Есть старая байка, почти как городская легенда времен холодной войны: будто атомные предприятия — не только электростанции, но и любые, где есть реакторы, — строили у озер и рек не ради красоты пейзажа, а чтобы… можно было их затопить в случае аварии. Мол, враг ударит прямо в реактор — а рядом есть водоем, значит, можно плеснуть воды, потушить атом, и дело с концом.
На деле — все наоборот. Да, реакторы действительно живут у воды. Но вовсе не из страха перед атакой, а потому что атом — это вечный кипятильник, и ему нужно постоянное охлаждение. Без воды он перегреется, как чайник, забытый на плите.
Зачем реактору нужна вода: танец тепла и пара
Атомный реактор — это сердце станции, и оно пульсирует не кровью, а энергией распада. Когда ядра урана делятся, они выбрасывают наружу огромное количество тепла. Это тепло и нужно приручить: не дать реактору расплавиться. В так называемых промышленных атомных реакторах (тех, что строили для наработки оружейного плутония) — чтобы реактор продолжал стабильно работать. А на атомных станциях — чтобы еще и превратить энергию в полезный ток.
Атомные реакторы обычно охлаждаются именно водой.
А вы знали? Есть и другие реакторы. Например, реакторы на быстрых нейтронах охлаждает жидкий металл, натрий или свинец, а замедлителя в них вообще нет. Потому они и необычные.
Вода в реакторе — и спасатель, и рабочий. Она не только отводит тепло, но еще и замедляет нейтроны, поддерживая цепную реакцию. А на атомных станциях превращается в пар, который крутит турбину, а потом снова конденсируется и идет по кругу.
Эта вода — не из ближайшего озера, не из крана, не из Волги или Невы. Ее готовят специально, фильтруют, очищают и пускают циркулировать по замкнутому кругу. Ведь после того как она «пообщалась» с активной зоной реактора, она становится радиоактивной, так что выпускать ее обратно в природу было бы, мягко говоря, неэтично. Поэтому воду заключают в замкнутый контур — это как кровеносная система, где каждый литр на счету.
Чтобы вода не закипала окончательно, саму эту воду нужно тоже охлаждать. Тут и появляются знаменитые водоемы-охладители, градирни, брызгальные бассейны — вся инфраструктура, без которой реактор просто не проживет.
Как атом остужает голову
Есть несколько способов остудить этот кипящий мир.
- Прямоточная система — вода забирается из реки или озера, прогоняется через теплообменники и возвращается обратно чуть теплой. Так работает Кольская АЭС. Но у этого варианта есть минус: если лето жаркое, станции приходится снижать мощность, чтобы не перегревать реки. Так случалось во Франции — за последние 20 лет целых пять раз!
- Оборотная система — это когда вода из специального водоема охлаждает оборудование АЭС, нагревается и возвращается в водоем, где остывает за счет испарения и теплообмена. Так устроена Балаковская АЭС.
- Брызгальные бассейны — резервуары с фонтанами-распылителями, где вода охлаждается на лету. Такую систему можно увидеть на первом блоке Ленинградской АЭС и на Нововоронежской АЭС.
- И наконец, градирни — башни, из которых в небо поднимаются струи пара. Это не дым, а всего лишь водяное облако. Именно такие сооружения есть на Курской АЭС-2. А еще бывают вентиляторные градирни, где для усиления эффекта воздух нагнетается вентиляторами — такие стоят на Ростовской АЭС.
А вы знали? Градирни сделали атомную энергетику географически свободной — теперь атомные станции можно строить не только у воды.
Можно ли реактор действительно затопить?
Если коротко: лучше не пробовать.
Затопленный реактор — не спасенный, а потерянный. Под водой радиоактивные вещества из топлива и оборудования вступят в контакт с окружающей средой, начнется загрязнение. Металл со временем разрушается — и радиоактивная утечка будет только расти.
А вы знали? Вообще, в советское время идею топить реактор считали не такой опасной, но применяли лишь для списанных подлодок — тогда вопросы экологии стояли где-то в хвосте приоритетов, а безопасно хранить и перерабатывать радиоактивные отходы просто не умели. Сегодня — наоборот: законы строги, технологии переработки и хранения развиты, и никто не прячет реакторы под воду.
