Немного об АЭС

    Несмотря на то, что долгие годы не утихают споры вокруг атомных электростанций, большинство людей мало представляют себе, что это вообще за зверь, хотя наверняка знают какую-нибудь легенду про АЭС. В статье я попытаюсь в общих чертах рассказать, как это все работает. Каких-то тайн и разоблачений ждать не стоит, но, надеюсь, кто-нибудь узнает для себя что-то новенькое.



    Все фотографии взяты из открытых источников. В статье будет описываются реакторы типа ВВЭР (водо-водяные энергетические реакторы), как самые распространенные.


    Принцип работы




    В активную зону реактора загружены тепловыделяющие сборки, состоящие из пучка циркониевых тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов), заполненных таблетками двуокиси урана.


    Тепловыделяющая сборка в натуральную величину

    Ядра урана делятся с образованием нейтронов (2 или 3 нейтрона), которые, попадая в другие ядра, также могут вызывать их деление. Так возникает цепная ядерная реакция. При этом отношение числа образовавшихся нейтронов к числу нейтронов на предыдущем шаге деления называется коэффициентом размножения нейтронов k. Если k<1, реакция затухает. При к=1 идёт самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Когда k>1, реакция ускоряется, вплоть до ядерного взрыва. В ядерных реакторах поддерживается управляемая цепная ядерная реакция, удерживая k близкой к единице.


    Реактор с загруженными тепловыделяющими сборками

    В ходе протекания цепной реакции выделяется большое количество энергии в виде тепла, которое нагревает теплоноситель первого контура — воду, которая подается снизу в активную зону реактора с помощью главных циркуляционных насосов (ГЦН). Нагреваясь до температуры 322 °С вода поступает в парогенератор (теплообменник), где, пройдя по тысячам теплообменных трубок и отдав часть тепла воде второго контура, вновь поступает в активную зону. Так как давление второго контура ниже, вода в парогенераторе вскипает, образуя пар с температурой 274°С, который поступает на турбину. Поступая в цилиндр высокого давления, а затем в три цилиндра низкого давления, пар раскручивает турбину, которая, в свою очередь, вращает генератор, вырабатывая электричество. Отработанный пар поступает в конденсатор, в котором он, как нетрудно догадаться, конденсируется с помощью холодной воды из пруда-охладителя или градирни и вновь возвращается в парогенератор с помощью питательных насосов.


    Турбинное отделение и сама турбина

    Такая сложная двухконтурная система создана для того, чтобы оградить оборудование (турбина, конденсатор), а также окружающую среду от попадания радиоактивных частиц из первого контура, появление которых возможно из-за коррозии оборудования, наведенной радиоактивности, а также разгерметизации оболочек ТВЭЛов.


    Брызгальный бассейн охлаждения резервных дизельных генераторов и систем безопасности

    Управление блоками осуществляется из блочного щита управления, который обычно завораживает простого обывателя обилием «огоньков, крутилок и кнопочек».



    Расположен он в реакторном отделении, но в «чистой зоне» и на нем постоянно находятся: ведущий инженер по управлению реактором, ведущий инженер по управлению турбинами, ведущий инженер по управлению блоком и начальник смены блока.



    Вокруг атомной станции организуется зона наблюдения (та самая тридцатикилометровая зона), в которой ведется постоянный мониторинг радиационной обстановки. Также существует санитарно-защитная зона радиусом 3 км (зависит от проектной мощности АЭС), в которой запрещено проживание людей, а также ограничена сельскохозяйственная деятельность.

    Внутренняя территория АЭС разделена на две зоны: зона свободного доступа (чистая зона), где воздействие радиационных факторов на персонал практически исключено, и зону контролируемого доступа (ЗКД), где возможно воздействие радиации на персонал.

    Доступ в ЗКД разрешен далеко не всем и возможен только через помещение санпропускника, после процедуры переодевания в спец. одежду и получения индивидуального дозиметра. Доступ в гермооболочку, в которой расположены сам реактор и оборудование первого контура, при работе реактора на мощности вообще запрещен и возможен лишь в исключительных случаях. Получаемые дозы работников АЭС строго фиксируются и нормируются, хотя фактическое облучение при нормальной работе реактора в сотни раз меньше предельных доз.


    Дозиметрический контроль на выходе из ЗКД

    Выбросы


    Наверное, самое большое число слухов и домыслов ходят вокруг выбросов атомных станций. Выбросы действительно есть и происходят они, в основном, через вентиляционные трубы — это те самые трубы, которые стоят возле каждого энергоблока и никогда не дымят. По большей части, в атмосферу попадают инертные радиоактивные газы — ксенон, криптон и аргон.
    Но перед сбросом в атмосферу воздух из помещений АЭС проходит систему сложных фильтров, где удаляется большая часть радионуклидов. Короткоживущие изотопы распадаются еще до того, как газы достигнут верха трубы, еще больше снижая радиоактивность. В итоге, вклад в естественный радиационный фон газоаэрозольных выбросов АЭС в атмосферу незначителен и им вообще можно пренебречь. Поэтому атомная энергия является одной из самых чистых, в сравнении с другими электростанциями. В любом случае, все радиоактивные выбросы атомных станций строго контролируются экологами и разрабатываются способы дальнейшего их снижения.

    Безопасность


    Все системы атомной станции проектируются и работают с учетом многочисленных принципов безопасности. Например, концепция глубоко эшелонированной защиты подразумевает наличие нескольких барьеров на пути распространения ионизирующего излучения и радиоактивных веществ в окружающую среду. Очень похоже на принцип Кащея Бессмертного: топливо сгруппировано в таблетки, которые находятся в циркониевых ТВЭЛах, которые помещены в стальной корпус реактора, который помещен в железобетонную гермооболочку. Таким образом, разрушение одного из барьеров компенсируется следующим. Делается все, чтобы при любой аварии радиоактивные вещества не вышли за пределы зоны контролируемого доступа.



    Также, все системы имеют двух- и трехкратное резервирование, в соответствии с принципом единичного отказа, по которому система должна бесперебойно выполнять свои функции даже при отказе любого ее элемента. Вместе с этим применяется принцип разнообразия, то есть использования систем, имеющих разные принципы работы. Например, при срабатывании аварийной защиты в активную зону реактора падают стержни-поглотители и в теплоноситель первого контура дополнительно впрыскивается борная кислота.

