме, а потом из англоязычной периодики почему- то исчезли все публикации по нейтронной физике… И были основания предполагать, что « оружие возмездия», наличествующее пока лишь в речах бесноватого фюрера, это — атомное оружие.
На фотографии четверо из пяти участников пуска первого в нашей стране ядерного реактора: Е. И. Бабулевич, А. К. Кондратьев, И. С. Панасюк, Б. Г. Дубовский. Снимок сделан в 1966 г. незадолго до 20 лети я первого пуска перед зданием « Монтажных мастерских», где был смонтирован реактор Ф- 1. На здании — мемориальная доска в память об этом событии
Пройдут годы, прежде чем мы узнаем, что делалось тогда в Германии — в « вирусном флигеле» и вокруг него; что в США под трибуной чикагского стадиона еще в 1942 году начал работать первый ядерный реактор; что за крайне невнятными публикациями того же 1942 года об открытии первых трансурановых элементов стоит грозный призрак плутония; что плутониевой будет одна из американских атомных бомб, сброшенных в августе сорок пятого на японские города…
Фотографий Игоря Васильевича Курчатова в подъемной лаборатории « Монтажных мастерских» не существует. Этот его портрет — 1956 года
Продолжает Б. Г. Дубовский:
Я говорил уже, что « озадачивал» нас Курчатов проблемами самыми разными. Моей, к примеру, первой задачей была дозиметрия гамма- и нейтронного излучения будущего котла, а также защита от этих излучений, куда более мощных, чем у применявшихся прежде нейтронных источников и рентгеновских трубок. Вот почему пришлось не только знакомиться с существовавшими устройствами биологической защиты, экстраполировать их возможности на будущие мощные потоки, но и конструировать новую защиту и первые в нашей стране гамма-нейтронные дозиметры. А кроме того, до появления в секторе № 1 Ивана Феодосьевича Жежеруна (конец сорок пятого года, если не ошибаюсь) мне приходилось « обсчитывать» эксперименты, в которых определяли чистоту графита и урана.
Первый реактор, по убеждению И. В. Курчатова, должен был стать уран- графитовым. Обогащенный уран — горючее, графит — замедлитель нейтронов (напомню, что лишь замедленные, энергетически ослабленные нейтроны способны эффективно поддерживать цепную реакцию деления ядер урана). Проведенные в Лаборатории № 2 расчеты и эксперименты говорили, что для поддержания цепной ядерной реакции потребуется от 25 до 50 тонн металлического урана и несколько сотен тонн графита высочайшей чистоты.
Прежде всего надо было научиться очищать графит и уран до нужных кондиций. Впрочем, об этом много написано, как и о том, что основные расчеты цепной ядерной реакции были выполнены теоретиками Лаборатории № 2 — И. И. Гуревичем, Я. Б., Зельдовичем, И. Я. Померанчуком, В. С. Фурсовым, Ю. Б. Харитоном. Но не упомянуть об этом нельзя.
Одна из сферических моделей, предшествовавших реактору Ф- 1
Сооружение первого ядерного реактора началось в конце 1945 года.
Прервем ненадолго рассказ Бориса Григорьевича, чтобы привести отрывок из документа тех лет — отчета, подписанного И. В. Курчатовым и И. С. Панасюком:
«Проектируемый котел представлялся нам как некое рационально собранное сооружение из уран- графитовой решетки, графита, регулирующих стержней, приводимых в действие дистанционно, экспериментальных каналов и колодцев, помещенное, например, в яму в земле для защиты от радиации».
Как выглядели одна из первых моделей реактора и сам он в момент сооружения, видно на приведенных здесь документальных фотографиях. Согласно расчету, диаметр и высота реактора должны были составить от 6 до 9 метров. Под реактор вырыли котлован в форме куба с ребром в десять метров. В нем и начали кладку. А в двух больших армейских палатках И. С. Панасюк и его сотрудники круглосуточно вели контроль чистоты поступающих с заводов партий урана и графита. Методы такого контроля, в частности особо чувствительный к примесям нейтронный метод, были разработаны в Лаборатории № 2.
Первым руководителем реакторного сектора лаборатории — сектора № 1 — был в то время сам Курчатов. Дубовского он поставил во главе специально организованной дозиметрической группы, призванной обеспечить безопасную для людей работу будущего атомного котла.
Борис Григорьевич продолжает рассказ:
Нам предстояло прежде всего определить предельно допустимые дозы различных видов излучения, а также разработать методы их определения и измерительные приборы, создать научно обоснованные нормы радиационной безопасности.
