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

Миротворец-империалист Миротворец-империалист

Весь период правления Никита Сергеевич отчаянно боролся за мир

Дилетант
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
Bugatti сделала 1850-сильный гиперкар Bolide Bugatti сделала 1850-сильный гиперкар Bolide

Как может выглядеть бескомпромиссный автомобиль для гоночной трассы

Популярная механика
«Не мужское дело»: как влияют на нас стереотипы о мужественности? «Не мужское дело»: как влияют на нас стереотипы о мужественности?

Как стереотипы о мужественности мешают людям быть счастливыми

Psychologies
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
От Волги до Енисея: как раскрыть кинематографичность российских регионов От Волги до Енисея: как раскрыть кинематографичность российских регионов

Как привлечь в российскую глубинку отечественные и зарубежные съемочные группы

Forbes
Сколько в пересчёте на современные деньги заработали, потратили и проиграли персонажи старых книг Сколько в пересчёте на современные деньги заработали, потратили и проиграли персонажи старых книг

Расставаться с деньгами легко и приятно, если они вымышленные

Maxim
«Как квакеры спасали Россию» «Как квакеры спасали Россию»

Работа квакерской миссии, заставшей революцию 1917 года в Бузулукском уезде

N+1
«Хуже, чем плохой брак, нет ничего в жизни». Людмила Улицкая — о любви, низкой самооценке и жизни в условиях неопределенности «Хуже, чем плохой брак, нет ничего в жизни». Людмила Улицкая — о любви, низкой самооценке и жизни в условиях неопределенности

Отрывок из книги «Детский недетский вопрос» — интервью с Людмилой Улицкой

Forbes
Пойти по следу Пойти по следу

Как избавиться от пигментации и последствий акне?

Лиза
Ученая степень и еще 9 удивительных фактов о Валерии Меладзе Ученая степень и еще 9 удивительных фактов о Валерии Меладзе

Чувственный тембр Валерия Меладзе до сих пор сводит с ума миллионы женщин России

Cosmopolitan
«Беременность – не приговор красивым формам» «Беременность – не приговор красивым формам»

Мама троих детей смогла похудеть на 17 кг и теперь учит этому других женщин

Худеем правильно
10 безумных прототипов оружия в современной истории 10 безумных прототипов оружия в современной истории

Лучшие примеры одновременно смертоносного и странного оружия

Maxim
Колонка: как я перестал беспокоиться и полюбил свою лысину Колонка: как я перестал беспокоиться и полюбил свою лысину

Как Мюррей Кларк перестал считать облысение проблемой

Esquire
«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
Сколько стоит поднять на перехват истребитель в России Сколько стоит поднять на перехват истребитель в России

И что это, собственно, такое — перехват?

Maxim
Почему галактики имеют разные формы Почему галактики имеют разные формы

Почему все галактики разные? Их форма говорит нам о событиях из ее истории

Популярная механика
«Забудем как страшный сон»: как Сбербанк три года превращался в «Сбер» «Забудем как страшный сон»: как Сбербанк три года превращался в «Сбер»

История процесса обновления бренда Сбербанка

Forbes
4 вида татуировок, которые считают позорными сами татуировщики 4 вида татуировок, которые считают позорными сами татуировщики

Сведи это немедленно!

Maxim
Глава из книги Оушен Вуонг «Лишь краткий миг земной мы все прекрасны» Глава из книги Оушен Вуонг «Лишь краткий миг земной мы все прекрасны»

Первая глава книги «Лишь краткий миг земной мы все прекрасны»

СНОБ
Психологический детокс: 7 шагов к душевному равновесию Психологический детокс: 7 шагов к душевному равновесию

Как именно можно провести «психологический детокс»

Psychologies
Свои парни Свои парни

Ставка на прорабов сделала «Петровича» крупнейшим продавцом стройматериалов

Forbes
5 видов финансовых проблем, вызванных психологическими причинами 5 видов финансовых проблем, вызванных психологическими причинами

Как наше эмоциональное состояние влияет на финансовое положение?

Psychologies
Трое детей и музыкальная карьера: как сейчас выглядят звезды сериала «Сплетница» Трое детей и музыкальная карьера: как сейчас выглядят звезды сериала «Сплетница»

Как живут и чем занимаются актеры, известные по ролям в сериале «Сплетница»

Cosmopolitan
«Голое» дефиле и отказ королеве: на что пошла Кейт Миддлтон ради любви Уильяма «Голое» дефиле и отказ королеве: на что пошла Кейт Миддлтон ради любви Уильяма

Кейт Миддлтон своей настойчивостью отвоевала внимание принца Уильяма

Cosmopolitan
«Тревожные люди» Фредерика Бакмана: жизнеутверждающий роман о людях и их драмах. Публикуем его фрагмент «Тревожные люди» Фредерика Бакмана: жизнеутверждающий роман о людях и их драмах. Публикуем его фрагмент

Отрывок из книги Фредерика Бакмана о проблемах современного общества

Esquire
Деменция, моя любовь Деменция, моя любовь

Дебютный фильм Вигго Мортенсена «Падение» — история об отношениях с родителями

Weekend
Братья Братья

Как живут монахи Свято-Данилова монастыря

Seasons of life
12 способов отказать женщине, не произнося слово «нет» 12 способов отказать женщине, не произнося слово «нет»

О премудростях вежливого отказа читай тайком, чтобы она не подглядела

Maxim
Гражданин неба Гражданин неба

Что чувствовали ученики Аристотеля?

Seasons of life
Открыть в приложении