Да, пожалуй, уж слишком жестоко, беспощадно изобразил сатирик ученого, занимающегося, по нашим понятиям, нужным, благородным делом. Если б персонаж сатиры Свифта не был выдуман, а существовал в действительности, мы сочли бы его предтечей тех ученых, которые открывают пути к звездам. Не бывает нынче ни одной космонавтической конференции, на которой не стояли бы доклады по проблемам, которые тщетно пытался решить свифтовский персонаж.
Помню, в детстве мне пришлось быть в гостях у великого соратника К. Э. Циолковского, замечательного инженера Ф. Цандера, разрабатывавшего идеи космических кораблей. У него в горшочках со стеклянными опилками, пропитанными отбросами, выращивались различные растения. Здесь, в этих горшочках, решалась проблема облегчения веса космических кораблей. Ведь при дальних звездных рейсах, как при дальних морских путешествиях, на борту корабля должен быть громадный запас питьевой воды и пищи. Лишний груз перегружал бы корабль. А поэтому ученые работают над «замкнутым экологическим циклом», при котором возникает круговорот воды и пищи и сухих и жидких шлаков организма. С помощью химической аппаратуры очищается моча, превращаясь снова в хрустально прозрачную питьевую воду, экскременты же превращаются в плодоносную среду, на которой выращиваются растения. Так выплыла на свет знакомая ныне каждому водоросль –хлорелла. А проблемам регенерации мочи посвящена сегодня громадная научная литература. Перефразируя гордую строчку Маяковского, скажу, что создатель космических кораблей это поэт и мечтатель, инженер и ученый, ассенизатор и водовоз.
«Там же, – продолжает подшучивать Свифт, – я увидел другого ученого, занимавшегося пережиганием льда в порох. Он показал мне написанное им исследование о ковкости пламени, которое он собирается опубликовать».
Теперь видно всем, что шутить надо было осторожнее. Лед сегодня пережжен в порох. Это сделали люди, с которыми шутки плохи. Мы имеем в виду создателей водородной бомбы. Ядра атомов дейтерия, содержащегося в воде, слились в ядра гелия, образуя термоядерную реакцию в виде грандиозного взрыва. Мы найдем еще случай рассказать о том, как изобретатели работают над мирным применением термоядерных реакций, силясь научиться управлять ими. Ироническая фраза Свифта звучит как пророчество. Ученый, что стремился превратить лед в порох, написал исследование о «ковкости пламени». Какой странный намек! Ведь и многие из тех, кто работает нынче над созданием управляемых термоядерных реакций, точно так же как бы «куют» пламя. Они силятся стиснуть высокотемпературное пламя – плазму ударными сжатиями магнитных полей. Похвально, что свифтовский персонаж собирался опубликовать свое исследование. Мы тоже стоим за то, чтобы работы по мирному использованию термоядерных реакций широко публиковались и не составляли секрета! Но обо всем этом речь пойдет впереди.
«Там был также, – язвит Свифт, – весьма изобретательный архитектор, разрабатывавший способ постройки домов, начиная с крыши и кончая фундаментом. Он оправдывал этот способ ссылкой на приемы двух мудрых насекомых – пчелы и паука».
Сегодня не нужно привлекать пчелу и паука для оправдания этого нового прогрессивного метода строительства. Можно сослаться на прекрасный опыт постройки советского павильона на Всемирной выставке в Брюсселе. В основе его – стальной каркас, подвешенный на стальных же колоннах. Такую конструкцию можно строить, начиная только с крыши.
«Я вошел, – пишет Свифт, – в следующую комнату, где стены и потолок были сплошь затянуты паутиной, за исключением узкого прохода для изобретателя. Едва я оказался в дверях, как последний громко закричал мне, чтобы я был осторожнее и не порвал его паутины». Изобретатель предлагал использовать паутину в качестве нити для тканей. Он искал какую-то пищу для мух, поедаемых пауками, в виде камеди, масла и других клейких веществ, чтобы придать таким образом большую плотность и прочность нитям паутины.
