Информационный центр по атомной энергии
Найди свой город
Какие животные смогли пройти «зефирный тест»: отказаться от угощения ради получения чего-то более вкусного позже?
Многие приматы, собаки, вороны и каракатицы
Сколько топлива в сутки потребляют атомные ледоколы?
От 4,5 до нескольких десятков грамм
А знаете ли вы, какой из элементов считается самым дорогим в мире, а его мировой запас составляет 8 граммов?
Калифорний-252 стоит 10 млн. долларов за грамм
Правда ли, что мечехвосты живут на Земле уже 300 миллионов лет, у них 10 глаз и голубая кровь?
Да. Их кровью проверяют чистоту медицинских препаратов
Действительно ли с помощью радиационных технологий можно изменить цвет драгоценных камней?
Да, в НИИАРе так производят голубые топазы
Знаете ли вы, какие звёзды сопоставимы по размеру с земными городами?
Это нейтронные звёзды с диаметром 10-20 километров
Что сделали физики Константин Петржак и Георгий Флёров в 1940 году на московской станции метро «Динамо»?
Экспериментально доказали спонтанное деление ядер урана
Какое явление возникает при взаимодействии солнечного ветра с верхними слоями атмосферы?
Полярное сияние
Как вы думаете, какой длины будет цепочка из ДНК всех клеток человеческого тела, если их раскрутить?
16 миллиардов км – это от Земли до Плутона и обратно
Как вы считаете, в чём заключалась уникальная особенность духов «Шанель №5», на которой настаивала Коко Шанель?
Это искусственный аромат, созданный химиком
У какого наземного животного самый большой мозг?
У слона – из-за размеров тела
Как вы думаете, существуют ли животные, способные выжить в открытом космосе?
Это тихоходки, побывавшие на внешней стороне МКС
А вы знали, что все натуральные продукты содержат небольшое количество радиоактивных изотопов?
Например, средний банан содержит 0,42 грамма калия
Какую знаменитую фразу
Игорь Курчатов произнёс
во время пуска первой в мире
Обнинской АЭС?
«С лёгким
паром!»
Существует ли «одежда» для реактора и где у него можно найти «юбку» и «тюбетейку»?
Это неформальные названия верхней и средней части контейнмента
В каких частях мозга вырабатываются нейромедиаторы дофамин и серотонин, обеспечивающие нам позитивные эмоции?
В голубом пятне и чёрной субстанции
От названия какого животного произошло слово «вакцина»?
Коровы.
В переводе с латинского «vaccinia» – «коровья»
Новости
Все новости
Новости твоего города
Наши форматы
Все форматы
Команда ИЦАЭ
Информационные центры
по атомной энергии присутствуют в19 городах России
Найди свой город
Найди свой город
Эксперты ИЦАЭ
Все эксперты
ПОДПИШИСЬ НА РАССЫЛКУ
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫХ
СОБЫТИЙ ТВОЕГО ГОРОДА
Возможен ли новый Чернобыль? Какими могут быть последствия аварии на оккупированной Запорожской АЭС
- Амалия Затари
- Би-би-си
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, Russian Defence Ministry
Запорожская АЭС в украинском Энергодаре – самая крупная атомная электростанция в Европе.
С 4 марта она находится под российской оккупацией, но продолжает работу, и ее по-прежнему обслуживают украинские инженеры. Со второй половины июля ЗАЭС регулярно попадает под обстрелы, в которых воюющие стороны обвиняют друг друга. Сотрудники станции обратились к мировому сообществу с просьбой “не допустить непоправимого” и говорят, что российские войска используют ее как свою военную базу и в качестве щита от украинских атак.
Русская служба Би-би-си рассказывает, чем потенциально могут быть опасны боевые действия вблизи ЗАЭС и удары по каким именно частям станции несут в себе наибольшую угрозу.
Россия захватила Запорожскую АЭС (ЗАЭС), которая производит до пятой части энергии Украины, в начале марта, на вторую неделю войны. Перед оккупацией станции и города Энергодара, где она находится, территория, прилегающая к АЭС, долго обстреливались российскими войсками. Пожар, вспыхнувший в одном из административных корпусов, вызвал тогда большую тревогу в мире.
