Строительство первого промышленного ядерного реактора для производства плутония на Южном Урале

строительство первого промышленного ядерного реактора для производства

плутония на южном урале

УДК 621.039

Получение делящихся материалов для ядерного оружия - плутония и урана представляло собой самую сложную задачу Атомного проекта СССР. В условиях острого дефицита времени руководство Спецкомитета пошло на рискованный шаг. Было решено создавать атомную промышленность на основе технологии, разработанной в лабораториях и институтах Академии наук и доводить ее до оптимального состояния уже в условиях действующих предприятий. Другими словами, ядерное оружие предстояло получить на опытно-экспериментальном промышленном производстве. Исходя из этой стратегии, строительство предприятий по производству плутония и обогащенного урана осуществлялось параллельно научным разработкам его технологии.

Постановление Совнаркома СССР № 3007-892 «О строительстве плутониевого завода № 817» было принято 1 декабря 1945 года [2, с. 358], когда первые строители занялись организацией стройплощадки на севере Челябинской области, в пяти километрах от города Кыштыма. Сначала в структуре 11-го района Челябметаллургс-троя было предусмотрено формальное разделение на участки жилищного и промышленного строительства. В течение полугода после этого никаких проектов для промышленного строительства не поступало и оно, естественно, не велось.

Ситуация начала прояснятся, когда 9 апреля 1946 года было принято Постановление СМ СССР № 802-324сс/о «О подготовке и сроках строительства и пуска завода № 817». Правительство приняло разработанные и представленные И.В. Курчатовым предложения о мощности, составе и характеристике завода № 817, рассмотренные и утвержденные Техническим и Инженерно-техническим советами Специального комитета [2, с. 192-197].

В.Н. НОВОСЕЛОВ

Мощность завода составляла 100 граммов плутония в сутки. Объекты завода делились на основные и вспомогательные. К основным объектам относился цех уран-графитового котла («агрегата № 1») с дистанционным управлением механизмами.

Уран-графитовый котел предназначался для получения плутония и представлял собой цилиндрический аппарат диаметром около 9 м с графитовым заполнением и проходящими сквозь него трубками из алюминиевого сплава. В трубках располагались блоки из урана в количестве 100-150 тонн металлического урана.

Уран-графитовый котел предполагали заглубить в землю до предела, определяемого условиями естественного слива отработанной воды, дающей вредное излучение, в отстойные пруды.

На площадке котла предусматривалось место для постройки подобной же установки - дублера на случай, если основной ядерный реактор по каким-либо причинам остановит свою работу.

Другим основным объектом являлся цех водоподготовки и водоснабжения с насосными станциями на 2500 м3/час и отстойными прудами. Цех водоподготовки предназначался для очистки воды, забираемой из озера, расположенного на территории объекта, методом ионного обмена на сульфоугле с предварительной фильтрацией через кварцевые фильтры и в случае необходимости деаэрации воды. Вода должна подаваться с температурой не выше +25 градусов Цельсия на охлаждение котла, при работе которого выделяется около 86 млн. больших калорий в час (100 000 кВт).

Важную роль в процессе получения плутония играла система механизированной подземной транспортировки урана из котла для переработки их в химические цеха.

К основным объектам относились и химические цеха с дистанционно управляемыми операциями по выделению готового плутония в чистом виде.

В них намечалось производить химическую обработку урановых блоков -растворение в кислотах, многократное разделение солей, регенерация исходного сырья, отделение побочных продуктов и выделение готового плутония в чистом виде.

Считалось, что химические цеха будут перерабатывать 1500 кг урана в сутки в трех параллельных технологических линиях. Ввиду «значительного выделения вредного газа и лучеиспускания, опасности для обслуживающего персонала» все операции в основных химических цехах группы «Б» полностью автоматизировались.

Стоит отметить, что металлургическое производство, то есть получение металлического плутония и боевого заряда из него, первоначально на заводе № 817 не планировалось.