Свифту было невдомек, что проблемой упрочения и использования паутины занимались выдающиеся ученые его времени, среди них знаменитый Реомюр. Свифт рассматривал подобные поиски как непроходимую глупость и не подозревал, что это направление мыслей восторжествует, что наступит время, когда будут созданы ткани из синтетических волокон, получение которых во многом похоже на паутину, выпускаемую пауком.
Свифт рассказывает об универсальном искуснике, в распоряжении которого две большие комнаты, наполненные удивительными диковинками, и пятьдесят помощников. Одни сгущают воздух в вещество сухое и осязаемое, извлекая из него селитру и процеживая водянистые и текучие его частицы; другие размягчают мрамор для подушек и подушечек для булавок. Как бы был смущен сатирик, узнав, что селитру нынче, без всяких шуток, производят из воздуха и умеют, кроме того, отлично сжижать воздух и «процеживать» разные его текучие частицы!
У нас будет случай рассказать подробнее о логической машине, над попыткой создать которую всласть поиздевался Свифт. Он не смог предвидеть появления электронных машин, способных писать хоть и примитивные, но все же стихи и сочинять музыку, пусть и нехитрую, не смог предвидеть рождения кибернетики – повелительницы будущего.
Свифт бессмертен там, где бичует пороки человечества, порожденные уродством эксплуататорского строя. Бич сатирика сломался, когда он замахнулся на мечтателей. Да, неблагодарна участь того, кто хоть шутки ради попытается усомниться в безграничных возможностях человечества!
И все-таки… Представьте себе костер, где могучим, почти неугасаемым огнем горит горстка топлива. Проходят годы, и топливо не только не иссякает в костре, но, наоборот, прибавляется, накопляется, и вот 'уже два костра можно разжечь там, где пылал один. Вообразите теперь целую россыпь волшебных костров и задумайтесь над возможными темпами их размножения, и тогда вы придете к выводу, что число их нарастает в геометрической прогрессии, как растет колония микроорганизмов, размножающихся посредством деления. Так, возможно, и будет расти энергетика грядущего мира.
Когда пишут о костре, где могучим и почти неугасаемым огнем горит горстка топлива, то читатель уже догадывается, что рассказ ведется не о простом, а о ядерном топливе, не об обычном, а о «втором огне», порождаемом реакцией ядерного распада, не о костре, а о ядерном реакторе, освобождающем атомную энергию. И что искать этот костер надо не в лесу, а в одном из наших атомных институтов.
Читатель не ошибся. Мы нашли этот чудесный реактор в одном из громадных институтов Государственного комитета по использованию атомной энергии, в здании по соседству с первой в мире атомной электростанцией. Его марка БР-5. Инициалы расшифровываются как «быстрый реактор», цифра 5 – как тепловая мощность в 5 мегаватт. Он успешно работает несколько лет. Он построен под руководством лауреатов Ленинской премии академика А. И. Лейпунского и профессора О. Д. Казачковского, а также инженера М. С. Пинхасика. Мы пришли сюда тогда, когда исход эксперимента был безупречно ясен, когда с торного пути исследователей рассеялись многие призраки, порожденные недостаточным знанием, – «призраки пещеры», как назвал их в старину философ Бекон.
Помещения атомных реакторов похожи друг на друга, в особенности для непосвященного глаза; крепостной характер их архитектуры определяется бетонными массивами биологической защиты; всюду множество панелей контроля и управления, иногда не умещающихся на стенах залов и поэтому расположенных рядами, как шкафы в библиотеке; за тяжелыми, как в сейфе, дверцами – могучие сплетения трубопроводов, массивные тела электромоторов, насосов. Но, быть может, ни в одной области энергетической техники инженерная фантазия не рождала столько принципиально разнообразных конструкций, как в семье атомных реакторов.
Как устроен реактор первой в мире атомной электростанции, мы знаем. Он построен из стержней из недеятельного, нерасщепляющегося урана-238, обогащенного до 5 процентов деятельным расщепляющимся ураном- 235. Таким образом, 95 процентов всей массы урана служит здесь ненужным балластом. Реактор работает на медленных нейтронах. Замедлителем нейтронов здесь служат графит и вода.
