ЖИДКИЕ МЕТАЛЛЫ В АТОМНОЙ ТЕХНИКЕ. При делении ядра атома урана-235 или плу-тония-239 более 3/4 выделяющейся энергии уносит­ся двумя осколками, с огромной скоростью разле­тающимися в разные стороны. Кинетическая энер­гия этих осколков деления при резком торможении мгновенно переходит в тепло. Поэтому на данном этапе развития энергетики наиболее целесообраз­но использовать атомную энергию как источник те­пла.
Новая техника требует и передовых средств пре­образования энергии. А соревноваться приходится с весьма совершенными паросиловыми установками. Например, коэффициент полезного действия тепло­вых электрических станций с турбинами, работаю­щими на перегретом до 600—650° С паре и давле­нии до 300—350 атм, достигает 38—41%. И по­скольку ядерный реактор вступает в соревнование с ними как своеобразный паровой котел, он дол­жен обладать характеристиками по крайней мере не хуже современных паровых котлов. Однако здесь встречается целый ряд принципиальных трудно­стей.
Паровой котел специально и конструируют, чтобы он выдерживал развивающиеся в нем огромные давления. Используемые для этого конструкцион­ные материалы обладают определенной механиче­ской прочностью и жаростойкостью, поддающимися точному расчету и учету. А многие металлы и другие конструкционные материалы, подвергнувшиеся дли­тельному облучению мощными потоками нейтронов и гамма-квантов, порой резко меняют почти все свои свойства: например, ухудшаются механические свойства. Поэтому очень высокие давления внутри ядерного реактора пока еще недопустимы.
В отличие от парового котла реактор может раз­вивать любую мощность, но только при одном усло­вии: все образующееся при этом огромное количест­во тепла должно немедленно отводиться, иначе рас­плавятся урановые стержни или их оболочки, и вся ядерная установка окажется зараженной радиоак­тивными продуктами распада и выйдет из строя.
Но если у парового котла поверхность соприкосно­вения нагреваемых частей (труб) с охлаждающей их средой (теплоносителем) может быть как угодно большой, то поверхность тепловыделяющих элемен­тов в рабочей зоне даже больших реакторов сравни­тельно мала. Следовательно, отпадает возможность и резкого повышения рабочих температур.
Есть ли пути радикального решения этого прин­ципиального противоречия, в какой-то мере пред­определяющего судьбы «большой» ядерной энерге­тики? Нельзя ли, не развивая внутри реактора слишком высоких давлений, сравнять его по эффек­тивности действия с современными паровыми кот­лами?
Один путь — это естественный путь создания бо­лее жаростойких и прочных конструкционных ма­териалов: металлов, сплавов, новых веществ. Дру­гой путь — поиски новых, более эффективных теп­лоносителей.
В современных высокоэффективных и экономич­ных паровых котлах, особенно в компактных уста­новках, в качестве теплоносителя все чаще и чаще стали применять обладающие большой теплопро­водностью жидкие металлы: ртуть, натрий, калий, висмут, их сплавы и пр. Преимущества их по срав­нению с охлаждением водой и газами в ряде случаев огромны или просто несравнимы.
Но главное не это. Так как температура кипе­ния натрия 800° С. то тепло от реактора можно от­водить с помощью жидкого натрия, находящегося под давлением, равным обычному атмосферному! На­гретая до такой температуры вода. превратившись в пар, развивала бы давление порядка 160 атм\
Благодаря высокой теплопроводности объем жид­кого металла, необходимого для охлаждения реак­тора, может быть во много раз меньше, чем при ис­пользовании воды или газа.
Следовательно, охлаждение реактора жидкими металлами позволяет в принципе резко повысить рабочую температуру внутри реактора и получить достаточно высокий коэффициент полезного дейст­вия всей энергетической установки.