Охлаждение — это главная технологическая задача, обеспечивающая безопасную работу реактора. Поэтому ещё на этапе проектирования технологи из лаборатории Курчатова настояли, несмотря на противодействие Научно-технического совета, на индивидуальном контроле за расходом воды в каждом ТК. Это решение значительно усложняло всю конструкцию реактора, но, как показал в дальнейшем опыт эксплуатации, являлось абсолютно оправданным. Общий поток воды через верхний коллектор должен был распределяться по всем каналам через регулирующий дроссельный клапан и измерительную расходомерную шайбу. Система поканального контроля расхода воды требовала кропотливого монтажа длинных пучков стальных импульсных трубок (более двух тысяч) от измерительных шайб, через все защитные конструкции реактора до двух специальных расходомерных помещений.
В этих длинных и узких, как кишка, подземных комнатах были смонтированы стенды для установки тысячи дифференциальных ртутных манометров, шкалы которых были отградуированы в единицах измерения расхода.
Расходомеры являлись не только показывающими приборами, но одновременно и сигнальными. При снижении расхода воды в каком-либо ТК на 15 % прибор должен был выдавать предупреждающий электрический сигнал в комнату операторов, управляющих реактором. В этом пультовом помещении на приборном щите, прямо перед глазами физиков, было смонтировано огромное, в человеческий рост, сигнальное расходомерное табло. Оно имитировало вид на котел сверху и состояло из индикаторных ячеек, пронумерованных четырехзначными цифрами, как и технологические каналы.
Каждый аварийный сигнал снижения расхода воды (СРВ) высвечивал соответствующую ячейку на табло «Р», что сопровождалось одновременно громким звонком для привлечения внимания оператора.
Если аварийный сигнал продолжался более 20 секунд, то реактор должен был по проекту автоматически останавливаться путем сброса в активную зону котла защитных стержней. Эта система конструкций, приборов и электрических схем, предназначенных в совокупности для контроля за расходом охлаждающей воды, в проектной документации обозначалась буквой «Р».
Технологическое состояние каждого канала во время работы котла предполагалось контролировать (помимо расхода) также по температуре охлаждающей воды на выходе из каждого канала. При нормальном режиме, по расчетам теплофизиков, эта температура не должна была превышать 90° по Цельсию. Кипение воды и образование пара в канале чрезвычайно опасны. Для контроля этой температуры на выходном трубопроводе каждого канала монтировался специальный «измерительный карман». В него и вставлялся термометр сопротивления (ТС), предназначенный для измерения. Тысяча каналов — тысяча термометров! Электрический сигнал от каждого из них по кабелям передавался в пультовую комнату управления, на штекерное табло «Т». Установленный на щите показывающий прибор можно было выборочно или по очереди подключать на табло к любому термометру, измеряя температуру воды на выходе из любого канала. Технологи настаивали перед проектантами ещё на одном параметре индивидуального контроля кроме расхода и температуры. Они хотели бы иметь данные о влажности воздуха в узком зазоре между трубой ТК и графитовой кладкой, что давало бы возможность судить о наличии корродирующих трещин в трубах. Попадание воды из тракта ТК в графит ухудшает его качество как замедлителя. Подобная система «В» была спроектирована и смонтирована, но оказалось впоследствии неработоспособной. Идея замера влажности оказалась технически трудно реализуемой.
Регулирование уровня мощности котла и аварийная защита (остановка цепного процесса) осуществлялись с помощью системы СУЗ, которая включала в себя комплекс поглощающих стержней с индивидуальными электроприводами.
Монтаж всех основных систем протекал более или менее гладко. Исключение составила крайне необходимая система автоматической разгрузки каналов (РК). По замыслу Доллежаля, она должна была быть не очень сложной при вертикальной компоновке котла. В рабочем состоянии труба ТК должна быть прикрыта снизу подпятником (затвором).
Для разгрузки же канала достаточно каким-то образом дистанционно открыть или развернуть затвор для освобождения проходного сечения. А уж блочки сами, под действием собственного веса, провалятся вниз, в приемный бункер с водой.
В проектировании котла и отдельных систем участвовали десятки проектных институтов и конструкторских бюро. Разработку системы разгрузки Доллежаль поручил своему коллективу конструкторов, а параллельно, в качестве дублера, систему конструировало также специализированное бюро в Горьком.
