Ядерная безопасность: безопасные атомные электростанции
Недавние события в Японии продемонстрировали, что охлаждение ядерных реакторов водой – не совершенный метод: на Фукусиме случилось частичное расплавление топливных стержней, что вызвало повышение уровня радиации в воде, применяемой для охлаждения реактора. Сейчас учёные возлагают надежды на новый, возможно, более надёжный метод охлаждения реакторов: охлаждение газом – гелием. Подобный реактор относится к IV поколению ядерных реакторов, каковые являются набором проэктов теоретических ядерных реакторов.
Строго говоря, метод данный не так уж нов – в первый раз о нем заговорили ещё в 1960-е годы. Но с того времени удалось создать только пара аналогичных станций (последовательность АЭС в Англии, Пич-Боттом АЭС в Соединенных Штатах, ядерный реактор THTR-300 в Германи). Сейчас, по окончании японской трагедии, ученые возвратились к работе по разработке высокотемпературных газоохлождаемых реакторов (ВТГР) с гелиевым теплоносителем.
В базе безопасности для того чтобы реактора – разумный дизайн горючего (не смотря на то, что вопрос его хранения остаётся открытым). На Фукусиме горючее находилось в виде урановых стержней – как раз начали плавиться, в то время, когда отказала совокупность охлаждения.
В газовых реакторах расплавление горючего нереально: вместо урановых стержней горючее примет тут форму кусочков урана, рассеяных среди графитной гальки. Активная территория таких реакторов является засыпкой шаровых ТВЭЛов, в графитовой оболочки в которой равномерно вкраплено ядерное горючее. Шаровая засыпка ТВЭЛов находится в графитовом цилиндрическом отражателе.
В нижней части отражателя она опирается на графитовый под конической формы с отверстиями для выгрузки ТВЭЛов. Применение шаровых ТВЭЛов разрешает создавать их постоянную перегрузку в активной территории реактора, другими словами выводить из активной территории отработавшие ТВЭЛы и заменять их новыми.
Из-за маленьких размеров ТВЭЛов и громадного их количества любой новый элемент вносит малого избыточную реактивность. Исходя из этого таковой метод перегрузки горючего есть надёжным. Реакторы ВТГР применяют энергию деления тяжелых ядер не только для производства электричества, но и чтобы получить теплоту (до 1000 оС) в технологических процессах (к примеру, в производстве некоторых химических продуктов).
Помимо этого, гамма–излучение выводимого из реактора горючего употребляется для последовательности радиационно-химических процессов (к примеру, облучения полиэтилена).
Применяемый в качестве теплоносителя инертный газ (гелий) владеет хорошей термической и радиационной стойкостью, химической стабильностью, минимально поглощает и выделяет нейтроны. К тому же газовые реакторы продуктивнее водяных, поскольку способны разогреваться гороздо посильнее (температура теплоносителя). Преимущество гелия кроме этого в том, что инертный газ не сможет стать радиоактивным, как становития вода на охлаждаемых реакторах.
Ядерная безопасность реактора обеспечивается следующими его особенностями: ядерное топливо в нем не имеет возможности расплавиться, при отсутствии теплоносителя в зоне реакции не образуется критическая масса, при увеличении температуры в аварийной обстановке цепная реакция самопроизвольно заканчивается.
Как это трудится
В центре каждой частицы горючего размером с маковое зернышко находится урановое ядро. Слои карбида и углерода кремния окружают радиоактивное урановое ядро. Любой “камушек” в слое ”гальки”, покрывающей дно газового реактора, — это шарик из графита разм
ером с теннисный мячик. В этого графита рассеяны 15000 маленьких частичек урана весом 9 граммов. Реактор выстелен ”галькой” – 400000 шариков графита. Уран, рассеянный в этих шариках, выделяет те
пло, которое собирает и передаёт гелий. Потом тепло возможно применять для производства электричества, очистки нефти, запуска и опреснения вторых производственных процессов.
1. В ”гальке” при расщеплении урановых ядер высвобождается огромное количество энергии, которая нагревает гелий. Вентиляторы перемещают гелий через гальку и ”реактор”.
2. Каждый день 5000 графитовых шариков продвигаются через реактор подобно шариком со жвачкой в автомате: в случае если извлечь шарик снизу – шарики над ним будут перемещаться.
3. В случае если шарик со дна реактора ещё может создавать энергию, он возвращается наверх. В случае если же потенциал ”гальки” исчерпан, его переводят в отходы и заменяют новым.
Источники: National Geographic Российская Федерация, октябрь 2011;
http://en.wikipedia.org/wiki/Pebble_bed_reactor;
Бунина О.А., Бунин М.А., Садков А.Н. Под научной редакцией Малышевского В.С. — ЯДЕРНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ — ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ 21 ВЕКА. ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ и УСТРОЙСТВА