    Энергоблоки регулярно выводятся в планово-предупредительные ремонты (ППР), в периоды которых происходит перегрузка топлива, а также производится диагностика, ремонт и замена оборудования, модернизация оборудования. Один раз в четыре года работающий энергоблок выводится в капитальный ППР с полной выгрузкой ядерного топлива из активной зоны реактора, обследованием и испытанием внутрикорпусных устройств, а также испытания корпуса реактора на прочность.



    На работу некоторых систем безопасности можно посмотреть на интерактивной презентации с сайта Росэнергоатома.

    А можно виртуально побродить по Балаковской АЭС.
    Метки:
    Поделиться публикацией
    Комментарии 273
    • +2
      Прекрасная статья. Спасибо.

      У меня вопрос: а правда ли, что ядерного топлива не так уж и много на нашей планете?
      • 0
        Насколько я слышал, топлива нам хватит еще на сотню лет точно (Правда речь там шла о независимости от других стран). К тому же, отработанное топливо одних реакторов можно использовать как топливо для других. Но вот об этом я почти ничего не знаю.
        • 0
          Отработанное топливо вроде можно обогащать и повторно использовать, но процесс сложный и дорогостоящий.
          • 0
            В энергетических реакторах выгорает примерно 3/4 урана-235, который изначально был в стержнях. Так что решительно повлиять на доступные запасы топлива переработка отработанного не может.
            • 0
              При этом, на сколько мне известно, после окончания кампании реактора из него достают около 90% от первоначальной массы топлива.
          • +3
            Но реакторов уже других типов. В том же самом типе реактора отработанное топливо уже не будет работать.
            • 0
              с помощью реактора на быстрых нейтронах (а у нас такие уже есть) отработанное топливо можно «перезаправлять».
              подробнее — здесь
              • 0
                Наш промышленный реактор на быстрых нейтронах (почему о нём одном во множественном числе?) работает на уране-235, а не плутонии. На данный момент плутоний используется в реакторах лишь как примесь к урану, и то по большей части чтобы уничтожать плутоний, а не увеличивать запасы топлива.
                Проблема в том, что плутоний даёт в несколько раз меньше запаздывающих нейтронов, благодаря которым реакция деления и может быть управляемой. Т.е. управлять плутониевым реактором в несколько раз сложнее. Это не значит, что невозможно, экспериментальные реакторы успешно работали, но это получается дороже и опаснее.
                • 0
                  Наш на быстрых нейтронах еще только строится. Только только для него первые эксперементальные сборки начали выпускать.
                  • 0
                    БН-600 не в курсе, что он только строится. Думает, что 34 года уже работает.
                    • 0
                      тут контекст про замкнутый цикл, а для него БН-800, который еще строится. А так и БОР можно вспомнить
                      • 0
                        Если вы не заметили, у меня контекст как раз о том, что нет у нас действующих быстрых ректоров, обеспечивающих замкнутый цикл, а те, что есть, работают на уране-235.
                        • +1
                          Контекст статьи, а мы ведь её обсуждаем в комментариях, превалирует
                          • 0
                            Вообще-то на на geektimes (да и вообще везде) многие ветки обсуждения зачастую со статьёй вообще не связаны…
                            Конкретно тут обсуждается, что, якобы, у России уже есть не один реактор на быстрых нейтронах, способный работать в замкнутом цикле. И я этому возражаю.
                            • 0
                              Ваше замечание весьма правильное, промышленный реактор есть, но замкнутый цикл мы не делаем. Множественное число относилось к БН-600 и БН-800, я почему-то вдруг решил, что он уже сдан.

                              Смысл моего комента был в том, чтобы дать ссылку на само понятие замкнутого цикла в контексте вопроса о возможном скором исчерпании запасов топлива для АЭС.
            • 0
              Пик урана-235 ожидается примерно лет через 20-30. Это не значит, что он закончится, просто начнется его дефицит, всем хватать не будет. Другое дело — уран-238, которого в природе 99,3% — с текущим уровнем потребления — его хватит не меньше, чем на 1000 лет. Но тут возникает проблема — 238-й гораздо менее активен, чем 235-й, и для его использования необходимо развить технологии его использования и переработки, которые сейчас известны, как замкнутый ядерный топливный цикл. Насколько я знаю — на данный момент развитием этих технологий активно занимаются только 2 страны.
              • 0
                AFAIK, технология получения плутония из U238 — самая старая ядерная технология. Да, хотелось бы конечно замкнутый цикл, но на безрыбье и рак — рыба.
                • 0
                  Замкнутый цикл — это и есть использование плутония.
                • 0
                  Малая активность — это как раз крайне положительный фактор для ядерного топлива.
                  Проблема урана-238 в том, что реакция его деления при поглощении нейтрона пороговая, т.е. только нейтрон с большой энергией способен её вызвать. Да ещё в добавок она имеет малое сечение, т.е. даже при наличии достаточной энергии чаще всего нейтрон не вызывает такой реакции. Прямое использование урана-238 в реакторах деления невозможно принципиально (зато возможно в гибридных реакторах, где термоядерный реактор даёт мощный поток очень быстрых нейтронов, который эффективно делит уран-238). Можно только использовать плутоний-239, наработанный из урана-239. Его проблему я уже описал в комментарии выше.
                  • 0
                    А на каком уране работала сборка под трибунами стадиона? Тогда же не было обогащенного урана-235, использовали природное сырье.
                    • 0
                      На уране с природным содержанием 235-го изотопа.
                • 0
                  Сотня (или даже 5 сотен) лет — это же очень мало. Что дальше? Только термояд?
                  • 0
                    Чуть ниже дали ссылку на неплохую развернутую статью по теме. Но прогнозы все равно не сильно вдохновляют.
                    • +1
                      Технологии использования урана-238 и тория-232 по крайней мере на экспериментальных реакторах показали себя работоспособными. Пока они дороги для промышленного применения (хотя Индия торий уже начала применять, пусть и не самым эффективным образом), но при отсутствии альтернатив могут быть использованы.
                      Запасы урана-238 и тория-232 огромны, тут уже речь о тысячах лет.
                      • 0
                        ториевые реакторы
                        • 0
                          Я думаю за 100, а тем более за 500 лет, внедрят термояд в коммерческую эксплуатацию, особенно с учетом строящегося ITER. И тогда потребность в ядерных реакторах пропадет.
                      • 0
                        Вопрос не столько в абсолютном количестве, сколько в затратах на разработку новых источников (это могут быть не только урановые шахты)
                        • +1
                          А еще возможен реактор-размножитель — сложнее, но количество урана-238 практически неограниченно.
                          • 0
                            Ну насчет неограничен — это как бы не правда, но примерно на 1000 лет при текущем уровне потребления должно хватить.
                          • 0
                            Вот тут про это есть. Да и в целом сей товарищ очень хорошо и много про энергетику пишет.
                            • 0
                              Буквально на днях наткнулся на такое очень интересное и длинное видео — интерьвю с Игорем Острецовым
                              Острецов Игорь Николаевич (род. 1939 год) — доктор технических наук, профессор, один из виднейших специалистов по ядерной физике и атомной энергетике СССР и Российской Федерации.
                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                • 0
                                  Чем он вам не угодил?
                                  Никакой отсебятины типа своей точки зрения, подытоживает факты периодически, проясняет то что Острецов несколько непонятно рассказывает…

