Письмо И.В. Курчатова Л.П. Берия о строительстве опытных уран-графитовых котлов
Сов. секретно
Товарищу Берия Л.П.
В соответствии с Вашими указаниями намечено установить физический уран-графитовый котел на Урале где и предположено вести его эксплуатацию на предельно большой мощности, при которой еще нет необходимости в искусственном охлаждении и которая по расчетам будет равна 20-30 kW.
Физический уран-графитовый котел строится нами для решения следующих трех задач:
1. Проверка исходных данных, положенных в основу технического проекта промышленного уран-графитового котла:
а) выбор наиболее выгодного диаметра урановых блоков;
б) определение допустимой толщины водяного слоя, окружающего урановый блок;
в) выбор наиболее выгодного расстояния между урановыми блоками.
2. Испытание чистоты графита и урана, используемых при постройке котлов.
3. Получение плутония в количестве, большем, чем с помощью циклотронов.
Решение первой и наиболее важной для нас задачи можно и нужно вести
при работе котла на ничтожно малой мощности, а при этих условиях возможность взрыва и аварии физического уран-графитового котла абсолютно исключается (Приложение).
Имея в виду это важное обстоятельство, а также учитывая, что проверку исходных данных нужно выполнить в возможно короткий срок, чтобы не задержать выпуска рабочих чертежей основного агрегата промышленного котла и не затянуть тем самым срока ввода в действие этого агрегата, я прошу Вашего разрешения:
1) временно собрать физический уран-графитовый котел в специально выстроенном для этой цели корпусе «К», расположенном на изолированной площадке Лаборатории № 2 в Москве;
2) вести его эксплуатацию при малых мощностях в корпусе «К» до того времени, пока на Урале будет выстроено необходимое для котла помещение.
При наличии такого Вашего разрешения можно приступить к сборке физического котла в корпусе «К» в июне 1946 года, провести проверку исходныхных или же на полгода сдвинуть срок ввода в действие промышленного уран- графитового котла.
Прошу Ваших указаний.
Академик И. Курчатов
9 мая 1946 г.
Приложение
О нарушении нормального режима работы и вредности излучений физического
уран-графитового котла
Физический уран-графитовый котел будет построен Лабораторией № 2 (для режима работы на мощностях в несколько киловатт) на коэффициент размножения к, равный
Этот коэффициент может быть осуществлен только в том крайнем случае, когда по злому умыслу регулирующие кадмиевые стержни удалены в специально подобранный момент, с низким атмосферным давлением и низкой температурой в корпусе.
Что же произойдет в этом самом неблагоприятном случае?
Из-за выделения нарастающей мощности котел начнет разогреваться, но в результате того, что коэффициент размножения к уменьшается с повышением температуры, нарастание мощности и нагрев котла вскоре начнут уменьшаться. Приблизительно через полчаса (если котел вначале работал при мощности в 1 kW) после удаления всех регулирующих кадмиевых стержней в котле установится новое нейтронное равновесие.
При нагреве всего котла в целом коэффициент к уменьшается на 0,00003, а при нагреве только одного урана — на 0,00001 своего значения при повышении температуры на 1 °С.
Таким образом, крайним результатом удаления всех регулирующих стержней ПРИ ДРУГИХ самых неблагоприятных условиях явится не атомный ВЗРЫВ (как это бы имело место в мощных атомных котлах), а разогрев всего котла на 15-16 °С и нагрев металла на 50 °С.
Рассмотрим вопрос об интенсивности и вредности излучений физического котла.
При работе котла на мощности в 1 киловатт в уране будет происходить 3 • 1013 делений и выделяться 6 • 1013 нейтронов в секунду. Из этого числа нейтронов около 2% будет уходить в окружающее пространство и, следовательно, через всю поверхность котла будет излучаться 6 • 1013 • 2 • 1СГ2=1,2 • 1012 нейтронов в секунду.
Ввиду того что котел располагается в шахте, только 1/6 часть всех выходящих нейтронов будет излучаться в воздух.
Это излучение не представляет опасности.
Это видно из сопоставления с излучением нейтронов малым циклотроном (М-1) Лаборатории № 2.
Малый циклотрон Лаборатории № 2 в нормальном режиме работы испускает 1012 нейтронов в секунду, т. е. в 5 раз больше, чем физический котел при работе на мощности в 1 kW. Измерения показали, что в соседних с циклотроном комнатах доза излучения ниже безопасной дозы.
Академик И. Курчатов
9 мая 1946 г.