Основная энергия, получающаяся при делении ядер, — это энергия движения очень быстрых осколков и нейтронов.
Температура вещества определяется скоростью движения молекул и атомов: чем больше скорость, тем выше температура. Подсчет показывает, что осколки ядер при делении разлетаются со скоростями, соответствующими температуре в несколько миллиардов градусов. Поэтому как будто бы нет особого предела для достижения сверхвысоких температур в процессе деления урана.
Однако температура в несколько миллионов градусов может быть получена только при атомном взрыве, когда очень большое число ядер урана делится за весьма короткий промежуток времени. При управляемом процессе такая температура не нужна. Она ограничивается прежде всего теплостойкостью материалов, из которых построен ядерный реактор. Кроме того, реактивность установки с повышением температуры обычно падает. Поэтому в ядерном реакторе на природном уране, где запас реактивности мал, сверхвысокую температуру и получить-то невозможно. При некотором сравнительно небольшом нагреве коэффициент размножения становится равным единице и мощность реактора не достигает желаемой величины. Использование же тепловой энергии при низких температурах невыгодно: коэффициент полезного действия паросиловой установки становится очень низким.
Для его увеличения, по-видимому, наиболее целесообразно использовать ядерные реакторы на обогащенном уране с большим содержанием легкого изотопа либо искусственного ядерного горючего — урана233 или плутония239. В таких реакторах коэффициент размножения достаточно велик и предельная температура практически зависит только от жаропрочности материалов, из которых изготовлен реактор.
Казалось бы, поскольку в ядерном реакторе могут быть получены высокие температуры, создание паротурбинного атомного двигателя является несложным делом. В самом деле, если в обычной теплосиловой энергетической установке используется химическая энергия горючих материалов, сгорающих в топке парового котла, то здесь роль топки играет ядерный реактор, в котором выделяется атомная энергия при делении урана. Все остальные агрегаты: паровой котел, турбина — могут оставаться прежними. Однако использование ядерного топлива все же существенно отличается от химического.
В обычной паросиловой установке время от времени из топки котла необходимо удалять золу. Нечто вроде этого надо делать и при цепном процессе. «Золой» при делении урана являются два осколка, на которые расщепляется ядро урана 235. Но удаление их — несравненно более сложная операция, чем удаление золы сгоревшего угля: ведь осколки обладают большой радиоактивностью! Выгребать же радиоактивные вещества так, как мы выгребаем золу из топки, нельзя. Кроме того, ядерная «зола» скапливается внутри урановых блоков, и выбрасывать эти блоки нецелесообразно, так как они содержат очень много весьма ценных материалов: почти весь уран238, идущий на изготовление искусственного ядерного горючего, значительное количество урана235, а также получающийся в ядерных превращениях плутоний239. Все они после химической очистки от осколков снова могут быть использованы в реакторах.