Кроме того, вода и раскаленный уран — плохая компания. Попади вода на раскаленные элементы, она может распасться на водород и кислород. А дальше — гремучая смесь и возможный взрыв. Или мгновенное превращение воды в пар под гигантским давлением. Так что идея «затопить реактор» звучит как сценарий апокалиптического фильма, но точно не как план инженера.
А топить остановленный реактор — зачем? Спрятать атомное предприятие — это как спрятать любой большой завод: проще снести, чем укрыть. Если уж прятать, то лучше, например, строить в скале — именно так построен Горно-химический комбинат в Железногорске. Или маскировать под обычные здания — именно так строили первую в мире АЭС в Обнинске, внешне похожую на трехэтажный дом контор.
Почему реакторы растут у озер и в тайге
Да, воду любят все реакторы, но наличие водоема было лишь одним из критериев при выборе площадки.
Главное правило: место должно быть спокойным, без риска землетрясений, оползней, паводков и прочих природных неожиданностей. Лучшая основа — скала, монолит, надежный фундамент для тонкой инженерной работы.
А в первые атомные годы к этому добавлялся еще один критерий — секретность. Именно поэтому атомный Урал стал сердцем отрасли. Не зря после Великой Отечественной войны его стали называть «опорный край державы»: он стал домом промышленных и оборонных гигантов, собрал на своей земле высококлассных специалистов-инженеров и строителей. К тому же расположен вдали от границ и от Москвы. А еще в уральской тайге можно спрятать что угодно: леса, горы, туманы — все помогало скрыть строящиеся заводы.
Так, Авраамий Завенягин в 1945-м выбрал площадку у Кыштыма, где выросли завод № 817 (будущий «Маяк») и первый промышленный реактор — «Аннушка». Авраамий Завенягин тогда возглавлял в НКВД строительство крупнейших предприятий тяжелой промышленности. В районе Кыштыма он бывал еще в 1937-м, и тогда ему очень понравились местные горы и озера. А Игорь Курчатов добавил аргумент: среди множества уральских озер воздушная разведка противника просто не отличит одно от другого. Так родился Озерск — город, где нарабатывали плутоний для первой бомбы.
Скоро появились и другие атомные города:
- Новоуральск (завод № 813) — здесь уран нарабатывали газодиффузионным способом. Завод, кстати, построили на законсервированной стройплощадке авиационного завода — для экономии времени строительства;
- Лесной (завод № 814) — тут уран нарабатывали электромагнитным способом;
- Трехгорный и Снежинск — в этих городах занимались приборостроением и ядерными исследованиями;
- Заречный — там в 1964-м появилась Белоярская АЭС, первая в стране мирная станция, ориентированная на производство электроэнергии в промышленных масштабах.
Так на Урале построили полный комплекс атомных предприятий, и Урал стал первым атомным центром страны.
Когда секретность уступила экономике
К 1970-м на смену тайне пришла экономика. Так, новые атомные станции начали строить там, где нужна энергия. Например, в 1970-м за право построить АЭС соперничали 12 областей Центральной России, даже Москва! В итоге выбрали место с устойчивыми породами, водой и удобной логистикой — так родилась Калининская АЭС.
Теперь при выборе площадки считают все: природу, экономику, безопасность, экологию, даже общественное мнение.
А в Турции под АЭС «Аккую» еще в 1974 году выбрали город Мерсин. Тут дополнительно требовали, чтобы рядом не было заповедников, туристических маршрутов, памятников культурного наследия и воздушного трафика. Планы строительства отодвинулись, АЭС «Аккую» начали строить только в 2018 году. Но выбор места оказался мудрым: разрушительное землетрясение 2023 года Мерсин не затронуло.
А вы знали? «Аккую» в переводе — «белый колодец» или «чистый источник», потому что атомная энергия — самая чистая.
Атом и вода: союз на века
Итак, реактор и вода — союз, скрепленный физикой. Не для маскировки, не для затопления, а ради энергии и равновесия. Вода для атома — это как воздух для нас: и охлаждение, и посредник, и друг. И хотя времена, когда атомные города прятали в тайге, давно прошли, в каждом из них до сих пор слышно дыхание воды — спокойное, уверенное, живое.