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

«Анастасию добили штыками»: рассекречены подробности расстрела царской семьи «Анастасию добили штыками»: рассекречены подробности расстрела царской семьи

Новые детали убийства семьи последнего императора России Николая II

Cosmopolitan
Проблема чайного пакетика: почему чай “сбегает” из чашки Проблема чайного пакетика: почему чай “сбегает” из чашки

Как остановить чайный побег из кружки

Популярная механика
8 волнующих фактов о канкане 8 волнующих фактов о канкане

Пляши — сегодня день рожденья у канкана!

Maxim
Disney научила робота реалистичному зрительному контакту Disney научила робота реалистичному зрительному контакту

Этот робот моргает и имитирует саккады

N+1
«Оглашать не будем» «Оглашать не будем»

Об опознании тела Гитлера и расследовании обстоятельств его смерти

Дилетант
Сумасшедший бизнес: 15 моделей, которых называли «слишком полными» Сумасшедший бизнес: 15 моделей, которых называли «слишком полными»

Каждая из этих моделей столкнулась с обвинениями в излишнем весе и унижениями

Cosmopolitan
«Опасная идея Дарвина: эволюция и смысл жизни» «Опасная идея Дарвина: эволюция и смысл жизни»

Отрывок из книги Тафтса Дэниела Деннета о новом взгляде на теорию Дарвина

N+1
Играем в шпионов: как полностью удалить уже удаленные файлы Играем в шпионов: как полностью удалить уже удаленные файлы

Как удалять файлы так, чтобы не оставить шансов на их восстановление

CHIP
Самые удивительные открытия Voyager: 40 лет космических чудес Самые удивительные открытия Voyager: 40 лет космических чудес

Voyager перевернул представления человечества о его родной Солнечной системе

Популярная механика
В свете полной луны… В свете полной луны…

...происходят странные вещи с поведением животных

Вокруг света
Выйти из тени: почему начинающие предприниматели выбирают режим самозанятости Выйти из тени: почему начинающие предприниматели выбирают режим самозанятости

Преимущества режима самозанятых перед ИП

Inc.
Сколько «Краснодар» Сергея Галицкого заработает в Лиге чемпионов Сколько «Краснодар» Сергея Галицкого заработает в Лиге чемпионов

История и экономика футбольного проекта Сергея Галицкого

Forbes
Нобелевскую премию по литературе получила американская поэтесса Луиза Глик. Почему она? Объясняет литературный критик Анастасия Завозова Нобелевскую премию по литературе получила американская поэтесса Луиза Глик. Почему она? Объясняет литературный критик Анастасия Завозова

Чем примечательна поэзия Луизы Глик

Esquire
5 самых важных искусственных интеллектов в 2020 году 5 самых важных искусственных интеллектов в 2020 году

Современные ИИ начинают выполнять задачи, которые человеку не под силу

Maxim
Антидепрессанты: да или нет? Антидепрессанты: да или нет?

Разбираем в деталях главное «оружие» против депрессии

Cosmopolitan
Алексей Ивановский создал приложение для развития креативности. Одни сравнивают его с TikTok, другие называют развивашкой для своих. Есть ли у него будущее? Алексей Ивановский создал приложение для развития креативности. Одни сравнивают его с TikTok, другие называют развивашкой для своих. Есть ли у него будущее?

Алексей Ивановский о том, как спустя два года разработки понял своё приложение

Inc.
Во имя будущего Во имя будущего

Российские селебрити — в проекте, посвященном правам животных

OK!
Прокладки и тампоны в прошлом? Насколько менструальные чаши и трусы безопасны Прокладки и тампоны в прошлом? Насколько менструальные чаши и трусы безопасны

Какое средство женской гигиены считается самым безопасным

Cosmopolitan
В окрестностях Антарктиды нашли глубоководный микропластик В окрестностях Антарктиды нашли глубоководный микропластик

Эти показатели сопоставимы с загрязнением канадской реки Святого Лаврентия

N+1
Рыночная экономика свиданий Рыночная экономика свиданий

Стоят ли свайпы и мэтчи потраченного времени?

СНОБ
Украл спорткар и попал в полицию: факты о жизни Джейсона Стэтхэма Украл спорткар и попал в полицию: факты о жизни Джейсона Стэтхэма

Джейсон стал героем без страха и упрека, которого не хватало публике

Cosmopolitan
Little Big Little Big

Илья Прусикин (Little Big) о сыне, современной музыке, съемках и страхах

ЖАРА Magazine
Коллекция заблуждений: эволюция не оставила следов Коллекция заблуждений: эволюция не оставила следов

Как дышалось живому существу с «полулегкими»? Или смотрелось «полуглазом»?

Популярная механика
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
Жизнь на грани полной катастрофы Жизнь на грани полной катастрофы

Как преодолеть физическую и эмоциональную боль?

kiozk originals
Персона Персона

Сооснователь маркетплейса услуг бизнес-авиации — о клиентах и шеринге джетов

Robb Report
Серебряные коньки Серебряные коньки

Как создавалась одна из самых многообещающих лент этого года

Esquire
Квадрат или круг? Как определить форму своего лица правильно — гид Квадрат или круг? Как определить форму своего лица правильно — гид

Как правильно соотнести реальную внешность с геометрическими терминами?

Cosmopolitan
Невероятная история, стоящая за мужским жилетом: экономика, политика и диско Невероятная история, стоящая за мужским жилетом: экономика, политика и диско

Мужской жилет на службе Его Величества!

Maxim
7 лучших игр-песочниц 7 лучших игр-песочниц

Когда сюжет — для слабаков

Maxim
Открыть в приложении