В пультовой Ф-1 ныне портрет начальника Лаборатории № 2 (будущего Курчатовского института) и исторические часы, которые показывают время, когда 25.12.46 года впервые в России была получена искусственная СЦР деления ядер урана.



После того, как побывали на ИР-8 сотрудники КИ любезно пригласили посмотреть на первый ядерный реактор, прадедушку всех ныне существующих ЯУ, курчатовский "котёл" Ф-1 (физический первый), прикоснуться к историческому графиту. Сейчас он остановлен, и в здании Ф-1 музей, хотя топливо по прежнему находится внутри, так как достать его, не разбирая графитовой кладки, нереально, а КИ хочет сохранить её в первозданном виде.

Работы по созданию своей ядерной промышленности начались в разгар войны, в 1942 году. После анализа существующих возможностей И.В. Курчатов решил, что будут строить уран-графитовый реактор, поскольку у графита лучший коэффициент замедления нейтронов, чем у лёгкой воды, а получить тяжёлую воду в то время промышленность понадобилось бы слишком много времени. Тяжёлая вода и сейчас зело дорогая, каким бы хорошим замедлителем она не была, большого развития направление тяжеловодных реакторов не получило. Немцы пошли по пути создания тяжеловодного реактора, однако он так и не заработал по многим причинам, отчасти потому, что Гитлеру в начале войны эта идея была неинтересна. К счастью для всего мира.

Ранее местность КИ была дальним подмосковьем, между деревнями Хорошёво и Щукино (о чём намекает станция метро Щукинская), посреди картофельного поля, в здании Всесоюзного института экспериментальной медицины, разместились сотрудники Лаборатории № 2. За что так далеко заслали мед.институт, я даже не знаю.

Работы по создания ядерного "котла", как тогда называли реактор (ну какой это котёл, даже воды нет!) в целях секретности, начались 1943 году. Тут же стала проблема получения ядерно чистого графита, поскольку обычный графит с примесями имел большое сечение поглощения нейтронов. Также нужно было разработать топливные элементы, которые в Ф-1 представляли собой цилиндрические блочки из металлического урана, покрытые алюминиевой оболочкой. Блочки вставлялись напрямую в каналы - дырки, просверленные в графите.



Графитовая кладка Ф-1 осталась неизменной по настоящее время, за исключением того, что графит покрыли каким-то защитным составом, чтобы он не окислялся на воздухе. Так что сейчас он больше похож на металл и рук не пачкает.



Поскольку мой телефон плохо снимает при плохом освещении, вот фото из интернета, как выглядит кладка реактора Ф-1. Внутри здания установлены стеклянные панели, на которых приведены портреты учёных, работавших над созданием реактора, исторические документы и этапы развития АЭ.



Сам "урановый котёл" располагается под землёй на глубине 7 метров. Здание (здание "К" как его называли) особо ничем не примечательное, даже не догадаешься, что там строили. Прежде, чем начать строительство здания под реактор, несколько раз рассчитывали и собирали из реальных блоков "макет", чтобы определиться с размером самого здания. Сейчас оно выглядит так, вон тот сарайчик слева, окна заложены землёй и заделаны уже позже, с целью безопасности.



Графитовые блоки для первого реактора Ф-1. В некоторых просверлены отверстия для топлива. Ф-1 имел квадратную решётку, почти как в РБМК, с шагом 200х200 мм, в каналах находятся цилиндрические урановые блоки диаметром 32-35 мм и высотой 100 мм.





Для управления и защиты использовались два кадмиевых поглощающих стержня. Один из них был компенсирующим, второй регулирующим, при необходимости они оба могли быть сброшены в активную зону под собственным весом в режиме АЗ. Ещё один канал в кладке был экспериментальным. Судя по всему, третий стержень был добавлен позже, на месте экспериментального канала. ??? Курчатов в своём отчёте о создании Ф-1 упоминает только два, а в центральном канале размещались индиевые детекторы для измерения плотности потока нейтронов.



