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

Памяти 11 сентября: очерк «Падающий человек» о самом известном снимке теракта в башнях-близнецах в Нью-Йорке Памяти 11 сентября: очерк «Падающий человек» о самом известном снимке теракта в башнях-близнецах в Нью-Йорке

О самом известном снимке теракта в башнях-близнецах в Нью-Йорке

Esquire
К-8: советская атомная подлодка с трагической судьбой К-8: советская атомная подлодка с трагической судьбой

Подлодка, ставшая первой потерей советского атомного флота

Maxim
На своем месте На своем месте

В этом году в жизни Владимира Мединского большие перемены

GQ
Алкогений: Андрей Краско Алкогений: Андрей Краско

Зрители часто не отделяли Краско от его героев — пьяниц, ментов-бал­бесов

Maxim
«Мы прячем свои солнечные стороны» «Мы прячем свои солнечные стороны»

Стоит ли погружаться в бессознательное? Какие тайны оно скрывает?

Psychologies
Александр Казаков: Зачем топ-менеджеры учатся играть на музыкальных инструментах Александр Казаков: Зачем топ-менеджеры учатся играть на музыкальных инструментах

Музыка — отличный инструмент для того, чтобы быть продуктивнее

СНОБ
Работа по дому Работа по дому

Дачная идиллия Корделии де Кастеллан из Dior

Tatler
«Гарри пришел в ярость»: принц Уильям разозлил брата кознями против Меган Маркл «Гарри пришел в ярость»: принц Уильям разозлил брата кознями против Меган Маркл

Трещина в отношениях сыновей покойной принцессы Дианы

Cosmopolitan
Клетки человека способны проникать даже в самые узкие каналы Клетки человека способны проникать даже в самые узкие каналы

Ученые выяснили, что клетки способны деформироваться в экстренных случаях

Популярная механика
Марина Жигалова: Марина Жигалова:

Продюсер Марина Жигалова о тенденциях в кинематографе

Cosmopolitan
«Нельзя бухать, надо спать и заниматься спортом. Что тут гениального?»: российские предприниматели о советах Павла Дурова «Нельзя бухать, надо спать и заниматься спортом. Что тут гениального?»: российские предприниматели о советах Павла Дурова

Что российские предприниматели думают о принципах жизни Павла Дурова

Forbes
15 фактов о «Криминальном чтиве» 15 фактов о «Криминальном чтиве»

Изучаем «Криминальное чтиво» изнутри

Maxim
Как вырастить бороду Как вырастить бороду

Все нюансы выбора формы бороды и ухода за ней

Maxim
Арман Давлетяров: Арман Давлетяров:

Как Арман Давлетяров изменил судьбу и стал влиятельным человеком в шоу-бизнесе

Караван историй
Вадим Долгачев: Вадим Долгачев:

Вадим Долгачев — о бывшей жене Марине Голуб

Караван историй
«Располагайтесь поудобнее»: как быстро вернуть себе уверенность «Располагайтесь поудобнее»: как быстро вернуть себе уверенность

Часто ли вы извиняетесь за то, что кого-то отвлекли, заняли чье-то время?

Psychologies
Заповедники: «Умный дом» для природы Заповедники: «Умный дом» для природы

Уйдут ли заповедники в прошлое или, наоборот, станут более востребованными?

Наука и жизнь
Ученые объяснили, почему нельзя сокращать маркетинговый бюджет в кризис Ученые объяснили, почему нельзя сокращать маркетинговый бюджет в кризис

Сохранив маркетинговый бюджет, можно повысить конкурентоспособность компании

Inc.
Когда пора к психологу Когда пора к психологу

Психологи рассказывают, как понять, что дружеская беседа уже не поможет

Psychologies
Смотри в оба! Смотри в оба!

Как удобно и cтильно расположить телевизор в квартире

Лиза
Синхронизированная активность мозга и мимикрия помогли врачам облегчить боль пациентов Синхронизированная активность мозга и мимикрия помогли врачам облегчить боль пациентов

Общение с врачом облегчает состояние у пациентов с хроническими болями

N+1
Аналитики рассказали, что должны делать лидеры компаний, чтобы добиться успеха в 2021 году Аналитики рассказали, что должны делать лидеры компаний, чтобы добиться успеха в 2021 году

Что могут сделать компании, чтобы сотрудники чувствовали себя комфортно?

Inc.
Как оставить офис и начать работать на себя: 7 шагов Как оставить офис и начать работать на себя: 7 шагов

Как начать собственное дело и пройти адаптацию к новой роли?

Psychologies
Как заснуть за 2 минуты в любой ситуации — метод американских военных пилотов Как заснуть за 2 минуты в любой ситуации — метод американских военных пилотов

Метод, который позволяет «отключиться» всего за 2 минуты

Inc.
Размеры женской обуви: как правильно выбрать в магазине и при заказе онлайн Размеры женской обуви: как правильно выбрать в магазине и при заказе онлайн

Размер – один из важнейших, если не самый важный параметр при выборе обуви

Cosmopolitan
Восемь Audi, которые потрясли мир Восемь Audi, которые потрясли мир

Кто хочет стать властелином колец?

Maxim
Возвращение к истокам: что будет, если питаться как пещерный человек Возвращение к истокам: что будет, если питаться как пещерный человек

Плюсы и минусы популярной палеодиеты

Популярная механика
Во всех красках Во всех красках

Как выбрать идеально подходящий цвет волос в зависимости от цветотипа

Добрые советы
Не справляетесь с тревогой и стрессом? Заведите дневник Не справляетесь с тревогой и стрессом? Заведите дневник

Попробуйте перенести тревоги на бумагу, и увидите — этот способ работает

Psychologies
Эти странные силы инерции Эти странные силы инерции

Силы инерции — очень необычны

Наука и жизнь
Открыть в приложении