Історія розвитку військової та цивільної ядерної енергетики, "французький виняток", вся інформація
Чотири держави працювали над розвитком ядерної енергетики як джерела енергії: США, СРСР, Великобританія та Франція. У цих країнах атомна епопея почалася спочатку з розробки бомби. У міру розгортання другої війни багато хто сподівався на припинення бойових дій та падіння фашистських режимів. Відкриття ланцюгової реакції та застосування її у військових цілях розглядалося як засіб для пришвидшення кінця війни. Домінік Гренеке повертається до цієї історії і цікавиться конкретною траєкторією Франції, Франція, яка спочатку не брала участі у військовому шляху прямо чи явно.
Переважна більшість істориків погоджуються з тим, що програма розвитку цивільної ядерної енергетики у Франції була розпочата після того, що мала на меті розробити атомну бомбу, деякі автори заперечують цю версію історії. Це випадок з Робертом Белотом, професором університету та автором недавнього нарису на тему: Атом і Франція. В інтерв'ю RGN історик пояснює, що ми повинні "деконструювати міф, згідно з яким генерал Де Голль створив СЕА для розвитку військової ядерної енергетики у Франції та наділення Франції атомною бомбою. Це абсолютно неправильно ".
То що це насправді ?
Тут ми намагаємось надати деякі відповіді, спочатку згадуючи кілька історичних подій, потім згадуючи, як ідеї та досягнення пов’язувались у чотирьох великих країнах-першопрохідцях: США, СРСР, Великій Бретані та Франції. Спочатку ми розглянемо перші три, перш ніж обговорювати справу Франції, щоб краще розташувати своє місце в цій провідній групі країн, що беруть участь у ядерному вибуху.
Історичні факти
Незабаром після відкриття поділу групою німецьких дослідників на чолі з Отто Ган в січні 1939 р. (Відкриття, яке навряд чи було пропущено французькою командою на чолі з Фредеріком та Ірен Жоліо-Кюрі), європейські вчені емігрували до США - Лео Сілард, Зокрема, Нільс Бор та Енріко Фермі - зрозуміли, що ланцюгова реакція стала можливою завдяки виділенню більше одного нейтрона, що спричинило новий поділ у масі урану. Це явище було тим більш вірогідним, оскільки вимірювання, проведені майже одночасно, але незалежно, в березні 1939 року командою Жоліо у Франції та Фермі в США встановили, що ця середня кількість нейтронів дорівнює мінус 2 ( оцінка французької команди становила навіть 3,5). Тоді така реакція могла випустити величезну кількість енергії за хвилину, що передбачало можливість реалізації бомби колосальної сили.
У той час, коли в Європі бурчали гармати, така перспектива викликала найбільші побоювання у багатьох вчених, тим більше, що поділ був виявлений у Німеччині! Таким чином, Лео Сілард 2 лютого 1939 року написав листа Жоліо, щоб повідомити йому, що реалізація таких бомб "надзвичайно небезпечна, особливо в руках деяких урядів", і він попросив Жоліо припинити всі відкриті публікації на цю тему. . Через кілька днів, 14 лютого, французький фізик направив міністерству озброєння п’ятисторінкову секретну записку, в якій пояснив, як зробити вибуховий пристрій на основі ланцюгової реакції. Той самий Жоліо зі своєю командою на початку травня 1939 р. Подав свої знамениті патенти, в тому числі на "вдосконалення зарядів вибухових речовин", класифікованих як секрет оборони.
З розповсюдженням війни в Європі ядерні дослідження майже повністю перейшли до Сполучених Штатів, і секретність поступово була закрита для всіх робіт, пов'язаних з поділом. У зв'язку з цим початковий поворотний момент був позначений відомим листом Альберта Ейнштейна (частково написаним Сілардом) від 2 серпня 1939 року на ім'я президента США Франкліна Делано Рузвельта, в якому згадується про аванс Французькі дослідження, але які особливо підкреслили величезний руйнівний потенціал бомби, заснованої на ланцюговій реакції.
Спалах ядерної енергетики в США, СРСР та Великобританії
Манхеттенський проект
Лише на початку 1942 р. США розпочали програму з розробки атомної зброї. Це рішення, повідомлене вказівкою президента [1], було прийнято незабаром після вступу країни у війну після раптового нападу на Перл-Харбор 7 грудня 1941 року. Прихильність американського уряду до розробки атомної бомби призвела до запуску 16 серпня 1942 р. великої програми: Манхеттенський проект. Робота, проведена в цьому контексті, призвела до вибуху першого пристрою 16 липня 1945 року в пустелі Нью-Мексико.
