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

Эти странные силы инерции Эти странные силы инерции

Силы инерции — очень необычны

Наука и жизнь
7 инноваций, которые построили Древний Рим 7 инноваций, которые построили Древний Рим

Как думаете, что общего у общественного туалета, газеты и патруля ДПС?

Популярная механика
Беспечный китобой Беспечный китобой

«Китобой» — драма взросления, снятая на Чукотке с непрофессиональными актерами

Weekend
Порно и смешно Порно и смешно

Василий Степанов о фильме «Глубже!» как энциклопедии русской жизни

Weekend
Роботизация складов Amazon привела к росту травм на 50% и усилению нагрузки на людей Роботизация складов Amazon привела к росту травм на 50% и усилению нагрузки на людей

Роботы должны были упростить жизнь сотрудников

VC.RU
Марина Демещенко Марина Демещенко

19-летняя артхаус-поп-певица aka Polnalyubvi

Собака.ru
7 внезапно хороших фильмов позднего Николаса Кейджа (в порядке нарастания хорошести) 7 внезапно хороших фильмов позднего Николаса Кейджа (в порядке нарастания хорошести)

Если покопаться в фильмографии Николаса Кейджа, можно найти непризнанные перлы!

Maxim
Здесь русский дух Здесь русский дух

Елизавета Боярская отвечает на 10 важных вопросах о русских ценностях

Grazia
Реальные динозавры. Часть 2 Реальные динозавры. Часть 2

Что изменилось в наших представлениях о динозаврах за последние годы

National Geographic
Ключи от комнаты Ключи от комнаты

Перейти от осознанного одиночества к осознанному партнерству

Psychologies
Санкция на свободу Санкция на свободу

Особенный творческий путь Федерико Феллини — ключевого режиссера XX века

Школа Masters
7 необычных видов древнего оружия, о которых ты, скорее всего, даже не слышал 7 необычных видов древнего оружия, о которых ты, скорее всего, даже не слышал

Удивительно, как изобретательны были наши предки!

Maxim
Крупных писателей сейчас не очень-то много Крупных писателей сейчас не очень-то много

Журналист Владимир Познер — о своей новой книге и создании фильма о Японии

СНОБ
Станет ли британский принц Чарльз королем Карлом? Объясняем, откуда взялась путаница в именах монархов Станет ли британский принц Чарльз королем Карлом? Объясняем, откуда взялась путаница в именах монархов

Якова I, который объединил Англию и Шотландию, на самом деле звали Джеймс

National Geographic
Александр Паль: «Я могу быть очень несговорчивым» Александр Паль: «Я могу быть очень несговорчивым»

Александр Паль – о том, как он пытался спрятаться от народной любви

Cosmopolitan
Непохожие близнецы Непохожие близнецы

Как отличить артроз от артрита, и чем они опасны?

Лиза
Бетон без цемента снизит вероятность засора канализации Бетон без цемента снизит вероятность засора канализации

Вместо него использовали смесь золы, шлака, нанопеска и извести

N+1
Свадьба с колючками Свадьба с колючками

Улдис Роуз тысячу раз слышал эту шутку: «Как размножаются дикобразы? Осторожно»

National Geographic
Дочь Бората — секретное оружие Саши Барона Коэна. Что известно об актрисе Марии Бакаловой, которая ее сыграла? Дочь Бората — секретное оружие Саши Барона Коэна. Что известно об актрисе Марии Бакаловой, которая ее сыграла?

Болгарская актриса Мария Бакалова стала настоящим открытием

Esquire
Как требовать прибавку к зарплате Как требовать прибавку к зарплате

Как попросить прибавку к зарплате, не прибегая к угрозам!

Maxim
«Побегала по полю — и успокойся, тебе замуж пора». Как вопреки всему в Дагестане была создана первая женская футбольная команда «Побегала по полю — и успокойся, тебе замуж пора». Как вопреки всему в Дагестане была создана первая женская футбольная команда

Как в Дагестане создавалась культура женского футбола

Forbes
«Вместо того, чтобы учиться на ошибках, мы упорно в них вязнем» «Вместо того, чтобы учиться на ошибках, мы упорно в них вязнем»

Польский взгляд на польский исторический самообман

Огонёк
Стареющие шимпанзе предпочли крепкую дружбу новым знакомствам Стареющие шимпанзе предпочли крепкую дружбу новым знакомствам

Чем старше становятся шимпанзе, тем уже становится круг их друзей

N+1
Ноль вреда Ноль вреда

Wellness-маршруты Саши Новиковой: в поисках полезной еды и фудшеринга

Elle
Не справляетесь с тревогой и стрессом? Заведите дневник Не справляетесь с тревогой и стрессом? Заведите дневник

Попробуйте перенести тревоги на бумагу, и увидите — этот способ работает

Psychologies
Из России с дизайном Из России с дизайном

Российские дизайнеры рассказывают, как им удалось открыть “окно в Европу”

AD
Очернение вестерна Очернение вестерна

«Птица доброго Господа» - минисериал в жанре вестерн

Weekend
Кто делает туфли с каблуком-бокалом для Рианны, Лиззо и королевы Рании Кто делает туфли с каблуком-бокалом для Рианны, Лиззо и королевы Рании

Почему марка Amina Muaddi заслуживает внимания?

РБК
Как зарабатывать миллионы рублей в год на тревожных горожанах: бизнес-план сервиса онлайн-психотерапии «Ясно» Как зарабатывать миллионы рублей в год на тревожных горожанах: бизнес-план сервиса онлайн-психотерапии «Ясно»

Бизнес-план сервиса онлайн-психотерапии «Ясно»

Forbes
«Создатель эмоций». Ресторатор Антон Пинский о профессиональных премиях, партнерах и локдауне «Создатель эмоций». Ресторатор Антон Пинский о профессиональных премиях, партнерах и локдауне

Антон Пинский о том, как создать успешный ресторан

СНОБ
Открыть в приложении