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

Путь «диктатора» Путь «диктатора»

Почему князь Трубецкой не пришёл на Сенатскую площадь?

Дилетант
Домашний антистресс: 5 вещей в помощь тем, кто любит комнатные растения Домашний антистресс: 5 вещей в помощь тем, кто любит комнатные растения

Полезные вещи для ухода за комнатными цветами

Esquire
«Inside out: моя неидеальная история»: Деми Мур рассказывает, как она пережила насилие «Inside out: моя неидеальная история»: Деми Мур рассказывает, как она пережила насилие

Отрывок из автобиографии Деми Мур

Esquire
Чем отличаются методы российских и американских спецслужб Чем отличаются методы российских и американских спецслужб

Что такое провокация и как этот метод используется спецслужбами двух государств

СНОБ
Отношения на расстоянии: как помочь себе и партнеру Отношения на расстоянии: как помочь себе и партнеру

Как не отдалиться от партнера, если его физически нет рядом

Psychologies
Стрит-арт-художница Faith XLVII: Гендер — это не более чем категория, мысленный конструкт Стрит-арт-художница Faith XLVII: Гендер — это не более чем категория, мысленный конструкт

Стрит-арт-художница о том, как искусство помогает бороться со стереотипами

СНОБ
Глаз - алмаз: что, если бы у людей было орлиное зрение Глаз - алмаз: что, если бы у людей было орлиное зрение

От чего вы готовы отказаться ради того, чтоб обладать орлиным зрением?

Популярная механика
Сама себе косметолог Сама себе косметолог

Домашние аналоги популярных салонных процедур для омоложения и выравнивания кожи

Лиза
Успеть за 15 секунд Успеть за 15 секунд

Людям надоело притворяться – в TikTok они остаются собой

Популярная механика
Я, робо сапиенс Я, робо сапиенс

В ближайшие сто лет тело человека изменится сильнее, чем за всю историю эволюции

GQ
Рашид Нугманов (режиссер «Иглы»): «Цой, безусловно, хотел бы быть глобальной звездой и мог бы ей стать» Рашид Нугманов (режиссер «Иглы»): «Цой, безусловно, хотел бы быть глобальной звездой и мог бы ей стать»

Рашид Нугманов о том, как снять культовое авангардное кино на советской студии

Esquire
Крафтовая революция: сможет ли в России появиться гастропатриотизм Крафтовая революция: сможет ли в России появиться гастропатриотизм

Как локальный патриотизм в России становится гастрономическим

Forbes
Нервничаешь после еды? 5 причин, с чем это может быть связано Нервничаешь после еды? 5 причин, с чем это может быть связано

Порой мы испытываем тревогу по непонятным причинам, например, после еды

Playboy
Думай как миллионер Думай как миллионер

17 уроков состоятельности для тех, кто готов разбогатеть

kiozk originals
10 забытых продуктов компании Apple 10 забытых продуктов компании Apple

10 идей Apple, о которых сегодня многие позабыли (или не слышали вовсе)

Популярная механика
Сохраняйте спокойствие Сохраняйте спокойствие

Спокойствие — мощный способ достижения успеха в жизни

kiozk originals
История человеческого тела История человеческого тела

Эволюция, здоровье и болезни

kiozk originals
Приговор старым компьютерам: исходный код Windows XP “слит” Приговор старым компьютерам: исходный код Windows XP “слит”

В Сети обнаружили объемный архив с исходными кодами Windows XP и Server 2003

Популярная механика
Идем в школу: как улучшить память и внимание Идем в школу: как улучшить память и внимание

Зная, как работает мозг, можно добиться от него удивительных результатов

Популярная механика
«Энергоэлемент»: история создания космических батарей для земных погрузчиков «Энергоэлемент»: история создания космических батарей для земных погрузчиков

Александр Логинов о том, как он придумал и разработал космические батареи

Inc.
«И удача, и поражение не вечны. Футбол хорошо этому учит». Как футболистка из Новой Зеландии стала вице-президентом adidas «И удача, и поражение не вечны. Футбол хорошо этому учит». Как футболистка из Новой Зеландии стала вице-президентом adidas

Сколько получают футболистки и почему бренды готовы вкладывать в женский футбол

Forbes
В честь кого «Мерседес» назвали «Мерседесом»? В честь кого «Мерседес» назвали «Мерседесом»?

История появления названия автомобильной марки Mercedes

Maxim
Завтрак с Сократом Завтрак с Сократом

Философия повседневной жизни

kiozk originals
История Airbnb История Airbnb

Как три простых парня создали новую модель бизнеса

kiozk originals
Ни шляпки, ни ножки: что нужно знать об отравлении ядовитыми грибами Ни шляпки, ни ножки: что нужно знать об отравлении ядовитыми грибами

Как выглядит отравление ядовитыми грибами и что делать, чтобы с ним справиться

Cosmopolitan
Семь популярных кошачьих «странностей» с точки зрения науки Семь популярных кошачьих «странностей» с точки зрения науки

Почему коты закапывают миски с едой и вмешиваются в телефонные разговоры?

Популярная механика
13 самых знаменитых чисел 13 самых знаменитых чисел

Арифметика на грани астрологии

Maxim
Наука сторителлинга Наука сторителлинга

Научные основы для сочинения хорошей истории

kiozk originals
Лайфхаки для Windows: создаем идеальную систему Лайфхаки для Windows: создаем идеальную систему

Windows 10 хоть и далека от совершенства, но предлагает много возможностей

CHIP
10 способов визуально уменьшить поры — советы дерматологов 10 способов визуально уменьшить поры — советы дерматологов

10 самых простых и эффективных рекомендаций, как визуально уменьшить поры

Cosmopolitan
Открыть в приложении