Дело о радиоактивном кобальте

ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ

— Атомный реактор? — спросил г-н Кудерк. — Знаете, мои друзья, что нужно говорить об атомных реакторах во множественном числе. Кроме EL-2 и EL-3, у нас еще есть небольшие, с очаровательными названиями: «Аквилон», «Прозерпина» и т. д. Они предназначены для опытов, это значит, что они служат физикам, изучающим природу материи, или инженерам, строящим новые реакторы — более крупные, имеющие значение для промышленности. Основываясь на опытах в Сакле, создают атомный реактор в Маркуле, который будет давать до 150000 киловатт энергии.

Я слушал уже довольно рассеянно, когда мы направились в правую сторону еще одного круглого здания.

Я всецело был поглощен мыслями о счетчике. Г-н Кудерк обращался больше к Голове-яйцу, шедшему слева. Я сообщаю эти детали, чтобы, если не извинить, то хотя бы объяснить мои чудачества. Действительно, уже не поддерживая разговора, я неожиданно спросил:

— По сравнению со всеми этими приборами, счетчик Гейгера, несомненно, самый маленький?

— Да, действительно — наименьший, — ответил г-н Кудерк, немного удивленный.

— Его можно положить в карман?

Я прикусил губу. Слишком поздно! По выражению опеча> ленного лица Головы-яйца я понял, что совершил крупную оплошность. Реакция г-на Кудерка не заставила себя ждать.

— Подождите, мои друзья! — воскликнул он и остановился. — Уж не имеете ли вы намерения стащить у меня счетчик Гейгера? Кажется, это в ваших привычках. Не один ли из вас засунул в карман кусочек радиоактивного кобальта?

Г-н Кудерк остановился, оглядел нас сурово и с некоторой опаской. Я покраснел до кончиков ушей, раскрыл рот, как карп на поверхности воды, и не мог произнести ни звука. Что сказать? Как исправить ошибку? Я вывел г-на Кудерка на пылающую землю и сам не знал, как спастись. Тогда Голова-яйцо пришел мне на помощь,

— Не беспокойтесь, мсье Кудерк! Не мы украли радиоактивный кобальт. Мы знаем, какую опасность он представляет. Нет, мы не похитим у вас счетчик! И с самыми благородными намерениями мы хотим вас просить нам его одолжить.

Г-н Кудерк недоумевал.

— Одолжить? Вот те на! Что вы собираетесь делать с ним?

Голова-яйцо, не растерявшись, с естественностью, которой

я не предполагал у него, продолжал:

— Умоляю вас, не спрашивайте нас — для чего! Окажите нам доверие. Позднее… мы вам расскажем! Но сейчас… Это для доброго дела, мсье Кудерк! Даем слово, что не будет ничего плохого. Наоборот! Но до поры до времени надо все держать в секрете…

— Скажите, дети, — сказал г-н Кудерк с удивлением в глазах, — вы, кажется, не понимаете, о чем идет речь… Вы говорите о счетчике Гейгера, не зная, что это такое. Вы отдаете себе отчет…

— Но мы же сказали, что он нам нужен… с доброй целью. Вы нам не доверяете, мсье Кудерк?

Г-н Кудерк был в затруднении. Он не думал сомневаться в нашем честном слове, но его смущала таинственность нашей просьбы. Однако я чувствовал, что настойчивое желание внушить ему доверие должно было взять верх над его вполне основательным сомнением. Это был прямой, с открытым сердцем человек, и ему было неприятно нанести нам рану отказом.

Я со своей стороны считал поведение Головы-яйца мужественным и восхищался его умением брать быка за рога. Поэтому мое чувство дружбы к нему становилось все более горячим.

Г-н Кудерк все еще медлил.

— Хитрые вы ребята! Вы тянете меня за руку. Но вы не воспользуетесь счетчиком в дурных целях?

— Обещаем! — ответил Голова-яйцо. — Честное слово.

— Вы знаете, что я несу ответственность за все приборы…

— Мы будем обращаться со счетчиком Гейгера очень осторожно.

— Хм! В таком случае… Надеюсь, я не буду раскаиваться… Вы мне его вернете дней через десять? Хорошо! Согласен!