БР-5 отличается тем, что работает на быстрых нейтронах. Он составлен из тепловыделяющих стержней, заполненных концентрированным ядерным горючим – плутонием, элементом, не существующим в природе и искусственно созданным современной «алхимией». Реактор не нуждается ни в каком замедлителе. Просто надо строжайше рассчитанным образом сблизить стержни, чтобы в их строю возникла цепная реакция, нарастающий вихрь нейтронов, расщепляющих ядра плутония.
Автоматические регуляторы придают ей мирное течение.
Регулирующие органы реактора оригинальны: это пара никелевых браслетов общим весом в тонну, охватывающих рабочую зону, где идет цепная реакция. Они выполняют роль отражателя или, грубо говоря, роль пастухов, возвращающих заблудшие нейтроны обратно в зону. Органы управления сложны, они расчленены на более мелкие подвижные детали, как крыло самолета на закрылки. Всем этим хозяйством управляет при помощи тросов автоматическое устройство, которое ведет цепную реакцию, как автопилот ведет самолет. В аварийных случаях браслеты срываются вниз, нейтроны утекают из зоны, цепная реакция угасает.
Рабочая зона БР-5, где бушует цепная реакция, по объему не превышает ведра и раз в сто меньше объема рабочей зоны реактора атомной электростанции. Мегаватты тепловой энергии освобождаются в ничтожном объеме. А отсюда возникает сложнейшая проблема теплосъема – отвода полезного тепла. Даже ураганный поток газа, обтекающего стержни, не способен отвести выделяющееся тепло. О воде же и думать нечего. Ведь вода – замедлитель нейтронов, и поэтому нарушит самый принцип реактора. Расчет показывает, что с отводом тепла здесь управится лишь быстрый ручей из расплавленного металла; наиболее подходящий – легкий и легкоплавкий – натрий.
Даже самый далекий от техники человек посочувствует конструкторам, услышав это слово. Он, конечно, помнит по школьным опытам беспокойное поведение этого своеобразного вещества. Натрий мирно хранится в банке под слоем керосина – пособника поджигателей, но воспламеняется в воздухе и красиво взрывается в воде – пособнице пожарных.
И все-таки натрий приручен и впряжен в работу. Он прогоняется насосами через рабочую зону по замкнутой трубе. Его температура достигает 500 °C. От воспламенения его предохраняет инертный газ аргон. Через иллюминатор, остекленный защитным зеленоватым стеклом, мы глядим на могучие трубы натриевого контура, заключенные в замкнутом наглухо железобетонном каземате. Приблизиться к контуру опасно – он несет в себе радиоактивность, равную нескольким килограммам радия. Конечно, никому не пришло в голову направить трубу натриевого контура прямо в паровой котел. Он обогревает лишь промежуточный контур, в котором циркулирует эвтектический сплав натрия и калия, остающийся жидким даже при комнатной температуре. Промежуточный контур нерадиоактивен. Он подогревает парогенератор, в котором образуется пар средних параметров, способный вращать турбину.
Эти замкнутые контуры, сцепленные, как звенья цепи, образуют как бы кровеносную систему реактора. Только идеально чистый натрий циркулирует в ней безупречно. Примесь в нем кислорода в пять тысячных процента порождает окислы, вызывающие коррозию и закупорку труб, наподобие атеросклероза. Поэтому в помещении реактора находится перегонный аппарат для дистилляции натрия. Поэтому конструкторы включили в натриевый контур холодильник со стальными опилками, поглощающий окислы. В «организме» реактора он выполняет функции почки, очищающей кровь от вредных примесей.
На какой бы узел реактора ни падал взор, всюду видишь следы огромных трудностей, преодоленных с такой естественной простотой, какая встречается лишь в классических инженерных решениях.
Вот цепочка контуров аварийного теплосъема. Ясно каждому, что аварийная остановка насосов, гонящих металлы по контурам, приведет к гораздо более серьезным последствиям, чем внезапная остановка воды в горящей газовой ванной колонке. Ведь тепловыделение в реакторе не прекращается сразу. На этот случай ученые предусмотрели цепочку контуров, в которой тепло из рабочей зоны отбирается системой естественных восходящих течений: восходящим течением нагретого натрия, восходящим течением нагретого эвтектического сплава, наконец, восходящим током нагретого воздуха в высоченной фабричной трубе.
