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

USS Vermont: Ноев ковчег на военной службе USS Vermont: Ноев ковчег на военной службе

Если вы не верите в Ноя и его ковчег, то прямо сейчас поверьте

Популярная механика
Гений нетворкинга: договориться с наркобароном, Ридли Скоттом и Дензелом Вашингтоном и снять фильм об американской мечте Гений нетворкинга: договориться с наркобароном, Ридли Скоттом и Дензелом Вашингтоном и снять фильм об американской мечте

Как питчить свои идеи и принимать отказы

Inc.
На Земле катастрофически не хватает песка. Графен — хороший заменитель На Земле катастрофически не хватает песка. Графен — хороший заменитель

Замена графена может не только сэкономить песок, но и сделать бетон прочнее

ТехИнсайдер
Дороги-пути Дороги-пути

Почему человек в современном мире готов идти сотни километров?

Seasons of life
Жестокий эксперимент, который держали в строгом секрете: как в СССР готовились к отправке человека на Марс Жестокий эксперимент, который держали в строгом секрете: как в СССР готовились к отправке человека на Марс

«Год в земном звездолете»: что это за эксперимент и почему СССР его скрывал?

ТехИнсайдер
«Самый популярный мальчик на земле»: как 18-летний сирота из Оренбурга стал звездой TikTok и зарабатывает 2 млн рублей в месяц «Самый популярный мальчик на земле»: как 18-летний сирота из Оренбурга стал звездой TikTok и зарабатывает 2 млн рублей в месяц

Год назад Даня Милохин работал официантом в анапском кафе и мечтал о Москве

Forbes
Таяние ледников Аляски может изменить течения в Тихом океане Таяние ледников Аляски может изменить течения в Тихом океане

Изменение течений Тихого океана приведет к катастрофическому изменению климата

Популярная механика
Как в день свадьбы выглядели лидеры разных стран и их супруги: редкие фото Как в день свадьбы выглядели лидеры разных стран и их супруги: редкие фото

Некоторые интересные подробности торжеств известных политиков

Cosmopolitan
Бесчувственное тело. Как жертва сексуального насилия сумела изменить калифорнийское законодательство Бесчувственное тело. Как жертва сексуального насилия сумела изменить калифорнийское законодательство

Книга жертвы насилия «Знай мое имя. Правдивая история», ставшую бестселлером

Forbes
Заморозь сейчас, роди потом: как происходит криоконсервация и сколько это стоит Заморозь сейчас, роди потом: как происходит криоконсервация и сколько это стоит

Заморозить яйцеклетки и со спокойной совестью ждать своего принца

Cosmopolitan
Шесть людей, которые не стареют Шесть людей, которые не стареют

Это или Фотошоп, или колдовство

Maxim
Великий и сбежавший Великий и сбежавший

Бывший глава Renault Карлос Гон снова готовится покорить мир

Forbes
Непереводимость дистанции Непереводимость дистанции

Игорь Гулин о поэзии Луизы Глик

Weekend
Почему теннисные корты больше не делают синего цвета Почему теннисные корты больше не делают синего цвета

Раньше трава была зеленее, а теннисные корты — синее

Maxim
Тратить все твои деньги вместе Тратить все твои деньги вместе

Научиться говорить с партнером о финансах, чтобы поддержать отношения

Psychologies
В России создают быстрообучаемые нейросети В России создают быстрообучаемые нейросети

Ученые НЭТИ работают над созданием быстрообучаемых нейросетей

Популярная механика
Важность детства Важность детства

Что дошкольникам по-настоящему нужно от взрослых

kiozk originals
Неочевидная Япония: лисья деревня с ручными кицунэ, Великие будды и горячие источники Хоккайдо Неочевидная Япония: лисья деревня с ручными кицунэ, Великие будды и горячие источники Хоккайдо

Япония хранит в себе много удивительных явлений и мест

Forbes
Путешествие на выходные: что посмотреть в Калининграде и рядом с ним Путешествие на выходные: что посмотреть в Калининграде и рядом с ним

Главные локации, наверное, самого европейского города России

Esquire
Юбилейное признание в любви к Никите Михалкову Юбилейное признание в любви к Никите Михалкову

Признание в любви самому спорному российскому кинорежиссеру Никите Михалкову

СНОБ
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
Страх и ненависть в сети Страх и ненависть в сети

Как справиться с кибербуллингом

Лиза
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
Экономсерфинг и сайклинг-дискотеки. Что происходит с фитнесом прямо сейчас Экономсерфинг и сайклинг-дискотеки. Что происходит с фитнесом прямо сейчас

Тренды фитнеса-2020: онлайн и офлайн, моностудии, оздоровительная физкультура

Forbes
Научи ученого Научи ученого

Как наука сталкивалась с лженаукой и причем здесь кино

Weekend
«Отдала им деньги, и только потом дошло». 4 новых схемы автоподставщиков «Отдала им деньги, и только потом дошло». 4 новых схемы автоподставщиков

Как мошенники разводят водителей на деньги

РБК
И на экране твой любимый герой… И на экране твой любимый герой…

История мистера Дарси из сериала «Гордость и предубеждение» 1995 года

Лиза
10 фактов о Стинге (плюс редкие фото) 10 фактов о Стинге (плюс редкие фото)

Стинг не похож на человека, про которого можно рассказать нечто необычное

Maxim
«Положительные эмоции клиента — самое ценное в премиальном сегменте» «Положительные эмоции клиента — самое ценное в премиальном сегменте»

Какие банковские продукты и решения предпочитают премиальные клиенты банков?

РБК
10 необычных Nissan 10 необычных Nissan

Интересные и необычные автомобили японского бренда Nissan

Популярная механика
Открыть в приложении