За минулу чверть століття змінилося кілька поколінь не тільки в нашому суспільстві. Сьогодні будуються АЕС нового покоління. Новітні російські енергоблоки тепер оснащуються тільки водо-водяними реакторами покоління 3+. Реактори цього типу можна без перебільшення назвати найбезпечнішими. За весь час роботи реакторів ВВЕР (водо-водяний енергетичний реактор) не було жодної серйозної аварії. АЕС нового типу по світу в сумі мають вже більше 1000 років стабільної та безаварійної діяльності.
Пристрій і робота новітнього реактора 3+
Уранове паливо в реакторі укладено в цирконієві трубки, так звані тепловиділяючі елементи, або ТВЕЛи. Вони складають реактивну зону самого реактора. Коли відбувається вилучення з цієї зони поглинаючих стержнів, то в реакторі наростає потік нейтронних частинок, а потім починається самопідтримується ланцюгова реакція поділу. При цьому зв'язку урану звільняється велика енергія, яка розігріває ТВЕЛи. АЕС, обладнана ВВЕР, працює за двоконтурною схемою. Спочатку крізь реактор проходить чиста вода, яку подали вже очищеної від різних домішок. Далі вона проходить безпосередньо через активну зону, де охолоджує і омиває собою ТВЕЛи. Така вода нагрівається, її температура досягає 320 градусів за Цельсієм, щоб вона залишилася в рідкому стані, необхідно її тримати під тиском 160 атмосфер! Потім гаряча вода слід в парогенератор, віддаючи теплоту. А рідина другого контуру після цього знову проникає в реактор.
Докладніші відомості про процес йдуть відповідно до звичної нам ТЕЦ. Вода, що знаходиться в другому контурі, в парогенераторі перетворюється, природно, в пар, газоподібний стан води обертає турбіну. Цей механізм змушує рухатися електрогенератор, що виробляє електрострум. Сам реактор і парогенератор знаходиться всередині герметичної бетонної оболонки. У генераторі пара вода першого контуру, що виходить з реактора, ніяким чином не взаємодіє з рідиною з другого контура, що йде на турбіну. Дана схема роботи розміщення реактора і парогенератора виключають проникнення радіаційних відходів за межі реакторного залу станції.
Про економію коштів
Нова АЕС в Росії вимагає на витрати систем безпеки 40% від загальної вартості самої станції. Основна частка коштів закладається на автоматику і конструкцію енергоблоку, а також на обладнання систем безпеки.
В основу забезпечення безпеки в АЕС нового покоління закладений принцип глибокоешелонованої захисту, заснованої на використанні системи з чотирьох фізичних бар'єрів, що перешкоджають виходу радіоактивних речовин.
перший бар'єр
Він представлений у вигляді міцності самих таблеток з урановим паливом. Після так званого процесу спікання в печі при температурі 1200 градусів таблетки набувають високоміцні динамічні властивості. Вони не руйнується під впливом високих температур. Вони поміщаються в цирконієві трубки, що утворюють оболонку тепловиділяючих елементів. В один такий тепловиділяючих елемент вводиться автоматом понад 200 таблеток. Коли вони заповнюють цирконієву трубку повністю, то робот-автомат вводить пружину, притискає їх до відмови. Потім автомат відкачує повітря, а потім і зовсім запечатує її.
другий бар'єр
Являє собою герметичність оболонки з цирконію тепловиділяючих елементів. Оболонка ТВЕЛу виконана з цирконію ядерної чистоти. Вона має підвищену корозійну стійкість, здатна зберігати форму при температурі понад 1000 градусів. Контроль якості виготовлення ядерного палива проводиться на всіх етапах його виробництва. В результаті багатоступеневих перевірок якості можливість розгерметизації тепловиділяючих елементів вкрай низька.
третій бар'єр
Виконаний він у вигляді міцного сталевого корпусу реактора, товщина якого дорівнює 20 см. Він розрахований на робочий тиск в 160 атмосфер. Корпус реактора забезпечує запобігання виходу продуктів поділу під захисну оболонку.
четвертий бар'єр
Це герметична захисна оболонка самого реакторного залу, що має ще одну назву - контаймент. Він складається всього з двох частин: внутрішня і зовнішня оболонки. Зовнішня оболонка забезпечує захист від всіх зовнішніх впливів як природного, так і техногенного характеру. Товщина зовнішньої оболонки - 80 см високоміцного бетону.
Внутрішня оболонка з товщиною бетонної стіни дорівнює 1 метру 20 см. Її покривають суцільним сталевим 8-міліметровим листом. Крім того, її стяжку підсилюють спеціальні системи тросів, натягнутих всередині самої оболонки. Іншими словами, це кокон зі сталі, який стягує бетон, посилюючи його міцність в три рази.
Нюанси захисного покриття
Внутрішня захисна оболонка АЕС нового покоління витримує тиск в 7 кілограм на квадратний сантиметр, а також високу температуру до 200 градусів Цельсія.
Між внутрішньою і зовнішньою оболонками існує межоболочное простір. Воно має систему фільтрації газів, які потрапляють з реакторного відділення. Найпотужніша залізобетонна оболонка зберігає герметичність при землетрусі в 8 балів. Витримує падіння літака, вага якого розрахували до 200 тонн, а також дозволяє витримати екстремальні зовнішні впливи, такі як смерч і урагани, при максимальній швидкості вітру 56 метрів в секунду, ймовірність яких можлива один раз в 10 000 років. А ще така оболонка захищає від повітряної ударної хвилі з тиском у фронті до 30 кПа.
Особливість АЕС покоління 3+
Система з чотирьох фізичних бар'єрів глибокоешелонованої захисту виключає радіоактивні викиди за межі енергоблоку в разі надзвичайних ситуацій. У всіх реакторах ВВЕР існують пасивні і активні системи безпеки, поєднання яких гарантує вирішення трьох основних завдань, що виникають при аварійній ситуації:
- зупинка і припинення ядерних реакцій;
- забезпечення постійного відведення тепла від ядерного палива і самого енергоблоку;
- запобігання виходу радіонуклідів за межі контаймента в разі аварійних ситуацій.
ВВЕР-1200 в Росії і світі