Остроумно загрузочное устройство реактора, позволяющее заменить любой стержень рабочей зоны и при этом не потерять аргон, и не спустить воздух, и не вызвать возгорания натрия, налипшего на стержне, и не пострадать самому от излучения. По шутливому выражению изобретателя, создававшего эту пробку, надежно закупоривающую «духа в бутылке», тут пришлось решать логическую задачу, подобную той, как переправить через реку одновременно волка, козу и капусту. Но боюсь, что обилие технических деталей утомит читателя.
Перейдем к выводам. Они серьезны и значительны.
Советские ученые развеяли призраки, порожденные недостаточным знанием, пугавшие мировую науку, заставлявшие сомневаться в скорейшем осуществлении идеи быстрых реакторов.
Они показали, что натрий не так страшен, как его малюют. Он даже надежнее и удобнее воды, потому что работает под нормальным давлением и не так разъедает трубы.
Они прогнали еще более грозный призрак, пророчивший, что под бомбардировкой неслыханно плотного потока нейтронов и ударами бесчисленных атомных микровзрывов в металле будет создаваться наклеп, чудовищно уродующий конструктивные элементы. По счастью, оказалось, что в высокотемпературной рабочей зоне реактора происходят одновременно и наклеп и отжиг, отчасти ликвидирующий наклеп. Керамические стержни из окиси плутония показали себя достаточно стойкими. Поставлен даже своеобразный мировой рекорд полноты выжигания ядерного горючего, достигшей после двух с половиной лет работы пяти процентов.
Была доказана в промышленных условиях возможность построения надежного и экономически выгодного реактора на быстрых нейтронах.
Что это даст людям?
Уже сейчас вокруг реактора, словно вокруг костра, прогоняющего мрак, собрались ученые самых разных интересов, проводящие ядерно-физические и материаловедческие исследования в потоках быстрых нейтронов небыва лой плотности. Но это – польза для науки. Что полезного даст реактор жизни?
Реактор на быстрых нейтронах замечателен тем, что может работать с расширенным воспроизводством ядерного горючего. Это значит, что запас горючего в атомной топке в ходе ее «горенья» будет возрастать. Разъясним, в чем дело.
Напомним, что каждый килограмм природного урана содержит только семь граммов изотопа урана-235, пригодного как ядерное горючее. Остальные девятьсот девяносто три грамма составляет недеятельный уран-238, уходящий в золу атомной топки.
Чудо техники заключается в том, что уран-238, помещенный в рабочую зону быстрого реактора, под воздействием быстрых нейтронов алхимически превращается в ценнейшее ядерное топливо – плутоний. Происходит более драгоценная метаморфоза, чем та, которую искали древние алхимики. Там старались добиться превращения мертвой ртути в мертвое золото. Здесь же мертвое вещество превращается в источник животворной энергии.
Если поместить в рабочую зону реактора уран-238, сделав из него, например, дополнительные стержни или отражатель нейтронов, можно добиться больших коэффициентов воспроизводства плутония, достигающих ста пятидесяти процентов.
Популяризаторы сравнивают реактор с птицей Феникс, сжигающей себя и затем возрождающейся из пепла. Размышляя глубже, еще раз убеждаешься, что законы поэзии не всегда совпадают с законами физики. Поэтические образы далеко не точно изображают сущность дела.
Реактор не во всем подобен сказочной птице. Все-таки сгоревшего не вернешь. Ни энергия, ни новые вещества в реакторе не рождаются из ничего. Просто происходят процессы, при которых «негорючие» в ядерном смысле элементы превращаются в горючие. Грубо сравнивая реактор с обычной печкой, можно сказать, что в дрова здесь превращается часть негорючих примесей и обмуровка самой топки. Огорчим еще раз неудачливых изобретателей «вечных двигателей»! Закон сохранения энергии не поколеблен, как не поколеблен и закон сохранения вещества.
