О реакторе Ф-1 — официальный cайт Ядерного общества
Здание первого в Евразии ядерного реактора Ф-1
25 декабря 1946 года под руководством Игоря Васильевича Курчатова состоялся пуск первого в Евразии ядерного реактора Ф-1. В этот день ученым Лаборатории № 2 (так в те годы назвался Курчатовский институт) удалось осуществить управляемую цепную самоподдерживающуюся реакцию. В своем отчете руководству страны И.В. Курчатов написал: «Атомная энергия теперь подчинена воле советского человека!». Научный коллектив под руководством академика Курчатова осуществил цепную реакцию деления урана, что послужило началом реализации атомного проекта СССР. Это был настоящий трудовой подвиг советских ученых, знаменательное событие, которое стало отправной точкой для стремительного развития атомной науки и техники. Благодаря героическому труду ученых и инженеров уран-графитовый реактор был собран в рекордные сроки: всего за 16 месяцев! Ф-1 стал основой для развития многих направлений атомной науки и промышленности: советской атомной энергетики, военно-морского и гражданского флота, медицины.
Ф-1 (первый физический реактор) — памятник науки и техники
Назначение реактора: экспериментальный
Технические параметры
Теплоноситель: Без охлаждения
Топливо: Необогащённый металлический уран
Тепловая мощность: 20Вт
Электрическая мощность: нет
Разработка
Научная часть: Лаборатория № 2 АН СССР
Конструктор: И. В. Курчатов
Новизна проекта: Первый реактор в СССР и Европе
Пуск: 25 декабря 1946 года
В конце 2016 г. к 70-летию Ф-1 в здании реактора была открыта музейная экспозиция, где представлены исторические приборы и научное оборудование 1940-х годов. Многочисленные фотографии и документы, личные дела курчатовцев — участников создания реактора Ф-1 отражают великую историю создания советского атомного проекта.
Здесь – 27-я ежегодная конференция ЯОР, посвященная 70-летию реактора Ф-1
РЕАКТОР Ф-1 БЫЛ И ОСТАЕТСЯ ПЕРВЫМ
И.
ЛАРИН.
«Дедушка» отечественных ядерных реакторов, знаменитый первый физический реактор Ф-1, получивший статус памятника науки и техники, исправно работает со дня первого пуска уже больше 60 лет. Частицы его «атомного огня» были и в активной зоне первой в мире АЭС в Обнинске (1954), и в «ядерном сердце» первой отечественной подводной лодки (1958) и первого атомного ледокола (1959). Между тем история создания Ф-1 полна драматических событий и связана с именами выдающихся ученых, разрабатывавших первую в СССР атомную бомбу. О событиях того времени рассказывает (2003 год) ветеран отечественного реакторостроения Иван Иванович Ларин.
Создание Ф-1 стало одним из главных достижений Атомного проекта СССР (см. «Наука и жизнь» №№3,7, 2000 г.; № 5, 2002 г.; №№1,2, 2003 г.). Руководить им по рекомендации академика А. Ф. Иоффе поручили сотруднику Ленинградского физико-технического института сорокалетнему доктору физико-математических наук И. В. Курчатову.
Он стал начальником Лаборатории № 2, созданной в апреле 1943 года распоряжением президиума АН СССР для проведения работ по атомной бомбе. Курчатов не был тогда даже членом-корреспондентом АН СССР, но его тут же избрали действительным членом академии. Лаборатории № 2 выделили большой участок земли площадью 120 га в районе Покровского-Стрешнева — в то время это была окраина Москвы.
В качестве ядерной взрывчатки можно было использовать изотоп урана-235 или практически отсутствующий в природе элемент плутоний. Этот элемент был найден в продуктах облучения нейтронами урана-238. Уран-235 выделяли из природной смеси изотопов с помощью сепарации, а плутоний получали в специальных устройствах, которые тогда называли атомными котлами (термин «ядерный реактор» стали применять с 1955 года). В котле протекает цепная реакция деления урана-235 с высвобождением большого количества теплоты, которую сейчас используют на атомных электростанциях. Плутоний же на АЭС становится, в сущности, побочным продуктом.
