Атомные электростанции (АЭС) — это не только источник энергии, но и сложные инженерные сооружения, которые обеспечивают безопасность производства электроэнергии. Давайте заглянем за кулисы и рассмотрим несколько увлекательных фактов о системах защиты АЭС.
Безаварийная энергетика
Современная атомная энергетика безопасна. С 1998 года на российских АЭС не зафиксировано ни одного нарушения безопасности, классифицируемого выше первого уровня по Международной шкале ядерных событий INES. Причина — особенная система защиты атомных электростанций.
Катастрофы, изменившие подход к безопасности
Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году и авария на АЭС «Фукусима» в 2011 году привели к пересмотру стандартов безопасности. Например, реакторы РБМК стали более современными, увеличился список сигналов, которые приводят к срабатыванию систем безопасности, а персонал лишился возможности вмешиваться в их работу. Наконец, появились стресс-тесты.
Они помогают определить, насколько система устойчива в неординарных условиях. В случае с аварией на АЭС «Фукусима» неординарной была высота цунами. Она была выше даже самых смелых прогнозов учёных. Защитные сооружения проектировали с расчётом на пятиметровое цунами, когда высота волны составила 15 метров.
В России стресс-тесты разрабатывает Ростехнадзор. Они учитывают защищённость АЭС в разных условиях, от природных и техногенных ударов до землетрясений и затоплений, вызванных прорывом плотин, размывом дамб или экстремальными осадками.
Четыре барьера защиты
Система безопасности современных российских АЭС состоит из четырёх барьеров. Они надёжно предотвращают распространение ионизирующих излучений и радиоактивных веществ в окружающей среде.
Топливная матрица. Не даёт радиоактивным веществам выйти из-под оболочки тепловыделяющего элемента.
Оболочка тепловыделяющего элемента. Не пропускает опасные вещества в основной поток охлаждающей жидкости.
Главный циркуляционный контур. Благодаря ему топливо не может преодолеть защитную герметичную оболочку реактора.
Система защитных герметичных оболочек. Защищает от выброса топлива в окружающую среду. Если что-то случится в реакторном зале, вся радиоактивность останется внутри этой оболочки.
Четыре барьера делают систему безопасной, даже если на неё упадёт Boeing 737 со скоростью до 200 м/с весом 20 тонн. Помимо этого, они защищают от землетрясения интенсивностью в восемь баллов, наводнения, ураганов и смерчей со скоростью ветра до 56 м/с, а также ударной волны с давлением 30 кПа.
Самозащиту никто не отменял
В реакторах ВВЭР есть активная зона, с помощью которой реактор может включить режим «самозащиты».
«Саморегулирование» нужно для поглощения выделяемых нейтронов, чтобы быстро остановить цепную реакцию. Для этого стержни с поглотителем автоматически входят в активную зону. Это поглощает нейтронный поток, из-за чего реакция замедлится и прекратится. На российских АЭС стержни подвешивают над реактором и удерживают электромагнитами. Так они окажутся в активной зоне в нужное время.
Стержни опускают в реактор, даже когда энергоблок выключен. Когда отключают электромагниты, стержни опускаются в активную зону под воздействием силы тяжести. Дополнительные команды персонала не требуются. Это отличает отечественные проекты от американского, который использовался в Японии на АЭС «Фукусима-1». Там предполагалось введение стержней снизу.
«Саморегулирование» выражается и в другом. На российских АЭС часто используют двухконтурные системы, где тепло отводится без внешних источников водоснабжения. Такая схема безопаснее, чем системы, которые использовались на АЭС «Фукусима-1». Все радиоактивные среды находятся внутри защитной оболочки, а в первом контуре нет пара. Это снижает риск «оголения» топлива и его перегрева.
Сколько стоит система безопасности АЭС
Расходы на обеспечение безопасности планируются задолго до вывода станции из эксплуатации, с выбора места строительства. Меры защиты обходятся недёшево и могут доходить до 40% от общей стоимости станции.
Огромные затраты окупаются спокойствием людей и бесперебойной работой самого безопасного источника энергии на планете.
Заключение
Ядерные реакторы — не новое явление для Земли. Они уже работали на нашей планете два миллиарда лет назад.
В провинции Габон в Африке учёные обнаружили, что изотоп урана ²³⁵U обогащён иначе по сравнению с этим же изотопом урана на других месторождениях. Анализ показал: два миллиарда лет назад двухпроцентное обогащение урана вызывало здесь цепную ядерную реакцию. Современный Габон был «природным реактором», который работал десятки тысяч лет. Позже реакция прекратилась, поскольку концентрацияи изотопа ²³⁵U в природном уране уменьшилась. А человечество создало другие естественные и безопасные источники энергии — атомные электростанции.
