 |
Еженедельник Объединенного института ядерных исследований (Электронная версия с 1997 года) |
№ 25 (4015) от 18 июня 2010:
ИБРу - 50: вехи истории
23 июня в Лаборатории нейтронной физики состоится семинар, посвященный 50-летию создания первого импульсного исследовательского реактора на быстрых нейтронах ИБР. В программе семинара запланированы выступления ветеранов лаборатории - участников работ по созданию реактора и его пуску, физиков-экспериментаторов, начинавших исследовательскую программу на нем. С воспоминаниями о создании реактора выступит Е.П.Шабалин, о первых исследованиях в области конденсированных сред расскажет И.Натканец, о ядерно-физических исследованиях - Л.Б.Пикельнер.
Со всеми этапами - от идеи до пуско-наладочных работ - этого замечательного проекта, с полузабытыми реалиями того времени можно познакомиться по воспоминаниям В.Д.Ананьева и А.Б.Попова, публикуемым в сегодняшнем номере еженедельника.
От идеи - до пуско-наладочных работ
Физическая идея импульсного реактора периодического действия проста и изящна. Она была высказана впервые Д.И.Блохинцевым в конце 1955 года на семинаре в ФЭИ (Обнинск), когда обсуждался эксперимент с использованием прерывателя пучка нейтронов от обычного стационарного реактора.
Вот как описывает это Дмитрий Иванович: "Когда мы обсуждали целесообразность создания такой установки (селектора) в ФЭИ, то мне бросилась в глаза несуразность всей идеи: действительно, необходимо было сооружать мощный реактор, чтобы иметь большую интенсивность в пучке нейтронов. Однако используется лишь небольшая доля этой мощности, ведь при вращении селектора большую часть времени пучок перекрыт... А не разумней ли заставить реактор работать импульсами, периодически разжигая в нем цепную реакцию?"
Д.И.Блохинцев предлагает схему такого реактора: имеется неподвижная активная зона из плутония, около нее с большой скоростью вращается стальной диск, на периферии которого вмонтирован урановый вкладыш (подвижная зона). При прохождении урана через центр неподвижной зоны реактор на короткое время становится надкритическим, в результате чего развивается нейтронный импульс. И так на каждый оборот диска, то есть мы имеем периодическую генерацию нейтронных импульсов.
В дальнейшем специалисты ФЭИ И.И.Бондаренко и Ю.Я.Стависский развили и теоретически обосновали идею ИБР. С этим "приданым" Д.И.Блохинцев и приехал в Дубну в 1956 году в качестве первого директора ОИЯИ.
Рисунок реактора ИБР сохранился в архиве А.Б.Попова.
Однако то, что реактор ИБР будет построен в Дубне, воспринималось далеко не однозначно. Руководство Средмаша планировало в составе ОИЯИ построить технологическую лабораторию с мощным стационарным реактором за рекой Дубна. Такая перспектива казалась Дмитрию Ивановичу весьма сомнительной по ряду причин: она не вписывалась в тематику ОИЯИ как центра фундаментальных исследований, а также по экономическим и кадровым соображениям.
При решающей поддержке И.В.Курчатова удалось склонить министра Средмаша А.П.Завенягина к реализации предложения Д.И.Блохинцева о создании в ОИЯИ Лаборатории нейтронной физики с базовой установкой - реактором ИБР. Итак, ИБР получил прописку в Дубне. На пост директора ЛНФ был приглашен И.М.Франк.
Началась разработка проекта. Научное руководство и физическую часть выполнял ФЭИ: О.Д.Казачковский - научный руководитель работ, И.И.Бондаренко, Ю.Я.Стависский, Ф.И.Украинцев, В.П.Зиновьев, Н.В.Краснояров, В.А.Малых. Там же была разработана электронная аппаратура СУЗ при участии Ю.А.Блюмкиной.