                                  Может конечно в других передачах…
                                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                            • +3
                              … и по всей стене лого GMail:
                              Скрытый текст

                              А за статью спасибо!
                              • –5
                                Все хотел спросить из первых рук — есть байка про конец света посредством Криптон-85, вырабатываемый АЭС, резко меняет электропроводность атмосферы.

                                Можете прокомментировать «опасность» АЭС с этой стороны?
                                • +9
                                  Как мне это развидеть…
                                  • +1
                                    К таким вопросам я готов не был. :) К сожалению, ничего не могу на это ответить.
                                    • +8
                                      Посмотрите на заголовок сайта и вам все станет ясно.
                                      • +8
                                        Достаточно увидеть «шапку» сайта и дальше можно уже не читать.
                                        • +5
                                          Я бы даже сказал адрес сайта при наведении на эту ссылку.
                                        • +6
                                          Автор «немного» забывает, что период полураспада криптона-85 10,76 лет. Да, с начала промышленной эксплуатации ядерной энергии его выбросили 160 т, но от криптона, выброшенного на заре ядерной энергетики, уже ничего не осталось… Т.е. он не накапливается, а от того и не представляет угрозы.
                                          Углерод-14 при штатной работе реакторов в атмосферу не попадает.
                                          Разумеется, рассуждения о ежегодном Чернобыле также неверны: выбрасывается столько же кюри радиоактивных веществ, но изотопный состав совсем иной. Там основная активность приходится на очень короткоживущие изотопы.
                                          Кстати, если бы автор выяснил объёмы радиоактивных выбросов с угольных электростанций, то, наверное, уже повесился бы, дабы не мучиться.
                                          • 0
                                            А откуда берутся радиоактивные выбросы в угольных электростанциях?
                                            • +3
                                              Из угля… Он радиоактивен. Как, вообще говоря, и любое другое топливо. Включая на кухне газовую плиту, вы устраиваете у себя дома не хилые радиоактивные выбросы, концентрация радона на кухне с газовой плитой в десяток-другой раз больше, чем в комнате той же квартиры (но в ванной ещё в несколько раз больше). Но т.к. основная часть природных радиоактивных изотопов — тяжёлые металлы, более всего их в твёрдом топливе.
                                          • +2
                                            Про сомнительность инвормации на этом сайте уже сказали.

                                            Но если все же есть сомнения можно проверить некоторые данные. Например на википедии указан период полураспада криптона-85 — около 10 лет. Так что ХЗ как он может копиться в атмосфере, если так быстро распадается.
                                            Еще в этот статье весь вред от Чернобыля игнорируется и делается акцент только на выбросе криптона-85, а остальные игнорируются. Если честно, даже не охота все косяки статьи разбирать, а то еще одна статья выйдет.

                                            Кстати вот здесь — en.wikipedia.org/wiki/Krypton-85 (на русском к сожалению нет) говорится, что Криптон-85 при выработке не выбрасывается с атмосферу, а остается в стержнях в отработанным топливом. Там же говорится, что пик содержания криптона-85 в атмосфере был в 70-х и был вызван скорее испытаниями ядерного оружия, чем АЭС.
                                          • +5
                                            Почти Half-Life

                                            • +1
                                              В этих коридорах, как оказалось, вполне можно заблудиться.
                                              • 0
                                                Если не знать правила нумерации осей и номеров помещений.
                                                • +1
                                                  Я не оперативный персонал и в ЗКД не работаю, но был там во время строительства блока. Впечатления: лабиринты коридоров и лестниц, многие из которых не освещены, куча дверей «как на подводных лодках», на этажах еще нет отметок уровней и из-за угла на тебя может выпрыгнуть строитель с болгаркой. :)
                                                  • +1
                                                    Я на Чернобыльской ходил по корридорам — ориентирвоаться можно по номерам осей, нумерации уровня и номерам на помещениях. А вот лесницы порой найти трудно если не занешь, а если найдешь не факт что попадешь на нужный уровень. В подвал(отрицательные уровни) если заедешь… без фонарика там делать нечего — света есть только с лифта.
                                                    Бывал на пятачке, там тепло круглогодично. Теперь правда не знаю, топлива там нет даже в бассейнах выдержки и греть больше нечему.
                                                    • 0
                                                      Ух-ты, круто! Всегда мечтал там побывать.
                                                      • 0
                                                        Да… на топливные сборки посмотреть вблизи, настоящие… тогда еще парочка висела запасных. и РЗМ… это МОНСТР иногда задумываешься а не упадет ли оно? надёжно ли держится? Я сам не бывал, а вот однокурсники залезали, меняли там кое-какую электронику.
                                                        Бывал в аппаратной на пульте управление РЗМ — мониторов ЭЛТ-шных куча, манипуляторы переключатели… и толстое такое свинцовое стекло толщиной в 70 сантиметров и офигенным преломлением. на ВВЭР-ах такого нет…
                                                      • 0
                                                        На том самом энергоблоке? Разве там не фонит так, что соваться еще нельзя? Или вы ликвидировали?
                                                        • 0
                                                          Оу, нет конечно. на 1-м и 2-м блоках. Это было на практике, когда учился. Год этак 1999 когда 1 и 2 блоки еще работали. А после учебы стал работать программистом, в ЗСР ходил только по программистским делам — поставить софт там и т.д. а потом и вовсе перестал туда ходить ибо нет уже необходимости и даже специальной одежды.