Курчатов понимал, что быстрее и дешевле сделать атомную бомбу с плутониевой начинкой. Значит, необходим котел, в котором нарабатывался бы оружейный плутоний.
Не обошлось и без столкновений идей и характеров, ведь проект возглавляли молодые, амбициозные ученые, не желавшие поступаться своими научными предпочтениями. Так, известный физик-ядерщик академик А. И. Алиханов, поначалу работавший в Лаборатории № 2, предлагал использовать в качестве замедлителя нейтронов тяжелую воду, которая практически не поглощала их. И. В. Курчатов собирался воспользоваться американским опытом и построить котел с замедлителем из графита, аргументируя свою позицию, в частности тем, что уран-графитовый котел обойдется дешевле и времени на его создание понадобится меньше.
В научной полемике никто не хотел уступать, и Курчатов вынужден был воспользоваться своим более высоким служебным положением. По воспоминаниям главы Министерства среднего машиностроения, курировавшего атомную отрасль, Е.
П. Славского, на одном из совещаний Курчатов заявил: либо Лаборатория № 2 разрабатывает уран-графитовый котел, либо он отказывается от руководства проектом. Высшие руководители государства приняли точку зрения Курчатова. К слову, атомный котел на тяжелой воде построили в 1949 году в Теплотехнической лаборатории (ныне — Институт теоретической и экспериментальной физики им. А. И. Алиханова), куда перешел А. И. Алиханов. Атомный котел этого типа также сыграл важную роль в создании ядерного оружия: в нем нарабатывали тритий для водородной бомбы.
Опыта сооружения устройств, подобных атомному котлу, у советских ученых и инженеров не было. Все делалось в первый раз. Для котла необходимы были уран, графит, новые конструкционные материалы. Ко всем компонентам предъявлялись неслыханные для того времени требования по химической чистоте, так как малейшие примеси поглощали нейтроны и цепная реакция срывалась.
Теорию и методики расчета надо было разрабатывать на ходу, поэтому сразу браться за строительство котла для выработки плутония в количествах, достаточных для создания бомбы, было бы несерьезно.
Решили вначале построить небольшой котел — прототип будущих промышленных реакторов.
Работа пошла по всем направлениям одновременно. К оперативному решению возникавших задач были привлечены многие академические и ведомственные научно-исследовательские и проектные институты (среди них московские Институт физических проблем, Физический институт, Институт физической химии, Институт редких металлов, НИИ графита), а также несколько заводов, в частности завод № 12 в Электростали, где были подходящие плавильные печи.
Академпроекту, который возглавлял известный архитектор А. В. Щусев, было поручено спроектировать здание для атомного котла. Физики ожидали, что от котла будет сильное излучение, поэтому бoльшую часть здания решили расположить ниже уровня земли. К возведению сооружения приступили в начале 1946 года, для чего привлекли строительные части МВД.
Тем временем также участвовавшие в Атомном проекте Ю. Б. Харитон, Я. Б. Зельдович, И. Я. Померанчук, И.
И. Гуревич разрабатывали теорию котла и методики его расчета, а З. В. Ершова и Н. П. Сажин — технологию получения урана. В декабре 1943 года был произведен первый килограмм металлического урана в слитке. Производством сверхчистого графита занимались В. В. Гончаров и Н. Ф. Правдюк совместно со специалистами Московского электродного завода — те имели большой опыт работы с графитом, из которого изготовляли электроды дуговых источников света.
Урана, которого требовались сотни тонн, в стране практически не было, и его собирали буквально по граммам. Из оккупированной Германии вывезли найденные там остатки урана и его руды (основная масса досталась американцам). Срочно по всей стране были организованы геологические экспедиции для поиска месторождений урана. Рудники появились в Узбекистане, Таджикистане, Киргизии, на Украине. Руду из горных районов Средней Азии к железной дороге зачастую доставляли на ишаках.
Из металлического урана на заводе в Электростали начали производить блочки — цилиндры диаметром 32 мм и длиной 100 мм.
В разработке технологии принимали участие немецкие специалисты. Впоследствии одному из них, Н. Рилю, присвоили звание Героя Социалистического Труда.
