Когда же на 817‐м комбинате заработал котёл «А», прежняя идея приобрела первые материальные очертания. Первое, что совершенно очевидно: вся нагретая вода, что мы после протекания через каналы котла в озеро сливаем, прекрасно может как минимум отопительную систему нагревать. А в оптимуме – в пар превращаться и турбины крутить, генерируя электричество. Если радиацию за скобки вынести. Впрочем, двухконтурная схема снимает и этот вопрос.
И когда после испытания Бомбы подошла волна облегчения, на которой провели и первые предложения по атомной подводной лодке, то они вчетвером – сам Курчатов, признанный реакторщик Александров, незаменимый тогда Доллежаль и учёный секретарь НТС Борис Поздняков – собрались вскоре после отпусков, 29 ноября 1949 года, и официально вынесли предложение. А именно: включить в план научно-исследовательских работ на 1950 год «проект реактора на обогащённом уране с небольшими габаритами только для энергетических целей общей мощностью по тепловыделению в 300 единиц, эффективной мощностью около 50 единиц».
Приказ И.В. Курчатова о разработке атомной энергетической установки. [НИЦ «Курчатовский институт»]
Только! Только для энергетических целей!
Бомба – это безопасность Отечества. Но Отечеству нужно не только защищаться. Ему нужно жить и развиваться, а следовательно, атомная энергия, которая уже дала защиту, должна также дать и лучшее качество жизни. Иными словами, как ёмко высказался сам И.В. Курчатов, атом должен быть не только солдатом, но и рабочим.
Руководство дало согласие на осуществление проекта использования мощностей и компетенций атомной промышленности для получения на их базе атомной энергии. Правда, положительное решение принималось пакетом: да, гражданский котёл на базе «А» в Лаборатории «В» строим, но – вкупе с опытовым котлом для будущей лодки. И Курчатову стоило известных усилий убедить Аврамия Павловича, что не нужно строить «гражданский» реактор таким же, как и «лодочный». Взвесив доводы, Завенягин согласился, что котёл для электростанции разумнее строить по образцу отработанного уже реактора «А», с излеченными его детскими болезнями. К тому же в этом случае можно было использовать опыт поправок и модернизаций, что добавил и реактор «АИ».
Назвали будущий котёл «АМ» – «А-модернизированный». Кто-то высказал идею про «А-улучшенный», и «АУ»: дескать, забавнее звучать будет. Но Игорь Васильевич предложение шутников отверг. К тому же оно могло просто обидеть чувствительного конструктора котла Николая Доллежаля.
В мае 1950 года то самое давнишнее разрешение стало Решением: 16‐го числа вышло постановление Совмина СССР, в котором научно-исследовательские и конструкторские работы по гражданскому реактору были оформлены в виде поручений.
На площадке Лаборатории «В» должна быть построена одна опытовая энергетическая установка, но с тремя котлами на обогащённом уране-235 – уран-графитовым с водяным охлаждением, уран-графитовым с газовым охлаждением и уран-бериллиевым с газовым охлаждением или охлаждением расплавленным металлом.
Головным по реакторам ожидаемо стал ЛИПАН. Савелию, естественно, были поручены базовые расчёты, под которые тот взял ещё двоих, и в начале следующего 1951 года группа Фейнберг – Немировский – Занков свои проработки сдала. НИИХиммаш свою часть предварительной работы тоже закончил, и Курчатов со спокойной душой спустил в июне 1951 года все бумаги в Лабораторию «В». Правда, без технических решений по ряду проблем – ну так эти задачи и не ставились перед группой Фейнберга.
Можно было приступать к строительству атомной электростанции. И все были полны энтузиазма, да и дело представлялось несложным – после запуска стольких-то котлов! Дмитрий Блохинцев, научный руководитель Лаборатории «В», ум воистину недюжинный, даже отпустил разлетевшуюся потом шутку: мол, «схема АЭС проста как самовар – вместо угля горит уран». Правда, тут же он присовокупил: «Но всё гораздо сложнее именно из-за урана, который горит совсем по-другому, а процесс этот тонко настраивается и испытывает влияние десятков и сотен факторов».
Блохинцев – учёный серьёзный. Хотя на пять лет младше Курчатова, но ещё в 1930-х годах успел весьма ярко проявить себя в теории полупроводников, оптике, акустике. И даже в квантовой механике сумел создать собственную концепцию квантовых ансамблей! В ЛФТИ ему цены бы не было…
Проявил себя и в Обнинске, где заправлял НКВД в лице 9‐го управления. Там под начальством А.И. Лейпунского Блохинцев формировал научные планы, определяющие в том числе и деятельность германских учёных. А по упорно крейсировавшим по отрасли слухам, Блохинцева держали как тайного дублёра Курчатова на случай его провала с атомною бомбой. И тот про это прекрасно знал, хотя, разумеется, подтверждений тому не было. Разве что Славский проговорился однажды намёком во время посиделок на берегу Иртяшского озера в «десятке». Со ссылкой на Первухина.
Впрочем, можно было обойтись даже без такой ссылки: все знали, что Иосиф Виссарионович любил такие схемы…
После ликвидации 9‐го управления в 1949 году Блохинцев стал начальником теоретического отдела Лаборатории «В», а в июле 1950 года – и её директором. На строительстве Обнинской АЭС его назначили научным руководителем.