После захвата станции, как утверждают украинские власти и западные государства, российская армия ведет огонь с территории АЭС. Госсекретарь США Блинкен говорил, что Россия использует станцию как военную базу для обстрела украинцев, осознавая, что те не станут отвечать, потому что это было бы чревато случайным попаданием в ядерный реактор.
Би-би-си писала о том, что российская армия разместила на территории станции реактивные системы залпового огня, а также другое оружие и технику. Москва признает наличие своих военных на ЗАЭС , но отрицает удары с территории станции и обвиняет Украину в создании угрозы атомному объекту.
Петр Котин, глава украинского Энергоатома, утверждает, что на территории станции находится до 50 машин тяжелой военной техники, в том числе “Уралы” со взрывчаткой, и до 500 российских солдат.
Сотрудники Запорожской АЭС рассказывали Би-би-си, что армия России практически держит их в заложниках.
18 августа сотрудники Запорожской АЭС, которые, несмотря на контроль российских военных, по-прежнему обслуживают станцию, опубликовали обращение, в котором просят мировое сообщество “не допустить непоправимого”.
Будет ли “второй Чернобыль”?
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
Потенциальную угрозу ядерного взрыва на Запорожской АЭС и его предположительные последствия часто сравнивают с аварией на Чернобыльской АЭС в 1986 году, крупнейшей катастрофой в истории атомной энергетики. Тогда в результате взрыва в реакторе был полностью разрушен один из энергоблоков станции, в атмосферу выброшено огромное количество радиоактивных веществ.
Но сравнивать оккупированную Запорожскую АЭС с Чернобыльской не очень корректно как минимум из-за того, что на станциях установлены разные типы реакторов.
В Чернобыле (ЧАЭС) был реактор типа РБМК – графитовый.
Его активная зона содержала значительное количество графита, который играл роль замедлителя нейтронов. В результате аварии в графитовой кладке возник пожар, который внес существенный вклад в распространение радиации. Часть радиоактивного графита была выброшена за пределы активной зоны, заметно затруднив доступ к реактору.
На Запорожской АЭС установлен реактор типа ВВЭР-1000 (водо-водяной). Схема работы водо-водяного реактора в общем выглядит так.
Ядерная энергия преобразуется в тепловую в ходе цепной реакции деления урана, которая поддерживается в активной зоне реактора. Активная зона постоянно охлаждается водой, которая одновременно играет роль замедлителя нейтронов. Разогретая до высокой температуры вода используется для производства пара, который затем подается на турбины, производящие электричество.
При этом насосы должны постоянно поддерживать циркуляцию воды в контуре охлаждения реактора, который включает в себя и корпус реактора.
В противном случае температура в активной зоне может повыситься настолько, что это приведет к расплавлению топливных элементов (как это произошло в ходе аварии на Фукусиме).
Тут можно прочитать подробнее, как устроена атомная станция и самый распространенный в мире водо-водяной реактор.
На Запорожской АЭС реактор занимает не очень много места и расположен в самом центре энергоблока, а все остальное пространство в нем занимают краны, бассейны топлива и вспомогательные системы.
Важное отличие Запорожской АЭС от Чернобыльской: реактор на ЗАЭС оснащен защитной оболочкой (ее еще называют “контейнмент”). Это большая герметичная бетонная конструкция со стенами шириной больше метра.
На фотографиях ЗАЭС у энергоблоков видны красные купола – это и есть защитная оболочка. Она рассчитана на то, чтобы в случае каких-либо аварий внутри энергоблока все радиоактивные вещества оставались внутри и не попадали наружу.
Реактор на Чернобыльской АЭС не был защищен герметичной оболочкой, поэтому вся радиация в результате аварии и последующего разрушения энергоблока попала в воздух.
Для сравнения, в 2011 году при аварии на японской АЭС “Фукусима-1” защитная оболочка, которой был оснащен реактор на станции, смогла удержать порядка 98% радиоактивного содержимого, и в воздух было выброшено около 2% тех радиоактивных веществ, которые могли бы выйти наружу, если бы не было контейнмента.
