Армией строителей командовал начальник Главпромстроя НКВД СССР генерал армии А.Н. Комаровский (1906- 1973 гг.), главным инженером строительства комбината N 817 был В.А. Сапрыкин (1890-1954 гг.). А в июле 1947 года начальником строительства был назначен генерал-майор М.М. Царевский (1898-1975 гг.), сменивший Я.Д. Рапопорта. Они были выдающимися инженерами-строителями и непреклонными исполнителями приказов, шедших с самого верха.

Чтобы понять причины аварий, происходивших с ядерным реактором первые полгода после пуска, стоит в общих чертах объяснить его устройство и принципы управления им. В активной зоне реактора находится уран, обогащенный до 1-4% 235U, остальное - 23SU. Медленный нейтрон налетает на ядро 235U и делит его, в результате чего возникают обычно два ядерных осколка, из которых вылетают 2-3 быстрых вторичных нейтрона и выделяется энергия около 200 МэВ на одно деление. Вылетевшие нейтроны замедляются в графите, вступают во взаимодействие со следующими ядрами 235U и делят их - развивается цепная реакция. На ее поддержание идет около 40 % вторичных нейтронов. Остальная их часть захватывается ядрами 23SU, которые после двух бета-распадов превращаются в 239Рu.

При производительности 100 г Pu/сут. тепловая мощность реактора составляет 100 МВт. На мощность в 1 кВт приходится 3, 1*10(в 13 степени) делений/секунду. Выгорание топлива составляет примерно 1 г 235U на 1 МВт/сутки. Повышение температуры в активной зоне - фактор, быстро приводящий к уменьшению размножения нейтронов в реакторе. Есть еще медленный фактор: отравление активной зоны продуктами деления - неделящимися радиоактивными изотопами плутония 240Ри, иода-131 и т.д. Для компенсации этих факторов был предусмотрен запас надкритичности в 1, 5-3% за счет увеличения размеров активной зоны. Но необходимо держать под контролем эту избыточную критичность и иметь возможность в любой момент компенсировать ее введением в активную зону сильных поглотителей нейтронов (стержней из кадмия).

Среднее время жизни свободного нейтрона составляет о коло 0, 1 секунды. Это - большое время, обусловленное тем, что к мгновенным нейтронам, испускаемым ядрами урана при делении, примешиваются запаздывающие нейтроны, испускаемые радиоактивными осколками деления ядер урана. Такое время позволяет надежно регулировать эффективный коэффициент размножения нейтронов Кэф. Например, при К =1, 001 (на 1000 поделившихся ядер 1001 нейтрон идет на поддержание цепной реакции) число нейтронов растет на 0, 9% в секунду. При такой скорости размножения нейтронов вполне можно успеть уменьшить Кэф до того, как реакция выйдет из-под контроля. Критичность реактора (в отличие от атомной бомбы) не может определяться одними только мгновенными нейтронами, нужно, чтобы в активной зоне было достаточно много и запаздывающих нейтронов. На практике для регулирования реактора применяют устройства, обеспечивающие плавное изменение Кэф.

Для разгрузки реактора применялись стальные кассеты. Кассета представляла собой передвижную балку с гидравлическим механизмом с упорно-разгрузочными устройствами по числу каналов, обслуживаемых данной кассетой вдоль полухорды круглого основания активной зоны. Сервопривод отодвигал зуб, запирающий отверстие в кассете, и весь столб урановых блочков выпадал из канала в бункер с водой. Удалять блочки из канала можно сразу все или поштучно, считая снизу вверх. Вода поступала в каналы сверху и отводилась снизу, на выходе осуществлялся поканальный контроль расхода воды, ее температуры и радиоактивности. Контролировалась также влажность воздуха, продуваемого через каналы.

Опыт показал, что самая большая опасность коррозионного разрушения труб каналов связана с попаданием воды на внешнюю поверхность трубы, соприкасающуюся с графитовой кладкой. Тогда появляется электрохимическая пара, которая образует точечную коррозию (питтингов) и далее - течь. Коррозия происходит очень быстро. Попадание воды на контакт с ураном приводило к разбуханию блока из-за образования гидридов урана и его заклиниванию в канале (образованию "козла"). Теплоотвод резко ухудшался, происходил катастрофический перегрев активной зоны. Необходимо было надежно герметизировать урановые блоки. Урановый сердечник диаметром 35 мм и длиной 100 мм фосфатировался и заключался в алюминиевый стакан. Готовый блочок имел диаметр 37 мм и длину 102, 5 мм.

