Этот завод несколько отличался от Ханфордского. Реакторы в Клинтоне были не с водяным, а с газовым охлаждением. Они были рассчитаны на мощность всего тысяча киловатт, что составляло очень небольшую долю мощности ханфордских реакторов. Газовое охлаждение было использовано в целях большей простоты и скорости постройки. Но такой способ отвода тепла, вполне приемлемый на небольших установках, не подходил для крупных. Между прочим, впоследствии в результате некоторых усовершенствований удалось повысить мощность клинтонской установки.
К моменту начала проектирования завода в Ханфорде мы умели отделять плутоний от урана лишь в микроскопических количествах и только лабораторными методами. Единого мнения о том, какой способ наиболее пригоден для этого, не было. Еще меньшая ясность была в отношении необходимого оборудования. Тем не менее, работа над проектом завода не останавливалась.
Проектирование, приобретение материалов и строительство должны были вестись одновременно с разработкой процесса выделения и его усовершенствованием по ходу накопления знаний. Главная задача заключалась в получении достаточного количества облученного урана, нужного для разработки технологии его обработки. Причем завод в Ханфорде должен был быть в основном построен до получения результатов в Клинтоне.
В компании «Дюпон» все работы по плутонию были поручены специальной секции отдела взрывчатых веществ, возглавляемой Р. Уильямсом. Инженерному отделу компании было поручено выполнять все заказы этой секции.
Информация об исследованиях, ведущихся в Чикаго, передавалась компании «Дюпон» по различным каналам. Сотрудники компании часто приезжали в Чикаго и Клинтон для обсуждения проектов и получения подробных данных. В Чикаго и Клинтоне постоянно находилось несколько сотрудников компании «Дюпон», осуществлявших постоянную связь ученых с практиками. Каждая существенная деталь установки должна была получить одобрение сотрудников Комптона. В дополнение к обычному окончательному утверждению руководством округа чертежи, имевшие отношение к самому процессу, предварительно одобрялись Чикагской лабораторией.
Соображения секретности накладывали специальные условия на обращение с чертежами, отчетами и всякой другой документацией, которой обменивались наши учреждения. Поэтому приходилось прилагать большие усилия, чтобы избежать всевозможных административных задержек. Для ускорения строительства чертежи расчленялись таким образом, чтобы по ним нельзя было установить общее назначение сооружения. Благодаря этому удавалось избежать засекречивания многих чертежей, что было особенно важно при их использовании субподрядными фирмами и персоналом на строительной площадке.
Еще до привлечения компании «Дюпон» Чикагская лаборатория начала разрабатывать черновой проект реактора, охлаждаемого гелием, мощностью во много раз меньшей, чем мощность основных реакторов. Детальный отчет об этом проекте был передан впоследствии компании, которая продолжала его разрабатывать в течение декабря 1942 г. и января 1943 г. Одновременно инженеры компании начали интенсивно изучать сравнительные преимущества гелиевой и водяной систем теплосъема для реакторов.
К февралю 1943 г. нам пришлось окончательно расстаться с планами использования гелия в реакторах, поскольку всем стало ясно, что, хотя теоретически эта система и была более совершенной, она сулила нам множество практических неудобств, связанных с очисткой больших количеств радиоактивного газа. Главным аргументом при этом была трудность осуществления и эксплуатации герметичного корпуса реактора. Большие неприятности сулила также проблема перегрузки такого реактора под давлением. Как только стало ясно, что водяную систему охлаждения будет проще и дешевле изготовить, все работы по освоению гелиевого метода были остановлены.
В период выбора площадки в Ханфорде мы считали, что отвод тепла будет осуществляться гелием, но не упускали из виду и вероятность использования водяного охлаждения, поэтому выбирали площадку с учетом этой возможности. Впоследствии, когда стали ясны преимущества водяной системы охлаждения, обнаружилось, что при этом, кроме больших резервов холодной воды, важна и ее чистота. К счастью, вода Колумбии содержала растворенные соли в количествах даже меньших, чем требовалось, что значительно облегчило ее использование.
Однако вплоть до запуска первого реактора существовали опасения, что для успешной работы реактора чистота охлаждающей воды должна быть почти такой, как дистиллированной. Чтобы гарантировать работоспособность хотя бы одного реактора, если эти опасения оправдаются, пришлось предусмотреть строительство крупной установки для деионизации воды.