Проектирование тепловыделяющих элементов активной зоны проходило во ВНИИНМ (А.С.Займовский, И.С.Головнин), а изготовили их на комбинате "Маяк". В Центральном институте авиационного моторостроения имени П.И.Баранова была сконструирована и изготовлена Г.Е.Блохиным и В.А.Бочковским подвижная часть реактора - модулятор реактивности. В Подлипках в ЦНИИ-58 В.Г.Грабина изготавливались механизмы СУЗ и узлы активной зоны (П.М.Назаров, В.М.Лебедев).
Строительную часть проекта выполнял Ленинградский проектный институт (Б.В.Крутиков). В 1957 году началось строительство, темп работ был высокий, через три года основные строительные и монтажные работы были завершены. Сейчас это вызывает удивление! В скорости ведения строительства большая заслуга главного инженера ЛНФ С.К.Николаева, на котором лежала координация работ и комплектация эксплуатационного персонала реактора.
В июле 1959 года начинается очень важный этап - критическая сборка реактора. Проводилась она для того, чтобы экспериментально определить критмассу и ряд параметров, влияющих на длительность нейтронного импульса. Критстенд был создан в здании №45 (экспериментальный павильон на 100-метровой базе). Сейчас этого здания нет: при строительстве ИБР-2 в 1970 году оно было снесено. Подготовкой стенда занимался Б.Н.Дерягин. Ему много помогали Н.А.Мацуев и рабочие мастерской.
Вскоре появляется главная ударная сила - команда из ФЭИ во главе с начальником физпуска Ю.Я.Стависским. В нее входят Ф.И.Украинцев, В.П.Зиновьев, Ю.А.Блюмкина, В.И.Вьюнников, П.А.Тютюнников. От ЛНФ в пусковой группе - Б.Н.Дерягин (руководство загрузкой твэлов), Б.Н.Бунин (оператор пульта), Ю.Т.Кандиорин (загружающий), Е.П.Шабалин (помощник загружающего), В.М.Назаров (дозиметрический контроль); Ж.А.Козлов, П.С.Анцупов и Б.П.Шмаков работают на пересчетках; С.А.Квасников, В.Д.Ананьев и Ким Хен Бон (КНДР) - дублеры физиков ФЭИ, Н.Л.Владимиров - протоколист.
Работа на критстенде была очень интересной, и мы очень многому научились у наших опытных коллег из Обнинска. Критсборка прошла успешно, но были и неожиданности. Оказалось, что параметр, характеризующий скорость изменения реактивности при прохождении уранового вкладыша через активную зону существенно меньше, чем предсказывалось. Соответственно росла длительность нейтронного импульса. В связи с этим для уточнения первых данных в январе-феврале 1960 года была проведена критсборка-II, которой руководил Н.В.Краснояров (ФЭИ). К этим работам были привлечены, помимо участников первой сборки, В.А.Евсюков, А.А.Лошкарев, Н.Т.Хотько, Е.Н.Кулагин, А.Г.Пименов, Э.В.Волковысский. Ходом работ на критстенде постоянно интересовались Д.И.Блохинцев и И.М.Франк.
В апреле 1960 года подготовка ИБРа к пуску вышла на финишную прямую. Были проведены ходовые испытания машины (модулятора реактивности) до 6000 об/мин. Эти испытания обеспечивали Б.Н.Дерягин, С.А.Квасников, В.Д.Ананьев, Е.П.Шабалин, Б.Н.Ананьев, Н.С.Бычков, В.Н.Жуков, В.Д.Суздальцев, Н.А.Кульков. Закончилась наладка пульта управления и щитовых в зданиях 43 и 44 при активном участии Б.Н.Бунина, П.С.Анцупова, Н.Л.Владимирова, В.А.Евсюкова, В.Дрожжина, А.К.Попова, Г.В.Ветохина, Б.Е.Лощилова, И.В.Назаровой, Е.П.Тарасова, И.Н.Мартынова.