Осень 1946 года. Идет кладка очередного уран-графитового слоя
Вели эту работу вместе с биологами и медиками, главным образом из Радиационной лаборатории, возглавляемой членом- корреспондентом АМН, впоследствии академиком Глебом Михайловичем Франком. Через два года эту лабораторию преобразуют в Институт биофизики АМН СССР. Познакомил нас с Франком сам Игорь Васильевич. Контакт с медиками окреп в ходе общей работы.
К моменту пуска реактора Ф-1 были разработаны проекты норм радиационной безопасности для разных видов излучения и дозиметры двух типов, довольно совершенные даже по нынешним меркам. Первые же образцы таких дозиметров были использованы для замера уровней радиации во всех рабочих помещениях Лаборатории № 2. Был и курьезный эпизод, связанный с этим прибором, когда дозиметристам пришлось выступить в роли детективов.
В одном из подразделений лаборатории пропал миниатюрный источник нейтронов. Его нашли с помощью нашего дозиметра и переносного счетчика нейтронов, заимствованного в секторе Георгия Николаевича Флерова. Как оказалось, один из работников охраны, не зная, что прячут физики в стенной нише, решил, видимо, что это что- то ценное, и запрятал похищенный нейтронный источник в отверстие защелки дверного замка… За эту находку Курчатов объявил дозиметристам благодарность.
Коротко о том, что происходило в дни и месяцы, предшествовавшие пуску, в других группах и секторах.
Системой управления и защиты реактора (сокращенно ее называют СУЗ) занималась группа Е. Н. Бабулевича. Система состояла всего из трех поглощающих нейтроны стержней — одного регулирующего и двух аварийных. С помощью этих стержней, поднимая или погружая их в специальные каналы кладки, оператор из подземной лаборатории мог дистанционно управлять ходом цепной реакции. В критической ситуации все три стержня можно было моментально сбросить в котел и погасить цепную реакцию. На Бабулевиче и его группе лежали и расчет, и изготовление стержней, и конструирование необходимых механизмов, и добывание нужных приводов, узлов и т. д. Все было сделано надежно и в срок.
Кроме того, Е. Н. Бабулевич разработал оригинальное устройство для проведения материаловедческих экспериментов в горизонтальном туннеле, который должен был пройти по центру реактора. Устройство этого туннеля обсуждалось многократно: важно было не только сделать его надежным и удобным, но и сконструировать весь этот комплекс внутри реактора так, чтобы потери нейтронов от него свести к минимуму. Решили заполнять туннель вкладышами из такой же, как сам реактор, уран- графитовой композиции, передвигая их с помощью специально сконструированного толкателя.
Много трудностей досталось на долю радиотехнической группы (руководитель — Н. В. Макаров). Сами конструировали и изготовляли измерительные приборы для реактора, используя как продукцию не очень еще развитой отечественной радиотехники, так и радиооборудование с немецких трофейных самолетов. Главными контрольными приборами были нейтронные датчики, заполненные газообразным трифторидом бора. Их так и называли бор- фтортри-камерами. Регистрацию и счет импульсов вели существовавшими в то время радиоустройствами или с помощью гальванометров. В последнем случае измерительный комплекс именовали токовой камерой.
Выше уже упоминалось, что сооружению реактора предшествовала работа с четырьмя его моделями сферической формы. Эту работу возглавлял A. А. Журавлев под руководством B. И. Меркина.
Стоило бы помянуть еще многих, всех по существу, от руководителей секторов и групп до рабочих и лаборантов, но ограниченные рамки журнальной статьи не позволяют это сделать…
Летом 1946 года закончилось строительство « Монтажных мастерских» — так условно называли здание для реактора, и сразу же слой за слоем начали кладку графита и урана, следя при этом за показаниями приборов и обрабатывая результаты измерений. Работали, как правило, круглые сутки. К 14 часам 25 декабря 1946 года закончили кладку 62- го слоя… Здесь я снова передаю слово Б. Г. Дубовскому.
…Закончили кладку 62-го слоя: к этому времени в реактор было загружено 45 тонн урана и 450 тонн графита. Находившемуся в тот час в другом здании Курчатову сообщили по телефону, что реактор, вроде бы, готов к пуску.
Игорь Васильевич приказал прекратить все работы, отпустил отдыхать рабочих и лаборантов, собиравших два последних слоя. В подземной лаборатории « Монтажных мастерских», кроме самого Курчатова, остались лишь четверо: Игорь Семенович Панасюк — ответственный за физику реактора, Евгений Николаевич Бабулевич — ответственный за СУЗ, Алексей Кузьмич Кондратьев — в качестве лаборанта и я — как ответственный за радиационную безопасность и контроль построения кривой приближения к критическому состоянию. Для безопасности Курчатов удалил сотрудников охраны и велел организовать оцепление.