— Вы согласны! — закричали мы в один голос.

Получив это обещание, для нас такое важное, вырванное у г-на Кудерка, я теперь более внимательно слушал объяснения, касающиеся работы самого реактора. Но произошла странная вещь: хотя предмет был труден для понимания, он так захватывал, затрагивая вопросы, разговоры о которых я слышал чуть не с рождения, что в течение десяти минут я забыл обо всем остальном.

Так я узнал, что уран есть смесь трех изотопов: урана-233, которого в смеси чуть больше 99 процентов, урана-235— 0,7 процента и урана-234 —только 0,006 процента. Таким образом, за исключением последнего, в него входит 140 атомов урана-238 на один атом урана-235. Все ядра этих изотопов содержат 92 протона, но отличаются по содержанию нейтронов. Так, в первом —146, во втором меньше—143, а в последнем всего 142.

— Представьте себе, — говорил нам г-н Кудерк, — такое сложное соединение, как эти ядра, под «бомбардировкой» нейтронов, обладающих большими скоростями. Что произойдет, если новый нейтрон проникнет в ядро? Он или нарушит непрочное равновесие и заставит взорваться ядро, или вызовет перемещение ранее существовавших частиц, что приведет ядро через некоторое время в новое стабильное состояние. Мы узнали, что уран-235 — наилучшая взрывчатка. После захвата нейтрона ядро расщепляется на две или три части, которые устремляются в пространство с большой скоростью, унося огромную кинетическую энергию в 200 миллионов электрон-вольт… Эти частицы есть не что иное, как ядра более легких элементов, таких, как цезий, барий, лантан и т. д. Они быстро затормаживаются окружающей средой, воспринимающей в форме тепла энергию этих ядер.

Ядро урана-238 отличается по своему составу. Оно может расщепляться под действием нейтронов большой энергии. Но оно может также, не взрываясь, захватывать нейтроны меньшей скорости. В результате бета-распада оно теряет электрон и его положительный заряд возрастает от 92 до 93; этот новый элемент (с периодом полураспада 2,3 дня), не существующий в природе, назван «нептунием». Он распадается с испусканием бета-излучения и дает рождение новому «трансурановому» элементу 94, названному «плутонием»[10]. Он также радиоактивен, но жизнь его более продолжительна и может длиться десятки тысяч лет.

— Если я хорошо понял, — обратился я робко, вспоминая уроки Головы-яйца, — как деление ядра, так и образование новых элементов происходит главным образом потому, что уран обладает излишком нейтронов.

— Как приятно с вами беседовать, мальчики, — воскликнул г-н Кудерк с истинным удовлетворением. — Действительно, — добавил он, — ядра легких стабильных элементов состоят из одинакового числа нейтронов и протонов. У более тяжелых элементов число нейтронов по сравнению с числом протонов прогрессивно возрастает. Так, ядро серы содержит 16 нейтронов и 16 протонов. Но уран-235, состоящий из 235 частиц, имеет 143 нейтрона и только 92 протона. В момент деления разделяющиеся части оказываются нестабильными ядрами, непохожими на стабильные ядра. Тотчас же или позже этот процесс сопровождается вылетом быстрых нейтронов. Жолио-Кюри, доказавший появление приблизительно трех нейтронов при расщеплении одного атома, предполагал, что нейтроны, освобожденные таким образом в массе урана, могли бы вызвать деление других ядер.

— Цепная реакция! — воскликнул я, счастливый от того, что понял смысл этого выражения.

— Да, — сказал г-н Кудерк, улыбаясь. — В этом процессе число нейтронов постоянно возрастает в геометрической прогрессии. Атомная реакция, начавшаяся в каком-либо месте, возрастает с большой скоростью и приводит к взрыву.

— Это принцип атомной бомбы? — спросил снедаемый любопытством Голова-яйцо.

— Это также принцип реакторов, — ответил г-н Кудерк.

