Ядерная индустрия явление радиоактивности деление урана урановый проект атомное оружие взрывное получение энергии тяжелая вода Манхэттенский проект США применила атомные бомбы Перспективы Ядерной физики Комиссия по ядерной энергии


Альтшулер Семён Александрович (1911-83), физик, ч.-к. РАН (1976). Исследовал электронный парамагнитный резонанс. Теоретически обосновал акустический парамагнитный резонанс.

1941 – выбор замедлителя для атомного реактора – тяжелой воды, D2O. (В лабораторных экспериментах использовался дейтерированный парафин – весьма эффективный замедлитель нейтронов, далеко превосходящий по этому показателю графит. В реакторе, запускаемом в конце войны, использовался комбинированный замедлитель – тяжёлая вода и графит). Замечание. Часто неудачу Германии в создании атомного оружия видят в неправильном выборе замедлителя, причём обоснование этого выбора видят в ошибке Бозе. То и другое абсолютно не верно: выбор замедлителя был сделан совершенно правильно, а Бозе никаких ошибок не делал. Немцам прекрасно были известны свойства замедлителей быстрых нейтронов: обычной воды, тяжелой воды, чистого углерода, парафина (обычного и дейтерированного), древесины, графита, бериллия и многих других. Они быстро пришли к правильному выводу, что наихудшим замедлителем из этого ряда является графит, поскольку масса углерода сильно отличается от массы нейтрона, и потеря импульса нейтрона на графите гораздо меньше, чем на дейтерии. Этой же точки зрения придерживаются сейчас все атомщики мира (Тот факт, что в США и России первые промышленные реакторы были графитовыми, никак не отражается на сделанном выводе). Достаточно сказать, что практически все реакторы на современных АЭС являются водо-водяными, т.е. используют для замедления воду, причём обычную воду. Тяжелая же вода по сравнению с обычной обладает важнейшим преимуществом: реактор с таким замедлителем работает на необогащённом уране! (Сейчас лучший в мире тип энергетического реактора – канадский реактор КАНДУ работает как раз на необогащённом уране и на тяжёлой воде). Это позволяет полностью отказаться от разделения изотопов урана! А мы знаем, что американские заводы по разделению изотопов урана диффузионном методом, мало того, что были необычайно дороги и энергоёмки, они занимали территорию в 15 км в поперечнике. Построй Германия такой завод – он бы в шесть секунд был уничтожен авиацией противника. Поэтому выбор тяжёлой воды в качестве замедлителя был совершенно правилен: реактор на тяжёлой воде компактный, мало материалоёмкий, не требует обогащённого топлива.

Кроме того, производство тяжёлой воды было хорошо отлажено на электролизном заводе в Норвегии, в то время находящейся под полным контролем Германии. Другое дело, что тяжелая вода намного дороже графита (хотя и производство графита реакторной чистоты на редкость трудоёмкое дело), что она производилась на крайне ограниченном числе предприятий, что ее доставка была сложна. Графитовые замедлители конструктивно гораздо проще, нежели система, основанная на тяжелой воде. Хотя бы потому, что из тугоплавкого графита можно делать цилиндрические стержни. По этой причине первые реакторы были графитовыми. Однако в стратегическом смысле основное преимущество тяжёлой воды с лихвой перекрывает все преимущества графита: топливо на базе природного урана гораздо дешевле обогащённого и не требует строительства гигантских разделительных заводов.

Теперь о роли экспериментов Боте по определению величины пробега медленных нейтронов в графите. Боте действительно исследовал графит, но не чистый, а промышленный электрографит фирмы «Сименс». Ожидалось, что длина пробега нейтрона в графите составит около 70 см, но она оказалась почти в 2 раза меньше. Боте сделал вывод, что исследованный им образец графита сильно загрязнем примесями (азотом или водородом, но скорее всего – бором) и его нельзя рекомендовать для строительства атомного реактора. Его заключение справедливо и сегодня, ибо, как известно, даже самое малое содержание бора в графите выедает нейтроны. Результаты опытов Боте и Ханле были изложены ими в апреле-июне 1940 в отчетах. Впоследствии эти опыты были перепроверены многими учеными на графите другого происхождения и на других углеродсодержащих материалах. Был точно измерен пробег медленных нейтронов в чистом графите, и уже к 1941 было показано, что он вполне может быть использован в реакторостроении. Всё же по целому ряду причин (см. выше) он был отвергнут в пользу тяжёлой воды. Лишь в конце войны немцы стали применять реакторостроении и графит и тяжёлую воду. 1939-41 - борьба за тяжёлую воду. Для проверки свойств тяжелой воды как замедлителя Управление армейского вооружения осенью 1939 г. поручило концерну «ИГ Фарбениндустри» приобрести 25 кг тяжелой воды. Заказ поступил в фирму норвежскую фирму «Норск-Гидро» уже после того, как она продала французам 180 кг тяжелой воды. Фирма приняла немецкий заказ и выполнила его даже с некоторым превышением: в первой половине 1940 г., т. е. еще до оккупации Норвегии, в Германию поставлено 27 кг тяжелой воды. После захвата Норвегии в мае 1940 г. в военно-хозяйственный штаб Норвегии была направлена телеграмма с требованием расширить производство тяжелой воды. Однако Управление армейского вооружения медлило с выдачей заказа на приобретение тяжелой воды и не давало поручения на расширение ее производства. Выход из положения был найден представителями концерна «ИГ Фарбениндустри». Они стали просто упаковывать тяжелую воду в обычные посылки и направлять ее как груз большой скорости на поездах в нейтральную Швецию, откуда они переправлялись в Германию на склады «Фарбенидустри». Производство тяжелой воды в Норвегии увеличилось, и в 1941 г. Германия получила 500 кг этого важнейшего продукта.

Альтшулер Лев Владимирович (р.1913), физик-экспериментатор, профессор (1956). В ядерном центре Арзамас-16 работал более 20 лет (с 1946)
Ядерные испытания в Арктике История создания атомного и термоядерного оружия Развитие ядерной индустрии в США, Англии, Франции и Канаде