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

На грани слышимости: нейтринные коммуникации для подводного флота На грани слышимости: нейтринные коммуникации для подводного флота

Современные субмарины становятся неслышимы и невидимы для радаров

Популярная механика
В защиту маленьких В защиту маленьких

Правда ли, что от высокого роста одни плюсы?

N+1
Нейропластичность и порно: как появляются сексуальные фетиши Нейропластичность и порно: как появляются сексуальные фетиши

О механизмах, определяющих сексуальные пристрастия, и способах их изменять

Reminder
Как отношения в одной семье могут изменить целую отрасль Как отношения в одной семье могут изменить целую отрасль

История основателей «Группы Черкизово»

Forbes
Новая угроза: ждет ли человечество массовое вымирание Новая угроза: ждет ли человечество массовое вымирание

Каждые несколько десятков миллионов лет неизвестная сила уничтожает все живое

Популярная механика
И думать забудь! 10 вещей, которые никогда нельзя надевать на свадьбу подруги И думать забудь! 10 вещей, которые никогда нельзя надевать на свадьбу подруги

Прежде чем отправиться за нарядом для свадьбы, прочти наш список модных табу!

Cosmopolitan
Раскрыт секрет сверхпрочного панциря дьяволского жука-броненосца Раскрыт секрет сверхпрочного панциря дьяволского жука-броненосца

Этот экзоскелет невозможно повредить, даже если переехать его машиной

National Geographic
Куда вложить деньги в условиях низких ставок по депозитам Куда вложить деньги в условиях низких ставок по депозитам

Как и чем заменить валютные депозиты

Forbes
Как выйти из безопасного режима на Андроид Как выйти из безопасного режима на Андроид

Что делать, если Safe Mode на андроиде включился автоматически?

CHIP
Глаз - алмаз: что, если бы у людей было орлиное зрение Глаз - алмаз: что, если бы у людей было орлиное зрение

От чего вы готовы отказаться ради того, чтоб обладать орлиным зрением?

Популярная механика
Квантовые компьютеры: смогут ли их создать и как они будут устроены Квантовые компьютеры: смогут ли их создать и как они будут устроены

Ученые рассказывают, для чего нужны квантовые компьютеры и как они их создают

Популярная механика
Кремнию определили нанобудущее Кремнию определили нанобудущее

В России разработан эффективный метод переработки кремниевых пластин

Эксперт
Диета до родов: как питаться на 9 месяце беременности? Диета до родов: как питаться на 9 месяце беременности?

Какую диету соблюдение специальной диеты до родов

9 месяцев
Балансирующие камни помогли уточнить время последнего сильного землетрясения Балансирующие камни помогли уточнить время последнего сильного землетрясения

Разработан новый метод оценки вероятности редких землетрясений большой амплитуды

N+1
Почему плохо растут волосы и ломаются ногти: выясняем, чего не хватает организму Почему плохо растут волосы и ломаются ногти: выясняем, чего не хватает организму

Почему состояние своего здоровья нужно отслеживать раз в три месяца

Cosmopolitan
Наступление электронных базаров Наступление электронных базаров

Маркетплейсы — наиболее динамично развивающийся формат торговли в России

Эксперт
Впервые в истории спрайты заметили за пределами Земли Впервые в истории спрайты заметили за пределами Земли

Разноцветные вспышки электрического тока высоко в атмосфере Юпитера

National Geographic
Слушай, а не смотри: как всего за 10 лет появилась индустрия российских подкастов Слушай, а не смотри: как всего за 10 лет появилась индустрия российских подкастов

Подкасты уверенно идут к тому, чтобы занять в сердцах слушателей место радио

Esquire
Не только «Паразиты»: почему корейское кино стало популярным во всем мире и какие фильмы нужно обязательно смотреть Не только «Паразиты»: почему корейское кино стало популярным во всем мире и какие фильмы нужно обязательно смотреть

Почему о корейском кино стали говорить как о мощном противнике Голливуда

Esquire
«Надо помнить о том, что чума проходит, а Рим — вечен»: каким был «итальянский рай» Иосифа Бродского «Надо помнить о том, что чума проходит, а Рим — вечен»: каким был «итальянский рай» Иосифа Бродского

Интервью с автором книги «Иосиф Бродский в Риме» Юрием Левингом

Forbes
Как строят дороги: асфальтовый сэндвич против российской реальности Как строят дороги: асфальтовый сэндвич против российской реальности

Как использование новых технологий укладки асфальта влияет на качество дорог

Популярная механика
11 способов удивить девушку в постели, которые ей понравятся 11 способов удивить девушку в постели, которые ей понравятся

Лучшие идеи, как доставить удовольствие партнерше во время занятий любовью

Playboy
Одна вокруг света. Нетуристический Пхукет и опасная гостья в кемпинге Одна вокруг света. Нетуристический Пхукет и опасная гостья в кемпинге

93-я серия о кругосветном путешествии Ирины Сидоренко и ее собаки Греты

Forbes
Кошка повторила действия хозяйки Кошка повторила действия хозяйки

Кошка по имени Эбису подтвердила, что эти животные способны учиться у людей

N+1
Европейский протей оказался устойчив к смертельному грибку Европейский протей оказался устойчив к смертельному грибку

От смертельного грибка, который убивает саламандр, протеев защищает их слизь

N+1
Воздвиженское: пристанище Русского Севера в Подмосковье Воздвиженское: пристанище Русского Севера в Подмосковье

«Плотницкий двор "Новое старое" — место, где воссоздают традиционный быт

National Geographic
Проблема чайного пакетика: почему чай “сбегает” из чашки Проблема чайного пакетика: почему чай “сбегает” из чашки

Как остановить чайный побег из кружки

Популярная механика
Достаточно ли проходить 10 000 шагов в день? Достаточно ли проходить 10 000 шагов в день?

Reminder отвечает на вопросы читателей

Reminder
Оборотистый «капитал» Оборотистый «капитал»

Capital Group заняла первое место в рейтинге девелоперов элитного жилья Forbes

Forbes
Маленькие частицы — большие проблемы: чем опасен микропластик и при чем тут индустрия моды и красоты Маленькие частицы — большие проблемы: чем опасен микропластик и при чем тут индустрия моды и красоты

Что такое микропластик, чем он так плох и что можно сделать?

Esquire
Открыть в приложении