- “Остановитесь и задумайтесь!” – сотрудники Запорожской АЭС выступили с обращением
- “Ситуация почти как в Фукусиме, и не помогает никто”. Интервью с инженером оккупированной Запорожской АЭС
- На Запорожской АЭС остановлен энергоблок. МАГАТЭ предупреждает о реальной угрозе ядерной катастрофы
Выдержит ли оболочка обстрелы?
Герметичная оболочка, которой оснащен реактор на ЗАЭС, должна не только удерживать радиацию внутри энергоблока, но и защищать его от внешнего воздействия – это могут быть как природные катаклизмы, так и падения самолетов, террористические атаки и взрывы.
У контейнмента есть определенный запас прочности, но есть и предел. Если падение нетяжелого самолета или взрыв рядом с энергоблоком эта герметичная оболочка в состоянии выдержать, то удар достаточного мощного боезаряда, например, ракетой или бомбой, вполне может привести к ее повреждению.
Означает ли повреждение оболочки, что повреждения получит и находящийся в ней реактор? Работавший в 1988-2009 годах на Чернобыльской АЭС Александр Купный, который несколько лет также работал и на ЗАЭС, где курировал строительство двух энергоблоков, уверен, что повреждение контейнмента не приведет к одномоментному повреждению реактора.
“Для того, чтобы повредить реактор, необходимо высокоточными снарядами в одно место попадать несколько раз. Первые один-два снаряда пробивают гермооболочку, а следующие, попадая в это же отверстие внутрь, могут привеcти к повреждению реактора”, – объяснял Купный в одном из своих стримов на YouTube.
В случае если через пробитое в оболочке отверстие произойдет радиоактивный выброс, он в любом случае будет меньше, чем в Чернобыле, и масштаб аварии будет другим, говорит Купный.
“Конечно, будет какое-то заражение на промплощадке. Но это будет местный масштаб, не всемирная катастрофа. Могут пострадать люди, прежде всего персонал станции, жители Энергодара, Каменско-Днепровского района и Никополя. Смотря, куда ветер подует”, – подчеркивает физик-ядерщик.
Понятно, что наибольший радиоактивный выброс произойдет в том случае, если у всех энергоблоков ЗАЭС будет пробита оболочка и задет реактор. Последствия такого выброса будут зависеть от скорости и направления ветра: пострадать могут как страны Восточной Европы, Беларусь, так и приграничные области России – Белгородская, Ростовская, Курская, а также аннексированный Россией Крым.
“Вообще реактор и атомная станция – объект довольно сложный. И возможностей для аварий существует довольно много. И прямое поражение защитной оболочки реактора – это не единственная возможность”, – отмечает в разговоре с Би-би-си старший научный сотрудник Института ООН по исследованию проблем разоружения Павел Подвиг.
Имеет ли значение, по какому из энергоблоков будет нанесен удар?
Всего на ЗАЭС шесть энергоблоков. Сейчас работают три, причем не на полную мощность, и один из них, как сообщил 6 августа украинский “Энергоатом”, был остановлен после обстрела накануне.
Оставшиеся три нерабочих блока выведены из строя и не настолько насыщены радионуклидами (радиоактивными элементами), поэтому выбросы из них в случае повреждения оболочки будут меньше. (Радионуклиды бывают короткоживущими и долгоживущими, различаясь периодом полураспада. Например, у йода-131, опасного радионуклида, который может привести к раку, период полураспада составляет восемь суток.)
Во время аварии на Чернобыльской АЭС топливо оставалось в работающем реакторе. В топливе было накоплено много радионуклидов – и короткоживущих, и долгоживущих. Но в первые дни после аварии в вышедшей наружу радиации преобладали именно короткоживущие нуклиды, которые на тот момент еще не успели распасться, объяснял в своем стриме Купный.
На Запорожской АЭС в неработающих трех энергоблоках короткоживущие нуклиды давно распались, поэтому уровень радиации в них меньше.