Вспомогательные объекты включали: электрическую подстанцию мощностью 10 000 кВт; лабораторию площадью 6 000 м2 для исследовательских работ; ремонтно-механические мастерские; вспомогательные сооружения (отстойник для отходов и аварийные установки).

На расстоянии 9 км от основных цехов завода предполагалось построить жилой поселок улучшенного типа на 1300 человек работающих с их семьями, с учреждениями медико-санитарной службы, амбулаторию с профилактическим санаторием и объекты культурно-бытового обслуживания.

Был установлен срок ввода в действие агрегата № 1 - 1 июля 1947 г. и цехов по химической переработке - к 1 сентября 1947 г.

Разработка технического и рабочего проектов завода № 817 возлагалась на Первое главное управление при Совете Министров СССР (ПГУ) и ГСПИ-11 Первого главного управления на основании разработанных Лабораторией № 2 АН СССР проектного задания и технологии производства завода. Научное руководство проектированием возлагалось на академика И.В. Курчатова.

Лаборатории № 2, ПГУ и ГСПИ-11 поручалось обеспечить начало выдачи ра-

бочих чертежей по отдельным объектам основных сооружений завода № 817 с мая 1946 г.

Постановление правительства утвердило график строительно-монтажных работ. Монтаж агрегата № 1 следовало начать 1 декабря 1946 года, а закончить к 1 мая 1947 года.

Программа строительства, заложенная в вышеприведенном документе, получили развитие на заседании секции № 1 Научно-технического совета ПГУ 24 апреля 1946 года, на котором был принят генеральный план Комбината № 817, предложенный ГСПИ - 11 и Лабораторией № 2. Генеральный план определил место расположения ядерного реактора, системы для очистки проточного охлаждения, объектов водоподготовки и химической очистки воды, место для возведения жилого поселка [6, с. 57].

Как только об этом узнали на стройплощадке, коллектив строителей, не дожидаясь поступления документации, приступил к строительству по чертежам собственного технического отдела компрессорной и дизельной станций, дробиль-но-сортировочного завода и Центрального бетонного завода.

В то время как строители вели огромную работу по организации строительной площадки плутониевого завода, в Москве развернулось проектирование первого промышленного реактора.

Первые исходные данные для проектирования реактора Лаборатория № 2 представила исходя из горизонтального расположения технологических каналов с металлическим ураном, аналогично реакторам, построенным в США. Для работы над проектом реактора в НИИхиммаше его директор Н.А. Доллежаль организовал пять групп конструкторов. Работая над конструкцией реактора и его технологических систем, Н.А. Доллежаль предложил вместо горизонтальной схемы вертикальное размещение технологических каналов. Этот вариант снимал проблемы деформации многих конструктивных элементов работающего реактора. При нагревании конструкций реактора от имевшей сотни градусов активной зоны, они переставали быть нагруженными.

В марте 1946 года комиссия с участием крупных специалистов-физиков, ме-

таллургов, машиностроителей, химиков и руководителей Атомного проекта одобрила вертикальный вариант для компоновки реактора. Однако окончательное решение по вертикальной схеме было принято только 8 июля 1946 года.

13-го августа 1946 года Совет Министров СССР утвердил проект промышленного ядерного реактора, предложенный Научно-техническим советом ПГУ. Его высота с защитным слоем составляла 22 м, диаметр - 17 м.

Расположение каналов с металлическим ураном в агрегате вертикальное, с возможностью замены их в случае порчи. Вода для охлаждения активной зоны поступала сверху и отводилась снизу [5, с. 458].

Однако сам по себе технический проект реактора на начальном этапе работ строителям ничего не давал, а необходимую им общестроительную часть ядерного реактора ГСПИ-11 закончил еще через месяц, в сентябре 1946-го.

