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

Дети декабря Дети декабря

Декабристы — безумцы, герои, предатели или лучшие сыны нации?

Дилетант
Её первой любовью был капитан милиции и еще 9 фактов из жизни Алины Кабаевой Её первой любовью был капитан милиции и еще 9 фактов из жизни Алины Кабаевой

Судьба Алины Кабаевой, казалось, была предрешена с самого начала

Cosmopolitan
Клетку проткнули электрическим нанофонтаном Клетку проткнули электрическим нанофонтаном

Ученые предложили доставлять молекулы в клетки с помощью нанофонтанного зонда

N+1
От строительства аэропланов до разработки гидромассажных ванн: история семьи Джакузи От строительства аэропланов до разработки гидромассажных ванн: история семьи Джакузи

Страстью братьев были самолёты, но семейные трагедии привели их к идее джакузи

VC.RU
Семейное дело: как мать и дочь запустили онлайн-магазин подарков, который попал в шорт-лист премии Forbes Woman Mercury Awards Семейное дело: как мать и дочь запустили онлайн-магазин подарков, который попал в шорт-лист премии Forbes Woman Mercury Awards

Как мать и дочь строят совместный бизнес и поддерживают благотворительные фонды

Forbes
Вокруг да около Лувра Вокруг да около Лувра

Все, что вы хотели бы узнать о самом знаменитом музее мира, под одним переплетом

Forbes
Покидая Интерзону: почему нам нужны писатели-бунтари? Покидая Интерзону: почему нам нужны писатели-бунтари?

Как возмутители спокойствия могут оздоровить современный интеллектуальный климат

РБК
Как хранили деньги в те времена, когда не было сейфов и банков Как хранили деньги в те времена, когда не было сейфов и банков

История традиционных русских способов хранить накопленные деньги

Maxim
История слепого правозащитника из Карабаха История слепого правозащитника из Карабаха

Артак слепой, но это не мешает ему ездить по самым горячим точкам Карабаха

СНОБ
Как начать играть в ретроигры и где их найти Как начать играть в ретроигры и где их найти

Освоить золотую коллекцию игр сложнее, чем кажется.

Maxim
Парадоксы аскорбинки Парадоксы аскорбинки

Стоит ли принимать витамин С в таблетках?

Здоровье
Трансплантация кала улучшила состав кишечного микробиома детей после кесарева сечения Трансплантация кала улучшила состав кишечного микробиома детей после кесарева сечения

Он стал похож на кишечный микробиом детей, рожденных естественным путем

N+1
И все-таки они существуют И все-таки они существуют

Нобелевскую премию 2020 года по физике присудили за исследования черных дыр

N+1
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
Наталья Ухина. Позднее счастье дяди Володи... Наталья Ухина. Позднее счастье дяди Володи...

В шестидесятые телепрограмм было мало, дикторов - тоже. Они были кумирами

Караван историй
Перманентное состояние Перманентное состояние

Задаем профессионалам все главные вопросы про татуаж и микроблейдинг

Glamour
Оттеночная стоимость Оттеночная стоимость

Институту Pantone принадлежат все цвета и оттенки, которые вы когда-либо видели

GQ
Первый сверхпроводник, работающий при комнатной температуре Первый сверхпроводник, работающий при комнатной температуре

Благодаря открытию ученых сверхпроводники можно будет использовать шире

Популярная механика
Какие бывают бани и как они устроены Какие бывают бани и как они устроены

Русская баня, финская сауна, хамам и другие виды парных

Популярная механика
Как осветлить волосы в домашних условиях быстро и безопасно Как осветлить волосы в домашних условиях быстро и безопасно

Полный гид по всем способам осветления волос!

Cosmopolitan
Первая победа ВВС РККА над Luftwaffe: реальное видео воздушных боев Второй мировой Первая победа ВВС РККА над Luftwaffe: реальное видео воздушных боев Второй мировой

Схватка семи против двадцати пяти в марте 1942-го в небе над Харьковом

Maxim
100 самых честных правил мужского гардероба! Часть 1: верхняя одежда, пиджак, рубашка 100 самых честных правил мужского гардероба! Часть 1: верхняя одежда, пиджак, рубашка

Как быть, если хочется добавить в образ солидности?

Maxim
Почему миксины способны пережить укус акулы Почему миксины способны пережить укус акулы

Феноменальные способности круглоротых червей миксин

Популярная механика
«Работать на Брайана непросто». Бывшие сотрудники Coinbase рассказали о стиле лидерства Брайана Армстронга «Работать на Брайана непросто». Бывшие сотрудники Coinbase рассказали о стиле лидерства Брайана Армстронга

Как Брайан Армстронг общается с подчиненными и является ли он опытным лидером?

Inc.
Ночной дозор: где в России можно увидеть северное сияние Ночной дозор: где в России можно увидеть северное сияние

Где можно поймать Аврору, не покидая границ России

Forbes
Он не хочет жениться Он не хочет жениться

Как выйти замуж

9 месяцев
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
Бумажный театр: непроза. Отрывок из книги Бумажный театр: непроза. Отрывок из книги

Фрагмент новой книги Людмилы Улицкой

СНОБ
Любовь к кулинарии, азарт и еще 8 фактов из жизни Брюса Уиллиса Любовь к кулинарии, азарт и еще 8 фактов из жизни Брюса Уиллиса

Брюс Уиллис — один из самых привлекательных лысых знаменитостей в Голливуде

Cosmopolitan
Правила жизни Вайноны Райдер Правила жизни Вайноны Райдер

Правила жизни актрисы Вайноны Райдер

Esquire
Открыть в приложении