Майкл ДиМеркурио - Подводные лодки

Заметка: не все моряки в передней части подлодки являются офицерами сонарной комнаты. Офицеры торпедного отсека составляют особую «касту». Когда подлодка останавливается в порту, где моряков отпускают в увольнение, они как раз то, кто попадают в местную тюрьму и вынуждают американского посла высказывать своё недовольство капитану. Неприятные инциденты за границей возникают, в основном, когда офицеры торпедного отсека избивают местных байкеров. Если когда-нибудь встретитесь с одним из них, соглашайтесь со всем, что он говорит.

Офицеров сонарной комнаты также называют «обитателями носа подлодки» (они работают в носовой части подлодки). Вообще эти офицеры могут провести неделю на вахте и даже не вспотеть или не испачкаться. Поэтому им дали прозвище «сонарные девочки». Хотя моряки машинного отделения или торпедного отсека выполняют более тяжёлую в физическом отношении работу, судно не способно выполнить задание без «сонарных девочек». Но давайте быть честными — душ три раза в день и одеколон никак не ассоциируется с моряками реакторного отсека.

Но основное отличие сонарных девочек от моряков реакторного отсека состоит в том, что сонарные девочки считают, что вся подлодка выполняет роль объекта для поддержания жизни их гидрофонов или предназначена для того, чтобы доставить их «уши» в новые интересные места. А офицеры-атомщики знают правду — без них подлодка представляла бы собой мёртвую темную трубу без воздуха внутри, затонувшую на глубине. «Сонарные девочки», обитающие в кондиционированном помещении, зачастую относятся к потным атомщикам, как хозяин к своему дворецкому. Когда судно останавливается в порту и команда сходит на берег, атомщики отправляются в ближайший бар байкеров, а «сонарные девочки» идут в музей. (Всем бывшим «сонарным девочкам»: пожалуйста, не приходите ко мне домой отомстить. Вы меня там не застанете, потому что я буду в баре байкеров вместе с другими атомщиками.)

Мы рассмотрели устройство носовой части подлодки, Теперь обратимся к хвостовой части. Проверьте показания вашего дозиметра и проходите в «Диснейлэнд» через люк, расположенный в дальнем правом углу кают-компании. Вы попадаете в экранированный тоннель, ведущий в реакторный отсек.

Вот как всё это работает.

Альберт Эйнштейн доказал уравнение связи энергии и массы. До того как это уравнение было сформулировано, существовало два «священных» закона: закон сохранения массы, который гласит, что масса тела в замкнутой системе не изменяется. Другой — закон сохранения энергии: энергия, подобно массе, не может исчезнуть и появиться из ниоткуда.

Наш друг Эйнштейн изменил мир, утверждая, что масса может исчезнуть в процессе реакции и перейти в энергию. Константа «с» обозначает скорость света, очень большую величину, а с2 и вовсе гигантская цифра. Это означает, что очень малую массу можно превратить в большой сгусток энергии. Возьмём один атом урана U-235. Если вы направите медленный нейтрон к его ядру, то оно распадется на два меньших ядра плюс 2 или 3 нейтрона. Дело тут в том, что если вы взвесите ядро урана и нейтрон до реакции, а потом 3 нейтрона и малые ядра, получившиеся в результате взаимодействия, вы обнаружите, что начальная масса оказалась больше конечной.

Но куда же делась остальная масса? Она превратилась в 200 мегаэлектронвольт кинетической энергии или теплоты. Итак, уран просто превратил свою массу в энергию в активной зоне реактора. Звучит просто, но подождите, пока вы ничего не знаете об оборудовании, необходимом для осуществления этой «нехитрой» на первый взгляд операции.

В реакторном отсеке находится сам реактор, представляющий собой огромный цилиндр из магниево-молибденового сплава со стенками 18 сантиметров толщиной. Дно его имеет форму полусферы, из корпуса выходят 4 трубы, которые соединяют реактор с системой трубопроводов. Реактор представляет собой ёмкость, которая может выдержать высокое внутреннее давление.

Коррозия представляет большую опасность в случае ядерного реактора, потому что частицы оксида железа или ржавчины попадают в активную зону реактора и становятся чрезвычайно радиоактивными. Большим плюсом использования воды в качестве модератора и охлаждающей жидкости является тот факт, что вода не может стать радиоактивной.

