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

Что такое UHD, 4K, HDR и нужно ли их срочно покупать Что такое UHD, 4K, HDR и нужно ли их срочно покупать

Технологии на службе людей с дальнозоркостью

Maxim
Пенелопа Крус: «В каждом фильме начинаю всё с нуля» Пенелопа Крус: «В каждом фильме начинаю всё с нуля»

Пенелопа Крус – о карьере парикмахера, упрямстве и умении радоваться мелочам

Cosmopolitan
Как обустроить домашний кабинет. Советы дизайнеров Как обустроить домашний кабинет. Советы дизайнеров

Дизайнеры рассказали, на что следует обращать внимание, обустраивая офис в доме

РБК
Почему кружится голова? Мнение психотерапевта Почему кружится голова? Мнение психотерапевта

Знакомо ли вам чувство, когда голова идет кругом и земля уплывает из-под ног?

Psychologies
Волки привязались к дрессировщикам Волки привязались к дрессировщикам

Если волка оставить у незнакомца, он начнет рваться к человеку, которого знает

N+1
Голых землекопов уличили в оккупации соседних колоний и воровстве детенышей Голых землекопов уличили в оккупации соседних колоний и воровстве детенышей

Высокий уровень агрессии объясняет, почему колонии этих грызунов многочисленны

N+1
Язвы общества Язвы общества

Три петербургские дивы перешли от вежливых смол-токов к горячим темам

Собака.ru
Курица разбитых фонарей Курица разбитых фонарей

«Экстремальная работа» — корейская комедия, ставшая международной франшизой

Weekend
Жидовствующие: ересь-призрак Жидовствующие: ересь-призрак

Мрачный закат независимости Новгорода

Weekend
На своем месте На своем месте

В этом году в жизни Владимира Мединского большие перемены

GQ
Почему у мужчин болят соски: 6 возможных причин Почему у мужчин болят соски: 6 возможных причин

Сталкиваться с дискомфортом или даже болью в сосках — вполне нормально

Playboy
10 самых неприятных обрушений мостов за 100 лет 10 самых неприятных обрушений мостов за 100 лет

Идя по мосту, каждый из нас задумывался хоть раз — а если он рухнет?

Популярная механика
Неудобная правда о сексуальной зависимости Неудобная правда о сексуальной зависимости

Сексуальная зависимость — спорное понятие, которое критикуют многие специалисты

Psychologies
Фильмы Эрика Ромера, которые нельзя не знать Фильмы Эрика Ромера, которые нельзя не знать

Французская «новая волна» — это не только Годар и Трюффо, но и Эрик Ромер

СНОБ
Семь мифов, которые мешают твоей семье жить экологично Семь мифов, которые мешают твоей семье жить экологично

Разбираемся с заблуждениями об экологии вместе с экоблогерами

Cosmopolitan
Свои парни Свои парни

Ставка на прорабов сделала «Петровича» крупнейшим продавцом стройматериалов

Forbes
Левый уклон Левый уклон

Археологи нашли могилу знатного викинга, который, скорее всего, был левшой

Вокруг света
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
Из чего состоит «новая» грудь»: все, что ты хотела знать об имплантах Из чего состоит «новая» грудь»: все, что ты хотела знать об имплантах

Какие импланты ставят пластические хирурги и как оценить их качество

Cosmopolitan
Франчайзи отвечают сиюминутным запросам потребителей Франчайзи отвечают сиюминутным запросам потребителей

Пандемия стала драйвером роста для отдельных сегментов рынка франчайзинга

РБК
Из России с дизайном Из России с дизайном

Российские дизайнеры рассказывают, как им удалось открыть “окно в Европу”

AD
Физики заморозили нанофлюидную каплю в форме цилиндра Физики заморозили нанофлюидную каплю в форме цилиндра

Физики заморозили капли воды и суспензии наночастиц оксида алюминия

N+1
В главных гендерных ролях В главных гендерных ролях

Зинаида Пронченко под хруст чурчхелы размышляет о судьбе русского кино

GQ
Снова в деле: как оборки вернулись и утвердились в мужской моде Снова в деле: как оборки вернулись и утвердились в мужской моде

Оборки на протяжении многих веков были обязательным элементом мужского костюма

Esquire
Путешествие на выходные: Русский Версаль Путешествие на выходные: Русский Версаль

Путешествие в прошлое

Seasons of life
Золотой щит: почему растет спрос на металлические счета в банках Золотой щит: почему растет спрос на металлические счета в банках

Почему металлические счета — не самый выгодный инвестиционный инструмент

Forbes
Углеволокно нас связало Углеволокно нас связало

Как российские композитные технологии спасли самолет МС-21

N+1
Темную материю предложили детектировать с помощью маятников Темную материю предложили детектировать с помощью маятников

Как можно обнаружить темную частицу с массой порядка десяти микрограмм и больше?

N+1
Экономсерфинг и сайклинг-дискотеки. Что происходит с фитнесом прямо сейчас Экономсерфинг и сайклинг-дискотеки. Что происходит с фитнесом прямо сейчас

Тренды фитнеса-2020: онлайн и офлайн, моностудии, оздоровительная физкультура

Forbes
С зубром лицом к лицу С зубром лицом к лицу

Единственный из видов диких быков Европы, уцелевший до наших дней

Наука и жизнь
Открыть в приложении