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

Пример для подражания: Динара Сафина Пример для подражания: Динара Сафина

Динара Сафина о токсичных отношениях и о том, к чему приводят ограничения

Cosmopolitan
«Эндаумент — это не про деньги, а про возможность одних людей помогать другим» «Эндаумент — это не про деньги, а про возможность одних людей помогать другим»

Как российские эндаументы зарабатывают на добрые дела и что им мешает это делать

РБК
Всё о вакцине от ВПЧ Всё о вакцине от ВПЧ

Вирус папилломы человека – одна из самых распространённых инфекций

Здоровье
Как узнать, что кто-то ворует твой Wi-Fi Как узнать, что кто-то ворует твой Wi-Fi

Узнай, как определить, что злодей присосался к твоему беспроводному трафику

Maxim
Входит в стоимость Входит в стоимость

Действительно ли маска за 1000 рублей эффективнее, чем маска за 100?

Glamour
Курящий Санта, рекомендации врачей и средство для похудения: как рекламировали табак Lucky Strike в прошлом веке Курящий Санта, рекомендации врачей и средство для похудения: как рекламировали табак Lucky Strike в прошлом веке

Маркетинговый кейс из XX века: история позиционирования сигарет Lucky Strike

VC.RU
Из пункта А-А-А-А-А! Семь ужаснейших дорог планеты Из пункта А-А-А-А-А! Семь ужаснейших дорог планеты

Самые плохие дороги, по которым лучше не передвигаться вообще.

Maxim
Пост сдал, пост принял Пост сдал, пост принял

Какие плюсы и минусы есть у киборгизации?

GQ
Мэвл. Всё по-простому Мэвл. Всё по-простому

Мэвл рассказал, как не стал бизнесменом и почему мама рыдает над его песнями

ЖАРА Magazine
«Дорогие товарищи» Андрея Кончаловского — фильм об уроке советской истории, который нельзя прогулять «Дорогие товарищи» Андрея Кончаловского — фильм об уроке советской истории, который нельзя прогулять

«Дорогие товарищи» — черно-белая драма о расстреле демонстрации в Новочеркасске

Esquire
Пришла и говорю Пришла и говорю

О режиссерках, сценаристках и продюсерках, которые делают наш кинематограф лучше

Tatler
Якутское Якутское

В кино произошел разворот в сторону то ли большой России, то ли подлинного наива

Esquire
Dior Dior

Коллекции Марии Грации Кьюри и Кима Джонса для Dior

Weekend
10 самых скандальных акций Гринпис 10 самых скандальных акций Гринпис

Активисты «Гринпис» известны творческим подходом к протестным флэш-мобам

РБК
«Wildberries выбрал свою «Барселону»: зачем интернет-ретейлеру партнерство с одним из лидеров российского футбола «Wildberries выбрал свою «Барселону»: зачем интернет-ретейлеру партнерство с одним из лидеров российского футбола

Wildberries начал спонсировать большой спортивный клуб — футбольный ЦСКА

Forbes
«Необитаемая Земля. Жизнь после глобального потепления» «Необитаемая Земля. Жизнь после глобального потепления»

Отрывок из книги Дэвида Уоллеса-Уэллса о глобальном потеплении

N+1
5 советских машин, заслуживших признание за рубежом 5 советских машин, заслуживших признание за рубежом

Мастера международного класса!

Maxim
Леонардо да Винчи. Биография Леонардо да Винчи. Биография

Почему «Джоконда» – шедевр, на который хотят посмотреть вживую миллионы людей

kiozk originals
«Затерянный мир Дарвина. Тайная история жизни на Земле» «Затерянный мир Дарвина. Тайная история жизни на Земле»

Отрывок из книги Мартина Брезиера о докембрийском периоде

N+1
Эйнштейн Эйнштейн

Его жизнь и его Вселенная

kiozk originals
Пусть едят пирожные Пусть едят пирожные

О сюрпризах, которые случаются внутри эклеров

Tatler
Почему мы любим поговорить о бывших (особенно с нынешним) Почему мы любим поговорить о бывших (особенно с нынешним)

Признавайся, у тебя тоже бывает такое, что хочется рассказать о своем бывшем?

Cosmopolitan
Таинственное убийство на ферме Хинтеркайфике: загадочное преступление в Германии Таинственное убийство на ферме Хинтеркайфике: загадочное преступление в Германии

Загадочное преступление, которое произошло 4 апреля 1922 года в Германии

Cosmopolitan
Воробьи научили друг друга бесстрашию Воробьи научили друг друга бесстрашию

Домовые воробьи могут учить друг друга не бояться новых объектов

N+1
Черепахи оказались санитарами австралийских рек Черепахи оказались санитарами австралийских рек

Черепахи питаются падалью, помогая восстановить качество воды после гибели рыб

N+1
Одна вокруг света. Золотой треугольник, где сходятся границы трех стран — Мьянмы, Тайланда и Лаоса Одна вокруг света. Золотой треугольник, где сходятся границы трех стран — Мьянмы, Тайланда и Лаоса

87-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко и ее собаки

Forbes
Бесконечная ликвидация: как ювелирная сеть Sunlight заработала миллиарды на дешевых бриллиантах и стала интернет-мемом Бесконечная ликвидация: как ювелирная сеть Sunlight заработала миллиарды на дешевых бриллиантах и стала интернет-мемом

Сеть Sunlight в свое время совершила революцию на ювелирном рынке

Forbes
Министры без диплома Министры без диплома

Какие козыри для карьеры сегодня важнее диплома

Огонёк
Из-за отравления Навального может сорваться «Северный поток-2». Что это значит? Из-за отравления Навального может сорваться «Северный поток-2». Что это значит?

У «Газпрома» достаточно мощностей для перекачки газа и без «Северного потока-2»

Forbes
«Материнство головного мозга» — миф или реальность? «Материнство головного мозга» — миф или реальность?

Отрывок из книги «Женский мозг: нейробиология здоровья, гормонов и счастья»

СНОБ
Открыть в приложении