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

Пластичность мозга Пластичность мозга

Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции мозга

kiozk originals
Матрас как статус-символ Матрас как статус-символ

Новые индикаторы престижа призваны транслировать идею самосовершенствования

Robb Report
Как научиться запоминать имена и зачем это нужно делать: главные правила Как научиться запоминать имена и зачем это нужно делать: главные правила

Советы для тех, кто с трудом запоминает имена

Playboy
«Мы прячем свои солнечные стороны» «Мы прячем свои солнечные стороны»

Стоит ли погружаться в бессознательное? Какие тайны оно скрывает?

Psychologies
О питании зимой О питании зимой

Для поддержания себя в холодное время года особенно важно питание

Yoga Journal
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
Водителя лишили прав на пустом месте. Как не попасть в такую ловушку Водителя лишили прав на пустом месте. Как не попасть в такую ловушку

Как не стать жертвой автоподставы?

РБК
Навальные и Путин. Новое оружие в руках оппозиционера Навальные и Путин. Новое оружие в руках оппозиционера

В видеофильме явился живым и ироничным тот, кто был на грани жизни и смерти

СНОБ
Гид по мужским курткам: как отличить разные модели и выбрать подходящую вам Гид по мужским курткам: как отличить разные модели и выбрать подходящую вам

Под словом «куртка» может скрываться с десяток разных понятий

Esquire
В будущем времени В будущем времени

Дача для молодой семьи

SALON-Interior
Рошин Мерфи Рошин Мерфи

Певица, 47 лет, Арклоу, Ирландия

Esquire
Сахар вызвал у мышей воспаление кишечника Сахар вызвал у мышей воспаление кишечника

Исследования показали, что сахар способен изменять микробиоту кишечника

N+1
Знакомьтесь, Ксения Шойгу Знакомьтесь, Ксения Шойгу

Как дочь министра обороны меняет Кронштадт

Собака.ru
Вспомните самые лучшие (и самые шокирующие) моменты из жизни Бората Вспомните самые лучшие (и самые шокирующие) моменты из жизни Бората

Подборка для тех, кто соскучился по Борату

GQ
«В постели с абьюзером»: прививка от деструктивных отношений «В постели с абьюзером»: прививка от деструктивных отношений

Отрывок из книги Тани Танк об отношениях с абьюзером

Psychologies
Ссора с Ричардом Гиром из-за курицы и еще 9 фактов из жизни Сильвестра Сталлоне Ссора с Ричардом Гиром из-за курицы и еще 9 фактов из жизни Сильвестра Сталлоне

Сильвестр Сталлоне — лицо сразу нескольких десятилетий голливудских боевиков

Cosmopolitan
@V0Vo4ka, к доске! Все, что стоит знать об онлайн-образовании @V0Vo4ka, к доске! Все, что стоит знать об онлайн-образовании

Самоизоляция просто ускорила то, что и так было неизбежным

Maxim
Лиза Арзамасова. Пусть каждый день удивляет Лиза Арзамасова. Пусть каждый день удивляет

Лиза Арзамасова рассказывает о любви, доме, карьере и влиянии имени на характер

Лиза
Встречный вопрос Встречный вопрос

Что нового в индустрии виртуального дейтинга?

Robb Report
Судьбы участниц шоу «Топ-модель по-русски»: семейные драмы и громкий успех Судьбы участниц шоу «Топ-модель по-русски»: семейные драмы и громкий успех

Вспоминаем самых ярких участниц реалити-шоу «Топ-модель по-русски»

Cosmopolitan
Уловки интернет-магазинов: как перестать на них попадаться? Уловки интернет-магазинов: как перестать на них попадаться?

Плохая новость: за нами следят, но не Большой брат, а интернет-магазины

Psychologies
Брать и давать Брать и давать

Как правильно говорить с мужчиной о деньгах и подарках

Лиза
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
Снялся в Снялся в

Что же произошло с Брюсом Ли на самом деле?

Cosmopolitan
Вдохновляющие книги: 14 бестселлеров, которые могут изменить твою жизнь Вдохновляющие книги: 14 бестселлеров, которые могут изменить твою жизнь

Книги, вдохновляющие на переосмысление мировоззрения и саморазвитие

Playboy
Ветра и тающие льды изменили цикл питательных элементов в Байкале Ветра и тающие льды изменили цикл питательных элементов в Байкале

Эти факторы способствовали интенсивному даунвеллингу в Байкале

N+1
Как жить с «пограничником» Как жить с «пограничником»

Советы для людей, которые живут с людьми с пограничным расстройством личности

Psychologies
Шесть машин, припаркованных на Луне: история луноходов Шесть машин, припаркованных на Луне: история луноходов

Герои освоения Луны - луноходы

Популярная механика
Смотри в оба! Смотри в оба!

Как удобно и cтильно расположить телевизор в квартире

Лиза
9 странных вещей, в которых обвиняли евреев 9 странных вещей, в которых обвиняли евреев

Абсурдные претензии, которые предъявлялись евреям

Maxim
Открыть в приложении