Манхеттенський проект також дозволив отримати знання з розвитку цивільної ядерної енергетики: перша самопідтримуюча ланцюгова реакція була проведена 2 грудня 1942 р. (Клітина Чикаго CP1), тоді великі реактори з плутонієм були побудовані в Ханфорді (штат Вашингтон) . Це були реактори, модеровані графітом і охолоджені звичайною водою (не під тиском).
Озброївшись знаннями, набутими в рамках цього величезного військового підприємства, деякі найбільші вчені того часу розмірковували над цивільним застосуванням ядерної енергетики та уявляли різні концепції реакторів з квітня 1944 р. В рамках спеціальної групи, що називалася “Комітет нових пал”. (до якого увійшли не менше трьох лауреатів Нобелівської премії з фізики). Так народилися майже всі основні ідеї, які структурують більшість концепцій реакторів для цивільного використання. Незважаючи на це, практично всі ядерні зусилля Америки в перші повоєнні роки будуть присвячені ядерній зброї. Засоби, зарезервовані для розвитку атомної енергетики для цивільного використання, тим не менше залишалися достатніми для вивчення безлічі варіантів, і, що цікаво, це реактор швидких нейтронів, EBR-1, який вперше виробляв кілька сотень ват енергії в 1951 році., в національній лабораторії Айдахо, розташованій посеред пустелі.
Але саме в зовсім іншій галузі промислова цивільна атомна енергетика нарешті виникла з військової атомної енергетики: з військового підводного човна. Дійсно, саме водяні реактори під тиском (PWR) виявились найбільш підходящими для цього застосування і були розроблені з кінця 1940-х років під твердим керівництвом адмірала Хаймана Ріковера. Цей реакторний сектор сьогодні значною мірою домінує над світовим атомним флотом [2].
Ці історичні факти дозволяють зрозуміти, що по той бік Атлантики військова ядерна енергетика була в основі розвитку атомної енергетики, незважаючи на інтерес до енергетичних реакторів.
Око Москви
В СРСР під час Другої світової війни було розпочато деякі дослідження щодо поділу та його застосування, зокрема під керівництвом фізика Курчатова. Однак кошти були обмежені. У той час Радянська імперія вступила в повну війну з нацистською Німеччиною, війська якої поступово наступали на російській землі. Тоді СРСР був змушений перенести свої ядерні дослідницькі установи далі на схід.
Хоча наукових досягнень було небагато, колишній СРСР відзначився шпигунством за роботою на Заході, особливо в США. Збір врожаю виявився плідним, оскільки наприкінці Другої світової війни Ради детально ознайомилися з принципами роботи американських бомб із збагаченим ураном, що використовуються в Хіросімі та плутонії (Нагасакі). Озброївшись цією життєво важливою інформацією та знаючи реальність наслідків ядерної зброї, Йосип Сталін [3] запустив наприкінці війни програму, призначену для придбання атомної бомби. 29 серпня 1945 р. Була створена організація, яка відповідала за ці питання, і перший вибух відбувся 29 серпня 1949 р. Підприємство було гігантським, і докладені зусилля (в інколи дуже складних умовах в цій країні, спустошеній війною) в основному співмірні з тими, які були домовлені про проект Манхеттена. Але екологічна та людська шкода була набагато більшою, ніж американська програма.
Саме в цих рамках були розроблені та експлуатувались перші великі енергетичні реактори, призначені для виробництва плутонію, перший з яких розійшовся [4] 8 червня 1948 р. Вони були того ж типу, що й американські реактори в Ганфорді: помірність з графітовим та водяним охолодженням із відкритим контуром. З цієї технології буде отримана технологія реакторів, що генерують «РБМК», що використовують графіт і киплячу воду (і трохи збагачений уран), перший прототип якого потужністю 6 МВт забезпечував місто Обнінськ електроенергією з кінця 1954 року. тоді спочатку у світі !
Тут знову військова ядерна енергія передувала цивільній.
Через Ла-Манш реактори для вироблення плутонію
У Великобританії дослідження поділу та ланцюгової реакції в основному проводилися в Кембриджі на початку війни. У червні 1940 року команда на чолі з Джоном Кокрофтом була підкріплена французькими фізиками Халбаном і Коварським, які приїхали шукати притулку через Ла-Манш із 26 банками важкої води в багажі.
Британські вчені, які співпрацювали з американцями на початку світового конфлікту, опинились виключеними з досліджень, проведених у США на початку 1942 р. Це було лише після підписаних Квебеком угод між Рузвельтом та Вінстоном Черчіллем [5] у серпні 1943 р. ., що якась форма співпраці була відновлена в цій галузі, але на дуже обмежувальних умовах. Це, по суті, призвело до переведення вчених, встановлених на англійській землі (включаючи французьку), до канадської лабораторії в Монреалі у зв'язку з американцями. Наприкінці війни британський уряд на чолі з Клементом Еттлі вирішив взяти участь у гонці атомних бомб, і з цією метою він розробив власну програму (під керівництвом фізика-ядерника Джона Дугласа Кокрофта), оскільки американці вирішили заблокувати вся інформація, включаючи візаві найближчого союзника [6].