Здание для атомного котла, по соображениям секретности, называли в документах и в обиходе «монтажными мастерскими». Вообще, все документы, связанные с Атомным проектом, шли под грифами «совершенно секретно», «особая папка». Применялась и особая система шифровки: так, котел называли «электролизером», вместо слова «уран» писали «кремний» и т. д. Люди при поступлении в Лабораторию № 2 проходили многомесячные проверки и подписывали обязательства о строгом сохранении тайны.
Строительство одноэтажного здания «монтажных мастерских» с котлованом для котла глубиной 7 м и с подземным входом закончили в июле 1946 года.
Так как теория процессов, протекающих в котле, не имела экспериментальных подтверждений, И. В. Курчатов решил продвигаться к расчетному диаметру котла, составлявшему около 6 м, шажками, начав с небольшой модели.
Первая уран-графитовая сферическая сборка имела диаметр 1,8 м, а предпоследняя, четвертая — 5,6 м. Все работы вручную выполнял коллектив так называемого сектора № 1 численностью около 30 человек, среди которых около четверти составляли женщины. Сотрудникам пришлось пять раз собирать и разбирать сферу. Графитовые призмы и урановые блочки таскали буквально «на пузе». А ведь это несколько сотен тонн! Иногда в такелажных работах принимал участие и сам Игорь Васильевич.
Специалисты Лаборатории № 2 И. С. Панасюк, Б. Г. Дубовский, И. Ф. Жежерун, К. Н. Шлягин, Н. В. Макаров, Е. Н. Бабулевич и другие конструировали и изготовляли приборы для систем управления, контроля и дозиметрии.
В ноябре 1946 года началась сборка самого котла. Для этого послойно укладывали графитовые брикеты размером 100х100х600 мм с тремя цилиндрическими отверстиями, в которые вставляли урановые блочки.
Активную зону котла, который в документах назывался Ф-1 (первый физический), оборудовали поглощающими кадмиевыми стержнями для управления цепной реакцией, а также датчиками и приборами контроля нейтронного потока.
После укладки очередного слоя поглощающие стержни извлекали и измеряли нейтронный поток, который нарастал по мере увеличения высоты конструкции.
К вечеру 25 декабря 1946 года был уложен последний 62-й слой активной зоны. Перед тем как поднять поглощающие стержни, еще раз проверили все системы безопасности. Но на всякий случай возле троса, на котором был подвешен кадмиевый стержень аварийной защиты, Игорь Васильевич велел положить самый обыкновенный топор: если возникнет аварийная ситуация, а приборы защиты не сработают, трос нужно было перерубить, тогда стержень упадет в активную зону и прервет цепную реакцию.
У пульта управления остались только ответственные за работу основных систем котла и уполномоченный Совета министров Н. И. Павлов. Игорь Васильевич сам сел за пульт и начал извлекать из активной зоны кадмиевые стержни. Счетчик радиации — «щелкун» — зафиксировал нейтронный поток, который рос в геометрической прогрессии. Когда, по показаниям гальванометра, выделяемая в котле тепловая мощность достигла нескольких десятков ватт, Курчатов с помощью регулирующих стержней стабилизи ровал процесс и вскоре, используя стержень аварийной защиты, заглушил реакцию.
Всего в этот день котел проработал около четырех часов.
Об успешном пуске котла Игорь Васильевич сразу же сообщил главному куратору Атомного проекта Л. П. Берия. Тот, не очень доверяя ученым и желая перед докладом Сталину убедиться во всем своими глазами, попросил Курчатова на следующий день еще раз запустить ядерную реакцию в его присутствии. Пуск котла, естественно, повторили.
В активной зоне котла находилось 400 т графита и 50 т урана. Практически с первого же дня котел стали эксплуатировать в круглосуточном режиме при мощности от 100 Вт до 1000 кВт. Специальной системы теплоотвода не было, и при работе на больших мощностях тепло аккумулировалось в большой массе графита. Затем графитовую кладку охлаждали струей воздуха от вентилятора.
