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

Памяти 11 сентября: очерк «Падающий человек» о самом известном снимке теракта в башнях-близнецах в Нью-Йорке Памяти 11 сентября: очерк «Падающий человек» о самом известном снимке теракта в башнях-близнецах в Нью-Йорке

О самом известном снимке теракта в башнях-близнецах в Нью-Йорке

Esquire
Николай Губенко. На скоростях Николай Губенко. На скоростях

Друзья и коллеги вспоминают Николая Губенко

Караван историй
Порно и смешно Порно и смешно

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

Weekend
Вне зависимости Вне зависимости

Что такое зависимость от безрецептурных лекарств и как избежать ее появления

Добрые советы
Как прописать эффектный конфликт и создать напряжение в сюжете: писательские советы от Чака Паланика Как прописать эффектный конфликт и создать напряжение в сюжете: писательские советы от Чака Паланика

Фрагмент главы, посвященной созданию напряжения в сюжете

Esquire
Жизнь взаймы: кто зарабатывает на прокате вещей миллионы и почему шеринг скоро захватит мир Жизнь взаймы: кто зарабатывает на прокате вещей миллионы и почему шеринг скоро захватит мир

У истоков шеринг-экономики стоял стартап по аренде одежды

Forbes
Почему Microsoft избежала антимонопольных разбирательств, а Google, Apple, Amazon и Facebook — нет Почему Microsoft избежала антимонопольных разбирательств, а Google, Apple, Amazon и Facebook — нет

Microsoft научилась работать с властями после проигранного дела в начале 2000-х

VC.RU
«Глубже!» — история о том, как Александр Паль «глубокое русское порно» снимал «Глубже!» — история о том, как Александр Паль «глубокое русское порно» снимал

Как вульгарный сюжет оказался интеллигентной пародией на современную культуру

Forbes
8 развенчанных мифов о фильмах, в которые почему-то до сих пор верят 8 развенчанных мифов о фильмах, в которые почему-то до сих пор верят

Осторожно! Восемь разочарований внутри!

Maxim
Глеб Глинка — о посвященном жене кино и таланте доктора Лизы помогать Глеб Глинка — о посвященном жене кино и таланте доктора Лизы помогать

Интервью с мужем Елизаветы Глинки: о жене, фильме о ней и благотворительности

РБК
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
Глеб Глинка: «С Лизой уже через неделю знали, что проживем вместе всю жизнь» Глеб Глинка: «С Лизой уже через неделю знали, что проживем вместе всю жизнь»

Если счастье длится так долго, к нему привыкаешь. Его не замечаешь

Караван историй
«Важно, сколько у вас энергии и решимости». Богатейшие self-made женщины Америки — о том, как запустить бизнес после 40 лет «Важно, сколько у вас энергии и решимости». Богатейшие self-made женщины Америки — о том, как запустить бизнес после 40 лет

Истории четырех женщин, которые вошли в новый рейтинг Forbes self-made женщин

Forbes
Какой у меня талант? 7 способов раскрыть свой потенциал и найти себя Какой у меня талант? 7 способов раскрыть свой потенциал и найти себя

Без тщательного самоанализа тут не обойтись

Playboy
Как научиться врать и не краснеть: 8 основных правил Как научиться врать и не краснеть: 8 основных правил

Мастерство вранья подчас достигается годами усердных тренировок

Playboy
Hummer: только самые интересные факты о крутом военном джипе Hummer: только самые интересные факты о крутом военном джипе

Раньше Хаммер играл настоящими мышцами без грамма пластика

Популярная механика
Можно ли предсказать эволюцию человека: теории и факты Можно ли предсказать эволюцию человека: теории и факты

Каким путем пойдет эволюция человека?

Популярная механика
«Я была и обманутой женой, и изменницей, и любовницей» «Я была и обманутой женой, и изменницей, и любовницей»

Что такое любовный треугольник?

Psychologies
Настя Паутова Настя Паутова

Студентка Льва Эренбурга придумывает мемы про Бродского и Тарковского

Собака.ru
Инвесторы и экономисты ждут нового пузыря ИТ-компаний: чего они опасаются и почему крах доткомов вряд ли повторится Инвесторы и экономисты ждут нового пузыря ИТ-компаний: чего они опасаются и почему крах доткомов вряд ли повторится

ИТ-индустрии ещё далеко до эйфории 2000 года

VC.RU
Операция «Поимка» Операция «Поимка»

Пётр I хотел во что бы то ни стало вернуть сбежавшего из России сына

Дилетант
Образ Франции в русском искусстве Образ Франции в русском искусстве

Как формировался противоречивый образ Франции в русском искусстве

Культура.РФ
Не только «Паразиты»: почему корейское кино стало популярным во всем мире и какие фильмы нужно обязательно смотреть Не только «Паразиты»: почему корейское кино стало популярным во всем мире и какие фильмы нужно обязательно смотреть

Почему о корейском кино стали говорить как о мощном противнике Голливуда

Esquire
Как в день свадьбы выглядели лидеры разных стран и их супруги: редкие фото Как в день свадьбы выглядели лидеры разных стран и их супруги: редкие фото

Некоторые интересные подробности торжеств известных политиков

Cosmopolitan
11 способов удивить девушку в постели, которые ей понравятся 11 способов удивить девушку в постели, которые ей понравятся

Лучшие идеи, как доставить удовольствие партнерше во время занятий любовью

Playboy
Одна вокруг света. Нетуристический Пхукет и опасная гостья в кемпинге Одна вокруг света. Нетуристический Пхукет и опасная гостья в кемпинге

93-я серия о кругосветном путешествии Ирины Сидоренко и ее собаки Греты

Forbes
Как правильно мыть голову: 12 советов от врача Как правильно мыть голову: 12 советов от врача

Правильный алгоритм мытья волос

Cosmopolitan
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
Слушай, вдохновляй, мири: 50 оттенков эмоционального обслуживания Слушай, вдохновляй, мири: 50 оттенков эмоционального обслуживания

Что такое эмоциональное обслуживание, почему его требуют чаще от женщин

Cosmopolitan
Отрывок из книги Насти Травкиной «Homo Mutabilis» Отрывок из книги Насти Травкиной «Homo Mutabilis»

Как работает наш мозг и есть ли способ побороть вредные привычки?

СНОБ
Открыть в приложении