Самое неприятное заключалось в том, что все недостатки системы Доллежаля выяснились уже после её монтажа на объекте. Операция «Разгрузка», многократно опробованная на имитаторах блочков, срабатывала, как говорили наладчики, через раз. То канал не полностью открывался по сечению и блочки не проваливались в бункер, то они «закусывались» затвором и застревали.
Неудача с этой системой была тяжелым ударом для Ванникова и Курчатова: все планируемые сроки пуска горели ярким огнем. Более всех переживал сам Доллежаль. Хотя его никто не обвинял в небрежности, саботаже или умышленном вредительстве, Николай Антонович находился в состоянии совершенной потерянности. Трое суток без перерыва он лично пытался разобраться в причинах и произвести улучшающие доработки в конструкцию затвора и гидравлического привода. За трое суток Ванников не сказал Доллежалю ни единого осуждающего слова. На четвертый день не сдержался и послал Доллежаля с его затворами к «ядреной фене». Телеграфировал в Горький о срочной отправке в Челябинск дублирующей системы разгрузки вместе с её конструктором, Юрием Николаевичем Кошкиным. Горьковская «кассетная» система была основана на совершенно другом принципе и на чертежах выглядела чересчур изощренной и виртуозной. Как ни странно, система Кошкина оказалась вполне работоспособной[7].
Электрические схемы управляющих и контролирующих систем по своим функциональным возможностям были близки к вычислительным машинам. В качестве базисного технического элемента в них использовалось обыкновенное электромагнитное реле. Изобретение XIX века! В каждой системе — «Р», «Т» или «В» — их насчитывалось десятки тысяч. Чертежные документы в рулонах вытягивались в длину на многие десятки метров. В натуре схемы были смонтированы в огромных по площади помещениях, на специальных стендах, внешне напоминающих телефонные коммутаторные станции начала века. Несмотря на «архивный» характер, эти схемы успешно работали. Сроки, в которые уложились монтажники и наладчики, можно назвать фантастическими.
Смонтировать 1400 тонн металлоконструкций, 250 километров трубопроводов, 200 километров кабеля, 6 тысяч единиц запорной арматуры и 4 тысячи приборов за три месяца! Это трудно вообразить. И, тем не менее, к концу мая 1948 года реактор был сдан эксплуатационникам под загрузку.
Ввод в активную зону первой порции топлива — это для монтажников своего рода праздник подведения итогов, поскольку после него должен наступить общий, истинный и великий праздник — «Пуск!»
Группы монтажников получили в знак благодарности от руководства комбината некоторое количество спирта в пузатых химических колбах и граненых стеклянных графинах. Во всех неприметных закоулках отдаленных производственных помещений сидели небольшими компаниями веселые, жизнерадостные мужики и отмечали однообразными тостами «подведение итогов» — окончание монтажа реактора «А» или, как они говорили, «рождение Аннушки».
По проекту в активной зоне реактора должно было находиться 83 тысячи урановых блочков, по 74 — в каждом канале. Первая загрузка в реактор являлась весьма опасной процедурой, потому что реальная критическая масса сборки известна была одному Богу. Ни один сверхточный физический расчет активной зоны котла не может ничего гарантировать. Поэтому первая загрузка — это одновременно и первое экспериментальное измерение фактических физических параметров котла, и прежде всего потенциального коэффициента размножения нейтронов (К). Загрузку предполагалось производить вручную через верхнюю головку канала. Свинцовые защитные кирпичи в зале были разобраны в двух местах для параллельной работы двух загрузочных бригад.
Каждая бригада состояла из подносчиков, загрузчиков, комплектовщика и контролера. Основная ответственность возлагалась на контролеров. В качестве них использовались будущие начальники смен реактора. Любая грубая ошибка в бригаде могла грозить им понижением в должности или даже увольнением. Потеря одного-единственного уранового блочка закончилась бы тюрьмой, даже если бы блочок просто выскользнул из рук загрузчика и провалился между головками каналов. Пуск реактора Курчатов планировал разбить на два этапа. Первый — «сухой» пуск реактора. Без воды в каналах (вода — главный поглотитель нейтронов). Это было необходимо для предварительной проверки правильности и точности теоретических расчетов критической массы котла и коэффициента размножения. По расчетам, критичность «сухого» котла подобных размеров должна была наступить при одной трети от общей плановой загрузки уранового топлива.