Не дивно, що британський науково-технічний шлях був зразком американського: побудова великих графітових реакторів (але охолоджуваних повітрям замість звичайної води) для отримання плутонію. Два реактори, побудовані в Селлафілді, розійшлися, відповідно, у жовтні 1950 року та червні 1951 року, і дозволили отримати кількість плутонію, необхідного для реалізації першої атомної бомби. Він був скинутий на австралійському острові 30 жовтня 1952 року.
Після цього британський уряд вирішив швидко розпочати цивільну ядерну програму, створивши Агентство з атомної енергії в 1954 році. Ця програма базувалася на розробці сектору Magnox, отриманого з плутонігенних реакторів, з використанням графітового сповільнювача, але охолодження під тиском CO2.
У Великобританії цивільна атомна енергетика успадкувала від військової атомної енергетики.
Французький ядерний виняток ?
Ми бачили, як французькі вчені зробили внесок у основні відкриття про поділ та ланцюгову реакцію - область, у якій вони навіть взяли певне керівництво над своїми іноземними колегами на початку Другої світової війни. Усі дослідження, очевидно, були перервані у Франції після вторгнення німецьких військ у травні 1940 р. Та окупації столиці 14 червня 1940 р. Лише ті нечисленні французькі вчені, які знайшли притулок у Великобританії, а потім переведені в монреальську лабораторію в Канаді у Від Грудень 1942 р. Вдалося продовжити свої дослідження. Коли війна закінчилася, частина повернулася до Франції. Їхні знання дозволили реалізувати французьку програму.
Кілька років потому, 11 липня 1944 р. В Оттаві (Канада), в ізольованій задній кімнаті штабу делегації Вільної Франції французький Жуль Герон у супроводі двох інших співвітчизників Бертрана Голдшмідта та П'єра Оже генерал Де Голль про перспективи поділу і особливо про події, що тривають у Сполучених Штатах щодо розробки атомної бомби, успіх яких вони вважали майже певними. Інтерв’ю тривало лише три хвилини. Генерал не забуде.
Слід визнати, що протягом перших років свого існування CEA не проводив явних досліджень у цьому напрямку, але певні дії були не дуже далекими від цієї мети, наприклад, виділення перших міліграмів плутонію в листопаді 1949 року Гольдшмідтом. Ще одним елементом, що підтверджує цю гіпотезу, є звільнення Фредеріка Жоліо з посади Верховного комісара СЕА 28 квітня 1950 р., Коли він щойно підписав "Стокгольмський заклик", що виступає за повну заборону атомної зброї, і зробив дуже образливий реклама у Франції.
В результаті влада Франції залучила країну до цієї роботи з розробки та виробництва атомних бомб. Передумови для цього зобов'язання були надані п'ятирічним програмним законом про атомну енергію [8]. Він передбачав будівництво двох енергетичних реакторів для отримання плутонію та функціонування станції з відділення його від відпрацьованого палива. На цьому етапі нічого офіційно не було розкрито щодо роботи з атомною бомбою, і цей п'ятирічний план навіть мав виключно цивільні амбіції.Насправді військове підприємство було дійсно вирішено 26 грудня 1954 р. На той час Мендес-Франс, прем'єр-міністр Міністра, скликає зустріч сорока експертів. Після обговорень секретне рішення вимагає запуску програми виробництва ядерної зброї та підводних човнів.
Також у цей період відділ досліджень та досліджень EDF, очолюваний П'єром Еллере, вирішив дослідити ядерний варіант. Політехнік запропонував Комітету з атомної енергії 5 листопада 1953 р. Відновити енергію, вироблену першим прототипом реактора з плутонієм G1, який тоді був проектом. Це було зроблено, навіть якщо електричний ККД "малої електричної печі" був негативним! Насправді виробленої електроенергії було менше, ніж потрібно для живлення повітродувок реактора. У будь-якому випадку, будівництво та успішне введення в експлуатацію великих плутонічних реакторів G2 та G3 в Маркулі (Гард), що модеруються графітом та охолоджуються на повітрі, ознаменувало вирішальний крок у запуску реакторного сектору для суто цивільного використання. Франція, що виробляється у Франції, називається "UNGG", для природного газу з графітового урану і, нарешті, досить близька до англійської галузі Magnox.
На закінчення цивільна ядерна енергетика значною мірою успадкувала військову атомну енергію у Франції, навіть якщо наша країна спочатку не брала участі в цьому напрямі прямо та явно, на відміну від інших трьох основних країн-першопрохідців. Саме в цьому сенсі ми говоримо тут про "французький ядерний виняток".
Домінік Гренеш, доктор ядерної фізики