                                                          Сейчас сидим «работаем» в 500 метрах от блока, фон примерно 70 мкр/ч за год не набираем и 1мЗв. Не заню как сейчас, но пару лет назад на смотровой площадке перед 4-м блоком был фон 1000 мкр/ч.

                                                          До того как спилили венттрубу(эх, визитная карточка станции была...) её было видно с окна рабочего места.
                                                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                            • 0
                                                              Есть, только не для паблика. и зарисовать надо защитные приспособления периметра…
                                                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                • 0
                                                                  Режимный объект же. Даже если на экскурсиях по АЭС разрешают фотографировать, категорически запрещено снимать элементы систем защиты.
                                                                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                    • 0
                                                                      Это не комерческая тайна, это элементы системы физической безопасности.
                                                                      • 0
                                                                        Видимо, служба безопасности считает, что опубликованные фотографии использующихся систем ослабляет защиту станции. Я не вкурсе аспектов физической безопасности.
                                                                    • 0
                                                                      Вообще, охранный периметр снимать нельзя, могут настучать по разным местам.
                                                                • 0
                                                                  А чем сейчас там занимаетесь, если это можно рассказать?
                                                                  • 0
                                                                    Системой управления персоналом — ОК, ОТИЗ. с SAP R/3 переходим на местное поделие некой фирмы ПРОТОКА под названием «СФЕРА-5». Я, как программист, плююсь от этого поделия. Не понимаю… неужели на Делфи можно так писать?
                                                                    Да и сама архитектура системы шибко заморочена, нас всего два человека а система рассчитана на сопровождение целой командой. Чтобы сделать все го лишь выходную форму необходимо завести в систему 20-30 всевозможных сущностей, потом только можно реализовывать печатную форму на FastReport.
                                                                    А база данных… не знаю… может сейчас так модно, держать все объекты-документы в одной большой таблице?
                                                                    Короче, не серьезная система а набор костылей… тот же SAP — набор костылей куда меньше и все более логичное. Но увы, почему отказались от системы — на ней не смогли поднять расчет зарплаты, до сих пор она считалась в эмуляторе большой ЭВМ с большим количеством дополнительных самописных костылей.
                                                    • 0
                                                      А ведь многие думают, что атомная энергия сама и сразу превращается электрическую, даже не догадываются, что это, по своей сути, тепловая машина с низким КПД.
                                                      Кстати вопрос: дайте каких-нибудь цифр по мощности тепловой, электрической, удельной, сколько % выделенной электроэнергии уходит на обслуживание по выделению этой самой энергии и т.п.
                                                      • +3
                                                        Ага, улавливают электроны торсионными полями. :)
                                                        У ВВЭР-1000 тепловая мощность 3000 МВт, элетрическая — 1000 МВт. Хотя на Ростовской АЭС, например, блоки работают на мощности 104% от номинальной. КПД действительно низкое, что-то около 35%
                                                        • 0
                                                          Кстати, был ведь советский фильм, снятый ещё до Чернобыля, 1979 года, назывался "Активная зона". Там как раз описывалась такая ситуация (новый начальник выявил, что практикуется перегрузка АЭС ради большей выработки энергии, по принципу «работает — и хорошо, а вернём на положенные 100% — полетят премии»), и по сюжету это чуть не закончилось катастрофой. Фильм довольно унылый, но тем не менее он был, и был до Чернобыля. Конечно, от художественного фильма требовать много не надо, но ситуация в нём, как оказалось, описывается вполне реальная) Вот я от Вас читаю, что недалеко от меня, на Волгодонской (Ростовской) АЭС делают что-то подобное. Я обоими руками за ядерную энергетику, но вот эти 104 процента… Неприятно.
                                                          • 0
                                                            Во многих областях техники работа с мощностью более 100% является штатным режимом, изначально заложенным в конструкцию.
                                                            Реактор моего института одно время гоняли вообще на 200%.
                                                            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                              • 0
                                                                А чего общего между самолетом (да, у него есть оптимальная мощность — 100%, можно ее превышать, но тогда износ двигателя больше) и атомным реактором?
                                                                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                  • –1
                                                                    Я понимаю, но аналогия все равно ложная.
                                                                • +2
                                                                  Как конструктор авиационных двигателей, хочу заметить, что обычно все форсажные, чрезвычайные и взлетные режимы у двигателей лимитированы.
                                                                  Ну, например, общий ресурс двигателя 2000ч, из которых 20ч в форсажном режиме. Ну и работа форсажного режима ограничена по времени, например 2 минуты, кроме того между двумя включениями устанавливается время, например 15 минут.