В энергоблоке, который в начале августа отключили из-за обстрелов, часть короткоживущих нуклидов, таких как йод-131, распались, но далеко не все. Например, у цезия-134 период полураспада два года, у цезия-137 – 30 лет.
Где еще на ЗАЭС есть радиоактивные вещества?
Помимо реакторов радиоактивные вещества содержатся в отработавшем топливе. Оно становится отработавшим, когда его выгружают из реактора для замены новым.
В отработавшем топливе еще есть достаточно высокая остаточная активность из-за содержащихся в нем радиоактивных продуктов распада. Они продолжают генерировать энергию, поэтому после смены топлива их сначала помещают в так называемый бассейн выдержки.
Бассейны выдержки на Запорожской АЭС расположены внутри контейнмента и представляют из себя бассейны с водой.
В них отработавшее топливо находится около пяти лет. Со временем температура и радиоактивность нуклидов снижается, и по истечении пяти лет отработавшее топливо из бассейна выдержки перемещают в сухое хранилище.
Бассейны выдержки – тоже уязвимое место АЭС. В них постоянно должна быть вода, которая охлаждает облученные топливные сборки.
Если в бассейне образуется дырка – например, в результате ракетного удара, – и вода из бассейна уйдет, то тепло, которое выделяют радионуклиды, может привести к достаточно сильному разогреву и даже к возгоранию отработавшего топлива.
Такого рода пожар может в итоге привести к достаточно серьезному выбросу радиоактивности, предупреждает старший научный сотрудник Института ООН по исследованию проблем разоружения Павел Подвиг.
“Но здесь нужно иметь в виду два обстоятельства. Самое главное – что у реактора на ЗАЭС этот бассейн выдержки находится внутри герметичной оболочки. То есть до него еще надо добраться.
И повредить его надо определенным образом, чтобы оттуда достаточно быстро ушла вся вода. Потому что если дырка будет маленькой, то в бассейн можно просто доливать воду, и утечки воды не случится. Такой вариант тоже существует. То есть здесь главное не допускать ухода воды, ухода охладителя”, – объяснил он Би-би-си.
Также играет роль то, насколько давно отработавшее топливо выгрузили из реактора. Если это сделали только что, то, значит, оно остается наиболее горячим и поэтому представляет наибольшую опасность. Если же оно пролежало уже несколько лет, то вряд ли загорится, даже если оставить его без охлаждения.
Что будет в случае удара по хранилищу с отработавшим топливом?
Особенность Запорожской АЭС – там есть сухое хранилище отработавшего топлива (СХОЯТ). Туда отработавшее топливо помещают после пяти лет в бассейне выдержки, когда оно уже охладилось и его активность упала.
Сухое хранилище – это большие контейнеры, которые рядами стоят на открытой площадке на территории станции.
Они могут стоять так десятки лет.
Сухое хранилище – это еще один потенциальный источник радиоактивности. У контейнеров нет никакой герметичной защиты, поэтому они могут быть уязвимы для боевых действий, хотя и обладают определенным запасом прочности.
“Ракетами по ним не стреляли, но из гранатомета во время испытаний стреляли. Они проектируются с тем расчетом, что они будут использоваться при транспортировке. И тут возникает вопрос, как их обезопасить. И расчеты делали, исходя из гранатомета и такого рода воздействия, пожара и так далее. То есть это достаточно устойчивые сооружения”, – объясняет Павел Подвиг.
По его словам, если по СХОЯТ будет нанесен, к примеру, ракетный удар, то выброс радиации произойдет (потому что в отработавшем топливе все еще хранятся долгоживущие нуклиды), но он будет локальным, в пределах 10-30 метров.
Из-за того, что в СХОЯТ хранится уже остывшее отработавшее топливо, после удара оно не воспламенится.
Пожар сгенерировал бы поток воздуха, который потом вышел бы в атмосферу и там бы мог распространиться.
“А здесь все будет локально, в этом, конечно, тоже нет ничего хорошего, но это опасность другого уровня”, – говорит Подвиг.