В официальном отчете руководству страны Курчатов писал: «В результате большой и напряженной работы, проведенной коллективом в течение июля 1943 — декабря 1946 года, удалось 25 декабря 1946 года в 18 часов впервые наблюдать цепную саморазвивающуюся реакцию в осуществленном надкритическом уран-графитовом котле с практически полным и, по-видимому, самым рациональным использованием всех изготовленных к этому времени урановых и графитовых блоков».
Таким образом, от момента организации Лаборатории № 2 АН СССР до пуска первого котла Ф-1 прошло менее четырех лет. За этот сравнительно небольшой срок ученым удалось создать основы теории ядерных процессов в атомном котле, наладить производство урановых тепловыделяющих элементов и сверхчистого графита, сконструировать и изготовить приборы контроля и управления цепной реакцией и, наконец, построить сам котел.
В котле Ф-1 были получены значительные, так называемые весовые количества плутония (до этого физики располагали лишь совсем малым, индикаторным, количеством этого элемента, достаточным лишь для идентификации; его получали в лаборатории с использованием источника нейтронов). Блочки, в которых часть урана-238 превратилась в плутоний, доставили в НИИ-9, руководимый А. А. Бочваром. Сотрудники института выделили новый элемент и приступили к исследованиям его ядерных и физико-химических свойств, без чего невозможно было сконструировать атомную бомбу.
Чтобы наработать необходимое химикам количество плутония, котел нужно было хотя бы периодически выводить на мощность в несколько сотен киловатт.
Но поскольку биологической защиты у котла практически не было, около здания отмечался очень высокий радиационный фон. Во время работы котла в форсированном режиме им управляли из помещения, расположенного на расстоянии около 500 м, а на крыше «монтажных мастерских» загорался большой красный фонарь. Этот сигнал предупреждал сотрудников Лаборатории об опасности, о том, что к зданию подходить нельзя.
Опыт эксплуатации Ф-1 позволил приступить к строительству на Урале (ныне — город Озерск) первого промышленного котла И-1 мощностью 100 тысяч киловатт. Он заработал в июне 1948 года. К лету 1949 года из облученного в нем урана было выделено примерно 4 кг плутония, из которого под руководством Ю. Б. Харитона в Арзамасе-16 (ныне — город Саров) были изготовлены первый ядерный заряд и первая ядерная бомба Ее успешные испытания прошли в августе 1949 года на полигоне под Семипалатинском.
Даже когда практическая надобность в реакторе Ф-1 отпала, его решили не разбирать, как это сделали американцы с первым реактором Ферми.
И, как оказалось, не напрасно. Ветеран продолжает работать на старом месте, и благодаря высокой стабильности нейтронного потока его используют в качестве эталона для калибровки аппаратуры, предназначенной для реакторов новых АЭС.
Подробнее см.: https://m.nkj.ru/archive/articles/11381/ (Наука и жизнь, РЕАКТОР Ф-1 БЫЛ И ОСТАЕТСЯ ПЕРВЫМ)
Пуск первой в мире атомной электростанции
27 июня 1954 г. в посёлке Обнинское Калужской области в Физико-энергетическом институте имени А. И. Лейпунского (Лаборатория «В») был осуществлён пуск первой в мире атомной электростанции, оснащённой одним уран-графитовым канальным реактором с водяным теплоносителем АМ-1 («атом мирный») мощностью 5 МВт. С этой даты начался отсчёт истории атомной энергетики.
В годы Второй мировой войны в Советском Союзе начала проводиться работа по созданию ядерного оружия, которую возглавил учёный-физик, академик И. В. Курчатов. В 1943 г. Курчатов создал в Москве исследовательский центр — Лаборатория № 2 — позже преобразованный в Институт атомной энергии.
В 1948 г. был построен плутониевый завод с несколькими промышленными реакторами, а в августе 1949 г. была испытана первая советская атомная бомба. После того, как было организовано и освоено в промышленном масштабе производство обогащённого урана, началось активное обсуждение проблем и направлений создания энергетических ядерных реакторов для транспортного применения и получения электроэнергии и тепла. По поручению Курчатова отечественные физики Е. Л. Фейнберг и Н. А. Доллежаль начали разрабатывать проект реактора для атомной электростанции.