                                                                  ps цифры взяты с потолка
                                                                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                    • 0
                                                                      Форсаж — это когда после собственно двигателя, в потоке его выброса ставят специальную камеру — по сути дела прямоточник. Поскольку выброс у двигателя сверхзвуковой, то прямоточник там хорошо горит, но это — дополнительная нагрузка на двигатель.
                                                                      • 0
                                                                        Вы во многом неправы, выброс у двигателя дозвуковой. И прямоточник это немножко другое. Форсажная камера по сути представляет собой форсунки, впрыскивающие топливо, плюс стабилизаторы горения(чтобы пламя не срывало, плохо обтекаемое тело, создающие за собой вихревые обратные течения для поддержания горения). Форсажная камера подогревает исходящие газы, формулу из механики жидкости и газа уже не вспомню, но это прибавляет тягу. Правда жутко дорогой ценой, топливо льется десятками литров в секунду.
                                                                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                          • 0
                                                                            Нет, судя по всему это просто подогрев выхлопа. Физика обыкновенная — нагреваем газ и его объем увеличивается, собственно увеличивается скорость его выхода и тяга.
                                                                      • 0
                                                                        Режимов куча. С названиями малый газ, взлетный, крейсерский, форсажный.
                                                                        На каком-то истребителе или штурмовике был еще чрезвычайный режим. Тяга больше, чем на максимале, но он на грани уже. Такое могут позволить себе истребители, когда можно ввести режим губительный для ресурса двигателя, но, возможно, полезный для выхода самолета из боя.
                                                                    • 0
                                                                      Да, только испытываются они на мощности, значительно превышающей эти 110%, плюс установлены ограничения по времени работы на таком режиме. Ну и, естественно, сертификационные испытания на разрушение (в турбину ставят одну заведомо дефектную лопатку и смотрят, что она там может разнести).
                                                                      • 0
                                                                        Была одна история… на Южно-украинской в одной турбине собрали бандаж из лопаток одной из последних ступеней, там где лопатки довольно большие без одной лопатки… и ничего, заметили отсутствие только на очередном профилактическом ремонте. Загадка… как турбину не разнесло и датчики вибрации не обнаружили подвох?
                                                              • 0
                                                                Кстати говоря, а есть ли действительно какие-то наработки в плане «прямого» получения электроэнергии из ядерной? Хотя бы самые базовые теории, в которых ничего не доказано.
                                                                Ибо термояд по сути будет тем же самым — греть водичку в тазике?
                                                                • 0
                                                                  Про РИТЭГ слышал, но способ тоже не ахти.
                                                                  • +1
                                                                    РИТЭГ это тоже самое: изотоп нагревается, а уже тепло мы тем или иным способом преобразуем в электричество.
                                                                    Наверное вы с ядерными батареями иного типа спутали, где бета-излучение напрямую преобразуется в электричество полупроводниковыми элементами. Но там КПД ниже, чем у АЭС…
                                                                  • +1
                                                                    Как раз только термояд потенциально может дать прямое преобразование. Но только в случае перехода на дейтерий-гелий-3, где вся энергия в виде заряженных частиц выходит.
                                                                    • +1
                                                                      А я тоже задавался этим вопросом, система турбина/теплоноситель уже себя давно исчерпала. Эффект Зеебека или научится изготавливать батареи типа солнечных но ориентированные на ИК-диапазон.
                                                                      • +1
                                                                        Все равно минимум два преобразования получается же. Потери тоже будут немаленькие, хотя наверное явно меньше чем при турбине.
                                                                        • 0
                                                                          Больше. Эффективность «солнечных» очень мала, еще меньше чем у классической паровой машины. К тому же, эти все элементы будут очень быстро деградировать под радиацией.
                                                                          перспективно сейчас играться с плазмой, но для этого нужны термостойкие материалы способные выдерживать миллионы градусов или сложнейшие магнитные ловушки(огромные магнитные поля, действие радиации опять же).
                                                                      • 0
                                                                        Способов, чисто теоретически довольно много только они экономически нецелесообразны. Тот же РИТЭГ, или фотогальванический эффект…
                                                                      • 0
                                                                        Да, для меня когда-то тоже стало откровением, что вся вот такая запредельно сложная АЭС это большой кипятильник по сути )
                                                                      • 0
                                                                        > Например, при срабатывании аварийной защиты в активную зону
                                                                        > реактора падают стержни-поглотители и в теплоноситель первого
                                                                        > контура дополнительно впрыскивается борная кислота.

                                                                        Жаль, что о стержнях-поглотителях (регулирующих и компенсирующих) не рассказано подробнее. Ведь именно ими

                                                                        > В ядерных реакторах поддерживается управляемая цепная ядерная
                                                                        > реакция, удерживая k близкой к единице.
                                                                        • +3
                                                                          Тема объемная и о рассказать можно еще о многом. Например, о том, почему большинство АЭС работают на медленных нейтронах, а не на быстрых.
                                                                          • +1
                                                                            Тема очень интересная. geektimes/владельцы хабра, я думаю могли бы позволить блог открыть «просто так», ну на крайний случай статьи работников «выбросить в ТОП». Ибо, инженеры за «корпоративный блог» заплатить не смогут, а начальство -на хрен им не нужно…, а тема очень интересная
                                                                          • 0
                                                                            А что стержни поглотители? Берется метал легируется элементом поглощающим нейтроны (Бор, возможно самарий-149), дальше делаются из него стержни и устанавливаются на реактор.
                                                                            • 0
                                                                              Вот тут чуть подробнее написано.
                                                                            • 0
                                                                              Было бы очень интересно прочитать про сам процесс управления цепной ядерной реакцией. Из википедии не совсем понятно. Как я понял, есть управляющий стержень, который поглощает нейтроны, но при этом и без него при цепной реакции с k>1 резко повышается температура, которая сама же и гасит цепную реакцию. Из этого складывается, что управление стержнями вовсе не нужно и процесс самоконтролируемый.
                                                                              • 0
                                                                                Эта температура раньше разрушит реактор. Нечто похожее случилось на ЧАЭС.
                                                                                • 0
                                                                                  Вот, кстати, на ЧАЭС была противоположная ситуация. В той конструкции реактора был баг, когда при определенных условиях повышение температуры, а значит и повышение парообразования, приводили не к торможению, а к разгону реактора.
                                                                                  • 0
                                                                                    Но при этом было еще и разрушение реактора давлением пара большим. Конечно сложно сказать, что раньше случится — разрушатся каналы реактора от температуры или эта же температура уменьшит скорость реакции (не знаю правда как, но может как то может). В любом случае — управляющие стержни нужны. Потому как и топливо выгорает, и мощности разные могут требоваться… Никуда без управления.
                                                                                    • 0
                                                                                      Не спорю. Но, в любом случае, отрицательная обратная связь — это хорошо.
                                                                                      • +1
                                                                                        если она единственная… а так там полно и положительных обратных связей. Очень сложная система обратных связей…
                                                                                      • 0
                                                                                        Хорошо, а есть более подробная информация по управлению? Состав системы, логика регулирования. Обратная связь реализована через температуру или есть какой-то более хитрый прибор?
                                                                                        • +1
                                                                                          Все зависит от типа реактора. Обратной связи даже в РБМК тонна — та же ЭВМ вычисляет и вроде даже прогнозирует нейтронные потоки внутри реактора.