Только вот почему-то всегда, без малейшего исключения, происходит следующее: едва простые на глаз теоретические решения пытаешься облечь в «железо» – немедленно выплывает лютая конкретика, с которой не знаешь, что делать. «Самовар» оказался с характером…
Д.И. Блохинцев в 1948 г.
[Архив РАН]
Так было, например, у Лейпунского в Обнинске при освоении «быстрого реактора» БР. Уже после запуска АЭС, в 1956 году, обнаружили, что ртуть – идеальный теплоноситель для таких реакторов: нейтроны почти не поглощает и не замедляет, спектр остаётся спектром деления. Включили в контур – подтвердилось. Только… протекает неимоверно, любой стык для этого находя. А не найдя такого – разъедает материал трубы. У Лейпунского по помещению ртуть нитями висела, лужами на полу блестела. И ничего с этим поделать было невозможно. Александров выручил, предложил перейти на натрий. И с ним долго мучились, пока освоили…
У Доллежаля в «Аннушке» тоже ртутные расходомеры стояли. На каждом больше тысячи каналов, по 200 кубиков ртути в каждом. И те же проблемы. Александров с «Дирижаблем» и по этому поводу ругался, предлагая оснастить хотя бы будущие котлы нертутными расходомерами. А в это время в Союзе несколько лет градусников не выпускали – вся ртуть в атомную промышленность уходила…
Вот и теперь, при строительстве АЭС, одна из проблем была истинно серьёзной. Как раз из тех, которые при общем взгляде не видны.
Пусть здешний котёл и есть улучшенная «Аннушка»… Но с нею что происходило? Вода, которая охлаждает реактор, на выходе нагревается лишь до 80–90 °C. Для тех условий – даже замечательно, от многих технических проблем производство избавлено.
Но «Аннушка» турбин не крутила. А здесь, в Обнинмке, это главная задача котла. Только чтобы закрутить турбину хотя бы до КПД паровоза, температура воды должна быть под 300 градусов. С соответствующим давлением – под 100 атмосфер. И трубки из алюминиевого сплава, загруженные блочками урана, тут уже не годятся…
Значит, нужно разработать соответствующие ТВЭЛы, тепловыделяющие элементы, отличные от их чахлого прототипа в Базе-10.
Занялись решением сразу все: ЛИПАН, бочваровский НИИ-9, Харьковский физтех. И… не нашли, хотя сам Сталин в курсе и требует результата. И Блохинцев успел перенести на другой берег реки Протвы деревню Пяткино, начал строительство плотины и береговой насосной станции. В 1951 году уже заложил фундамент самой АЭС. И такой афронт: у главных научных институтов Атомного проекта ТВЭЛы никак не могут пройти даже стендовых испытаний!
Как нередко случалось в Атомном проекте, вновь помог неведомо откуда взявшийся нежданный гений. Когда после всех неудач «больших дядек» к работам над ТВЭЛами подключилась Лаборатория «В», один из её сотрудников, приглашённый в Обнинск лично Александром Лейпунским и быстро выросший до одного из ведущих конструкторов и технологов, предложил до гениальности простую и надёжную конструкцию.
Владимиру Малых и тридцати не исполнилось, но он успел повоевать, комиссоваться по контузии, поработать в НИИ физики МГУ, еще не завершив высшего образования. Исходил он из следующего. Нам нужно что? Обеспечить условия для недопущения большого нагревания урана и, напротив, для большого нагрева воды. Следовательно, нужно добиться как можно более плотного контакта между ураном и водою. Чтобы она его охлаждала, а он её нагревал.
Соприкасаться им, понятно, нельзя. Значит, берём урановые втулки, ставим друг на друга, в совмещённые центральные отверстия вставляем трубку, с внешней стороны урановых втулок наносим защитное покрытие – и готово. Осталось только по центральной трубке прокачивать воду, которая от урана нагревается и превращается в пар. Остальное – детали.
Курчатов самокритично признавал: это куда технологичнее и дешевле, нежели представленный в середине 1951 года ЛИПАНом вариант, построенный на контакте с ураном жидкометаллического теплоносителя.
Правда, и у Малых в его прекрасной схеме обнаружилась проблема. Контактный слой на месте соединения урановых втулок с центральной трубкой быстро перегорал и нарушал контакт всего тепловыделяющего элемента с теплоносителем.
Плюс коррозия на нержавейке.
Задачу передали исключительно Лаборатории «В», и в начале 1953 года Малых пришёл к ещё одному выдающемуся решению: уран разбить в крупу, а зазоры между крупинками заполнить металлическим магнием, с его высочайшей теплопроводностью. Заодно это предотвращало распухание урана при нагреве. Установку для заливки магнием тоже сделали под его руководством. В 1957 году Владимир Малых получил за эту работу Ленинскую премию.
НИИ-9 для исключения распухания урана предложил добавлять молибден, и теперь крупка из уран-молибденового сплава отдавала через магний тепло воде самым прекрасным образом. Проблема была решена, осенью 1953 года испытания завершились положительным результатом. В Электростали быстро соорудили цех