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

Правильный фокус: 10 советов, которые помогут повысить личную эффективность Правильный фокус: 10 советов, которые помогут повысить личную эффективность

Как улучшить память, концентрацию и продуктивность мозга

Forbes
Сверхпроводимость добралась до комнатной температуры Сверхпроводимость добралась до комнатной температуры

Фаза высокого давления на основе сероводорода и метана оказалась сверхпроводящей

N+1
#FreeBritney: есть ли у фанатов Бритни Спирс повод беспокоиться и сколько на самом деле зарабатывает певица #FreeBritney: есть ли у фанатов Бритни Спирс повод беспокоиться и сколько на самом деле зарабатывает певица

Почему Бритни нет в новом рейтинге Forbes самых успешных self-made женщин

Forbes
Юрский период Юрский период

Актер Юрий Колокольников рассказал, как приближается к 40-летнему юбилею

Esquire
Симулятор войны Симулятор войны

Современные дети не играют в войну, зато в нее играют их родители

Популярная механика
Екатерина I — первая императрица Екатерина I — первая императрица

Пётр I не оставил распоряжений о своём преемнике во власти

Дилетант
Правила жизни Мэтта Деймона Правила жизни Мэтта Деймона

Правила жизни актера Мэтта Деймона

Esquire
Нобелевскую премию по химии присудили за метод редактирования генома Нобелевскую премию по химии присудили за метод редактирования генома

Лауреатами Нобелевской премии по химии 2020 года стали две женщины

N+1
Режиссер Филипп Юрьев — о своем фильме Kitoboy, Чукотке и совпадениях Режиссер Филипп Юрьев — о своем фильме Kitoboy, Чукотке и совпадениях

Филипп Юрьев о Kitoboy — это настоящая одиссея, а не мрачный арт-хаус

РБК
7 принципов питания долгожителей 7 принципов питания долгожителей

Изучаем меню японцев и европейцев, чтобы быть здоровыми и жить долго

Лиза
10 безумных попыток человечества управлять погодой 10 безумных попыток человечества управлять погодой

Метеорологи давно поняли, что природа непостижима и непредсказуема…

Maxim
Земфира Земфира

Земфира и её громкие высказывания

ЖАРА Magazine
Эдит Хэд. Доктор по одежде Эдит Хэд. Доктор по одежде

Единственная в истории обладательница восьми "Оскаров" не была актрисой

Караван историй
10 музыкантов, которые отказались от очень больших денег 10 музыкантов, которые отказались от очень больших денег

Не все звезды одинаково продажны

Maxim
10 фактов о Питере Джексоне 10 фактов о Питере Джексоне

Что интересного происходило в жизни повелителя хоббитов и дрессировщика драконов

Maxim
Нобелевская премия по литературе: 7 спорных и скандальных лауреатов Нобелевская премия по литературе: 7 спорных и скандальных лауреатов

Самые неоднозначные лауреаты Нобелевской премии по литературе

РБК
5 эпохальных фотографий в истории освоения космоса 5 эпохальных фотографий в истории освоения космоса

Лучше один раз увидеть, чем сто раз проанализировать данные радиотелескопов

Maxim
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
Чудо техники: как пользоваться моющим пылесосом Чудо техники: как пользоваться моющим пылесосом

Как выбрать моющий пылесос: критерии и рекомендации

Cosmopolitan
«Не все в этой жизни про деньги»: банкир Татьяна Орлова — о продаже семейного дела после смерти отца, рисках акционера и борьбе с мужчинами «Не все в этой жизни про деньги»: банкир Татьяна Орлова — о продаже семейного дела после смерти отца, рисках акционера и борьбе с мужчинами

Почему Татьяне Орловой пришлось продать семейный бизнес после смерти отца

Forbes
Проблема второго шага: сможет ли Алексей Навальный сыграть свою новую роль на политической сцене России Проблема второго шага: сможет ли Алексей Навальный сыграть свою новую роль на политической сцене России

Алексей Навальный уже давно играет на политической сцене страны уникальную роль

Forbes
Как сделать ваш бизнес антихрупким. Нелогичные советы по мотивам книги Нассима Талеба Как сделать ваш бизнес антихрупким. Нелогичные советы по мотивам книги Нассима Талеба

Любой предприниматель стремится к устойчивости своего бизнеса

Inc.
Марина Разбежкина: да, нет, не знаю Марина Разбежкина: да, нет, не знаю

«Нужно жить с любопытством ко всему, что нас окружает»

Glamour
Акселерация и децелерация: как меняется наш рост от эпохи к эпохе Акселерация и децелерация: как меняется наш рост от эпохи к эпохе

Во все времена существовали волны изменения длины тела

Популярная механика
9 курьезных историй, приключившихся с очень пьяными людьми 9 курьезных историй, приключившихся с очень пьяными людьми

Алкоголь, что ты делаешь, прекрати!

Maxim
Парадоксы аскорбинки Парадоксы аскорбинки

Стоит ли принимать витамин С в таблетках?

Здоровье
Оборотистый «капитал» Оборотистый «капитал»

Capital Group заняла первое место в рейтинге девелоперов элитного жилья Forbes

Forbes
Почему кружится голова? Мнение психотерапевта Почему кружится голова? Мнение психотерапевта

Знакомо ли вам чувство, когда голова идет кругом и земля уплывает из-под ног?

Psychologies
Какие есть игры в карты: 6 популярных вариантов для отличного вечера Какие есть игры в карты: 6 популярных вариантов для отличного вечера

Коллекция лучших карточных игр для больших компаний, пар и одиночной игры

Playboy
Выйти из кабинета: станут ли российские чиновники эффективнее работать в модном офисе Выйти из кабинета: станут ли российские чиновники эффективнее работать в модном офисе

Какие преимущества и риски ожидают чиновников, отказавшихся от кабинетов

Forbes
Открыть в приложении