                                                                                          Ради интереса можете побаловаться разными реакторами на эмуляторах. Некоторые из них в конце статьи: geektimes.ru/post/220941/
                                                                                          • +2
                                                                                            Этим целые программно-аппаратные комплексы занимаются: система контроля и управления реакторным/турбинным отделением, управляющая система безопасности по технологическим параметрам и т.д. На Ростовской, например, на двух блоках стоит комплекс ТПТС. Описание даже в открытом доступе есть.
                                                                                            • +1
                                                                                              Там ещё вроде учитывается плотность нейтронного поля в той или иной часто реактора. И наверняка есть и другие датчики, но подробнее я сам не знаю.
                                                                                      • +1
                                                                                        Ну, эта особенность полезна, скорее, в тяжелых аварийных ситуациях. В обычных условиях повышение температуры сверх нормы никто не допустит. Да и активную зону в любом случае надо охлаждать.
                                                                                        Я, к сожалению, об этом сам мало что знаю. Надо бы поискать специальную литературу.
                                                                                        • 0
                                                                                          Ну тогда атомная бомба не должна взрыватся — как только деление урана подымет температуру заряда цепная реакция должна прекратится? Да атомным ядрам по большому счету пофиг на собственные тепловые колебания когда в них попадает нейтрон, там другая физика, да есть проекты реакторов где рост температуры дает отрицательную обратную связь — но это не про заурядные реакторы.
                                                                                          • 0
                                                                                            Я предполагал, что разница между составляющей оболочки реактора и составляющей оболочки бомбы. Как же тогда влияет температура на замедление цепной реакции?
                                                                                            • 0
                                                                                              А какая оболочка? И там и там желателен отражатель нейтронов. Насчет отрицательной обратной связи. Предположим у реактора есть решетка из замедлителя нейтронов «боящегося» температуры выше чем рекомендованные показатели, при повышении
                                                                                              Т>Т-критической он теряет свои свойства и новые нейтроны перестают участвовать в реакции.
                                                                                            • 0
                                                                                              Глупости. Все дело в воде.
                                                                                              • 0
                                                                                                Я где-то сглупил?
                                                                                                • +1
                                                                                                  Сравнение с атомной бомбой было лишним. Цепную реакцию глушит не нагрев ядерного топлива, а нагрев воды и процесс парообразования.
                                                                                              • +3
                                                                                                Выше температура — ниже плотность воды — хуже замедляет нейтроны — меньше сечение реакции — ниже скорость реакции — ниже температура.
                                                                                                Это один из естественных процессов, приводящих к отрицательной обратной связи. Есть и масса других.
                                                                                                • 0
                                                                                                  Подождите, если вода хуже замедляет нейтроны, то по идее реакция пойдет быстрее, разве нет? Вода же является поглотителем, при повышении температуры свойства ее как поглотителя ухудшаются, как я понял из вашего ответа.
                                                                                                  • +2
                                                                                                    Замедлителем, а не поглотителем…
                                                                                                    Чем медленнее нейтроны — тем лучше идёт реакция. Если из водо-водяного реактора убрать воду, то никакой реакции не будет вовсе. Только благодаря замедлению нейтронов водой она становится возможной.
                                                                                                    • 0
                                                                                                      Ясно, спасибо за разъяснение.
                                                                                                • 0
                                                                                                  Кстати, в атомной бомбе всё это тоже есть. Из-за этого сделать её не так-то просто. Если плохо продумать конструкцию, то будет «шипучка»: взрыв с мощностью лишь в несколько процентов, а то и доли процента, от задуманного.
                                                                                                • 0
                                                                                                  Процесс вообще очень сложный, потому как вы приняли во внимание только один фактор… а их там тысячи и они постоянно меняются под воздействием внешней среды а так же по мере течения самой реакции. Например такое яркое явление как йодная яма, которая становится в полный рост когда резко уменьшают мощность реактора.
                                                                                              • +3
                                                                                                Судя по картинке — система даже трехконтурная.
                                                                                                • +1
                                                                                                  Согласно рисунку «Принцип работы» уйма энергии уходит в нагрев атмосферы. Зачем вообще третий контур? Разве нельзя отработанный пар направить снова в реактор минуя стадию конденсации и таким образом еще более минимизировать взаимодействие с окружающей средой?
                                                                                                  • 0
                                                                                                    Нельзя. Отработанный пар еще слишком горячий, реактор просто расплавится.
                                                                                                    • 0
                                                                                                      Интересно прочитать более развернутый ответ. Возможно существующий вариант действительно наиболее целесообразный. По сути стоит задача охлаждать первый контур. С точки зрения теплообмена не вижу разницы между тем что есть и увеличением количества теплоносителя во втором контуре. Например, сделать с десяток вторых контуров с десятком турбин.
                                                                                                      • +1
                                                                                                        Нет, смотрите. У нас есть грелка-первый контур, которая вырабатывает сколько-то тепла. Наша задача — отвести от нее как можно больше тепла. Для этого второй контур должен быть как можно холоднее (т. к. теплопередача пропорциональна разности температур). После турбины температура еще слишком велика для эффективного охлаждения первого контура, но уже слишком мала, чтобы вращать еще одну турбину (турбина устроена так, что отнимает у пара максимум энергии). Поэтому приходится конденсировать.
                                                                                                        • +1
                                                                                                          Турбину ведь крутит не температура пара, а его давление, которое на выходе падает. Как будет создаваться давление пара, если во всем втором контуре будет пар?
                                                                                                          • 0
                                                                                                            И температура и давление. Верней, температура как раз и создает давление. Вращается турбина за счет перепада давления, а перепад давления создается за счет потерь на вращение лопаток — это огромное сопротивление движению пара, который теряет в процессе энергию и снижает свою температуру.
                                                                                                            • 0
                                                                                                              Да, пардон, глупость сказал.
                                                                                                          • +2
                                                                                                            Вообще-то после турбины конденсированную воду даже подогревают для последующей подачи в контур. Температурка там на выходе порядка 5 градусов по цельсию, последняя ступень турбины отбирает все остатки энергии пара.
                                                                                                            • 0