16 мая 1950 г. постановлением Совета Министров СССР было определено строительство трёх опытных реакторов — уран-графитового с водяным охлаждением, уран-графитового с газовым охлаждением и уран-бериллиевого с газовым или жидкометаллическим охлаждением. По первоначальному плану все они поочередно должны были работать на единую паровую турбину и генератор мощностью 5000 кВт.
Строительством атомной электростанции руководила Обнинская физико-энергетическая лаборатория.
При строительстве за основу была взята конструкция промышленного реактора, но вместо урановых стержней предусматривались урановые тепловыводящие элементы, так называемые твэлы. Разница между ними заключалась в том, что стержень вода обтекала снаружи, а твэл представлял собой двустенную трубку. Между стенками располагался обогащённый уран, а по внутреннему каналу протекала вода. Научные расчёты показали, что при такой конструкции нагреть её до нужной температуры намного проще. Материал тепловыводящих элементов должен был обладать прочностью, противокоррозийной стойкостью и не должен был менять своих свойств под длительным воздействием радиации. На первой атомной электростанции была тщательно продумана система управления протекающими в реакторе процессами. Для этого были созданы устройства для автоматического и ручного дистанционного управления регулирующими стержнями, для аварийной остановки реактора, приспособлений для замены твэлов.
Помимо выработки энергии, реактор Обнинской атомной электростанции также служил базой для экспериментальных исследований и для выработки изотопов для нужд медицины.
В мае 1954 г. был запущен реактор, а в июне того же года Обнинская атомная электростанция дала первый промышленный ток, открыв дорогу использованию атомной энергии в мирных целях. Обнинская АЭС успешно проработала почти 48 лет.
29 апреля 2002 г. в 11 ч. 31 мин. по московскому времени был навсегда заглушен реактор первой в мире атомной электростанции в Обнинске. Как сообщила пресс-служба Министерства Российской Федерации по атомной энергии, станция была остановлена исключительно по экономическим соображениям, поскольку «поддержание её в безопасном состоянии с каждым годом становилось всё дороже».
На базе Обнинской атомной электростанции был создан музей атомной энергетики.Лит.
: Велихов Е. П. От ядерной бомбы к атомной электростанции. Игорь Васильевич Курчатов (1903-1960) // Вестник РАН. 2003. Т. 73. № 1. С. 51-64; Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом»: сайт. 2008-2014. URL: http://www.rosatom.ru/; Государственный научный центр Российской Федерации — Физико-энергетический институт имени А. И. Лейпунского: сайт. 2004–2011. URL: http://www.ippe.obninsk.ru/; 10 лет Первой в мире атомной электростанции СССР. М., 1964; Первая в мире АЭС — как это начиналось: Сб. ист.-арх. док. / Физико-энергетический институт имени академика А. И. Лейпуновского; [Сост. Н. И. Ермолаев]. Обнинск, 1999.
См. также в Президентской библиотеке:
О реструктуризации атомного энергопромышленного комплекса Российской Федерации: Указ Президента Российской Федерации от 27 апреля 2007 г. № 556. М., 2007.
Описание первого ядерного реактора
Серия объяснений
Узнайте больше о прорывах, впервые осуществленных в Чикагском университете
К Луиза Лернер
В 1942 году Манхэттенский проект должен был создать цепную реакцию — важный шаг к доказательству того, что можно создать атомную бомбу.
Ученые добились этой устойчивой ядерной реакции, первой созданной людьми, 2 декабря 19 года.42, на корте для сквоша под трибунами Stagg Field в Чикагском университете.
По прозвищу «Чикагская свая-1», первый в мире ядерный реактор положил начало атомному веку и имеет сложное наследие, в том числе рост ядерной энергии и ядерного оружия.
Перейти к разделу:
- Как появился первый ядерный реактор?
- Как выглядел первый ядерный реактор?
- Как работал первый ядерный реактор?
- Что произошло в день первой цепной ядерной реакции?
- Что случилось с реактором потом?
- Как реактор привел к созданию первой атомной бомбы?
