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

Индустрия Индустрия

Генпродюсер канала «Пятница!» – о том, не напрасно ли мы прожили нулевые

Esquire
Безотходная пшеница для космического огорода Безотходная пшеница для космического огорода

Как работают биолого-технические замкнутые системы жизнеобеспечения человека

Наука и жизнь
Великолепная пятерка Великолепная пятерка

Выбор: лучший зефир, филе цыпленка, чай, зерненый творог и подсолнечное масло

Добрые советы
Пестрая лента Пестрая лента

Лента соцсетей сегодня стала главным источником информации о мире

GQ
«В мире постправды многое остается за скобками»: директор Некрасовки — о том, зачем в ХХI веке еще нужны библиотеки и как привлечь туда молодежь «В мире постправды многое остается за скобками»: директор Некрасовки — о том, зачем в ХХI веке еще нужны библиотеки и как привлечь туда молодежь

О библиотеках не принято думать как о бизнесе, хотя по факту они могут им быть

Forbes
Образ Турции в русском искусстве Образ Турции в русском искусстве

Обычаи и традиции бывшего Османского государства

Культура.РФ
Кабы не было зимы: возможна ли жизнь на Земле без времен года Кабы не было зимы: возможна ли жизнь на Земле без времен года

Почему без наклона оси Земли человечество было бы в плачевном состоянии?

Популярная механика
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.
Вязкая жидкость потекла по гидрофобным капиллярам быстрее текучей Вязкая жидкость потекла по гидрофобным капиллярам быстрее текучей

Сила тяжести влияет на текучесть жидкости в супергидрофобном капилляре

N+1
Варвара Шмыкова — об экоотношении к себе и кастингах через Instagram Варвара Шмыкова — об экоотношении к себе и кастингах через Instagram

Актриса Варвара Шмыкова о борьбе с хейтом и искренности

РБК
Вадим Долгачев: Вадим Долгачев:

Вадим Долгачев — о бывшей жене Марине Голуб

Караван историй
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
Что делать, если ничего не получается: 17 советов от психолога Что делать, если ничего не получается: 17 советов от психолога

Что стоит сделать, если ты недоволен своей жизнью?

Playboy
Прибыль для государства, убытки для акционеров: что не так с SPO «Аэрофлота» Прибыль для государства, убытки для акционеров: что не так с SPO «Аэрофлота»

Что не так с размещением авиакомпании

Forbes
Юлия Костюшкина: «Смотрю на свои старые фото и понимаю, что была жиртрестом» Юлия Костюшкина: «Смотрю на свои старые фото и понимаю, что была жиртрестом»

Чемпионка мира по акробатике, тренер и телеведущая — о своих секретах красоты

Худеем правильно
К-8: советская атомная подлодка с трагической судьбой К-8: советская атомная подлодка с трагической судьбой

Подлодка, ставшая первой потерей советского атомного флота

Maxim
Санкция на свободу Санкция на свободу

Особенный творческий путь Федерико Феллини — ключевого режиссера XX века

Школа Masters
Молодые художники размышляют о природе и Камчатке. Проект «РБК Стиль» Молодые художники размышляют о природе и Камчатке. Проект «РБК Стиль»

Трагедия на Камчатке в творчестве современных молодых художников

РБК
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
Не успеваешь справляться с текущими делами? 4 способа вырваться из цейтнота Не успеваешь справляться с текущими делами? 4 способа вырваться из цейтнота

Когда жалеешь, что в сутках не 40 часов

Playboy
Girl Power! Girl Power!

Тренер Мария Соколова о простых и действенных способах создать фигуру мечты

OK!
Франчайзи отвечают сиюминутным запросам потребителей Франчайзи отвечают сиюминутным запросам потребителей

Пандемия стала драйвером роста для отдельных сегментов рынка франчайзинга

РБК
Мисс Совершенство: что делать, если ты не она? Мисс Совершенство: что делать, если ты не она?

Что делать, если кажется, что ты никогда не получишь титул "Мисс Совершенство"?

Cosmopolitan
Российские журналисты о происходящем в Нагорном Карабахе Российские журналисты о происходящем в Нагорном Карабахе

Журналисты про обострение конфликта в Нагорном Карабахе

СНОБ
В каких местах мужчине положено иметь волосы, а в каких лучше не надо В каких местах мужчине положено иметь волосы, а в каких лучше не надо

Самый полный гайд по эпиляции для мужчин

Maxim
История одной песни: «Runaway Train» Soul Asylum, 1992 История одной песни: «Runaway Train» Soul Asylum, 1992

Песня, при помощи которой люди находили пропавших детей

Maxim
10 безумных попыток человечества управлять погодой 10 безумных попыток человечества управлять погодой

Метеорологи давно поняли, что природа непостижима и непредсказуема…

Maxim
Отец тут рядом Отец тут рядом

Фильм «И вот мы здесь» — история человека с ментальным расстройством и его отца

Weekend
Не терпи ПМС! Что такое предменструальный синдром и как он лечится Не терпи ПМС! Что такое предменструальный синдром и как он лечится

С ПМС знакома не понаслышке чуть ли не каждая девушка

Cosmopolitan
Цикложир: что это такое и почему не летает Цикложир: что это такое и почему не летает

Проекты оригинальных летательных аппаратов появляются регулярно

Популярная механика
Открыть в приложении