Руководство стройки под давлением Москвы посчитало: чтобы начать действовать, достаточно генерального плана завода. Через двадцать четыре дня после принятия сверхсекретного решения правительства по генплану, 17 мая 1946 года начальник 11-го строительного района Д.К. Семичастный издал распоряжение об обеспечении территории будущего котлована реактора водой, электричеством и сжатым воздухом.

Новый шаг вперед был зафиксирован важным организационным решением, когда 8 июля 1946 года вместо строительного района № 11 создается Управление строительства № 859 (пока еще в рамках Челябметаллургстроя) в составе 1-го промышленного, 2-го жилищного и 3-го дорожного строительных районов, Тю-букского лесозаготовительного района и обеспечивающих хозяйств. Коллектив нового Управления строительства возглавил первый заместитель начальника Челяб-металлургстроя по площадке Управления строительства № 859 полковник Петр Иванович Захаров. По совместительству главным инженером Управления строительства № 859 становится главный инженер Челябметаллургстроя В.А. Сапрыкин. Организатор стройплощадки Д.К. Семичас-тный и главный инженер бывшего строй-

района № 11 И.Ф. Гаврилов назначаются начальником и главным инженером Первого района по строительству промышленных объектов [1, Л. 14].

После утверждения проекта ядерного реактора, 30 сентября 1946 года Совет Министров СССР принял постановление «О мероприятиях по строительству завода № 817 Первого главного управления при Совете Министров СССР». В нем нашла отражение программа всех основных работ по сооружению первого промышленного ядерного реактора.

Весь объем строительных работ по заводу был разбит на две очереди. К первой очереди отнесли работы, необходимые для пуска реактора. Эти работы планировалось закончить в 1947 году.

Ко второй очереди работ, заканчивающихся в декабре 1948 г., отнесли часть работ по жилищно-коммунальному хозяйству, лабораторным и подсобным учреждениям, не лимитирующим пуск завода.

В силу того, что выбранный решением Правительства от 13 августа. для сооружения тип уран-графитового котла потребовал большего времени на изготовление и вызвал увеличение общего объема работ, срок ввода в действие завода № 817, установленный Постановлением Совета Министров СССР от 9 апреля с.г. на 1 сентября 1947 г., переносился на декабрь 1947 г., т.е. на 3,5 месяцев позднее.

Объем строительно-монтажных работ на 1946 г. планировался в сумме 85 млн. руб., а на 1947 г. - в сумме 200 млн. рублей. В эту сумму капитальных затрат не входила стоимость технологического оборудования [3, с. 24-26].

В конце сентября 1946 года руководство ПГУ подготовило предложение председателю Спецкомитета о размещении на площадке Комбината № 817 химико-металлургического завода, где следовало организовать получение чистого металлического плутония в количестве 100 граммов в день из осадка, получаемого на заводе № 817, и чистого металлического урана-235, производимого на заводе № 813. Там же предлагалось производить отливки из плутония и урана-235, необходимые для работы КБ-11, и в дальнейшем боевые заряды для ядерных боеприпасов.

Размещение аффинажного и металлургического цехов вблизи завода № 817

избавляло от лишней перевозки ценных материалов, обеспечивало коллективу этого завода эффективное научно-техническое руководство и создавало максимальную безопасность производства.

Возведение столь сложного и масштабного по объему производства потребовало сконцентрировать накопленные материально-технические и людские ресурсы в одних руках независимой от Челябметал-лургстроя организации. Челябметаллургс-трой в первые десять месяцев оказал огромную помощь новому коллективу, но не менее важно было вовремя отделить его от «родителя». Всё больше трудностей возникало в управлении стройкой из-за того, что Я.Д. Рапопорт и В.А. Сапрыкин находились за сто километров от нее. Приказом министра внутренних дел СССР С.Н. Кругло-ва, учитывая резкое повышение объемов работ и увеличение численности рабочих кадров на площадке Комбината № 817, строительство № 859 и Челябметаллург-строй были разделены на две самостоятельные организации.