- Каково наследие первого ядерного реактора?
- Сможете ли вы посетить место первой ядерной реакции?
По мере того, как физики приближались к пониманию природы атома в 1930-х годах, становилось все более очевидным, что при расщеплении атомов может высвобождаться большое количество энергии.
Это положило начало Манхэттенскому проекту Соединенных Штатов, сверхсекретной научной миссии, целью которой было узнать, как расщепить атом и использовать его энергию. Но одним из первых пунктов в списке было выяснить, возможно ли вообще создать и контролировать цепную ядерную реакцию.
Проект решил объединить эти усилия в одном месте. Поскольку в Чикаго проживало большое количество ведущих физиков и химиков, он располагался в центре, вдали от обоих побережий, и имел пространство и жилье для проекта, штаб-квартира проекта ядерного реактора находилась в Чикагском университете и носила кодовое название «Металлургическая лаборатория».
Металлургической лабораторией руководил профессор Артур Холли Комптон, лауреат Нобелевской премии и декан факультета физических наук Калифорнийского университета в Чикаго.
После серии небольших экспериментов для проверки концепции началась работа над реактором, который фактически поддерживал бы цепную реакцию. Первоначально планировалось построить его к западу от города Чикаго, но трудности со строительством замедлили прогресс, поэтому Комптон решил, что они будут строить реактор там, где до этого момента проводились многие эксперименты — старое поле для игры в сквош под ним. заброшенные футбольные трибуны Stagg Field в Чикагском университете.
Обсуждается, знал ли президент Чикагского университета Роберт Мейнард Хатчинс о проведении эксперимента, хотя Комптон сказал, что не сказал ему об этом. Мэр Чикаго и другие выборные должностные лица не были уведомлены.
Сам реактор, получивший прозвище «Чикагская свая-1» или сокращенно СР-1, представлял собой груду графитовых блоков высотой 20 футов, усеянную сотнями более мелких блоков урана.
работали круглосуточно в течение двух недель, очищая графит и уран, укладывая блоки в 57 слоев в точных положениях и подгоняя отверстия под кадмиевые регулирующие стержни. Закончили вечером 1 декабря 1942 года.
Как работал первый ядерный реактор?Ядерный реактор предназначен для расщепления атомов. Некоторые элементы, такие как уран, со временем естественным образом испускают частицы, называемые нейтронами. Принцип работы ядерного реактора заключается в размещении урана в правильных положениях, чтобы нейтроны из урана попали в 9 атомов.0061 других
атомов урана и заставляют их расщепляться и выбрасывать больше нейтронов, которые расщепляют другие атомы. Вот почему это называется цепной реакцией. Но все должно быть расположено под правильным углом, чтобы реакция продолжалась.Инженеры могут управлять реакцией, вставляя стержни из вещества, поглощающего нейтроны, что замедляет или останавливает цепную реакцию.
Что произошло в день первой цепной реакции? 2 декабря 19 г.
42 группа из 49 ученых собралась для проведения теста на критичность. По словам тех, кто там был, это был медленный и тихий процесс: Ферми приказал операторам медленно перемещать управляющие стержни, и их инструменты щелкнули, чтобы записать количество нейтронов.
В 15:53 они зафиксировали, что впервые в истории была достигнута самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Это заняло 28 минут.
В честь праздника пили вино Кьянти из бумажных стаканчиков, и многие из присутствующих расписывались на соломенной обертке пустой бутылки.
Что случилось с реактором потом? После эксперимента реактор был разобран и перевезен в более удаленное место в лесном заповеднике за пределами Чикаго. После войны ученые и оборудование Металлургической лаборатории были реорганизованы и направлены на изучение мирного использования атомной энергии, став первой национальной лабораторией страны — Аргоннской национальной лабораторией.
Чтобы создать атомную бомбу, Манхэттенскому проекту сначала нужно было доказать, что цепная реакция действительно работает так, как они предполагали.
