Развиваем мифы о вреде атомной энергетики

Популярная механикаHi-Tech

Стержни, спринклер, контейнмент: как устроена система безопасности АЭС

Елена Ли

Прошло меньше 80 лет с момента запуска первого экспериментального ядерного реактора. Однако за это время технологии сильно изменились, и мало кто знает, как на самом деле обеспечивается безопасность современных атомных станций. Чтобы развеять мифы о вреде атомной энергетики, подробно разберем все элементы системы безопасности АЭС на примере станции с водо-водяным энергетическим реактором (ВВЭР).

Контролируемая ядерная реакция: как регулируется мощность реактора

Физика реактора начинается с цепной реакции деления ядер урана. Деление происходит, когда в тяжелое ядро урана-235, содержащее 92 протона и 143 нейтрона, проникает свободный нейтрон. Он вносит избыток энергии в ранее покоящееся ядро, переводя его в возбужденное энергетическое состояние. Из подобного состояния любая материя стремится как можно скорее выйти. Раскол ядра на части – один из путей возвращения к минимуму энергии. Избыток энергии сбрасывается по нескольким каналам. 80% – это кинетическая энергия осколков, на которые разбилось ядро. Именно эта часть разогревает активную зону ядерного реактора и преобразуется затем в драгоценное электричество.

f0c561060152605c8bfee6b5a1449f99.jpg
ГК «Росатом»

Оставшаяся часть – это энергия, которую уносит из ядра ионизирующее излучение: гамма-излучение и свободные элементарные частицы. Среди этих частиц присутствуют 2–3 свободных нейтрона, которые инициируют следующие реакции деления. Чтобы цепная реакция не приобрела лавинообразный неуправляемый характер, достаточно лишь регулировать число свободных нейтронов в активной зоне.

Это делается с помощью специальных поглощающих стержней, как правило, заполненных карбидом бора, и борной кислоты, которая присутствует в контуре охлаждения реактора. Попадая в ядро атома бора, нейтрон «застревает» в нем и больше не участвует в ядерных реакциях. Уровень погружения поглощающих стержней в активную зону, а также концентрации борной кислоты в охлаждающем контуре автоматически регулируются системой управления и защиты (СУЗ) под пристальным контролем команды операторов, которые в зависимости от требуемой мощности реактора могут регулировать цепную реакцию с помощью электрического сигнала с пульта.

Если при чрезвычайной ситуации на станции пропадет электричество, то поглощающие стержни автоматически погрузятся в активную зону. Для этого их подвешивают над реактором и фиксируют электромагнитами. При обесточивании стержни под действием силы тяжести неизменно опустятся в зону, где делится урановое топливо. Воспроизводство нейтронов прекратится, цепная реакция замедлится и остановится.

57a7c1a383402db4a3f5764d2a87589b.jpg
ГК «Росатом»

Кроме внешнего контроля над числом нейтронов конструкция активной зоны ВВЭР – наиболее распространенного типа энергетических реакторов – предусматривает так называемое саморегулирование. Если количество нейтронов возрастает, число реакций деления увеличивается. Закономерно растет общая температура топлива и конструкционных материалов активной зоны. Вслед за ней увеличивается температура теплоносителя – воды, что ведет к изменению ее плотности. Вода с пониженной плотностью лучше поглощает нейтроны, и количество реакций деления уменьшается. Данный эффект, который называется отрицательной обратной связью, возникает благодаря комплексным изменениям нейтронно-физических характеристик активной зоны, просчитанных и подобранных на этапе разработки реактора.

Естественный фон: как защитить персонал станции и окружающую среду

Радиоактивные продукты деления и образующееся в его ходе ионизирующее излучение не покидают корпус реактора благодаря четырем барьерам безопасности. Барьеры напоминают фильтры на водоочистительной станции, которые поэтапно задерживают крупные, средние, а затем и вовсе неразличимые глазом примеси. «Фильтры» в реакторе по очереди останавливают продукты радиораспада – от самых медленных и тяжелых осколков деления до самых легких и быстрых частиц.

a8129374486173276e31a0e888552c08.jpg
ГК «Росатом»

Первым барьером служит сама топливная таблетка – спрессованный в характерную форму твердый диоксид урана. Таблетки перед сборкой в тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ) спекаются при температуре 1650 °С, после чего они приобретают керамические свойства и задерживают некоторые нуклиды. Радионуклиды и частицы распада, которые проходят первый барьер, сталкиваются со вторым – оболочкой ТВЭЛ. Оболочку изготавливают из сплавов циркония ядерной чистоты, практически лишенного примесей, как правило, с небольшой добавкой ниобия. Чистота сплава обеспечивает повышенную коррозионную стойкость циркония. В нормальных режимах эксплуатации (без разгерметизации ТВЭЛ) все продукты деления остаются внутри ТВЭЛ.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Красное вино: польза и вред для здоровья мужчин и женщин Красное вино: польза и вред для здоровья мужчин и женщин

Положительные и отрицательные эффекты употребления красного вина для организма

Playboy
7 признаков легких отношений 7 признаков легких отношений

Отношения — это работа. Нужно искать компромисс, само собой ничего не получится

Psychologies
Героини нашего времени Героини нашего времени

25 женщин, которые изменили мир!

Лиза
Откуда взялся термин «желтая пресса» Откуда взялся термин «желтая пресса»

Почему пресса, основанная на дутых сенсациях называется желтой?