Начальником строительства № 859 стал Я.Д. Рапопорт, по совместительству с должностями начальника Челябметал-лургстроя и Челяблага МВД СССР. Первым заместителем начальника строительства № 859 и главным инженером этим приказом назначен В.А. Сапрыкин с освобождением его от обязанностей заместителя начальника и главного инженера Челяб-металлургстроя.

Из состава Челябметаллургстроя на баланс нового Управления строительства передавался ряд предприятий вместе с личным составом и материально-техническими ресурсами. Среди них кирпичный комбинат, известковый карьер, деревообделочный комбинат, шесть арендуемых паровозов и семьдесят вагонов, четыре железнодорожные вертушки по сорок вагонов каждая.

Комбинату строительных материалов предписывалось выделить для нужд строительства № 859 шестьдесят процентов произведенных железобетонных изделий, алебастра, шлаковаты, песка, щебня и половину кислородных вагонов[8, Л. 17, 18]. Вскоре демонтировали и отправили под Кыштым авторемонтную мастерскую, ремонтно-механический завод, половину гвоздильного завода, центральную лабо-

раторию, еще один деревообделочный комбинат, строительные механизмы и семнадцать паровозов.

После образования в октябре 1946 года самостоятельного Управления строительства № 859 для строительства промышленных объектов Комбината № 817 формируется три строительных района. Первому (начальник Д.К. Семичастный) поручалось строительство ядерного реактора, четвертому (начальник Д.С. Захаров) - радиохимического завода и комплекса по хранению радиоактивных отходов, пятому (начальник Ф.А. Крупо-вич) - объектов приозерной группы, питающих ядерный реактор проточной водой для охлаждения его активной зоны.

В начале октября 1946 года поступили первые чертежи по реактору (объекту «А»): это была техническая документация на котлован с размерами в плане 80х80 метров и глубиной 8 метров. Столь крупных по площади и объему грунта котлованов многоопытному коллективу отрывать приходилось нечасто. Размеры котлована создавали благоприятные условия для использования механизмов и автомобильного транспорта на вывозке грунта. Однако землеройных механизмов - экскаваторов - не хватало. В сентябре 1946 года на стройплощадке работало пять экскаваторов: четыре на песчаном карьере и один на котловане здания № 56. Транспортировка их представляла довольно сложную проблему - своим ходом они не могли преодолевать большие расстояния, да и нельзя было оставлять карьер без них. Челябметаллургстрой обладал парком отечественных экскаваторов, но для их переброски требовалось время. Чтобы его не терять, копку котлована вручную немедленно начали солдаты Первого военно-строительного полка, а вывозку грунта из котлована из-за отсутствия самосвалов - на бортовых автомашинах и и на конных повозках-грабарках.

В целом работа в котловане поручается второму участку. Его начальником назначили технически грамотного, инициативного инженера, требовательного руководителя с хорошими организаторскими способностями - Александра Капитонови-ча Грешнова. С первого дня на котловане организуется двухсменная работа, каждая из которых длилась 10 часов.

Вынужденное, из-за отсутствия землеройной техники, начало ручной разработки котлована оказалось впоследствии наиболее рациональным. Двухразовое изменение проектной глубины котлована с 8 до 24, а затем до 43 метров, требовало принципиального изменения технологии производства работ, особенно по транспортировке груза со все возрастающей глубины. Лопата в руках солдата и конная грабарка в условиях примитивного самосвального и экскаваторного парка машин того периода оказались более надежными гарантами подготовки котлована.