Простодушие и доверчивость – не лучшее качество экспертов по изобретениям, и поэтому люди эти могут показаться придирами. А иначе нельзя. Ведь история знает лжеизобретателей, похвалявшихся осуществлением неосуществимых технических выдумок.
Когда-то немецкий ученый Орфиреус морочил голову русскому послу, предлагая продать Петру I вечный двигатель.
Это было большое колесо на двух стойках, которое вращалось само, без посторонней силы. В те времена в невозможности построения вечного двигателя не были убеждены окончательно, и поэтому колесо подвергли испытаниям. Машину запустили в пустой комнате, и дверь в нее наглухо запечатали. Через двое суток, когда сняли печи, колесо вертелось, как ни в чем ни бывало.
Орфиреуса погубила жадность: он уж слишком упорно торговался и жалел платить жалованье своей служанке. В ней же заключался весь секрет. Эта самая служанка и крутила колесо из соседней комнаты за шнурки, продетые сквозь стойки и протянутые под полом. Она и выдала проходимца Орфиреуса.
Заграничный изобретатель барон де-Шевремон предлагал в 1741 году Анне Иоанновне уступить секрет на некий порошок, исцеляющий от всех болезней и к тому же, между прочим, могущий «превращать свинец в золото».
Объявив, что владеет секретом делать золото, дипломатичный барон постеснялся пойти против логики и потребовать золото за своей секрет. Он просил Анну рассчитаться за изобретение чинами и орденами.
Он желал:
во-первых, производства в графы;
во-вторых, награждения орденом св. Андрея;
в-третьих, чтобы брат его был произведен в графы;
в-четвертых, чтобы брат его был награжден орденом св. Андрея;
в-пятых, чтобы ему был выдан паспорт, в котором он значился бы действительным камергером и действительным статским советником, и т. п.
На это русское правительство не согласилось. И потомки не очень осуждают правительство за такое невнимание к изобретательским предложениям.
Но как много, однако, присасывалось к России всяких этих вымогателей – шевремонов!
Рассказывают, что в двадцатые годы один изобретатель носился с особым секретным сверхмощным порохом. Заряд размером с гомеопатическую крупинку был способен вызвать огромные разрушения. Изобретатель показывал опыт. Под стальную болванку, лежащую на столе, подкладывал свою пилюльку и производил взрыв. Болванка подпрыгивала к потолку и в туче штукатурки валилась обратно, разбивая стол в щепки. Кто-то разгадал обман. Над потолком у изобретателя стоял большой электромагнит от подъемного крана. Он притягивал болванку и отпускал ее, а крупинка, оказывается, была ни при чем. Все это рассказано в одной из хороших научных книжек по магнетизму.
Не изгладилась еще в памяти недавняя слава Гринделла Метьюза, «изобретшего» в 1924 году аппарат «лучей смерти».
Весной 1924 года в одном из бесчисленных кабинетов генерального штаба одного из иностранных государств молодой капитан разбирал утреннюю почту.
Капитан ведал приемкой военных изобретений. Он вскрывал толстые конверты, бегло просматривал содержимое, раскладывал в папки описания и чертежи. Заключения по изобретениям дадут специалисты-эксперты, но капитан, не первый год сидевший на этой работе, заранее предсказывал результаты.
– Опять «лучи смерти»! – объявлял он вслух своему соседу по комнате. – Предлагается применить ультразвуки… Снова «смертоносные лучи»: предлагается применить ультракороткие радиоволны. Все – ерунда!.. Один профессор действительно ухитрился оглушить ультразвуками золотых рыбок в своем аквариуме, а другой уморил тараканов в пробирке с помощью ультракоротких радиоволн. На войне ни то, ни другое не применимо, если, конечно, не придется воевать с тараканами. Чтобы убить на расстоянии таракана, пришлось затратить уйму энергии. Стрельба из пушек по воробьям была бы более рациональным занятием! А чтобы убить на расстоянии человека, нужны такие мощности, о которых мы и мечтать не в состоянии…