Но частицы, плавающие в ней, могут стать радиоактивными. Это, например, продукты коррозии или куски подшипников насоса. Самым плохим считается попадание в воду кобальта-60, который имеет очень большой период полураспада (время, в течение которого определенное количество радиоактивных атомов распадается, так что останется примерно половина радиоактивных атомов).

Как раз эти мелкие металлические частицы и стали причиной рождения слова crud — технический термин для фильтрованной охлаждающей жидкости реактора, который впервые применили в Клинч Ривере. Crud образуется в охлаждающей жидкости реактора и становится чрезвычайно радиоактивным, создавая опасность для жизни, даже находясь за пределами экранированного реакторного отсека. Crud собирается в изгибах труб, в том месте, где труба совершает поворот. Когда запускают основные охлаждающие насосы, происходит резкая перемена в движении потока воды внутри труб, которые становятся причиной «взрыва crud». После этого происходит резкий скачок уровня радиации.

Для предотвращения этого процесса была установлена система очистки охлаждающей жидкости для отфильтровывания crud и очистки воды в реакторе. Ионизирующая решетка сделает воду сверхчистой и очищенной от crud, сводя к минимуму уровень радиации в машинном отделении.

Плохо то, что теперь у вас есть огромные объемы радиоактивных частиц внутри очистного оборудования. Раньше подлодки сбрасывали эти отходы в море. Теперь объем выбросов строго контролируется. Подлодки заходят в док и сбрасывают отходы в специальные свинцовые резервуары. Отходы с высоким уровнем радиоактивности отправляют на склад отработанного топлива в Айдахо Фоллз.

Модератор — вещество, которое замедляет активные быстрые нейтроны, образующиеся при распаде урана в результате молекулярных столкновений. Это похоже на замедление бильярдного шара при столкновении его с другим шаром. Когда нейтроны замедляются, они способны стать причиной ещё одного распада. При отсутствии модератора, быстрые нейтроны просто «вырывались» бы наружу из активной зоны реактора. Это одно из обстоятельств, отличающих реактор от атомной бомбы, — утечка нейтронов.

В реакторе число реакций контролируется с помощью замедления быстрых нейтронов после каждого распада. А в бомбе вещество, использующееся для распада, имеет настолько большую плотность, что утечка нейтронов сведена к минимуму. Реакция происходит и при наличии быстрых нейтронов. В этом случае реакция является неконтролируемой, происходит увеличение мощности, пока бомба не взрывается.

Иногда уровень радиоактивности в реакторе становится настолько высоким, что он может достичь критической массы и при наличии быстрых нейтронов. В этом случае реактор выходит из-под контроля. В течение нескольких секунд он ничем не отличается от атомной бомбы. Но вместо продолжительной ядерной реакции энергия разрывает реактор на куски — это можно назвать «быстрым критическим распадом». В результате радиоактивные частицы разлетаются по окрестностям, заражая этот район, но, скорее всего, мощности взрыва недостаточно для того, чтобы стереть с лица земли целый город — по крайней мере, в большинстве случаев.

Хотя теория вероятности и второй закон термодинамики «не позволят» реактору взорваться подобно бомбе, вероятность такого поворота событий существует.

Вода, которая циркулирует через реактор к паровым котлам, а затем к рециркуляционным насосам реактора, а потом снова в реактор, называется основным охладителем. Он «основной», потому что он циркулирует в радиоактивной петле, что в свою очередь является одной из составных частей ядерного реактора.

Он отличается от «вторичного» охладителя, которым является пар, вырабатываемый паровыми котлами, чтобы поддерживать низкий уровень радиоактивности в машинном отделении. Эта жидкость не совсем охладитель — она не охлаждает реактор, потому что её задачей является поддержание рабочей температуры на отметке 315 °C. Точнее было бы назвать эту жидкость «переносчиком тепла». Она отводит тепло от реактора для использования в паровых генераторах. Тем не менее, быстрее сказать «охладитель», чем «жидкость для отвода тепла».

В корпусе реактора имеются два впускных патрубка, через которые поступает вода. Затем холодная вода попадает во впускной пленум, чтобы поступающая вода равномерно распределялась по дну реактора. Поступающая вода относительно «холодная» (после того, как паровые котлы забрали энергию из воды, она становится относительно холодной: её температура около 238 °C, что ниже 260 °C — температуры выходящей из реактора воды).