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

«Скелеты в шкафах» союзников «Скелеты в шкафах» союзников

Негласный запрет на темы, которые могли «всплыть» в ходе суда над нацистами

Дилетант
10 изобретений, спасающих жизни: большая статья 10 изобретений, спасающих жизни: большая статья

Основные изобретения, спасающие жизни

Популярная механика
Понять риски: как изменились диагностика и лечение рака груди Понять риски: как изменились диагностика и лечение рака груди

Как и когда проходить обследования, чтобы не пропустить рак груди?

Forbes
Как заполучить миллион подписчиков в Instagram? Как заполучить миллион подписчиков в Instagram?

Зачем нужен миллион подписчиков в Инстаграме?

Cosmopolitan
Место рождения Место рождения

Узнаем о корнях журнала и посещаем офис Hubert Burda Media

Лиза
12 неожиданных деталей, которые все пропустили в «Крепком орешке» 12 неожиданных деталей, которые все пропустили в «Крепком орешке»

Может ли Брюс Уиллис стать еще круче? Как оказалось, да!

Maxim
Сроки нерестовой миграции чавычи связали с единственным генетическим участком Сроки нерестовой миграции чавычи связали с единственным генетическим участком

Весеннюю и осеннюю чавычу все-таки нельзя называть разными видами

N+1
«Загадка падающей кошки и фундаментальная физика» «Загадка падающей кошки и фундаментальная физика»

Отрывок из книги физика Грегори Гбура о важности механики падения кошек

N+1
Неудобная правда о сексуальной зависимости Неудобная правда о сексуальной зависимости

Сексуальная зависимость — спорное понятие, которое критикуют многие специалисты

Psychologies
Что такое счастье и как его достичь. Руководство психолога Юрия Вагина Что такое счастье и как его достичь. Руководство психолога Юрия Вагина

Какую концепцию счастья нам предлагают сегодня?

РБК
Выйти из тени: почему начинающие предприниматели выбирают режим самозанятости Выйти из тени: почему начинающие предприниматели выбирают режим самозанятости

Преимущества режима самозанятых перед ИП

Inc.
Сегодня или никогда? Сегодня или никогда?

Правда может как разрушить, так и скрепить отношения между людьми

Psychologies
Механическая деформация превратит алмаз из диэлектрика в полупроводник и обратно Механическая деформация превратит алмаз из диэлектрика в полупроводник и обратно

Зависимость ширины запрещенной зоны алмаза от механического напряжения

N+1
Как выжить в холоде: опыт самых суровых мест на Земле Как выжить в холоде: опыт самых суровых мест на Земле

Какие технологические изюминки позволяют переносить морозы

Популярная механика
В области балета В области балета

Сергей Дягилев — феномен русского балета и создатель легендарных русских сезонов

Вокруг света
Оперная певица Любовь Казарновская: В любом черном квадрате, как у Малевича, есть белая точка Оперная певица Любовь Казарновская: В любом черном квадрате, как у Малевича, есть белая точка

Певица Любовь Казарновская о работе в театре и своей книге «Страсти по опере»

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

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

Наука и жизнь
Покидая Интерзону: почему нам нужны писатели-бунтари? Покидая Интерзону: почему нам нужны писатели-бунтари?

Как возмутители спокойствия могут оздоровить современный интеллектуальный климат

РБК
Девочка с табличками Девочка с табличками

Как режиссер Натан Гроссман пытается рассказать историю Греты Тунберг

Weekend
Родина не мила: Собчак, Литвинова и еще 5 звезд, которые критикуют Россию Родина не мила: Собчак, Литвинова и еще 5 звезд, которые критикуют Россию

Патриотизм - это не всегда восхищение собственной страной

Cosmopolitan
10 cлучаев, когда нацисты пытались использовать сверхъестественные силы 10 cлучаев, когда нацисты пытались использовать сверхъестественные силы

Мифы о любви нацистов и Гитлера к оккультизму появились не просто так

Maxim
Сезонное предложение Сезонное предложение

Осенняя диета, которая поможет сбросить до 2 кг лишнего веса за пару дней

Добрые советы
Ученая степень и еще 9 удивительных фактов о Валерии Меладзе Ученая степень и еще 9 удивительных фактов о Валерии Меладзе

Чувственный тембр Валерия Меладзе до сих пор сводит с ума миллионы женщин России

Cosmopolitan
Путешествие по глухим закоулкам Мурманской области Путешествие по глухим закоулкам Мурманской области

Журналист провел 6 дней в самых глухих закоулках Мурманской области

СНОБ
Элизабет Мосс: «Я была феминисткой с самых юных лет» Элизабет Мосс: «Я была феминисткой с самых юных лет»

Интервью с Элизабет Мосс о биографической драме «Ширли» и феминизме

Grazia
9 экстремальных навыков, которые актеры приобрели для ролей 9 экстремальных навыков, которые актеры приобрели для ролей

Неочевидные умения, которые актеры смогли приобрести во время съемок

Maxim
10 теорий об эволюции человека 10 теорий об эволюции человека

Самые неожиданные теории человеческой эволюции

Популярная механика
Легкая медийная рябь. Зачем Евгении Васильевой звание почетного академика Легкая медийная рябь. Зачем Евгении Васильевой звание почетного академика

Кому и как в России вручаются звания почетного академика

СНОБ
Как экс-миллиардер Гальчев стал одним из самых проблемных должников Сбербанка Как экс-миллиардер Гальчев стал одним из самых проблемных должников Сбербанка

Как мечта о создании глобального производителя цемента разбилась о три кризиса

Forbes
Сколько должен зарабатывать мужчина: подробная аналитика и мнение звезд Сколько должен зарабатывать мужчина: подробная аналитика и мнение звезд

Какой уровень заработка оптимален для мужчины в зависимости от его целей?

Playboy
Открыть в приложении