Он собирался, несомненно, еще многое нам сообщить по

этому поводу, но мы подошли к зданию классического стиля, которое скрывал от нас большой металлический купол, где помещался самый мощный атомный реактор (или котел) EL-3. Мы быстро миновали машинный зал, и г-н Кудерк повернул запор тяжелой, герметично закрываемой двери. Мы миновали еще один пустой зал и должны были открыть еще одну такую же дверь. Казалось, что мы идем по подводной лодке. Но непроницаемость — это мера безопасности, и она надежная, так как внутреннее давление на оболочку, которая защищает атомный реактор, ниже, чем атмосферное; при аварии это помешает радиоактивному воздуху выйти наружу.

Пройдя вторую дверь, мы оказались в огромном металлическом колпаке 46 метров в диаметре. В центре колпака была установлена своеобразная 14-сторонняя призма. Атомный реактор был соединен металлическим туннелем с бетонным помещением без окон, где находились радиоактивные стержни, которые нужно было подвергнуть химической переработке. Не только эти стержни, но в случае опасности и весь реактор могут быть отделены и помещены в бетонный погреб, так что он может служить для реактора своеобразной могилой.

Вообще же атомный реактор связан с лабораториями, с пультом наблюдения и контроля, расположенными на разных этажах вокруг металлического купола. Мощная радиация, исходящая из центра колпака, поглощается защитой из свинца и бетона. Однако устройства для отвода газов и автоматические тележки позволяют вводить через каналы все виды специального горючего, куски металла или пластических масс для исследования действия радиации. Те же самые тележки снабжают реактор урановыми стержнями и извлекают их из реактора для перевозки в помещение, где производится дезактивация.

Описание, данное нам г-ном Кудерком, показалось мне слишком кратким. Во всяком случае я не понял, как функционирует атомный реактор. Недоумение, должно быть, отразилось на моем лице, так как г-н Кудерк рассмеялся.

— По крайней мере, когда вы не понимаете, вы не делаете вида, что все уразумели. Это хорошо, мои мальчики. Надо, по мере возможности, смотреть в глубь вещей. Итак, я вам рассказал теоретически, как возникающие в процессе деления одни нейтроны расщепляют ядра других атомов и создается цепная реакция. Практически все это не так просто. Поскольку ядра чрезвычайно малы и их разделяет относительно большое расстояние, встреча нейтрона с одним из этих ядер мало вероятна, если толщина вещества недостаточно велика. Для получения цепной реакции, урана-235 например, надо иметь наименьшее минимальное количество вещества, называемое критическим, ниже которого столкновения были бы слишком малочисленны, чтобы получилось увеличение количества нейтронов. Мы подходим здесь к принципу атомной бомбы. Этот принцип таков: помещают под очень крепкую оболочку две полусферы урана-235 или плутония, отделенные одна от другой. С помощью обычного взрыва быстро сближают две эти полусферы, чтобы получить массу больше критической. После этого начнется расщепление урана со всеми известными последствиями.

— Почему же не взрывается атомный реактор? — спросил Голова-яйцо, бросив подозрительный взгляд на реактор.

— Внимание! Хотя в реакторе используется естественный уран, то есть смесь двух изотопов, самая большая трудность состоит в том, как поддерживать реакцию на желательном уровне. Действительно, возможно, что нейтроны будут поглощены не ядрами урана, а более легкими ядрами, в частности продуктами распада урана-238. Когда количество легких ядер возрастает до такой степени, что процесс разделения замедляется, говорят, что реактор отравляется вредными веществами. Таким образом, время от времени необходимо удалять из реактора бруски урана и химически их очищать.

— Чистка происходит в «каземате», о котором вы говорили? — спросил я, чтобы главным образом показать, что я не позабыл ничего из данных объяснений.

