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

Два капитана: пенис и мозг — кто кем управляет? Два капитана: пенис и мозг — кто кем управляет?

Наличие пениса и мозга составляют правильный тандем всей мужской жизни

Maxim
Тернистый путь к стройности Тернистый путь к стройности

Эксперты помогают выбрать специалиста, который поможет справиться с лишним весом

Худеем правильно
Сиквелы, которые предали предыдущие фильмы серии Сиквелы, которые предали предыдущие фильмы серии

Продолжения любимых фильмов всегда несут в себе скрытую угрозу

Maxim
Шоу иллюзий братьев Романовых с их полным разоблачением Шоу иллюзий братьев Романовых с их полным разоблачением

Интервью с актерами триллера «Смертельные иллюзии»

OK!
Снялся в Снялся в

Что же произошло с Брюсом Ли на самом деле?

Cosmopolitan
Не только Станиславский: что сейчас происходит в современном театре и как воспринимают теперь Чехова Не только Станиславский: что сейчас происходит в современном театре и как воспринимают теперь Чехова

Отрывок из книги Петера Сонди «Теория современной драмы»

Esquire
Тантрический секс: как заниматься им в одиночку и с девушкой Тантрический секс: как заниматься им в одиночку и с девушкой

Рассказ о том, что такое тантрический секс, советы для новичков и базовые позы

Playboy
Игорь Дуардович: Поэзия как этап взросления. Можно ли вырасти из стихов, как из пеленок, игрушек и субкультур Игорь Дуардович: Поэзия как этап взросления. Можно ли вырасти из стихов, как из пеленок, игрушек и субкультур

Почему, говоря о поэзии, мы так или иначе затрагиваем тему возраста?

СНОБ
Правила жизни Сигурни Уивер Правила жизни Сигурни Уивер

Правила жизни актрисы Сигурни Уивер

Esquire
Партия продолжается... Партия продолжается...

В основу мюзикла «Шахматы» могла лечь история матча между Спасским и Фишером

Караван историй
TikTok-хаусы для бабушек: как старшее поколение осваивает социальные сети и что это значит для брендов TikTok-хаусы для бабушек: как старшее поколение осваивает социальные сети и что это значит для брендов

Почему брендам пора считаться со старшей аудиторией и как с ней работать

Forbes
9 странных предметов, найденных внутри статуй 9 странных предметов, найденных внутри статуй

Когда-то статуи считались подходящим местом, чтобы спрятать внутри что-то ценное

Maxim
Имперские амбиции и рикошет санкций: почему российские стартапы не «выстреливают» на международном рынке Имперские амбиции и рикошет санкций: почему российские стартапы не «выстреливают» на международном рынке

Почему родина стартапа имеет огромное влияние на его международный потенциал

Forbes
Карьера дипломата и еще 9 малоизвестных фактов о жизни Макса Коржа Карьера дипломата и еще 9 малоизвестных фактов о жизни Макса Коржа

Молодой, талантливый и перспективный исполнитель — все это о Максе Корже

Cosmopolitan
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
9 cамых нелепых видов оружия в боевиках 9 cамых нелепых видов оружия в боевиках

Иногда режиссерам наскучивают банальные пистолеты и ножи

Maxim
Пуха не будет? Что нужно знать о кератиновом выпрямлении волос: плюсы и минусы Пуха не будет? Что нужно знать о кератиновом выпрямлении волос: плюсы и минусы

Что нужно знать тем, кто решил пойти «прямой дорогой» к красивым волосам?

Cosmopolitan
Для него и для неё Для него и для неё

Статусный интерьер с мужским характером

SALON-Interior
Самые странные примеры современной цензуры в кино, мультиках и даже эмодзи Самые странные примеры современной цензуры в кино, мультиках и даже эмодзи

Как цензура меняла фильмы, эмодзи и даже код

Maxim
Вокруг да около Лувра Вокруг да около Лувра

Все, что вы хотели бы узнать о самом знаменитом музее мира, под одним переплетом

Forbes
Рифы у побережья Белиза оказались убежищем для акропоровых кораллов Рифы у побережья Белиза оказались убежищем для акропоровых кораллов

Рифы у берегов Белиза оказались убежищем для кораллов

N+1
5 эпохальных фотографий в истории освоения космоса 5 эпохальных фотографий в истории освоения космоса

Лучше один раз увидеть, чем сто раз проанализировать данные радиотелескопов

Maxim
«Ранние работы». Эссе основателя Y Combinator Пола Грэма о страхе нового, оптимизме Кремниевой долины и культуре риска «Ранние работы». Эссе основателя Y Combinator Пола Грэма о страхе нового, оптимизме Кремниевой долины и культуре риска

Что мешает нам делать работу на «отлично»?

Inc.
Адам Яндиев: «Уйду из спорта в политику!» Адам Яндиев: «Уйду из спорта в политику!»

Интервью с Адамом Яндиевым, российским бойцом смешанных единоборств

ЖАРА Magazine
В чем заключается смысл менопаузы В чем заключается смысл менопаузы

Глава из книги Марти Хейзелтон, посвященная женским гормональным циклам

СНОБ
10 необычных Peugeot 10 необычных Peugeot

Компания Peugeot была основана в 1810 году и производила… кофемолки

Популярная механика
Как выйти из безопасного режима на Андроид Как выйти из безопасного режима на Андроид

Что делать, если Safe Mode на андроиде включился автоматически?

CHIP
Земфира Земфира

Земфира и её громкие высказывания

ЖАРА Magazine
Пять «ЗА» за закаливание Пять «ЗА» за закаливание

Закаливание – это возможность использовать ресурсы собственного организма

Здоровье
Миллиарды по цене миллионов: астрономы создали самую подробную карту мироздания Миллиарды по цене миллионов: астрономы создали самую подробную карту мироздания

Ученые построили трехмерную карту взаимного расположения миллиарда галактик

Forbes
Открыть в приложении