Во-вторых, им нужно было построить больше и больше реакторов, чтобы создать правильный вид плутония и урана для использования в атомных бомбах. С этой целью Манхэттенский проект демонтировал Чикагский блок-1 и быстро перешел к строительству более крупных реакторов в Хэнфорде, штат Вашингтон, и Ок-Ридже, штат Теннесси, для производства урана и плутония. Основное научное руководство переместилось в Лос-Аламос, штат Нью-Мексико, где собрали и испытали бомбы.
В конечном итоге США сбросили на Японию две атомные бомбы: Хиросиму 6 августа 1945 года и Нагасаки 9 августа. Считается, что в результате двух взрывов погибло более 200 000 человек.
Что осталось от первого ядерного реактора? Хотя сам эксперимент был недолгим, Чикагская куча-1 имела сложные и долговременные последствия во всем мире.
Ядерное оружие изменило глобальную политику и альянсы; ядерная энергия в настоящее время производит 10 процентов электроэнергии в мире; и новые области исследований были открыты, поскольку исследователи использовали радиоактивные изотопы для лечения болезней и понимания того, как работает тело.
- Ядерное оружие: В годы после Манхэттенского проекта США и Советский Союз потратили миллиарды долларов на создание тысяч ядерных бомб. На пике, в 1986 году, в шести странах мира насчитывалось около 70 000 единиц атомного оружия. Около 500 бомб были взорваны над землей для испытаний, прежде чем они были перемещены под землю в соответствии с договором 1963 года. Ядерное оружие продолжает сильно влиять на глобальную политику и альянсы; по состоянию на 2020 год в мире осталось около 13000 человек.
- Часы Судного дня и Бюллетень ученых-атомщиков: обратный отсчет часов Судного дня до полуночи как метафора того, насколько человечество близко к гибели от собственной руки.
Сегодня он вырос, чтобы включить в свои расчеты, среди прочего, изменение климата и биологические угрозы.
Сегодня он вырос, чтобы включить в свои расчеты, среди прочего, изменение климата и биологические угрозы.- Ядерная энергия: Другим непосредственным применением ядерных реакторов было производство электроэнергии. Правительство США быстро создало национальные лаборатории для разработки ядерных реакторов для получения энергии. Реактор, построенный Аргоннской национальной лабораторией, произвел первое в мире полезное количество электроэнергии из ядерной энергии 20 декабря 1951 года, зажег цепочку из четырех лампочек. Сегодня около 20% электроэнергии в США вырабатывается ядерными реакторами, а во всем мире — 10%. Хотя разработка новых ядерных реакторов в Соединенных Штатах замедлилась в конце 20-го века, ядерная энергетика в последнее время стала вызывать больший интерес как источник безуглеродной электроэнергии.
- Химия и биология: Появление ядерных реакторов помогло исследователям понять химию и биологию, создать новые виды материалов и лечить болезни человека. Реакторы могут производить радиоактивные изотопы, которые ученые использовали в качестве индикаторов для понимания метаболизма, того, как питательные вещества перемещаются в экосистемах и, среди прочего, как клетки создают ДНК. Реакторы также производят нейтроны, которые ученые могут использовать в качестве метода визуализации, чтобы видеть в мельчайших масштабах.
Реакторы могут производить радиоактивные изотопы, которые ученые использовали в качестве индикаторов для понимания метаболизма, того, как питательные вещества перемещаются в экосистемах и, среди прочего, как клетки создают ДНК. Реакторы также производят нейтроны, которые ученые могут использовать в качестве метода визуализации, чтобы видеть в мельчайших масштабах.- Политика в области науки: Чикагская свая-1 и Манхэттенский проект ознаменовали начало кардинальных изменений в том, как ведётся наука. После войны финансирование научных исследований и разработок в США стало поступать в основном от федерального правительства через Национальный научный фонд и Министерство энергетики, а не от отдельных благотворителей. Он также заложил основу для крупных совместных проектов, таких как Большой адронный коллайдер, LIGO и НАСА, на которые сегодня приходится большая часть расходов на научные исследования.