Однажды вечером в Ханфорде я обсуждал целесообразность такого строительства с сотрудником компании «Дюпон» Ридом, когда в комнату вошел доктор Хилберри. Я тотчас же поинтересовался его мнением по этому вопросу.
— Установка для деионизации воды, — ответил он, — вероятно, не понадобится, однако если она все же будет нужна, то ее отсутствие сорвет все наши планы. Я повернулся к Риду:
— Начинайте строить.
— Во сколько может обойтись это строительство? — спросил Хилберри.
— Около восьми миллионов долларов.
— Слава богу, что я не знал этого, когда высказывал свое мнение.
Подобный способ оперативного решения проблем применялся мной, конечно, не всегда. Обычно ему предшествовали настолько тщательные исследования, насколько это допускалось отпущенным временем. Тем не менее, зачастую приходилось принимать решения, когда неизвестных факторов было намного больше, чем известных. Мы построили только одну деионизационную установку, и, к счастью, ее не пришлось использовать.
Мы рассчитывали, что в воде после ее прохождения через систему охлаждения реактора будут содержаться радиоактивные вещества со сравнительно коротким периодом полураспада. По проекту предполагалось направлять эту воду сначала в бассейн для выдерживания. Эта мера была предпринята, чтобы исключить вредное влияние радиоактивности на рыбу в реке. Мы были уверены, что после перемешивания в реке эта вода будет совершенно безвредна для населения, живущего вниз по течению.
Вскоре после выбора площадки я беседовал с Робинсом, инженером, строившим рыбопроводы на гидроэлектростанции в Бонневиле, и рассказал ему, какие меры мы принимаем, чтобы защитить лососей. Долго после беседы с ним я вспоминал его слова: «Каковы бы ни были ваши достижения, вы навлечете на себя вечное проклятие всего Северо-Запада, если повредите хотя бы одну чешуйку на одном лососе». К счастью, нам удалось этого избежать.
Бетонные стены бассейна выступали над землей на высоту, необходимую для защиты от радиации всякого приблизившегося к ним. Чтобы избежать возникновения турбулентности в течении реки, сбросные трубы были направлены под углом, поэтому поток был сходящимся. Скорость воды в трубах была выбрана около 30 километров в час, чтобы рыба не могла заплыть в бассейн. При этом все сбросные воды непрерывно проверяли на радиоактивность.
Конструкция реакторов определялась четырьмя важнейшими факторами. Во-первых, опасностью для окружающих, возникающей из-за утечки радиоактивных газов в результате механических повреждений или дефектов конструкции; во-вторых, критической величиной выделяющегося тепла в реакторе, которое может превысить нормальные пределы, скажем, из-за колебаний в подаче воды; в-третьих, качеством конструкционных материалов самого реактора, обусловливающих требования, предъявляемые к качеству охлаждающей воды, и, в-четвертых, совершенно неизученным тогда влиянием длительного нейтронного облучения на прочность конструкционных материалов.
Для максимального выхода плутония облучение урана в реакторе должно продолжаться несколько месяцев, лишь после этого можно начинать его отделение от невыгоревшего урана и продуктов деления.
Рабочая зона реактора состояла из тщательно обработанных блоков графита высокой чистоты, в которые были заделаны алюминиевые трубы, загруженные ураном в виде небольших цилиндров или брусков. Реактор охлаждался водой, поэтому нас крайне беспокоила проблема коррозии, так как мы знали, что выход из строя даже малой части труб будет означать остановку всего реактора.
Проект должен был удовлетворять трем главным требованиям: быть неуязвимым для известных или неизвестных источников опасности; обеспечивать надежность в работе и быстроту достижения запланированного уровня производства плутония. Трудности, возникавшие на нашем пути, не поддаются описанию — ведь многие детали конструкций весом более 100 тонн нужно было собирать с точностью, соответствующей производству прецизионных механизмов. Лишь благодаря поддержке промышленных фирм компании «Дюпон» удалось преодолеть эти неслыханные трудности.
Теперь невозможно представить, сколь сложны были многие стоявшие перед нами задачи. Достаточно показателен пример с изготовлением алюминиевых труб. Чтобы разработать технологию их изготовления, крупнейшей фирме «Алуминиум компани оф Америка» потребовалось семь месяцев напряженных исследований.
