Форум » Я и Мир. IT- "Русская кухня". » Фукусима. Мозговой штурм. » Ответить
Фукусима. Мозговой штурм.
Ruma: Что происходит при ядерной реакции, главное, и как с этим бороться (управлять реакцией). Пока способ один: охлаждение и - никак. Т.е. расписаться в бессилии, соорудив саркофаг. Официально: Теория На японской АЭС работают водо-водяные реакторы - один из самых распространенных типов реакторов в мире. Источником энергии на таких АЭС (как, впрочем, и на всех остальных) являются реакции ядерного распада - на "Фукусиме-1" распадался уран, находившийся в форме диоксида урана. Таблетки диоксида урана уложены стопками друг на друга внутри так называемых топливных стержней толщиной примерно с карандаш. Помимо таблеток диоксида урана топливные стержни включают различные вспомогательные детали, в том числе защитную циркониевую оболочку, предохраняющую топливо от повреждений (эта оболочка понадобится для дальнейших объяснений). Вся эта конструкция целиком носит название тепловыделяющего элемента, или ТВЭЛа, так как ядерный распад сопровождается выделением очень большого количества тепла. ТВЭЛы, объединенные вместе называют тепловыделяющими сборками (ТВС), и именно в таком виде они находятся в реакторах. При распаде нестабильные тяжелые ядра урана "разваливаются" на ядра более легких элементов, часть из которых также неустойчивы и впоследствии делятся на еще более мелкие ядерные "обломки". Помимо ядер более легких элементов в процессе распада выделяются нейтроны - элементарные частицы, входящие вместе с протонами в состав ядер всех элементов (исключением является только изотоп водорода протий). Нейтроны вылетают из ядер с огромной скоростью и несут в себе много энергии. Если такой нейтрон столкнется с пока еще целым ядром урана, он может спровоцировать его спонтанное деление, которое, в свою очередь, также приведет к выбросу нейтронов. Последовательное выделение все большего и большего числа нейтронов и, соответственно, распад все новых ядер урана называют цепной реакцией. Для того чтобы началась цепная реакция, недостаточно только наличия радиоактивных изотопов урана - если топлива мало или концентрация собственно нестабильных ядер в нем низка, то вероятность встречи вылетающих нейтронов с новыми ядрами оказывается низкой и большая их часть просто рассеивается в среде. Для того чтобы повысить шансы на столкновения нейтронов с ядрами, пространство между ТВСами в водо-водяных реакторах заполняют водой – образовавшиеся в результате распада ядер урана нейтроны сталкиваются с входящими в состав воды ядрами кислорода и водорода и при каждом столкновении чуть-чуть замедляются. Таким образом, H2O не дает нейтронам улететь за пределы реактора, не выполнив свою работу. Среда, в которой происходит цепная реакция ядерного распада, очень быстро нагревается, и это тепло служит для нагрева большого количества воды, превращающейся в пар. Пар подается на турбину, связанную с генератором электроэнергии. В большинстве современных АЭС с водно-водяными реакторами вращающий лопасти турбины пар образуется не из той же воды, которая замедляет нейтроны - такая схема опасна, так как вода-замедлитель неизбежно накапливает радиоактивные изотопы. "Грязная" вода передает тепло от реакций распада воде, циркулирующей в смежном контуре и прямо не контактирующей с реакционной средой (на реакторах "Фукусимы", созданных в конце1960-х годов, турбину вращает та же вода, которая замедляет нейтроны). Отводить тепло от ТВСов необходимо не только для получения энергии - если их оставить оголенными и не охлаждать, то в реакторе начинает протекать пароциркониевая реакция, в которой участвует та самая защитная оболочка ТВСов. Цирконий довольно легко взаимодействует с водяным паром при высокой температуре и давлении, а продуктами такого взаимодействия являются оксид циркония и водород. Если в реакторе накопится достаточно много водорода, то рано или поздно он прореагирует с кислородом воздуха и произойдет взрыв.
полная версия страницы