Игорь Курчатов предвидел будущие трудности в связи с коррозией и особенно подчеркивал в заданиях для советской разведки желательность получить как можно больше деталей по технологии покрытия урановых блочков. Но в массе разведданных почему-то не было сведений об анодировании алюминиевой поверхности. К этому у нас пришли самостоятельно, но только после того, как начались аварии из-за течей.

Первые пусковые операции были проведены 7 июня 1948 года. За пультом находился сам Курчатов, присутствовал и начальник ПГУ Б.Л. Ванников. 19июня в полдень начался разгон реактора с нулевой мощности, 22 июня его мощность достигла проектного значения. От начала строительства до этого дня прошел всего один год и восемь месяцев. Столько же времени заняли разработка и проектирование, считая с весны 1945 года.

Однако спустя сутки реактор был остановлен. Вследствие неправильного срабатывания клапана холостого хода в одном из каналов оказалось нарушенным водоохлаждение. Произошли перегрев, спекание урана с графитом, и из соответствующей ячейки поступил аварийный сигнал. Разрушенные урановые блочки извлекали путем фрезеровки ячеек. Работы велись больше месяца.

Вскоре после нового пуска реактора 30 июля 1948 г. в нем образовался второй "козел". Реактор надо было останавливать, но это означало прекращение наработки плутония. Б.Л. Ванников и И.В. Курчатов решили ликвидировать "козел" на работающем реакторе. Это привело к загрязнению помещений, переоблучению сменного персонала и бригады ремонтников и попаданию в кладку воды, которая при контакте с алюминиевыми трубами вызывала их коррозию. К концу года началась массовая течь каналов. 20 января 1949 г. реактор был все же остановлен на капитальный ремонт.

Возникла сложнейшая проблема замены каналов и сохранения урановых блоков. Разгрузить их через штатную систему было, в принципе, возможно, однако прохождение блоков вниз (канал - шахта разгрузки - кюбель - бассейн выдержки) привело бы к механическим повреждениям их оболочек. Это исключило бы их повторную загрузку в реактор. А запасной загрузки урана в то время в стране не было, так как добыча урана была еще недостаточна. Нужно было во что бы то ни стало сохранить уже облученные, сильно радиоактивные блоки.

Надо было делать выбор: либо остановить реактор на длительный период, который, по оценке Ю.Б. Харитона, мог составить один год, либо спасти урановую за грузку и продолжать нарабатывать плутоний в тех же блоках. Руководство ПГУ и научный руководитель выбрали второй вариант, ибо отставание на год было неприемлемым по военно-политическим условиям того времени. Сталин и Берия на это пойти не могли. Были разработаны приспособления - штанги с присосками. В извлечении урановых блоков через верх реактора при помощи этих присосок принимал участие весь мужской персонал объекта.

Допустимая доза облучения для ликвидаторов аварии была установлена специальным приказом директора комбината в 25 Р. Во время аварийных операций переоблучился весь персонал объекта. Даже сам И.В. Курчатов, лично занимавшийся в первые дни сортировкой блоков по степени повреждения, получил приличную дозу облучения (по-видимому, не менее 100 Р). Говорят, что его насильно вывел из реакторного зала Е.П. Славский, директор комбината N 817. По словам Славского, "...эта эпопея была чудовищная! Если бы Курчатов досидел, пока бы все отсортировал, еще тогда он мог погибнуть!"

В тот год около 60% работников реактора получили дозы от 25 до 100 Р, а более 30% - от 100 до 400 Р, что вызвало лучевую болезнь средней тяжести. Уже на четвертый день весь мужской персонал реактора набрал указанную "норму" облучения. Привлекли солдат стройбатов, обсуждали возможность использования заключенных, но против выступили органы, ведавшие секретностью и режимом. Людей не хватало, часть рабочих убеждали отработать на извлечении блоков вторично. Всего было извлечено 33 тыс. урановых блоков за 34 дня. После этого блоки были анодированы и подготовлены для размещения в новых трубах каналов, однако графитовая кладка нуждалась в длительной сушке. Только 26 марта 1949 года начался наконец вывод отремонтированного реактора на проектную мощность.

Ядерный щит СССР был создан ценой здоровья и жизни многих тысяч советских людей.