Мы быстро и, как нам казалось, своевременно начали изучать технологию изготовления оболочек для урана. Однако исследования удалось завершить лишь за несколько месяцев до пуска первого реактора.
Особую проблему представляла защита реактора. Десять месяцев ушло только на подготовку к ее сооружению, а сооружение ее заняло еще три месяца. На основе научных расчетов нужно было выбрать доступный и пригодный для защиты материал. Только после этого можно было начинать проектирование. В ходе исследований удалось получить особый сорт прессованной древесины высокой плотности. Затем нужно было разработать специальные методы и создать особые инструменты для обработки блоков этого материала. Нужно было заказать тысячи тонн стальных плит и миллионы квадратных метров прессованной древесины. В то же время составлялось техническое задание на всю защиту, которое предъявляло очень высокие требования к точности сборки. Около 60 фирм привлекались к выполнению этого заказа, но все они отказались из-за сложности конструкции и недостатка времени на разработку ее технологии. Лишь после того как в мастерских компании «Дюпон» были разработаны образцы и технология процесса, удалось найти фирму, согласившуюся выполнить этот заказ. Не менее трудной проблемой явилась сварка окружающих реактор стальных плит. Эту работу надо было выполнить очень точно. Даже самые ничтожные дефекты не допускались. Несколько месяцев пошло только на отработку методов сварки. Была разработана система повышенной оплаты труда сварщиков. Чтобы получать повышенную заработную плату, сварщик должен был посещать специальные курсы и время от времени сдавать экзамены по качеству сварки.
Некоторые детали реактора имели необычные формы, причем допуски на точность обработки и вес их были на грани технических возможностей. Наряду с этим существовало много совершенно необычных и ранее не изготовлявшихся узлов, таких, как управляющие и аварийные стержни, специальные приборы, механизмы для загрузки и разгрузки реактора, кабина подъемника со сверхтяжелой защитой, наконец, вся система отвода тепла. Изготовление каждой детали этих узлов требовало аккуратной и тщательной обработки.
Для обеспечения бесперебойной подачи воды к каждому реактору были созданы независимые системы водоснабжения, которые дублировали, друг друга. Одновременно эти системы были связаны между собой. При выходе из строя одной системы вторая могла обеспечить поступление воды. Были также предусмотрены аварийные резервуары, расположенные на большой высоте, с автоматическим подключением в случае выхода из строя обеих систем водоснабжения. Эти сложные меры предосторожности были необходимы для того, чтобы обеспечить снабжение реактора водой на время устранения аварии.
Для защиты персонала от мощного излучения (по мощности это излучение было эквивалентно излучению сотен тонн радия), сопровождающего образование плутония, реакторы были окружены массивной сплошной стеной из стали, прессованной древесины и бетона.
На каждый реактор отводилась площадь, равная 2,5 квадратных километра. Расстояние между реакторами было установлено 10 километров. Если бы возникла необходимость в строительстве дополнительных реакторов, мы разместили бы их между уже построенными.
Разработка оборудования для завода по выделению плутония должна была вестись параллельно с разработкой реакторов, даже скорее с некоторым опережением ее. К счастью, два наиболее перспективных технологических процесса требовали использования практически одинакового оборудования и, по крайней мере, первую стадию проекта можно было уже разрабатывать. Окончательные решения по большинству узлов завода в Ханфорде должны были быть приняты до того, как будет запущена установка в Клинтоне.
Сначала нам казалось необходимым иметь восемь заводов по переработке горючего, потом шесть, потом четыре. В итоге на основе опыта работы полупромышленной установки в Клинтоне мы сократили их число до трех, из которых один должен быть резервным. Я особенно хочу обратить внимание читателя на то, что эти заводы были нами спроектированы в то время, когда мы располагали лишь микроскопическими количествами плутония. На этих заводах мы также применили независимые, дублирующие друг друга системы снабжения водой и энергией, чтобы обеспечить наибольшую надежность их работы. Каждый завод представлял собой сплошное бетонное строение около 250 метров в длину, разделенное внутри на отдельные камеры, содержавшие различные установки, в которых происходил процесс выделения плутония. Для защиты от интенсивного излучения камеры были окружены бетонными стенами толщиной более двух метров и сверху накрыты бетонными плитами почти такой же толщины.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50