Включили все приборы, могущие сигнализировать о радиационной опасности. Проверили исправность СУЗ и КИП (группы контрольно- измерительных приборов). Аварийные стержни извлекли из реактора полностью и оставили в положении « на взводе», из которого их за секунду можно было бы сбросить в реактор. Затем Курчатов собственноручно начал подъем последнего — регулирующего стержня. Волновались, конечно… В подземной лаборатории, у пульта управления реактором стояла тишина. Слышны были лишь щелчки из репродукторов, транслировавших импульсы нейтронных индикаторов, и краткие команды Курчатова.
Вначале реакция нарастала медленно, время удвоения ее интенсивности составляло более десяти минут.
Постепенно, шаг за шагом, Курчатов поднимает регулирующий стержень все выше. Когда время удвоения сократилось до 134 секунд, все световые и звуковые индикаторы, отражающие ход развития цепной реакции, стали « захлебываться»: цепная реакция пошла в шесть часов вечера.
К ночи саморазвивающаяся цепная реакция была погашена, Игорь Васильевич поздравил всех участников пуска и сказал: « Вот и достигли»…
Сразу же после пуска в Лаборатории № 2 была сформирована группа научных сотрудников, обеспечивающих непрерывную — круглосуточную работу реактора. Мне довелось быть в числе первых начальников одной из трех смен. Выполняемые в то время работы включали исследования самого реактора, его системы управления, изучение вопросов безопасности, средств защиты от излучений и воздействия последних на живые организмы. График работ был чрезвычайно плотным, Курчатов сам его контролировал: ведь проводимые на Ф- 1 исследования должны были ускорить строительство первого советского промышленного реактора, к проектированию которого в Лаборатории № 2 приступили еще в конце 1944 г. Образцы заводских партии графита и урана для промышленного реактора пропускали через экспериментальный туннель исследовательского реактора.
Первый наш промышленный реактор пустили в июне 1948 года.
«Большие пуски» реактора Ф- 1 происходили, как правило, по вечерам в субботу и под праздники. В эти дни реактор разгоняли до самых высоких уровней его мощности — с тем, чтобы накопить больше плутония. Это было необходимо для изучения свойств нового элемента, разработки методов его извлечения из облученного урана. Все первые « большие пуски» Игорь Васильевич проводил сам, в дальнейшем поручал их Панасюк у и мне, но всегда после завершения этой работы требовал, чтобы ему докладывали, все ли в порядке, и лично принимал участие в измерении гамма- активности близ реактора. Потом мы садились в машину и ехали определять уровень активности на разных расстояниях (по спидометру) от реактора.
К вопросам дозиметрии и радиационной безопасности Курчатов был крайне внимателен, сам участвовал в важнейших экспериментах. А когда мы советовали ему поберечься (не только от радиации, но и от разного рода перегрузок), он неизменно отвечал: «Не за такую работу взялся, чтобы беречься!»
Почти все, вспоминая о Курчатове, отмечают его требовательность и строгость — как руководителя. Действительно, за халатность, невнимательность он сначала предупреждал, а потом и строго наказывал. Но особенно требователен он был к себе самому и каждого сотрудника стремился подтянуть к своему уровню самоотдачи и трудоспособности.
Наша беседа подходила к концу, и я не могла не задать Борису Григорьевичу, видному специалисту в области радиационной и ядерной безопасности, вопрос, который сегодня волнует многих.
Первый исследовательский реактор был уран-графитовым, первый промышленный — тоже, и реактор первой АЭС в Обнинске — из той же компании… От них идет целое направление в реакторостроении — к уран-графитовым канальным реакторам большой мощности РБМК. Именно такой реактор действовал на четвертом блоке Чернобыльской АЭС. И я спросила Бориса Григорьевича: можно ли после аварии в Припяти говорить о перспективности реакторов такого типа, не изменятся ли в связи с этим событием пути дальнейшего развития советской атомной энергетики?
Привожу его ответ:
Ядерные реакторы любого типа, и не только реакторы, но и котлы привычных тепловых электростанций, были и остаются потенциально опасными объектами. Об этом никто никогда не должен забывать, в первую очередь те, кто занимается эксплуатацией таких объектов.
Причинами чернобыльской аварии были, как установлено, грубые нарушения правил эксплуатации реакторных установок и некоторые просчеты в системах зашиты реактора.
Всем хорошо известно, какая огромная работа проведена (она еше продолжается) по выявлению и ликвидации причин и последствий этой аварии. Надо надеяться, что эта работа успешно завершится, и атомная энергетика страны будет и дальше развиваться в масштабах, предусмотренных XXVII съездом КПСС.
Автор: Дубовский Б. Г.
Фото: Д. С. Переверзева и В. А. Кулакова