Мощность реактора могла быть поднята до 1000 кВт, не так уж и мало для первого реактора. При этом охлаждение не требовалось, урановое топливо нагревалось до 60-70°С, графит в центре реактора - до 30°С.

Измерения на реакторе начались ещё задолго до завершения его монтажа. Собирали Ф-1 послойно, и всякий раз после завершения нескольких слоёв, измерялся коэффициент размножения, измерения проводились по активности с помощью импульсной BF3 камеры, размещённой в центре 17-го слоя в горизонтальном канале. И вот, после монтажа 54 слоя, 25.12.46 пошла СЦР... Мощность первой СЦР, по оценке Игоря Васильевича, составляла около 100 Вт, почти как лампочка Ильича. По расчётам, СЦР должна была пойти на 55-м слое, но вышли на неё на слой раньше. И если графитовая кладка на сегодняшний день имеет первозданный вид, то пультовая была модернизирована в 50х годах. При строительстве реактора вообще использовалась стойка для измерений, как видно на историческом фото.



Современный вид подземной лаборатории





Поскольку изначально ставилась цель только получить СЦР и проводить измерения на малой мощности, радиационная защита как таковая не проектировалась, за исключением системы вентиляции для газоудаления. Однако аппетит приходит во время еды. После того ка реактор заработал, появились новые задачи и эксперименты, для которых требовалась большая мощность. Тут то и выяснялось, что находится рядом с работающим реактором опасно. Так что большие пуски производились из здания, расположенного на расстоянии 1,5 км от здания "К". При работе Ф-1 на мощности 500 - 1000 кВт фон в главном здании Лаборатории, откуда осуществлялось дистанционное управление реактором (было перенесено из подземной лаборатории по соображениям безопасности), возрастал в десятки раз, а опасное пространство вокруг здания "К" было 150 - 200 м. Проблему биологической защиты решили просто, на данном расстоянии ставили оцепление из вахтёров и никого не подпускали к этому зданию при работе реактора. На Ф-1 исследовали множество направлений, как получение искусственных изотопов, управление ЯР, материаловедческие задачи, так и важность биологической защиты от нейтронного и прочих видов излучений. Параллельно с работами по созданию реактора шло развитие дозиметрии и создание приборов для измерения доз от нейтронов, радиоактивных газов и наведённой бета- и гамма-активности.



Ф-1 и далее использовался в КИ для калибровки детекторов. На 70-летие Ф-1 был открыт музей, однако и по сей день первый физический является ядерным объектом и имеет лицензию РТН на эксплуатацию в режиме окончательного останова.



Исторический стол И.В. Курчатова у реактора, с гостевой книгой, где посетители оставляют свои отзывы.



Сколько раз бывала в КИ, одно время ходила туда, как на работу, когда писала модель Ленинградки, даже не подозревала, что хожу мимо столь исторического места и ни разу так и не удосужилась посмотреть на курчатовский реактор. Спасибо РЭА и сотрудникам КИ, что устроили столь познавательный обзор, так что рабочий день был потрачен с пользой, интересно и познавательно, не только в исторической части, но и вообще, и в части докладов о современном состоянии исследовательских реакторов.

Есть небольшой фильм про Ф-1, в частности, показано открытие музея в 2016 году.


Ну и чтобы два раза не вставать покажу, как выглядит графическая оболочка современного тренажёра РБМК. На первом фото - схема КМПЦ, на которой в режиме реального времени отображаются параметры энергоблока, с помощью которых можно оценить развитие аварийного процесса. Таких схем много, как можно судить по меню выше, не только главного циркуляционного контура, но и других важных систем. Тренировки так и проходят, на схеме показаны основные контролируемые параметры, нужно по ним определить, что за авария, какие прогнозы её развития, когда пора бежать подальше. )) В центре реактор, слева и справа по два барабана-сепаратора на каждой половине РУ, рядом по четыре ГЦН с арматурой, внизу подключенная к контуру система аварийного охлаждения и вверху паропроводы от БС на турбины.



Здесь поверх тренажёра схема и параметры реально работающего энергоблока (одна петля, параметры приведены в таблицах для обеих). Так что всё серьёзно.