"Сердце" АЭС

"Сердце" АЭС

Единственное, что нам не покажут на дей­ствующей атомной электростанции,— это реактор. Потому что атомный реактор скрыт за тя­желой бетонной и водяной защитой. Его опас­ное излучение не должно достигать людей. А по реакторному залу можно прогуляться. Можно даже наступить на плиту, под которой расположен атомный котел,— между нашими ногами и реактором находится толстая бетон­ная кладка или мощный слой воды.

Реактор состоит из следующих главных частей.

Во-первых, это ядерное топливо — чаще всего обычный или обогащенный уран. В реактор его помещают в виде тонких длинных стержней. Природный уран состоит из смеси двух уранов, двух изотопов с атомными весами в 235 и 238 единиц (U-235 и U-238).

Ядра урана-238 капризны. Для деления им нужны нейтроны только очень высоких энергий. А нейтроны, рождающиеся при деле­нии, быстро теряют скорость; такие нейтроны уран-238 может только захватить без всякой пользы — захватить и не разделиться. Зато урану-235 «по сердцу» нейтроны медленные. Чем медленнее, тем лучше. Но в природном уране всего лишь 0,7% урана-235. Поэто­му ядерное топливо приходится обогащать, искусственно увеличивать этот процент. Обо­гащенное топливо, конечно, дороже, по­тому что искусственное обогащение — дело сложное.

Вторая главная часть реактора — замед­литель нейтронов. В самом деле, если родившийся при делении ядра нейтрон ничем не затормозить, он не будет захвачен другим ядром «рабочего» урана-235. Быстрый нейтрон попадет «в плен» к урану-238, а этот уран в обычном реакторе — бездельник. И ней­трон пропадет без пользы.

Очень хороший замедлитель — графит. Еще лучше тормозит нейтроны тяжелая вода (та­кая, в которой атомы водорода замещены ато­мами тяжелого водорода — дейтерия). Но в ка­честве замедлителя пригодна и обыкновенная вода. Летящий нейтрон отдает часть своей энергии ядрам замедлителя и теряет скорость. Теперь он готов к встрече с очередным ядром урана-235.

Третья главная часть реактора — отра­жатель. Это тот же замедлитель, но расположенный вокруг реактора. Его атомы отражают нейтроны, стремящиеся покинуть котел.

Наконец, есть в реакторе стержни, которые то поднимаются, то опускаются. Это — ре­гулирующие стержни, бдительные стражи установки. Изготовлены они из жадно поглощающих нейтроны материалов. Чем глуб­же такие стержни погружены в реактор, тем больше нейтронов поглощают ядра их атомов. Точнейшая автоматика связывает регулирую­щие стержни с чуткими приборами — реги­страторами нейтронного потока. Из самых отдаленных участков реактора идут сигналы о том, сколько там нейтронов: не повысилось ли их число (это опасно!), не стало ли их слиш­ком мало (тогда упадет мощность котла). А на случай возникновения опасности какой-нибудь катастрофы есть еще аварийные стержни. По сигналу тревоги они падают внутрь реактора, «поедают» движущиеся нейтроны, и цепная реакция сразу же останавливается.

Освобожденную внутриатомную энергию на­до передать турбинам, которые будут вращать валы генераторов.

Как это сделать?

Осколки, образующиеся при делении ядер тяжелых атомов, с колоссальной скоростью разлетаются и уносят с собой освобожденную энергию. Замедляясь, они передают энергию окружающим атомам. В результате повышается температура. И тут на арене появляется еще одна важная часть реактора — теплоноситель.

Он-то чаще всего через посредника — так называемый второй контур — и передает тепло паровой машине или турбине, а потом возвра­щается за новой «порцией» теплоты.

В качестве теплоносителя в современных котлах применяют воду, расплавленные ме­таллы, газы.