- Медицина: Помимо открытий, касающихся фундаментальной природы биологии, исследователи сразу же увидели пользу для медицины. В начале 1950-х годов Комиссия по атомной энергии финансировала Аргоннскую онкологическую исследовательскую больницу (которая в 1973 году стала Институтом Франклина Маклина при Чикагском университете). Больница успешно стала пионером в использовании радиации для лечения рака, а позже усилия были расширены за счет включения радиологических инноваций в диагностику и лечение других заболеваний. Изотоп технеций-99 используется в миллионах процедур каждый год.
В начале 1950-х годов Комиссия по атомной энергии финансировала Аргоннскую онкологическую исследовательскую больницу (которая в 1973 году стала Институтом Франклина Маклина при Чикагском университете). Больница успешно стала пионером в использовании радиации для лечения рака, а позже усилия были расширены за счет включения радиологических инноваций в диагностику и лечение других заболеваний. Изотоп технеций-99 используется в миллионах процедур каждый год. Реактор был демонтирован вскоре после экспериментов Чикагской сваи-1 и перемещен к западу от города. Площадка для сквоша и старые футбольные трибуны, на которых она размещалась, были снесены несколько десятилетий назад и заменены библиотекой Джозефа Э. Регенштейна Чикагского университета и библиотекой Джо и Рики Мансуэто. (Люди иногда спрашивают, есть ли еще какой-либо риск радиоактивности, но это место было тщательно проверено, и никаких следов не осталось.
)
Тем не менее, бронзовая скульптура известного художника Генри Мура под названием «Ядерная энергия» и мемориальная доска увековечивают память об этом месте и открыты для посетителей. Скульптура расположена на восточной стороне Эллис-авеню между 56-й и 57-й улицами, к югу от общежития Макса Палевского и к северу от стеклянного купола библиотеки Мансуэто.
В своем отзыве о материале, посвященном 25-летию реакции 2 декабря 19 г.67, Мур сказал, что намеревался вызвать образы человеческого черепа, грибовидных облаков и собора. «Как и все могучее, оно имеет силу добра и зла… нижняя часть [скульптуры] более архитектурна и, на мой взгляд, имеет вид собора с какой-то надеждой на человечество», он сказал. (Более подробную информацию о «Ядерной энергии» можно найти на веб-сайте Университета искусств.)
NUCLEAR 101: Как работает ядерный реактор?
Офис Ядерная энергия
29 марта 2021 г.
Ядерные реакторы — сердце атомной электростанции.
Они содержат и контролируют цепные ядерные реакции, которые производят тепло посредством физического процесса, называемого делением. Это тепло используется для производства пара, который вращает турбину для выработки электроэнергии.
Имея более 440 коммерческих реакторов по всему миру, в том числе 92 в Соединенных Штатах, ядерная энергетика продолжает оставаться одним из крупнейших доступных источников надежной безуглеродной электроэнергии.
Ядерное деление создает тепло
Основная задача реактора — поддерживать и контролировать ядерное деление — процесс, в котором атомы расщепляются и высвобождают энергию.
Деление и синтез: в чем разница?
Реакторы используют уран в качестве ядерного топлива. Уран перерабатывается в небольшие керамические гранулы и укладывается в герметичные металлические трубки, называемые топливными стержнями.
Как правило, более 200 таких стержней связываются вместе, образуя топливную сборку. Активная зона реактора обычно состоит из пары сотен сборок, в зависимости от уровня мощности.
Внутри корпуса реактора топливные стержни погружены в воду, которая действует как теплоноситель и замедлитель. Замедлитель помогает замедлить нейтроны, образующиеся при делении, чтобы поддерживать цепную реакцию.
Затем в активную зону реактора можно вставить управляющие стержни, чтобы уменьшить скорость реакции, или вынуть, чтобы увеличить ее.
Тепло, создаваемое ядерным делением, превращает воду в пар, который вращает турбину для производства безуглеродного электричества.
Типы легководных реакторов в США
Все коммерческие ядерные реакторы в США являются легководными реакторами. Это означает, что они используют обычную воду в качестве теплоносителя и замедлителя нейтронов.
В Америке работают два типа легководных реакторов.
Реакторы с водой под давлением
Графика Сары Харман | Министерство энергетики США
Более 65% коммерческих реакторов в США являются водо-водяными реакторами или PWR.