— Да, но это не все. Нужно экономить число нейтронов. Чтобы уменьшить число нейтронов, бесполезно уходящих в атмосферу, надо поместить вокруг стержней урана нечто вроде отражателя. В реакторе EL-3 применяют в качестве отражателя графит, малопоглощающее вещество, в котором столкновения нейтронов с ядрами упруги, как удар теннисного мяча о стену. Как вы уже знаете, полезны только 0,7 процента урана-235, остальное — это относительно инертные ядра урана-238. Однако мы видели, что очень быстрые нейтроны могут расщеплять уран-238. Чтобы нейтроны, выделенные ураном-235, могли вызвать деление урана-235, и только, нужно уменьшить их энергию. И вот графит играет роль замедлителя нейтронов. Но и этого недостаточно. В нашем реакторе применяют еще один замедлитель: тяжелую воду. Нейтроны соприкасаются с ядрами тяжелого водорода без поглощения. Таким образом они теряют часть своей энергии. Замедленные, или тепловые, нейтроны будут более действенными, то есть у них больше возможности быть захваченными ядрами урана-235. Тяжелая вода циркулирует вокруг стержней. Она не только замедляет нейтроны, но и поглощает тепло, создаваемое ядерной энергией. Наш реактор EL-3 имеет высокий поток нейтронов, соответствующий тепловой мощности 15 мегаватт. Реактор в Маркуле еще мощнее.

— Но когда уран-235 будет полностью расщеплен? — спросил Голова-яйцо.

— Следует заменить стержни. Теперь происходит замечательное явление. По мере того как уран расщепляется, он заменяется в очень большой степени плутонием, продуктом превращения урана-238. Плутоний обладает той же способностью к расщеплению, что и уран-235.

— Но тогда, — мечтательно сказал Голова-яйцо, — стоит ли замедлять нейтроны? Мешать им встречаться с ядрами урана-238?

— Мое дитя, — воскликнул г-н Кудерк, — поверь мне, несмотря на твое прозвище, у тебя хорошая голова!

Голова-яйцо покраснел. Думаю, никакой комплимент не мог доставить ему большего удовольствия.

— Да, противоречие, которое ты заметил, имеет место. Мы стоим перед выбором. Чем больше погружают стержни урана в тяжелую воду, тем больше получают замедленных нейтронов и посредством расщепления урана-235 или плутония — атомной энергии. Теперь мы имеем реакторы большой мощности. Эти реакторы могут создавать очень большую радиоактивность в результате кипения и испарения тяжелой воды. Для предупреждения несчастных случаев ставят регулирующие стержни из кадмия — элемента, сильно поглощающего нейтроны. Но можно не так сильно замедлять нейтроны и использовать их для производства плутония и урана-238. Увы, создание атомной бомбы поглощает огромное количество плутония в ущерб той пользе, какую он мог бы принести французской промышленности. Поэтому у нас во Франции сейчас больше плутониевых реакторов, чем энергетических.

После этих слов мы вышли из помещения атомного реактора на аллею. Увлекшись собственными объяснениями, г-н Кудерк продолжал говорить. Но его речь теперь была обращена в будущее. Он говорил нам об огромных запасах ядерной энергии, которой располагает человечество. Угроза ужасной атомной войны должна бы вынудить людей навести порядок в международных делах. Ведь человечество располагает теперь энергией, чтобы превратить пустыни и ледники в плодородные земли. Движимые атомной энергией огромные машины могли бы трудиться вместо людей. Голод, который еще свирепствует во многих частях земного шара, исчез бы, и человечество вступило бы в золотой век изобилия.

Я почувствовал усталость. Г-н Кудерк это заметил. Он предложил нам вернуться в Жиф-сюр-Иветт сыграть партию в волейбол. Мы вернулись назад к тому месту, где ученый оставил свой автомобиль. С тяжелой головой, с пылающими ушами — в результате умственного напряжения, к которому я не привык, — я искал способ, как напомнить г-ну Кудерку о его обещании. Но у нашего чичероне была-хорошая память.

— Подождите меня минутку, — сказал он, предлагая нам занять место в машине. — Я пойду за счетчиком. Да простит меня бог, если совершаю ошибку…

Через десять минут он вернулся с небольшим кожаным футляром и бережно положил его мне на колени. Не сказав, как надо обращаться со счетчиком, он просил меня вернуть счетчик возможно скорее. Я ему обещал, мысленно лаская кожаную коробку.

«Конец венчает дело» повторял нам постоянно не помню уже какой педагог. Мы располагали теперь мощным и надежным средством, чтобы обнаружить вора, кто бы он ни был.