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

Чашка настроения: чайные церемонии Востока и Запада Чашка настроения: чайные церемонии Востока и Запада

Что может быть лучше в холодный сезон, чем чашечка свежезаваренного чая?

Psychologies
Что такое «культура отмены» и можно ли отменить человека Что такое «культура отмены» и можно ли отменить человека

Как работает cancel culture

Maxim
История одной песни: «Baby One More Time» Britney Spears, 1998 История одной песни: «Baby One More Time» Britney Spears, 1998

Революционный детский хит, который обвиняли в пропаганде садомазохизма

Maxim
Вера в свою уникальность — лишь приятный самообман? Вера в свою уникальность — лишь приятный самообман?

Нам приятно думать, что мы уникальны, но так ли это на самом деле?

Psychologies
Энтомологи заподозрили среди южноамериканских тараканов королеву и рабочих Энтомологи заподозрили среди южноамериканских тараканов королеву и рабочих

Открытие поможет понять, как возникла социальность у термитов

N+1
Игрунок заподозрили в самоодомашнивании Игрунок заподозрили в самоодомашнивании

Ранее предполагалось, что этот процесс характерен для людей и бонобо

N+1
Там, где память становится врагом: фрагмент антиутопии Ёко Огавы Там, где память становится врагом: фрагмент антиутопии Ёко Огавы

Отрывок из психологического триллера Ёко Огавы о ценности детальности

Esquire
Мозг человека оказался с рождения предрасположен к зрительному восприятию букв и слов Мозг человека оказался с рождения предрасположен к зрительному восприятию букв и слов

Люди рождаются с зоной зрительной коры

N+1
ETF Trucks, или автопоезда грузоподъемностью 6000 тонн ETF Trucks, или автопоезда грузоподъемностью 6000 тонн

Инновационный модульный поезд от компании ETF Trucks

Популярная механика
Как сделать любой образ стильным — 7 простых приемов, которые ты легко освоишь Как сделать любой образ стильным — 7 простых приемов, которые ты легко освоишь

Как необычно обыграть повседневное сочетание?

Cosmopolitan
Не жизнь, а кино Не жизнь, а кино

Наладить отношения с партнером поможет искусство!

Лиза
Эксперимент запретил экстремально восстановительные условия в ранней магме Земли Эксперимент запретил экстремально восстановительные условия в ранней магме Земли

Ученые объяснили причину нехватки ниобия в изученных образцах мантии

N+1
Идем по следу Идем по следу

Истории девушек, которые смогли принять свои шрамы

Vogue
Все фильмы Никиты Михалкова от худшего к лучшему Все фильмы Никиты Михалкова от худшего к лучшему

Дряхлые старики и ветераны утверждают, что когда-то Никита Михалков был хорош!

Maxim
Вязкая жидкость потекла по гидрофобным капиллярам быстрее текучей Вязкая жидкость потекла по гидрофобным капиллярам быстрее текучей

Сила тяжести влияет на текучесть жидкости в супергидрофобном капилляре

N+1
Михаил Галустян. История смешного мальчишки Михаил Галустян. История смешного мальчишки

Главы из книги Михаила Галустяна «Знак отличия. История смешного мальчишки»

Караван историй
Самые татуированные люди, которые смогли найти нормальную работу (фото) Самые татуированные люди, которые смогли найти нормальную работу (фото)

Забей на предрассудки, тебя возьмут на нормальную работу даже с татуировками!

Maxim
Заветный термояд: новая эра атомной энергетики Заветный термояд: новая эра атомной энергетики

Как Россия помогает строить крупнейший термоядерный реактор в мире

Популярная механика
Disney научила робота реалистичному зрительному контакту Disney научила робота реалистичному зрительному контакту

Этот робот моргает и имитирует саккады

N+1
Дары на вечное хранение Дары на вечное хранение

Юбилейная выставка в Русском музее: поклон в пояс дарителям!

Наука и жизнь
Пестрая лента Пестрая лента

Лента соцсетей сегодня стала главным источником информации о мире

GQ
10 необычных Maserati 10 необычных Maserati

Наиболее странные и заметные автомобили Maserati в истории компании

Популярная механика
Как полюбить учиться: 5 правил, которые помогут сохранить мотивацию Как полюбить учиться: 5 правил, которые помогут сохранить мотивацию

Как вернуть интерес к учебе и блеск в глазах?

Psychologies
Алкогений: Григорий Распутин Алкогений: Григорий Распутин

Распутин был не только greatest love machine, но и ее greatest drinking machine

Maxim
Как съездить вместе в «Икею» и не расстаться Как съездить вместе в «Икею» и не расстаться

Собираешься со своей девушкой в IKEA? Сначала изучи эти правила

Maxim
Маленький медведь. Skoda Karoq готовится к наступлению зимы Маленький медведь. Skoda Karoq готовится к наступлению зимы

Чешский кроссовер получил экономичный двигатель

Forbes
Почему у тебя сохнет ночью во рту? 5 основных причин и способы решения проблемы Почему у тебя сохнет ночью во рту? 5 основных причин и способы решения проблемы

Опять внутри Сахара?

Playboy
Будущее ядерной энергетики рождается в России Будущее ядерной энергетики рождается в России

Дрова, которые вы сожгли в печи, превращаются не в золу, а в новые дрова

Популярная механика
Что такое неопреппи и почему вам стоит больше узнать о нем Что такое неопреппи и почему вам стоит больше узнать о нем

Стиль преппи – это своего рода самая безопасная гавань мира моды

GQ
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
Открыть в приложении