Сами контейнеры вряд ли повредят, но потеря контроля за ними (а системы контроля и наблюдения за СХОЯТ уже повреждены) чревата непредсказуемыми последствиями, предупреждает в своем стриме Купский: “Это плохо. Когда мы теряем контроль над радиационноопасным объектом – это всегда плохо. Мы не знаем, что происходит внутри этого контейнера”.
Чем грозит повреждение линий электропередач?
Запорожская АЭС имеет четыре линии электропередач (ЛЭП). По ним со станции идет энергия, которую она вырабатывает.
Причем как минимум две из них из-за боевых действий оказались выведены из строя. Весной также сообщалось, что перестала работать третья ЛЭП. Какие именно ЛЭП остаются рабочими на данный момент – неизвестно.
Если все ЛЭП выйдут из строя, то все энергоблоки на Запорожской АЭС нужно будет остановить. Остановленные энергоблоки не представляют угрозы, если у станции есть электроэнергия на собственные нужды.
Инженер Запорожской АЭС в интервью Би-би-си говорил, что высоковольтные линии передач на станции уже пострадали от обстрелов.
Если разорвать оставшиеся линии, реакторы начнут быстро нагреваться. В таком случае вариантов развития событий два.
Либо контролирующим АЭС россиянам удастся перебросить мощности АЭС, запитав от них собственную энергосистему, либо быстро начнет расти угроза ядерной катастрофы.
Что будет, если реактор окажется обесточен?
Чтобы запустить в работу новый, еще холодный энергоблок, на атомных электростанциях существуют специальные котельные. Они генерируют тепло для того, чтобы разогреть оборудование перед началом работы.
Особенность Запорожской АЭС в том, что у нее нет своей котельной, и тепло она берет с расположенной рядом Запорожской тепловой электростанции, самой мощной ТЭС в Украине.
Поэтому много энергии на собственные нужды Запорожская АЭС берет у ТЭС. Если реактор окажется обесточен, у него может не оказаться возможности поддерживать работу насосов, которые охлаждают активную зону реактора.
Именно это произошло на “Фукусиме-1”. Там были системы, которые должны были обеспечивать охлаждение активной зоны реактора, но из-за мощного цунами они оказались уничтожены, и реактор остался без охлаждения. Несмотря на то, что формально он был остановлен, там все равно оставалось достаточное тепловыделение продуктов распада, и в результате активная зона расплавилась.
Из-за высокой температуры начал генерироваться водород, который в итоге взорвался. В результате произошла разгерметизация защитной оболочки, и какое-то количество радиоактивных веществ вышло наружу.
На случай потери электричества на атомных станциях есть запасные генераторы. На “Фукусиме-1” эти генераторы тоже были выведены из строя цунами.
На Запорожской АЭС есть три дизельных станции, все они находятся на промплощадке.
Один запасной дизельный генератор в состоянии работать около суток, при сильной экономии три запасных дизельных станции смогут проработать максимум четверо суток.
Если они перестанут работать и на станцию по-прежнему не будет поступать электричество извне, то охлаждение активной зоны реактора станет невозможным.
В этом случае возможна серьезная авария – вплоть до расплавления активной зоны, как это произошло на Фукусиме.
“Понятно, что АЭС, конечно, рассчитана на какие-то внешние воздействия, но на то, что реактор окажется в зоне военных действий, я думаю, никто всерьез не рассчитывал”, – говорит Павел Подвиг.
Если инцидент с повреждением активной зоны или бассейна выдержки будет достаточно серьезным, с повреждением оболочки, то нельзя исключать того, что последствия такой аварии затронут территорию протяженностью 100-200 км, рассуждает он: “Какие-то более слабые повышения радиационного фона могут чувствовать и гораздо дальше.
Зависит от ветра”.
“Я бы не стал рисовать очень мрачную картину, но, с другой стороны, надо понимать, что могут быть достаточно серьезные последствия в смысле радиоактивного загрязнения”, – продолжает эксперт.
“Я не думаю, что этот фон сразу приведет к гибели людей, никто сразу не погибнет. Но понятно, что будет экономический ущерб, потому что будет зона отчуждения. Последствия могут проявиться не сразу, но в долгосрочной перспективе они могут быть очень серьезными”, – предупреждает он.
