Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Термин деление означает расщепление или распад материи. В процессе ядерного распада происходит расщепление атомного ядра на более мелкие ядра и другие элементы. Этот процесс мо­жет происходить со многими химическими элементами. На ядер — ных электростанциях ядра урана-235 расщепляются намеренно, под строгим контролем. Такой процесс называется вынужденным делением.

ПРОЦЕСС ДЕЛЕНИЯ УРАНА

Ключ к делению урана-235 — бомбардировка его нейтронами на высокой скорости. Когда нейтрон врезается в атомное ядро урана — 235, оно практически мгновенно расщепляется на два более легких ядра. При этом вместе с гамма-лучами выделяются два-три ней­трона. Гамма-излучение похоже на рентгеновское излучение, но об­ладает большими проницающими свойствами и большей энергией. Кроме этого, в процессе расщепления ядра выделяется тепловая энергия, нагревающая уран. Если один из выделившихся нейтронов врезается в следующее ядро урана-235, оно также расщепляется, и весь процесс повторяется. Если урана-235 достаточно много, в ре­зультате расщепления ядер и последующей внутренней нейтронной бомбардировки может возникнуть цепная реакция. Далее, если цеп­ная реакция продолжается достаточно долго, весь запас урана-235 расщепляется на ядра более легких элементов — отработавшее ядерное топливо.

При бомбардировке нейтронами уран-235 может находиться в одном из трех следующих состояний.

• Докритическое состояние. Реакция заканчивается прежде, чем израсходовано большинство топлива. Это происходит, если в среднем менее одного испущенного нейтрона врезается в сле­дующее ядро урана-235 и расщепляет его.

• Критическое состояние. Реакция поддерживает себя сама на том же уровне, пока не закончится топливо. Это происходит, если в среднем один испущенный нейтрон врезается в следу­ющее ядро урана-235 и расщепляет его.

• Надкритическое состояние. Интенсивность реакции усили­вается, и уран разогревается до такой степени, что начинает плавиться. Это происходит, если в среднем более одного ис­пущенного нейтрона врезается в следующее ядро урана-235 и расщепляет его.

КАК РАБОТАЕТ ЯДЕРНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Для нормальной работы ядерный реактор следует поддерживать в критическом состоянии. Прежде всего необходимо, чтобы началь­ный запас ядерного топлива имел точно определенную массу и фор­му. Температуру урана-235 также требуется контролировать. Объем испускания нейтронов в общем объеме ядерного топлива можно дер­жать под некоторым контролем, что обеспечивает стабильную работу

всей системы. Если контроль осуществляется правильно, ядерный реактор способен обеспечивать большое количество полезной тепло­вой энергии длительное время.

Уран-235, специально обогащенный (очищенный) для использо­вания в ядерном реакторе, не взрывается. Если вы видели в кино, как ядерные реакторы взрываются, словно атомные бомбы, спишите это на фантазию сценаристов. Но выход реакции из-под контро­ля — повод для сильнейшего беспокойства. Если позволить реак­тору перейти в надкритическое состояние, уран расплавится из-за избытка тепла. Это и называется взрывом ядерного реактора, хотя собственно взрыва при этом не происходит. Предназначенный для ядерных реакторов уран-235 не настолько обогащен, чтобы в нем проходила мгновенная бурная реакция, характерная для ядерных бомб, но авария на ядерном реакторе, сопровождающаяся расплав­лением урана, загрязняет почву, воду и воздух радиоактивными изотопами.

Ядерный реактор, работающий нд уране, помещается в много­слойную структуру как для защиты от выброса радиации, так и для защиты самого реактора от физических повреждений, которые мо­гут быть вызваны внешним воздействием. Противорадиационный защитный экран и защитная оболочка реактора предотвращают выброс радиации или радиоактивных материалов в окружающую среду. Все это сооружение помещается в массивном укрепленном здании, которое называется вторичной защитной оболочкой. Это здание имеет характерную форму купола или полусферы, что обе­спечивает ему максимальную структурную прочность. Оно проекти­руется с расчетом на противостояние серьезнейшим катаклизмам — торнадо, ураганам, землетрясениям, а также способно выдерживать прямое попадание ракеты, бомбы или самолета.

На рисунке 12.1 представлена упрощенная функциональная схе­ма электростанции с ядерным реактором. Вырабатываемое реакто­ром тепло передается водяному котлу посредством жидкого тепло­носителя (хладагента). Хладагент возвращается от стенок котла к реактору при помощи насоса системы охлаждения. Вода в котле пре­вращается в пар, приводящий в действие турбину. Турбина враща­ет вал электрогенератора, который подсоединен к линиям электро­передачи через повышающий трансформатор. Пройдя турбину, пар конденсируется и подается обратно в котел питательным насосом. Вода и хладагент полностью изолированы друг от друга в закрытых системах циркуляции; они не вступают в физический контакт. Это

предотвращает случайный выброс радиации в окружающую среду через системы циркуляции воды/пара.

К линиям электроснабжения

Жидкий теплоноситель (хладагент) ■Вода

■ Пар под давлением

■

Электричество • Крутящий момент

Вторичная защитная оболочка

Рис. 12.1. Упрощенная функциональная схема электростанции с ядерным
реактором (с одним реактором и одной турбиной)

Комментарии запрещены.