Силами В.М.Назарова, Ж.А.Козлова, А.И.Мотина, В.П.Шмакова была приготовлена к пуску дозиметрическая аппаратура. Активно включились в работу молодые инженеры В.Д.Денисов, В.П.Пластинин и группа китайских специалистов: Ван Ши-ди, Чень Те-юн, Цзен Най-гун. Оперативно работали конструкторы во главе с Б.И.Вороновым и мастерская под руководством Н.А.Мацуева.
Вся лаборатория была заряжена на пуск ИБРа, все ждали и готовили пуск. Но, пожалуй, больше других начала работы реактора ждали наши физики-экспериментаторы. Забегая вперед, скажу, что в испытании реактора приняли непосредственное участие физики под руководством Ф.Л.Шапиро: Ю.С.Язвицкий, В.И.Лущиков, А.Б.Попов, Г.С.Самосват, В.П.Алфименков, В.Н.Ефимов, а также электронщики во главе с Г.И.Забиякиным.
И вот 26 мая 1960 года выходит приказ №174 директора ОИЯИ Д.И.Блохинцева: "В связи с окончанием наладочных работ реактора ИБР приступить... к пуску и исследованию реактора, согласно утвержденной мною программе". Руководитель пуска - Ю.Я.Стависский, ему помогают специалисты ФЭИ Ф.И.Украинцев, В.П.Зиновьев, Ю.А.Блюмкина. Научный руководитель работ О.Д.Казачковский подписывает первое задание: начать загрузку активной зоны твэлами (как тогда говорили - стержнями). Набор критмассы и исследования реактора в стационарном режиме (без вращения модулятора реактивности) продолжались 20 дней. 17 июня ИБР достиг критичности на запаздывающих нейтронах. Далее наступил самый ответственный момент: в работу включается модулятор реактивности на 5000 оборотов в минуту и начинается вывод реактора на импульсную критичность с переходом через критичность по мгновенным нейтронам. Этого еще никто и никогда не делал в управляемом режиме. Мало того, для любого реактора такая возможность запрещена техническими средствами, в противном случае - неконтролируемый разгон реактора.
23 июня - решающий день. На пульте - Д.И.Блохинцев, И.М.Франк, О.Д.Казачковский и, конечно, пусковая группа во главе с Ю.Я.Стависским. За пультом - С.А.Квасников (кстати, именно он в 2001 году и заглушил реактор при выводе его из эксплуатации). Медленно идет ввод реактивности с помощью регулятора, постоянно измеряется нарастание нейтронного потока. На осциллографе появляются первые импульсы, они сильно флуктуируют, так как еще мала мощность - всего несколько милливатт. Далее по мере ее роста они стабилизируются, и все облегченно переводят дыхание. В 21.00 первая мощность реактора 30 Вт, первые нейтронные импульсы длительностью 35 мкс, они генерируются 83 раза в секунду. Все в радостном возбуждении поздравляют друг друга. Родился новый уникальный реактор!
По этому поводу дирекция ОИЯИ поздравляла участников пуска и ЛНФ в приказе №200:
15 июля средняя мощность ИБРа была доведена до проектной - 1 кВт.
Пуск реактора, а затем его успешная работа на физический эксперимент имели большое значение. Благодаря этому в ЛНФ была создана серия импульсных нейтронных источников: бустер ИБР и микротрон (1965), ИБР-30 и бустер ИБР-30 плюс ЛУЭ-40 (1969), ИБР-2 (1977), ИРЕН (2008) и, наконец, модернизированный ИБР-2М, пуск которого ожидается в скором времени. За эти годы интенсивность нейтронных источников выросла в две тысячи раз, изменялась конструкция, но физическая идеология оставалась прежней. На реакторе ИБР сформировался коллектив специалистов, который затем успешно развивал и совершенствовал импульсные источники ЛНФ.
В.Д. АНАНЬЕВ