- LIVE: Последние новости в режиме реального времени
- ЛИЧНЫЕ ИСТОРИИ: Не смыкая глаз. Жизнь в городе, который бомбят и днем, и ночью
- ИНТЕРВЬЮ: Леонид Кучма: “Путин хотел уничтожить Украину, а получит наше второе рождение”
- АНАЛИЗ: Комбатанты, наемники, добровольцы. Кто это и в чем между ними разница?
- РЕПОРТАЖ: Как партизаны в Украине сопротивляются российской оккупации
Nuclear Essentials – Всемирная ядерная ассоциация
Ядерные реакторы бывают разных форм и размеров.
Большинство из них достаточно велики, чтобы снабжать энергией крупные города, и в дополнение к ним разрабатываются небольшие реакторы. Большинство использует воду для охлаждения своих ядер, в то время как другие используют газ или металлы.
Три кипящих реактора (BWR) на АЭС Оскарсхамн, Швеция (Изображение: Uniper).
Во всем мире около 425 реакторов мощностью от 30 до 1660 МВт имеют водяное охлаждение. Существует два основных типа реакторов с водяным охлаждением: легководные реакторы (в которых используется обычная вода) и тяжеловодные реакторы (в которых используется химически отличающийся тип воды). В настоящее время используются три основных семейства реакторов с водяным охлаждением:
Реакторы с водой под давлением (PWR) составляют почти 70% мирового парка реакторов. Конструкция отличается наличием первичного контура охлаждения, проходящего через активную зону реактора, и вторичного контура, в котором вырабатывается пар для привода турбины.
Вода в первом контуре не закипает за счет повышения давления в реакторах. Вода во вторичном контуре находится под меньшим давлением и поэтому закипает, вращая турбину для выработки электроэнергии.
Реакторы с кипящей водой (BWR) являются вторым наиболее распространенным типом реакторов в мире, составляя примерно 15% мирового парка. В отличие от PWR, эта конструкция имеет один контур, в котором вода удерживается под давлением, позволяющим ей кипеть. Пар, образующийся в реакторе, подается непосредственно на турбину. BWR в основном встречаются в США, Японии, Швеции и Тайване.
Тяжеловодные реакторы под давлением (PWHR) являются третьим наиболее распространенным типом реакторов, составляющим 11% мирового парка. В конструкции используется тяжелая вода, химически иная форма воды, для охлаждения и контроля ядерных реакций. Используя тяжелую воду, можно использовать природный уран в качестве топлива, а не обогащенное топливо, используемое в реакторах PWR и BWR.
Тяжеловодные реакторы в основном связаны с Канадой, но они также используются в Индии, Аргентине, Румынии, Пакистане и Китае.
Малые модульные реакторы (ММР)
ММР — это не отдельный тип реактора, а скорее семейство различных конструкций реакторов, которые меньше, чем большинство действующих в настоящее время реакторов. Легководные ММР, вероятно, появятся ближе к концу 2020-х годов, а их широкое развертывание произойдет в начале 2030-х годов. Для коммерциализации более новых разработок потребуется больше времени. Предлагается множество различных конструкций и размеров, от нескольких мегаватт до нескольких сотен.
Первая в мире плавучая атомная электростанция «Академик Ломоносов» является ММР (Изображение: Росатом).
SMR предлагают ряд различных преимуществ, дополняющих большие реакторы. Учитывая их размер, небольшие реакторы хорошо подходят для удаленных районов и сетей, которые слишком малы для размещения ядерного реактора гигаваттного масштаба.
Кроме того, еще одним преимуществом ММР является перспектива так называемой модульности, при которой большинство, если не все, компоненты реакторов изготавливаются и собираются на заводе перед отправкой на место для установки.
Если вы хотите узнать больше о малых модульных реакторах, посетите нашу информационную библиотеку.
