Использование
ядерных реакций
в строительной технике
Для цепных ядерных реакций деления наблюдается известная закономерность: чем
тяжелее ядро – тем ниже его критическая масса. Этому есть целый ряд причин:
во-первых, с ростом массы ядра увеличивается среднее количество нейтронов,
испускаемых при одном акте деления, более тяжелое ядро менее устойчиво при
столкновении с нейтроном, у более тяжелых ядер меньше период спонтанного
деления, ведущего к испусканию нейтронов. Эта теоретическая закономерность
подтверждена практикой. Например, у плутония критическая масса ниже, чем у
урана, у америция – ниже, чем у плутония, а для калифорния эта критическая
масса составляет всего
Реализовать такое предложение можно было бы с помощью сверхтяжелых элементов
из «острова относительной стабильности» (если удастся получить их долгоживущие
изотопы в измеримых количествах). По расчетам, критическая масса
Рассмотрим, однако, созидательные возможности для применения такого свойства новых элементов.
1. Давно разработан проект еще уранового реактора, представляющий собой два ротора, вращающиеся рядом друг с другом в одной плоскости. На эти роторы насажены урановые препараты с массой, меньшей критической. Однако когда два таких ротора вращаются близко друг от друга, то на какие-то очень короткие моменты урановые болванки подходят близко друг к другу и в такие моменты активность цепной реакции резко возрастает. Аналогичный принцип можно применить и в дубниевых установках.
Известно, что определенные вещества, углерод, тяжелая вода, и др. замедляют нейтроны, что также может вести к уменьшению критической массы. Например, соль урана при массе, близкой к критической, может спокойно лежать в отсутствие воды, но при растворении ее в воде произойдет взрыв, т.к. вода замедляет нейтроны, тем самым облегчая условия для цепной реакции.
То, что у дубния и близких к нему элементов столь
малая критическая масса, и при этом выделяется энергия, характерная для
«обычных» взрывов – это свойство поможет произвести переворот в строительных
работах, например, при прокладывании тоннелей в горных породах. Можно предложить,
например, такой вариант устройства. Имеются два ротора, вращающихся рядом друг
с другом в одной плоскости: один по часовой стрелке, другой – против. По краям
каждого из них находятся препараты, содержащие доли миллиграмма дубния. Через место соприкосновения роторов продувается под
большим давлением тонкая струйка пара тяжелой воды (возможно, удастся вместо
тяжелой воды можно будет использовать и обычную, если она сможет выполнить
функции замедлителя нейтронов). При сближении двух крупинок дубния
с разных роторов их суммарная масса становится близкой к критической, а струя тяжеловодяного пара позволяет замедлить нейтроны, что
приводит к миниатюрному ядерному взрыву, причем не обычному, а направленному в
пространстве. В направлении движения пара будут двигаться струя продуктов
реакции и нейтронов с энергией, соответствующей энергетическому выходу реакции,
т.е. килограмм тротилового эквивалента. Такое количество остронаправленной
энергии позволит просто проплавлять тоннели в горных породах, причем скорость проходки
тоннелей ограничивается только скоростью вращения роторов с топливом, а также,
естественно, количеством «расходных материалов» - топлива (дубния)
и «теплоносителя» (тяжелой воды). Возможностей применения такой техники,
необходимой для скорейшей проходки тоннелей, может быть много – от быстрой
проходки тоннелей метро до создания углублений под
2. Возможен и более простое и безопасное устройство, в принципе исключающее необходимость теплоносителя. В сторону, в которую необходимо направить взаимодействие, выстреливается с огромной скоростью крупинка вещества сверхтяжелого элемента с массой, чуть меньше критической. Через доли секунды вслед ей выстреливается еще одна такая же крупинка с еще большей скоростью, которая должна догнать предыдущую как раз рядом со стеной, на которую надо направить действие. В результате рядом со стеной происходит направленный взрыв, продукты которого со скоростью этих крупинок врезаются в стену. Скорость и интервал между «выстрелами» определяется расстоянием до стены.
3. В качестве интересного эксперимента, показывающего возможность таких технологий,
можно назвать разрабатывавшийся в НИКИЭТ им. Н.А.Доллежаля
реактор ИВГ-1, который планировался как основа для ядерной электрореактивной
космической установки. В качестве рабочего тела предполагалось использовать
водород с нагревом его до температур порядка 3000 К. Участник испытаний этого
реактора В.К.Уласевич описывает испытания так (струя
газа была направлена в воздух):
Почти 40-метровый факел взметнулся над аппаратом. мы, члены "группы
пуска", размещавшиеся вместе с пусковой сменой в подземной пультовой (всё
строго по регламенту), видели только телевизионное изображение факела, а вот
наблюдатели, находившиеся достаточно далеко от реактора, потом с восторгом
рассказывали, какая это была яркая, сопровождающаяся ревом истекающего газа
картина. Такие струи раскаленного газа и могут быть использованы как для
создания реактивного импульса (что и было целью создания описываемой
установки), так и для проектируемого нами устройства с прожиганием тоннелей. С
использованием сверхтяжелых элементов можно изготовлять установки с меньшими
размерами и количеством энергии, но с такой же концентрацией энергии и
мощности.
4. Следующий вопрос: на какой платформе устанавливать такую установку,
учитывая, что она не может быть стационарной, а должна будет двигаться внутри
создаваемого тоннеля. Схема, подобная железнодорожному путеукладчику, не
пройдет, поскольку выкладывать рельсы впереди себя это устройство не сможет.
Колесная схема не подойдет, поскольку создаваемый тоннель, возможно, будет с
неровными стенками. Аналогично, не подойдет гусеничная схема, которая для
такого устройства будет слишком медленной. Наиболее целесообразным
представляется устройство, напоминающее разработанное еще для орбитальной
станции «Мир» так называемое «
В продолжение темы:
Pеактор на сверхтяжелых
элементах в форме ручки
Oригинальный китайский проект:
реактор с шаровыми ТВЭЛами