Жесткие сроки требовали высочайшего бесперебойного темпа работы, и люди не щадили себя. С появлением в котловане двух экскаваторов можно было предположить, что отставание от графика удастся преодолеть. Однако экскаваторы ППГ не отличались надежностью в работе, а прослужив по 6-8 лет в условиях интенсивной эксплуатации, тем более. Паспортная производительность старых экскаваторов составляла 400 м3 в смену, но на практике она являлась недостижимой. Работа допотопных механизмов во многом зависела от качества топлива - дров или угля, смотря что удавалось достать в трудных условиях начавшейся зимы. Много проблем доставляла и вода: то она поступала с перебоями, а то грозила замерзнуть в несовершенной системе водяного охлаждения экскаваторов.

В середине октября 1946 года пришли новые чертежи на котлован, согласно которым глубина его составляла уже 24 метра. В связи с этим В.А. Сапрыкин издал приказ от 17 октября «О форсировании работ по котловану «А». В нем устанавливался новый график работы: глубины восьми метров достигнуть к 22 октября, двадцати четырех метров - к 25 ноября, весь котлован подготовить к бетонированию к новому, 1947 году. При существующих тогда условиях работы этот график был явно не выполним [9, с. 44].

Для обеспечения графика работ по котловану В.А. Сапрыкин принял решительные меры. Работа в котловане перешла на круглосуточный режим. Начальник Первого промышленного района Д.К. Се-мичастный должен был лично обеспечить суточную выемку грунта в объеме 1500 м3. Для взрыхления грунта предписывалось

использовать небольшие взрывы. Для оперативного решения возникающих проблем установлено посменное в течение суток дежурство начальника и главного инженера Первого стройрайона.

Для стимулирования производительности труда солдат, работавших на котловане, приказом начальника Строительного управления № 859 от 16 октября 1946 года было организовано социалистическое соревнование с вручением лучшему батальону Красного знамени и 15 000 рублей, а ротам - двести красных вымпелов и по 1000 рублей [4, л. 13].

Обслуживающий персонал - экипаж экскаваторов, в который входили механики, кочегары, заправщики воды, - состоял из спецпереселенцев. Для стимулирования их труда приказом по стройке от 24 октября вводилась система поощрений. При выполнении норм за полмесяца на 100-110 процентов спецпереселенцу выдавались дополнительно ежедневно одно горячее овощное блюдо, на 111-115 процентов - то же и 10 граммов табаку, на 116-120 процентов - то же и костюм второго срока; более 120 процентов - одно горячее овощное блюдо с мясными субпродуктами и костюм второго срока; более 125 процентов - перевод в улучшенный барак, бесплатное посещение бани, внеочередное и бесплатное посещение парикмахерской и кино. Если спецпереселенец выполнял норму на 125 процентов в течение полугода, то для него отменялись все ограничения, присущие этой категории строителей. Такую же систему ввели и для солдат военно-строительных батальонов. Результаты не заставили себя долго ждать. План октября был выполнен на 102 процента. Отличившимся выдали ордера на сукно, сапоги, часы, галоши, шапки. В то время эти элементарные вещи нельзя было купить ни за какие деньги [4, л. 13].

Несмотря на заметные сдвиги к лучшему, для руководства стройки было очевидным, что принятые меры не смогут переломить ситуацию коренным образом. Требовались неординарные решения. Ускорить работу на котловане могли направленные взрывы большой мощности. Для осуществления этой идеи на объект «А» прибыл специальный инженерный батальон войск МПВО под командованием капитана Я.И. Ентина.

В середине ноября минеры начали готовить первый взрыв по проекту горного инженера производственно-технического отдела Управления строительства Б.П. Жуковского. За восемь суток подготовили шесть минных колодцев глубиной десять метров, в которые заложили сорок шесть тонн взрывчатки.

Первый взрыв на выброс, произведенный 28 ноября 1946 года, поднял в воздух сотни кубометров твердой скальной породы, обеспечив широкий фронт работ для экскаваторов и автомашин. Руководители стройрайона сутками не уходили с котлована - но всего этого было недостаточно, чтобы войти в график. Кроме того, по чертежам, поступившим в декабре, глубина котлована составляла уже сорок четыре метра! Дополнительные трудности приносила холодная зима. Из-за трескучих морозов 16 и 17 декабря 1946 года пришлось объявить даже нерабочими.