Ядерные конструкции будущего
В то время как в большинстве современных реакторов для охлаждения активной зоны используется вода, продолжаются исследования и разработки реакторов, использующих в качестве теплоносителя жидкие металлы, расплавленные соли или газы. Разработка этих реакторов может предложить более эффективную ядерную энергетику с новыми интересными приложениями. Многие типы неводяных реакторов успешно эксплуатируются в мире в течение многих лет, в основном на экспериментальном уровне.
Белоярская АЭС, Россия, где расположены два реактора на быстрых нейтронах с натриевым охлаждением (Изображение: Росатом).
Жидкометаллические реакторы на быстрых нейтронах (LMFRs) используют различные жидкие металлы (например, натрий, свинец) для охлаждения активной зоны. Реакторы на жидком металле могут работать на уране в металлической форме (нынешние реакторы в основном используют уран в керамической форме), а также на переработанных ядерных отходах (например, плутонии, младших актинидах). Единственными действующими в мире быстрыми реакторами являются реакторы БН-600 и БН-800 с натриевым теплоносителем, расположенные на Белоярской АЭС в России.
Реакторы на расплаве солей (MSR) используют соли в качестве теплоносителя либо с твердотопливными стержнями (аналогично современным реакторам), либо с топливом, растворенным в самой соли. MSR могут использовать ряд видов топлива, таких как уран, плутоний, актиниды из ядерных отходов и торий, в зависимости от того, работают ли они как быстрые реакторы. Поскольку MSR могут работать при высоких температурах, их можно использовать для производства водорода и тепла для различных промышленных применений.
Высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы (ВТГР) охлаждаются газом (например, гелием, углекислым газом), а урановое топливо имеет форму топливных стержней (окруженных графитовыми блоками) или топливных частиц (урановые «шарики», покрытые различными материалами, такими как карбид кремния). HTGR работают при очень высоких температурах (> 800 ° C) и хорошо подходят для производства синтетического топлива и централизованного и промышленного тепла.
Многие разрабатываемые реакторы являются так называемыми «быстрыми» реакторами, в которых нейтроны от цепной ядерной реакции не замедляются, в отличие от обычных реакторов, где реакция замедляется водой и/или графитом. Реакторы на быстрых нейтронах представляют собой технологический шаг вперед и будут способны перерабатывать ядерные отходы существующих ядерных реакторов и радикально увеличивать количество энергии, которую мы можем получить из ядерного топлива — примерно с 5% сегодня до 9%.0%+.
Если вы хотите узнать больше о конструкциях реакторов будущего, посетите нашу информационную библиотеку.
Ядерные термоядерные реакторы
Ядерный синтез — это процесс, приводящий в действие звезды, при котором сотни миллионов тонн водорода сливаются в гелий, производя огромное количество тепла и света. Исследования в области ядерного синтеза ведутся с 1940-х годов. Как и ядерное деление, термоядерный синтез является низкоуглеродным источником энергии, не выделяющим парниковых газов или других загрязняющих веществ. Термоядерный синтез — многообещающая технология с обильным топливом (ванны с водой и лития из батареи ноутбука было бы достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией одного человека на всю жизнь), но маловероятно, что первая коммерческая термоядерная электростанция будет введена в эксплуатацию. до 2050-х годов.
Если вы хотите узнать больше о ядерном синтезе, посетите нашу информационную библиотеку.
Большинство экспериментальных термоядерных реакторов в мире представляют собой сосуды в форме пончика, называемые токамаками (Изображение: ИТЭР).
Вас также может заинтересовать
Бразилия
Египет
Летний институт Всемирного ядерного университета
ядерный реактор| Определение, история и компоненты
ядерный реактор
Посмотреть все СМИ
- Ключевые люди:
- Вернер Гейзенберг Игорь Васильевич Курчатов Хайман Дж. Риковер Ирен Жолио-Кюри Фредерик Жолио-Кюри
- Похожие темы:
- термоядерный реактор реактор-размножитель Чикагская стопка № 1 затемнение станции переходный без аварийного отключения
Просмотреть весь связанный контент →
Сводка
Прочтите краткий обзор этой темы
ядерный реактор , любое из класса устройств, которые могут инициировать и контролировать самоподдерживающуюся серию ядерных делений. Ядерные реакторы используются в качестве исследовательских инструментов, в качестве систем для производства радиоактивных изотопов и, прежде всего, в качестве источников энергии для атомных электростанций.
