Экоэнергетика

Аналогичные работы велись и в нашей стране, только наряду с водо-водяными реакторами, рассматривался канальный графитовый реактор (в нем теплоносителем тоже служила вода, а замедлителем - графит). Априори было ясно, что по сравнению с водо-водяным реактором у графитового мала удельная мощность. Однако этот реактор обладал важным преимуществом - уже имелся значительный опыт сооружения и эксплуатации промышленных графитовых реакторов, которые отличались от транспортных, главным образом, давлением и температурой охлаждающей воды. Ну, а наличие опыта означало экономию времени и средств на опытно-конструкторские работы.

Увы, уже при создании наземного прототипа графитового реактора для транспортных установок стала очевидной его бесперспективность. И тогда было решено использовать его для развития атомной энергетики.

Posted by WT under 2.4. Атом | No Comments »

Тем временем гонка ядерных вооружений продолжалась. На земле и в атмосфере проводились испытания ядерных и термоядерных бомб, взрывы которых ужасали весь мир. Примерно в те же годы физики и инженеры приступили к разработке ядерных реакторов, предназначенных для получения электрической энергии. Как обычно в этом лучшем из миров, приоритет получило военное направление - производство реакторов для кораблей военно-морского флота. Военным ведомствам особенно перспективным представлялось использование реакторов на подводных лодках, так как такие корабли имели бы практически неограниченный радиус действия и могли бы годами находиться под водой.

Американцы сосредоточили свои усилия на создании корпусных водо-водяных реакторов, в которых и замедлителем нейтронов, и теплоносителем служила обычная ("легкая") вода и которые обладали высокой мощностью на единицу веса энергетической установки. Были сооружены полномасштабные наземные прототипы транспортных реакторов, на которых проверялись все конструктивные решения и отрабатывались системы управления и безопасности. В середине 1950-х годов первая подводная лодка с атомным двигателем "Наутилус" прошла под льдами Ледовитого океана.

Posted by WT under 2.4. Атом | No Comments »

И лишь спустя почти 45 лет после пуска первого промышленного реактора, в июле 1989 года заместитель Председателя Совета Министров Л. Д. Рябев на заседании Верховного Совета проинформировал общественность о событиях тех далеких лет, в том числе о выбросе 2 миллионов кюри активности при взрыве в сентябре 1957 года хранилища отходов радиохимического производства.

Несомненно, если бы сам факт взрыва хранилища и результаты многолетних исследований его последствий широко обсуждались в открытой печати, это увеличило бы доверие населения к различного рода успокаивающим заявлениям специалистов относительно последствий катастрофы в Чернобыле. Но все события, связанные с взрывом, были строжайше засекречены.

А стоит ли подобных жертв энергия? "Мирный атом"...

Posted by WT under 2.4. Атом | No Comments »

В рамках Манхэттенского проекта в декабре 1942 года под руководством Энрико Ферми был пущен первый в мире ядерный реактор, представлявший собой куб, сложенный из графитовых блоков высокой чистоты вперемешку с блоками из металлического урана. После такого успеха американцы в 1944 г. пустили в Хэнфорде первый промышленный реактор, предназначенный для наработки плутония. В этой установке, в отличие от первого реактора, работавшего на очень низком уровне мощности, была предусмотрена система отвода тепла: насосы прокачивали охлажденную воду через каналы в графитовой кладке реактора, в которых размещались тепловыделяющие элементы. Советский Союз последовал примеру американцев.

В конце 1946 года в Москве на территории ЛИПАН (Лаборатория измерительных приборов Академии наук; в настоящее время - Институт атомной энергии) под руководством И. В. Курчатова был пущен первый отечественный реактор, который практически ничем не отличался от американского. В 1948 году на Южном Урале, вблизи города Кыштыма, состоялся пуск первого в стране промышленного графитового реактора. По поручению правительства СССР атомной проблемой руководил в те годы Берия. На сохранившихся до наших дней чертежах промышленных реакторов можно увидеть надпись: установка Л. Б., - что означает установка "Лаврентий Берия".

Posted by WT under 2.4. Атом | No Comments »

Чтобы покончить с технической стороной вопроса, необходимо обратить внимание на еще одно важное обстоятельство. Ядерный реактор, как и многие другие устройства, обладает обратными связями. Например, изменение мощности реактора вызывает изменение температуры графита, что, в свою очередь, влияет на коэффициент размножения нейтронов, а значит и на мощность. Если при увеличении мощности свойства реактора меняются таким образом, что происходит еще большее увеличение мощности, то реактор обладает положительной обратной связью. Если же свойства реактора меняются так, что его мощность уменьшается, то он обладает отрицательной обратной связью.

Технические устройства с сильными отрицательными обратными связями являются саморегулирующимися. И наоборот, в устройствах положительными обратными связями могут развиваться опасные неустойчивости. Такие устройства способны работать только при наличии системы регулирования, подавляющей обратные связи. Применительно к ядерному реактору с положительными обратными связями можно сформулировать следующее правило. В процессе эксплуатации реактора все мыслимые быстрые изменения его свойств не должны вызывать увеличения коэффициента размножения нейтронов до величины большей, чем 1,007. В противном случае нельзя исключить неконтролируемого разгона реактора на мгновенных нейтронах с непредсказуемыми последствиями.