                                                                                                              А что, если остаточной теплотой этой воды заставить работать двигатель Стирлинга, который будет крутить генератор поменьше, чем крутит турбина?
                                                                                                              • 0
                                                                                                                Тогда будет не 3/4, а 4/5 например :)
                                                                                                                • 0
                                                                                                                  Экономически бессмысленно. КПД этого двигателя не может быть выше где-то 20%, зато его цена может с лёгкостью равняться цене исходной турбины.
                                                                                                                  Это тепло пускают на обогрев домов ближайших городов.
                                                                                                          • +5
                                                                                                            В первом контуре пара вообще нет, ибо давление. В парогенераторе вода первого контура, кстати, охлаждается не сильно, с 319 до 289 и снова отправляется в реактор.
                                                                                                            Пар прокачивать по трубам сложно. Компрессор, который бы это делал, потреблял, наверное, столько же энергии, сколько мы вырабатываем. Поэтому приходится конденсировать.
                                                                                                            • +1
                                                                                                              А в первом контуре точно пар/вода? Слышал, что часто используют литий и подобное.
                                                                                                              • +7
                                                                                                                ВВЭР — водо-водяной энергетический реактор. Т.е. и в первом, и во втором контуре обычная вода. Но есть и другие типы реакторов. Например, в реакторах на быстрых нейтронах три контура — два натриевых и один водяной.
                                                                                                                • +1
                                                                                                                  От типа реактора зависит, например есть СВБР — там в качестве теплоносителя выступает свинцово-висмутовый сплав. :-)
                                                                                                                  • 0
                                                                                                                    Мне подсказали, что «водо-водяной» относится не к контурам, а к реактору. Т.е. говорит о том, что вода является и теплоносителем и замедлителем. Но в обоих контурах там все равно вода.
                                                                                                                • 0
                                                                                                                  В реактор пар не попадает. В первом контуре никогда не бывает пара!
                                                                                                                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                                  • +1
                                                                                                                    Турбина работает за счёт перепада давления. Оно должно быть минимально низким с одной стороны и максимально высоким с другой.
                                                                                                                    Самый эффективный способ обеспечить это при замкнутом контуре — фазовые переходы: конденсация за турбиной и испарение перед ней.
                                                                                                                    Существуют газовые турбины с замкнутым контуром, но эффективно они работают только при очень больших перепадах температур, а когда перепад всего пара сотен градусов они работают плохо. Так что конденсация пара — это как раз способ уменьшить нагрев атмосферы за счёт повышения эффективности турбины.
                                                                                                                    Ну и в реактор ничего из турбины не направляется, у него свой отдельный контур.
                                                                                                                    • +1
                                                                                                                      Конденсация снижает давление, за счет разницы давлений в частях контура пар приходит в движение и выполняет механическую работу.
                                                                                                                    • 0
                                                                                                                      Кто-нить может перечислить все работающие АЭС России и те, которые возводятся? Может с доп. данными (где находится, дата входа в строй, количество блоков и т.п.). Хотелось бы увидеть полную картину по России.
                                                                                                                    • 0
                                                                                                                      «Также существует санитарно-защитная зона радиусом 3 км (зависит от проектной мощности АЭС), в которой запрещено проживание людей, а также ограничена сельскохозяйственная деятельность.» — интересно, был в Словении на их АЭС, так там яблочный сад рос вплотную к самой станции.
                                                                                                                      • 0
                                                                                                                        Сельхоз. деятельность в СЗЗ не запрещена, а ограничена. А именно, надо получать разрешение санэпиднадзора и проводить радиационный контроль всей продукции. А еще служба безопасности вряд ли обрадуется фермерам, работающим вплотную к периметру станции.
                                                                                                                        • 0
                                                                                                                          Ага, а Припять была построена чуть ли не в паре километров от АЭС. Собственно от Запорожской АЭС всего несколько километров до города, невооруженным взглядом там можно даже номера блоков увидеть.
                                                                                                                          • 0
                                                                                                                            Рыбхоз при АЭС вполне себе работает. Круглый год теплая и чистая водичка.
                                                                                                                            Сбросы от АЭС гораздо сильнее контролируются чем, например, от ТЭЦ.
                                                                                                                            КПД за счет всяких хозяйств и отопления больше чем 33%.
                                                                                                                            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                                              • 0
                                                                                                                                Ну шоссе же не сельхозугодье и не место проживания. Зато доступ к станции проще.
                                                                                                                            • 0
                                                                                                                              Когда-то слышал что в аварийных ситуациях реактор уводят глубоко в шахту. Применяется ли такая мера защиты на станциях в действительности?
                                                                                                                              • +3
                                                                                                                                Нет, по крайней мере на российских станциях. Для примера, выберите здесь сценарий «тяжелая запроектная авария».
                                                                                                                                • 0
                                                                                                                                  Посмотрел по ссылке запроектную аварию, когда дизельные генераторы остановились, произошёл расплав и топливо прожгло корпус реактора, упало в ловушку с «жертвенным материалом» и «быстро остыло». Не знаете, что за материал, почему расплав должен сам остыть и почему на Фукусиме пошло не так?
                                                                                                                                  • +1
                                                                                                                                    На Фукусиме сбрасывали пар из реактора в гермооболочку для снижения давления в реакторе и вместе с ним водород, который образовывался из-за окисления паром циркониевых ТВЭЛов. Водород сдетонировал и разрушил гермооболочку.
                                                                                                                                    Про ловушку есть статья на Википедии.
                                                                                                                                    • 0
                                                                                                                                      > На Фукусиме сбрасывали пар из реактора