Принцип работы
Ядерные реакторы работают по принципу ядерного деления, процесса, при котором тяжелое атомное ядро расщепляется на два меньших фрагмента. Ядерные фрагменты находятся в очень возбужденном состоянии и испускают нейтроны, другие субатомные частицы и фотоны. Испущенные нейтроны могут затем вызвать новые деления, которые, в свою очередь, дадут больше нейтронов и так далее. Такая непрерывная самоподдерживающаяся серия делений представляет собой цепную реакцию деления. При этом выделяется большое количество энергии, и эта энергия является основой ядерных энергетических систем.
В атомной бомбе цепная реакция предназначена для увеличения интенсивности до тех пор, пока большая часть материала не расщепится. Это увеличение происходит очень быстро и приводит к чрезвычайно быстрым, чрезвычайно энергичным взрывам, характерным для таких бомб. В ядерном реакторе цепная реакция поддерживается на контролируемом, почти постоянном уровне. Ядерные реакторы устроены так, что они не могут взорваться, как атомные бомбы.
Большая часть энергии деления — примерно 85 процентов — высвобождается в течение очень короткого времени после того, как процесс произошел. Остальная часть энергии, произведенной в результате события деления, поступает от радиоактивного распада продуктов деления, которые представляют собой осколки деления после того, как они испустили нейтроны. Радиоактивный распад — это процесс, при котором атом достигает более стабильного состояния; процесс распада продолжается даже после прекращения деления, и его энергия должна учитываться в любой правильной конструкции реактора.
Britannica Quiz
Знаете ли вы, какой афроамериканский изобретатель создал какой продукт?
Кто изобрел противогаз? Кто изобрел первую форму домашней системы безопасности? Проверьте свои знания. Пройди тест.
Ход цепной реакции определяется вероятностью того, что нейтрон, выделившийся при делении, вызовет последующее деление. Если количество нейтронов в реакторе уменьшится за определенный период времени, скорость деления уменьшится и в конечном итоге упадет до нуля.
Перед запуском реактора нейтронная популяция близка к нулю. Во время пуска реактора операторы удаляют управляющие стержни из активной зоны, чтобы способствовать делению в активной зоне реактора, фактически временно переводя реактор в сверхкритическое состояние. Когда реактор приближается к номинальному уровню мощности, операторы частично повторно вставляют регулирующие стержни, со временем уравновешивая количество нейтронов. В этот момент реактор поддерживается в критическом состоянии, или в так называемом стационарном режиме. Когда реактор должен быть остановлен, операторы полностью вставляют регулирующие стержни, препятствуя возникновению деления и переводя реактор в подкритическое состояние.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас
Управление реактором
Обычно в ядерной промышленности используется параметр реактивности, который является мерой состояния реактора по отношению к тому, где он был бы, если бы находился в критическом состоянии. Реактивность положительна, когда реактор находится в сверхкритическом состоянии, равна нулю при критичности и отрицательна, когда реактор находится в подкритическом состоянии. Реактивность можно контролировать различными способами: добавляя или удаляя топливо, изменяя соотношение нейтронов, выходящих из системы, к тем, которые остаются в системе, или изменяя количество поглотителя, конкурирующего с топливом за нейтроны. В последнем методе количество нейтронов в реакторе регулируется путем изменения поглотителей, которые обычно имеют форму подвижных регулирующих стержней (хотя в менее распространенной конструкции операторы могут изменять концентрацию поглотителя в теплоносителе реактора).
Типичное взаимодействие деления происходит порядка одной пикосекунды (10 −12 секунд). Эта чрезвычайно высокая скорость не дает оператору реактора достаточно времени, чтобы наблюдать за состоянием системы и реагировать соответствующим образом. К счастью, управлению реактором помогает присутствие так называемых запаздывающих нейтронов, которые представляют собой нейтроны, испускаемые продуктами деления через некоторое время после того, как произошло деление.