Maxim
Маленькие частицы — большие проблемы: чем опасен микропластик и при чем тут индустрия моды и красоты Маленькие частицы — большие проблемы: чем опасен микропластик и при чем тут индустрия моды и красоты

Что такое микропластик, чем он так плох и что можно сделать?

Esquire
Занятия музыкой улучшили память и внимательность детей Занятия музыкой улучшили память и внимательность детей

Нейробиологи доказали,что музыкально натренированный мозг более активен

N+1
Пицца, сгущенка и картофель фри: что на самом деле едят модели Пицца, сгущенка и картофель фри: что на самом деле едят модели

Модели делятся секретами стройной фигуры, которые не исключают любимых блюд

РБК
Тратить все твои деньги вместе Тратить все твои деньги вместе

Научиться говорить с партнером о финансах, чтобы поддержать отношения

Psychologies
9 отличных хорроров, в которых никто не умирает 9 отличных хорроров, в которых никто не умирает

Кто бы мог подумать, что можно так хорошо провести время без единого убийства?

Maxim
5 провальных способов похудеть, в которые поверили миллионы людей 5 провальных способов похудеть, в которые поверили миллионы людей

Общество порождало поистине чудовищные способы стать стройнее

Maxim
Оборотень в хиджабе Оборотень в хиджабе

«Наркомама», в которой Изабель Юппер реабилитирует французский нуар

Weekend
«В мире постправды многое остается за скобками»: директор Некрасовки — о том, зачем в ХХI веке еще нужны библиотеки и как привлечь туда молодежь «В мире постправды многое остается за скобками»: директор Некрасовки — о том, зачем в ХХI веке еще нужны библиотеки и как привлечь туда молодежь

О библиотеках не принято думать как о бизнесе, хотя по факту они могут им быть

Forbes
Дети алкоголиков: как избавиться от комплекса неполноценности? Дети алкоголиков: как избавиться от комплекса неполноценности?

Дети алкоголиков не умеют по-настоящему ценить себя

Psychologies
10 необычных Maserati 10 необычных Maserati

Наиболее странные и заметные автомобили Maserati в истории компании

Популярная механика
Урок литературы длиною в жизнь Урок литературы длиною в жизнь

Разговор учительницы и ученика, которые впервые встретились в середине 50-х

Seasons of life
Как придумать имя компании: 4 совета по неймингу от экспертов Как придумать имя компании: 4 совета по неймингу от экспертов

Как создать запоминающееся название для бренда

Playboy
Как дизайнер покупает старые пленки и воссоздает по ним семейные истории Как дизайнер покупает старые пленки и воссоздает по ним семейные истории

Дизайнер рассказывает историю семьи, которую он узнал, купив старые пленки

РБК
Планета обезьян: как шимпанзе превратить в человека Планета обезьян: как шимпанзе превратить в человека

А что, если научить примата всем премудростям человеческой жизни?

Популярная механика
Знает больше 20 африканских диалектов и еще 9 фактов из жизни Шарлиз Терон Знает больше 20 африканских диалектов и еще 9 фактов из жизни Шарлиз Терон

Шарлиз Терон — уникальная актриса

Cosmopolitan
Главное – не победа Главное – не победа

Жизнь устроена так, что в ней не могут побеждать все

Лиза
Плохое руководство, продажа компании и хип-хоп: с чем столкнулся гитарный бренд Fender за 70 лет работы Плохое руководство, продажа компании и хип-хоп: с чем столкнулся гитарный бренд Fender за 70 лет работы

Гитары Fender слышны на записях Боба Дилана и других известных музыкантов

VC.RU
Алена Михайлова: эффектные фото актрисы с внеземной внешностью из сериала «Чики» Алена Михайлова: эффектные фото актрисы с внеземной внешностью из сериала «Чики»

Лучшие снимки звезды сериала «Чики»

Playboy
25 раз, когда хотели как лучше: самые идиотские бизнес-решения 25 раз, когда хотели как лучше: самые идиотские бизнес-решения

Самые дикие решения в бизнесе принимаются с самым серьезным выражением лица

Maxim
Домашний антистресс: 5 вещей в помощь тем, кто любит комнатные растения Домашний антистресс: 5 вещей в помощь тем, кто любит комнатные растения

Полезные вещи для ухода за комнатными цветами

Esquire
«Я постоянно тренирую терпение и чувство юмора». Чулпан Хаматова — о возрасте, роли Раисы Горбачевой и кризисе благотворительности «Я постоянно тренирую терпение и чувство юмора». Чулпан Хаматова — о возрасте, роли Раисы Горбачевой и кризисе благотворительности

Чулпан Хаматова о материнстве, отношении к возрасту и работе ее фонда

Forbes
Стать родителями: почему не все этого хотят? Стать родителями: почему не все этого хотят?

Финансовые проблемы, завышенные ожидания от матери и другие причины

Psychologies
Я, робо сапиенс Я, робо сапиенс

В ближайшие сто лет тело человека изменится сильнее, чем за всю историю эволюции

GQ
Наушники считали выражение лица по форме щек Наушники считали выражение лица по форме щек

Американские инженеры создали наушники с функцией распознавания выражения лица

N+1
Особая диета: 10 реальных примеров каннибализма среди людей Особая диета: 10 реальных примеров каннибализма среди людей

Обычные людоеды вполне себе реальны

Популярная механика
Медвежья постправда Медвежья постправда

Мультфильм Лоренцо Маттотти — актуальная недетская сказка для детей

Weekend
Открыть в приложении