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

Homo Deus Homo Deus

Краткая история будущего

kiozk originals
Утепляемся! Утепляемся!

Что обязательно должно быть в доме, чтобы в нем было комфортно в холодный сезон

Лиза
Сезонное предложение Сезонное предложение

Осенняя диета, которая поможет сбросить до 2 кг лишнего веса за пару дней

Добрые советы
Почему стыд делает нас изгоями, а совесть — объединяет Почему стыд делает нас изгоями, а совесть — объединяет

Почему культура стыда разрушительно действует на личность?

Psychologies
Мария Куликова: Каждый получает ровно то, что заслуживает Мария Куликова: Каждый получает ровно то, что заслуживает

Интервью со звездой сериала «Склифосовский» Марией Куликовой

Добрые советы
Людей вновь обвинили в вымирании мегафауны Мадагаскара и Маскаренских островов Людей вновь обвинили в вымирании мегафауны Мадагаскара и Маскаренских островов

Основной причиной исчезновения мегафауны Мадагаскара стала деятельность людей

N+1
Работа по дому Работа по дому

Дачная идиллия Корделии де Кастеллан из Dior

Tatler
Периоды детского развития: от 7 до 12 лет Периоды детского развития: от 7 до 12 лет

С какими задачами развития сталкиваются дети в возрасте от 7 до 12 лет?

Psychologies
Кто в тереме живет? Кто в тереме живет?

Жостовские шкатулки и русские терема подсказали дизайнерам интерьер квартиры

AD
Да не жир это: что такое «водный» вес и как грамотно его убрать Да не жир это: что такое «водный» вес и как грамотно его убрать

Почему организм задерживает лишнюю воду?

Playboy
22 лучших британских детективных сериала по мере возрастания великолепия 22 лучших британских детективных сериала по мере возрастания великолепия

Убедись, что видел их все, и живи дальше с чистой совестью

Maxim
Редактирование генома спасло мышей от синдрома Ангельмана Редактирование генома спасло мышей от синдрома Ангельмана

Редактирование белком Cas9 оказалось эффективным в лечении синдрома Ангельмана

N+1
Трагическое наследство Трагическое наследство

Как Катерина Босов оказалась втянутой в борьбу за активы мужа

Forbes
Качаем эмоциональный интеллект: 8 упражнений для развития эмпатии Качаем эмоциональный интеллект: 8 упражнений для развития эмпатии

Рассказываем, как работает эмпатия и что нужно для её развития

РБК
Отрывок из книги «Свои среди чужих. Политические эмигранты и Кремль» Отрывок из книги «Свои среди чужих. Политические эмигранты и Кремль»

Отрывок из книги Андрея Солдатова и Ирины Бороган об политических эмигрантах

СНОБ
Ученые построили веревочные мосты для самых редких гиббонов Ученые построили веревочные мосты для самых редких гиббонов

Конструкция помогла хайнаньским гиббонам справиться с последствиями тайфуна

N+1
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
Фаворит Её Величества Фаворит Её Величества

Мы вспомнили самых ярких венценосных поклонниц Breguet

Robb Report
Во что я верю Во что я верю

За 25 лет в бьюти-индустрии многое изменилось

Домашний Очаг
Девушка, которая поет Девушка, которая поет

Певица ANIKV прославилась, как и полагается миллениалам, благодаря Instagram

Grazia
Моя земля! Моя земля!

Самые ценные советы в путешествиях всегда дают местные жители или завсегдатаи

Grazia
Голштинских коров осветлили с помощью генного редактирования Голштинских коров осветлили с помощью генного редактирования

Ученые изменили окраску коров - это поможет им приспособиться к жаркой погоде

N+1
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
«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
Любовь в законе Любовь в законе

Наличие штампа в паспорте беспокоит женщин – причем любого возраста

Лиза
10 раз, когда актеры бессовестно врали, чтобы получить роль 10 раз, когда актеры бессовестно врали, чтобы получить роль

Иногда актерское мастерство заключается в том, чтобы обмануть всех вокруг

Maxim
Клетки человека способны проникать даже в самые узкие каналы Клетки человека способны проникать даже в самые узкие каналы

Ученые выяснили, что клетки способны деформироваться в экстренных случаях

Популярная механика
Вегетарианство и спорт: 10 чемпионок, которые отказались от мяса Вегетарианство и спорт: 10 чемпионок, которые отказались от мяса

Эти женщины добились невероятных успехов, выбрав вегетарианство

РБК
Идеальная пятёрка для домашнего тренинга Идеальная пятёрка для домашнего тренинга

Топ-5 предметов, которые помогут поддерживать форму дома

Худеем правильно
Миллионы на худеющих: бизнес-план сервиса правильного питания BeFit Миллионы на худеющих: бизнес-план сервиса правильного питания BeFit

История сервиса по доставке наборов здоровой еды для тех, кто не любит готовить

Forbes
Открыть в приложении