                                                                                                                                      Никто там ничего не сбрасывал. Там была багофича контейнментов их модификации BWR — при превышении давления крышка сама приподнимается и сбрасывает лишнее. Ну как у кастрюли на кухне. Почему на третьем блоке этого не случилось и взрыв был (ну скорее всего) внутри контейнмента — неясно.

                                                                                                                                      Но epic fail Фукусимы не в этом. Эпичность в том, что это, выход и взрыв водорода, произошел в четырех случаях из трех (sic). Да, на втором блоке оно случилось не сверху, а где-то снизу, но кому от этого легче?

                                                                                                                                      > Водород сдетонировал и разрушил гермооболочку.

                                                                                                                                      Вообще-то только на третьем блоке. Да и то, Тепко, вроде бы, до сих пор это отрицает.

                                                                                                                                      А вот что там на самом деле произошло, насколько топливо расплавилось и превратилось в кориум, мы узнаем еще не скоро. Не раньше чем то что осталось от реакторов будет разобрано и рассмотрено. Данных собственно о том, что происходило в первые часы нет сейчас ни у кого. В эти часы ребята как раз названивали в Токио с просьбой прислать немного денег, что бы сгонять в ближайший автомагазин и затариться аккумуляторами для запитывания датчиков. Ну и сокрушались, что в местах куда не дошло цунами и есть свет (в нескольких километрах на запад), электричество не той системы.

                                                                                                                                      P.S. До Фукусимы я сам был горячим сторонником ядерной энергетики. Но японцы очень убедительно продемонстрировали всему миру как человеческий фактор может поспособствовать превращению обитаемой местности в необитаемую. Сейчас даже уже и неважно, насколько на тяжесть аварии повлияла тайная возня японцев с оружейным (видимо) торием на фукусимских блоках. Важно то, что эта авария продолжается до сих пор.
                                                                                                                                      • +1
                                                                                                                                        Но японцы очень убедительно продемонстрировали всему миру как человеческий фактор может поспособствовать превращению обитаемой местности в необитаемую
                                                                                                                                        Атом здесь не при чем. Человеческая глупость — самое опасное известное физическое явление.
                                                                                                                                        • 0
                                                                                                                                          Все-таки нет. С атомом эпических размеров факап сделать гораздо проще, чем, например, с гидроэнергетикой, хотя, конечно, и там всякое случается. Вот, например, ЧАЭС. Что стоило в семидесятых, лично Александрову преодолеть лень и инициировать перерасчет РБМК на графитовые блоки 25 на 25 см? И ничего бы не было. Или, хотя бы, после происшествия на Ленинградской АЭС реализовать хоть что-то из того, что было для РБМК сделано после 1986 года? Ну хоть что-то! Хотя бы триггер на кнопку АЗ поставить. Модификация ценой 50 копеек. И ничего бы не было.
                                                                                                                                          • 0
                                                                                                                                            С атомом эпических размеров факап сделать гораздо проще, чем, например, с гидроэнергетикой
                                                                                                                                            Может быть и проще, но факапы с гидроэнергетикой — это сильно хуже: если от атома еще можно убежать, то от прорвавшей плотины фиг убежишь.
                                                                                                                                            • 0
                                                                                                                                              Там вода втекла и вытекла. И все. А стронций из почвы доставать — это не так-то просто.
                                                                                                                                              • +1
                                                                                                                                                Но непосредственная опасность больше. Т. к. радиация (в тех дозах, о которых идет речь) не убивает мгновенно и опасность пропорциональна дозе. А доза дигидрогена моноксида в легкие (и сопутствующие резкие соприкосновения с тупыми предметами окружающей обстановки) — очень даже.
                                                                                                                                                • 0
                                                                                                                                                  — Паап, а папа…
                                                                                                                                                  — Ну что?
                                                                                                                                                  — А правда, что раньше у людей было два глаза?

                                                                                                                                                  Ну то есть, в случае с атомом, проблема сильно растянута во времени. А про то что тут когда-то волна от прорванной плотины прошла, люди и через поколение не вспомнят.
                                                                                                                                                  • +1
                                                                                                                                                    — Паап, а папа…
                                                                                                                                                    — Ну что?
                                                                                                                                                    — А правда, что раньше у людей было два глаза?
                                                                                                                                                    Это, извините меня, фигня. Мутанты с тремя руками — это легенды. Неприятен большой риск рака, но пережить это можно.
                                                                                                                                                    люди и через поколение не вспомнят
                                                                                                                                                    Через поколение, может, и не вспомнят, зависит от масштабов: о Помпеях и Титанике помнят до сих пор.
                                                                                                                                                    • 0
                                                                                                                                                      Вот кто сейчас об этом в мире помнит: ru.wikipedia.org/wiki/Дамба_Баньцяо

                                                                                                                                                      А о Фукусиме и ЧАЭС еще доолго помнить будут. Тупо потому что рядом с ними жить нельзя будет.
                                                                                                                                                      • 0
                                                                                                                                                        (То есть, эти аварии оказали воздействие несравнимо более мощное, чем прорыв дамбы, уменьшив площадь земли, пригодную для жизни человека)

                                                                                                                                                        > это легенды

                                                                                                                                                        Повреждения ДНК передаются по наследству. По определению.
                                                                                                                                                        • +2
                                                                                                                                                          При условии, что:
                                                                                                                                                          а) Мутация произошла в гамете. Вероятность близка к нулю: нужно чтобы ионизирующие излучение затронуло именно гамету, и именно эта гамета вошла в состав зиготы. Мутации в соматических клетках по наследству не передаются.
                                                                                                                                                          б) Мутация оказалась несмертельной. И при этом информативной. Вероятность мала.
                                                                                                                                                          Гораздо большую опасность представляют повреждения плода (когда часть клеток зародыша убивает, и получается деформировавшийся эмбрион) — штука довольно неприятная, но" через поколение о них забудут".
                                                                                                                                                        • 0
                                                                                                                                                          Исходя из такой логики нужно сразу умирать.
                                                                                                                                                          Был Бхопал еще, Галифакс. Любая технология таит в себе опасность, причем число жертв может быть самое разное. Рассматривался вариант, что подрывают Киевскую ГЭС. Смывает где-то 500 тысяч и, что самое плохое, весь каскад плотин. Число жертв получается больше, чем от ЧАЭС. Может отказаться от гидроэнергетики тогда?

                                                                                                                                                          Если принимать решение, то только сопоставляя риск и выгоду, как бы это жестоко не звучало.
                                                                                                                                          • 0
                                                                                                                                            Да уж, наворотили они там не слабо.
                                                                                                                                          • 0
                                                                                                                                            Ай, ссылки уже не вставить.

                                                                                                                                            Про названивание в офис Тепко за деньгами: www.japantoday.com/category/national/view/tepco-couldnt-get-battery-during-fukushima-meltdown-went-to-hardware-store-the-next-day

                                                                                                                                            Там говорят про аккумуляторы для открытия клапанов (а все равно уже поздно было), но датчики там тоже от аккумуляторов запитывались. Да, к чести персо