Posted by WT under 2.4. Атом | No Comments »

К счастью (противники атомной энергетики, возможно, посчитают, что к несчастью), природа оказалась устроена так, что при делении ядра урана не все нейтроны рождаются мгновенно. Приблизительно 0,7% (0,007) частиц появляются с запаздыванием по отношению к моменту деления, в среднем на время 12 сек. Этого времени достаточно для управления реактором путем механического перемещения регулирующих стержней из материала, хорошо поглощающего нейтроны.

Во всех случаях, когда изменение по какой-либо причине коэффициента размножения нейтронов не превышает доли запаздывающих нейтронов, т.е. К-1 меньше 0,007, система регулирования обеспечивает возвращение реактора в критическое состояние. Если же в реактор внесено возмущение, после которого коэффициент размножения превышает 1,007, то система регулироварования может не успеть возвратить реактор в критическое состояние, и тогда произойдет разгон (рост мощности) на мгновенных нейтронах. При быстром увеличении К на величину, значительно превышающую долю запаздывающих нейтронов, нарастание мощности может казаться столь стремительным, что реактор взорвется.

Posted by WT under 2.4. Атом | No Comments »

Чтобы осуществить усиливающуюся во времени цепную реакцию, требовалось создать устройство, в котором из 2,5 нейтронов, рождающихся (в среднем) при делении каждого ядра урана, более одного нейтрона вызывало бы деление других ядер. Расчеты показали, что в таком устройстве должен произойти взрыв ужасающей силы, эквивалентный взрыву десятков тысяч тонн тринитротолуола. Подобные соображения были изложены в письме американскому президенту Франклину Рузвельту, подписанному Альбертом Эйнштейном 2-го августа 1939 года, что в немалой степени способствовало началу Манхэттенского проекта по разработке атомной бомбы.

В ядерном реакторе, работающем на постоянной мощности, из 2,5 рождающихся нейтронов ровно один (не больше и не меньше) вызывает деление другого ядра урана. Для характеристики цепной реакции используется такое понятие, как коэффициент размножения нейтронов К, который равен отношению числа нейтронов одного поколения к числу нейтронов в предыдущем поколении. При К = 1 мощность реактора постоянна (критическое состояние), при К > 1 она возрастает (надкритическое состояние), а при К < 1 уменьшается (подкритическое состояние). Очевидно, для пуска, поддержания стационарной работы и остановки реактора необходима система регулирования, с помощью которой можно изменять величину К. В большом уран-графитовом реакторе среднее время жизни нейтронов (от рождения до исчезновения) приблизительно равно тысячной доле секунды. При таких малых временах практически невозможно создать надежную систему управления реактором.

Posted by WT under 2.4. Атом | No Comments »

В 1986 году в нашей стране произошли два трагических события - взрыв реактора на Чернобыльской АЭС и гибель теплохода "Адмирал Нахимов". Первое в прессе именовалось аварией, а второе - катастрофой. Вместе с тем, если иметь в виду общее число жертв в этом и в следующих поколениях, а также экономический ущерб, понесенный страной, то взрыв чернобыльского реактора, несомненно, является одной из крупнейших катастроф XX века, сотворенной руками человека. При этом она не была следствием частных ошибок ограниченного круга людей - существовали экономические, политические и социальные условия, приведшие нас к чернобыльской катастрофе.

Трагедия Чернобыля никак не может бросить тень на атомную энергетику в целом, но она прямо указывает на принципиальные ошибки нашей технической политики в этой области. Ошибки, которые нужно понять, признать и исправить.

Исторический анализ развития атомной энергетики придется начать издалека.

В начале 1939 года, накануне Второй мировой войны, группа немецких ученых-физиков под руководством Отто Гана открыла деление ядер урана. Последующие исследования показали, что ядра урана при захвате нейтрона делятся на два осколка, причем такой процесс сопровождается выделением энергии и рождением новых нейтронов - в среднем около 2,5 нейтронов на каждый акт деления. Запомните эту цифру, пожалуйста: она давала основание считать, что принципиально возможна цепная реакция деления ядер урана с высвобождением большой энергии.

Posted by WT under 2.4. Атом | No Comments »

Для ядерных энергетических установок необходимы трубы особо высокой точности. Используется нержавеющая сталь и сплавы. В трубном производстве Украины и России сложилось сложная ситуация, начиная с первой половине 90-хх годов. В эти годы политическая атмосфера стран была крайне дестабилизирована и эта повлияла на все сферы промышленности.
В связи с тем, что именно эти страны являются главными поставщиками труб для атомной энергетики, ОАО «Машиностроительный завод» вместе с ОАО «ТВЭЛ» приняли решение об организации производства необходимых труб. Трубы готовились к выпуску диаметром 4-120 мм, толщина стенок 0,3..7 мм.
При этом сложная технология схема включалась в себя – изготовление прокатного инструмента, контроль труб, включая ультразвук, гильза заготовки, циклы холодного предела.
Гильза – заготовка с применением современных конструкций обеспечивает получение заготовок с высоким качеством. Описанная технология позволяет полностью удовлетворять собственную потребность в инструментарии, а также поставлять излишки внешним заказчикам.
Таким образом, лишь небольшой участок работы АЭС сопровождается столькими усилиями и сложностями.

Posted by WT under 2.4. Атом | No Comments »