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

Что делать, если за стеной кого-то убивают: психолог — о помощи жертвам абьюза Что делать, если за стеной кого-то убивают: психолог — о помощи жертвам абьюза

Что делать стоит, а что – нет, если слышите признаки абьюза за стеной

Cosmopolitan
Что читать: новый сборник Людмилы Улицкой «Бумажный театр» Что читать: новый сборник Людмилы Улицкой «Бумажный театр»

Фрагмент из новой книги Людмилы Улицкой о театре

Esquire
10 необычных автомобилей Škoda 10 необычных автомобилей Škoda

10 самых необычных «Шкод» в истории

Популярная механика
Как стать оптимистом: 10 советов, которые помогут начать радоваться жизни Как стать оптимистом: 10 советов, которые помогут начать радоваться жизни

Полезные рекомендации, как изменить образ мыслей и настроиться на позитив

Playboy
Видеоредакторы для Андроид: 7 лучших программ в 2020 году Видеоредакторы для Андроид: 7 лучших программ в 2020 году

Топ лучших приложений, которые помогут быстро отредактировать видео на смартфоне

CHIP
Как американцы обломком космической ракеты убили кубинскую корову Как американцы обломком космической ракеты убили кубинскую корову

Самая нелепая жертва холодной войны

Maxim
Восстание машин Восстание машин

На дороги XXI века выезжает транспорт будущего

GQ
Почему важно учиться новому всю жизнь? Почему важно учиться новому всю жизнь?

Стоит ли тратить время, чтобы учиться чему-то новому, когда уже окончил вуз?

Psychologies
Алиса Гребенщикова: «Я – королева душевных переживаний!» Алиса Гребенщикова: «Я – королева душевных переживаний!»

Алиса Гребенщикова рассказала о своей открытости в жизни и на сцене

Здоровье
«Степень поджарки — well done»: сложная судьба огнеметного танка «Степень поджарки — well done»: сложная судьба огнеметного танка

Реальные драконы XX века

Maxim
Пары моря Пары моря

Чем буррида отличается от буйабеса

Огонёк
«Самый популярный мальчик на земле»: как 18-летний сирота из Оренбурга стал звездой TikTok и зарабатывает 2 млн рублей в месяц «Самый популярный мальчик на земле»: как 18-летний сирота из Оренбурга стал звездой TikTok и зарабатывает 2 млн рублей в месяц

Год назад Даня Милохин работал официантом в анапском кафе и мечтал о Москве

Forbes
Франчайзи отвечают сиюминутным запросам потребителей Франчайзи отвечают сиюминутным запросам потребителей

Пандемия стала драйвером роста для отдельных сегментов рынка франчайзинга

РБК
Бар Рафаэли, модель Бар Рафаэли, модель

Известная израильская модель, за внешностью которой скрываются повороты судьбы

Худеем правильно
Прокладки и тампоны в прошлом? Насколько менструальные чаши и трусы безопасны Прокладки и тампоны в прошлом? Насколько менструальные чаши и трусы безопасны

Какое средство женской гигиены считается самым безопасным

Cosmopolitan
Валторнист Григорий Волков: На сцене мы вспоминаем, зачем потратили детство на бесконечные занятия музыкой Валторнист Григорий Волков: На сцене мы вспоминаем, зачем потратили детство на бесконечные занятия музыкой

Интервью с создателем оркестра Simple Music Ensemble Григорием Волковым

СНОБ
Скольких жизней стоила первая высадка человека на Луну Скольких жизней стоила первая высадка человека на Луну

За победу в лунной гонке Штаты дорого заплатили, и речь не только о деньгах

Популярная механика
Бетховен умер. Часть I Бетховен умер. Часть I

Cудьба наследия Бетховена в современном мире

Школа Masters
Жизнь на грани полной катастрофы Жизнь на грани полной катастрофы

Как преодолеть физическую и эмоциональную боль?

kiozk originals
#прохобби: путешествия по России гендиректора «Газпромбанк Лизинг» #прохобби: путешествия по России гендиректора «Газпромбанк Лизинг»

Генеральный директор «Газпромбанк Лизинг» рассказал о путешествиях по России

РБК
И разгорится пламя! И разгорится пламя!

Гнев: из запретной формы – в социально допустимую парадигму

Grazia
10 невероятных инопланетных бурь 10 невероятных инопланетных бурь

На других планетах дела с погодой обстоят куда как хуже

Популярная механика
10 последствий вымирания пчел 10 последствий вымирания пчел

Что станет с миром, если пчелы окончательно исчезнут?

Популярная механика
Бизнесмены назвали 6 ошибок, которые никогда не совершают успешные люди Бизнесмены назвали 6 ошибок, которые никогда не совершают успешные люди

Учась на чужих провалах, можно добиться по-настоящему больших успехов

Playboy
Опасно! 10 худших вещей, которые ты можешь сделать со своими волосами Опасно! 10 худших вещей, которые ты можешь сделать со своими волосами

Больше никогда так не поступай со своими волосами

Cosmopolitan
Сила слова: 10 нобелевских речей писателей-гуманистов Сила слова: 10 нобелевских речей писателей-гуманистов

Концентрированная нобелевская мудрость в речах писателей-гуманистов

Esquire
Большая проверка Большая проверка

Как протестировать качество продуктов с помощью подручных средств

Добрые советы
4 вида татуировок, которые считают позорными сами татуировщики 4 вида татуировок, которые считают позорными сами татуировщики

Сведи это немедленно!

Maxim
Билл Мюррей объясняет, почему мужчины так часто изменяют Билл Мюррей объясняет, почему мужчины так часто изменяют

Новый фильм Софии Копполы — трогательная история одной семьи

GQ
Диски высокой энергии: маховичный накопитель Диски высокой энергии: маховичный накопитель

Недорогой и невероятно емкий накопитель энергии уже существует

Популярная механика
Открыть в приложении