К концу 1946 года темпы работ продолжали нарастать, несмотря на многочисленные трудности: медленные темпы проектирования, недостаток материалов и механизмов, тяжелые погодные условия и т.д. На площадке находилось 25 000 строителей. За год было вынуто 1 300 000 м3 грунта, уложено 110 000 м3 бетона, выполнена кирпичная кладка объемом 87 000 м3, смонтировано 6 200 т металлоконструкций, проложено 100 км водопровода и канализации, проложено 40 км железной дороги, 90 км электрического кабеля, построено 15 км профилированных шоссейных дорог. На стройку завезено 727 автомашин, 28 паровозов, 64 вагона, 90 металлорежущих станков, 12 экскаваторов, 79 тракторов,

9 лесорам, 44 растворо- и бетономешалки [7, с. 175].

С глубины котлована 24 метра схема организации работ изменилась. Экскаваторы из котлована убрали. Их заменили солдаты. Разработка грунта шла мелкими взрывами, для которых с помощью перфораторов бурили шурфы. Постоянно работало около тридцати отбойных молотков, но они часто выходили из строя. Более надежными были кирка и лопата.

До глубины 24 метра грунт отвозили преимущественно на телегах, которые назывались грабарками. Грабарка - это одноконная бричка. Боковые доски у нее можно вытаскивать, и тогда грунт свободно сваливался в ту или другую сторону. Загрузка грабарок производилась вручную, Одновременно работало 120 грабарок. По периметру котлована проложили наклонную аппарель, рассчитанную на двустороннее встречное движение грабарок. Они двигались вплотную - одна часть с грузом, к расположенному неподалеку отвалу, другая, порожняя, к котловану.

На котловане было занято около трех тысяч человек, которые работали в две смены. На дне его находилось столько землекопов, сколько оно могло вместить.

Примерно с глубины двадцать четыре метра в котловане для подъема грунта установили шесть скиповых подъемников - это ковши, поднимавшиеся лебедками по наклонным рельсам. Часть из них выгружала грунт в кузова автомобилей, часть - в грабарки. С помощью взрыва разрыхляли грунт сразу на глубину пять метров. Поэтому привезли два экскаватора, разобрали их, спустили на дно котлована, снова собрали и они стали перемещать грунт к ковшам.

1. Архив Южно-Уральского управления строительства (АЮУУС) Ф. 1. Оп. 1. Д. 3.

2. Атомный проект СССР: документы и материалы: в 3 т. / под. общ. ред. Л.Д. Рябева. - Т. II. - Атомная бомба. 1945-1954. Книга 2. / Федеральное Агентство РФ по атомной энергии; ответ. сост. Г.А. Гончаров. - Саров, 2001.

3. Атомный проект СССР... Т. II. Кн. 3.

4. АЮУУС Ф. 63. Оп. 5. Д. 11.

5. Габараев Б.А. История создания первого промышленного уран-графитового реактора «А» комбината № 817 (в документах).// Б.А. Габараев, Г.В. Кисилев, Б.В. Лысиков, В.В. Пичугин. - М.: ОАО «НИКИЭТ», 2008.

6. Круглов А.К. Как создавалась атомная промышленность в СССР / А.К. Круглов. - М.: ЦНИИАТОМИНФОРМ,

1994.

7. Новоселов В.Н. История Южно-Уральского управления строительства / В.Н. Новоселов, В.С. Толстиков, А.И. Клепиков. - Челябинск: Книга, 1998.

8. Объединенный государственный архив Челябинской области (ОГАЧО) Ф. Р-1619. Оп. 2. Д. 41.

9. Черников В.С. За завесой секретности или строительство № 859 / В.С. Черников. - Озерск, 1995.