Реакція поділу протікає в такий спосіб. Ядро урану мимовільно розпадається на кілька осколків; серед них є частинки високої енергії - нейтрони. В середньому на кожні 10 розпадів доводиться 25 нейтронів. Вони потрапляють в ядра сусідніх атомів і розбивають їх, вивільняючи нейтрони і величезна кількість тепла. При розподілі грам урану виділяється стільки ж тепла, скільки при згорянні трьох тонн кам'яного вугілля.
Простір в реакторі, де знаходиться ядерне паливо, називають активною зоною. Тут йде поділ атомних ядер урану і виділяється теплова, енергія. Щоб уберегти обслуговуючий персонал від шкідливого випромінювання, що супроводжує ланцюгову реакцію, стінки реактора роблять досить товстими. Швидкістю ланцюгової ядерної реакції управляють регулюючі стрижні з речовини, що поглинає нейтрони (найчастіше це бор або кадмій). Чим глибше опускають стрижні в активну зону, тим більше нейтронів вони поглинають, тим менше нейтронів бере участь в реакції і менше виділяється тепла. І навпаки, коли регулюючі стрижні піднімають з активної зони, кількість нейтронів, що беруть участь в реакції, зростає, все більше число атомів урану ділиться, звільняючи приховану в них теплову енергію.
Тепло з ядерного реактора виводять за допомогою рідкого або газоподібного теплоносія, який прокачують насосами через активну зону. Теплоносієм може бути вода, металевий натрій або газоподібні речовини. Він відбирає у ядерного палива тепло і передає його в теплообмінник. Ця замкнута система з теплоносієм називається першим контуром. В теплообміннику тепло першого контуру нагріває до кипіння воду другого контуру. Пара, що утворюється направляють в турбіну або використовують для теплофікації промислових і житлових будівель.
До катастрофи на АЕС у Чорнобилі радянські вчені з упевненістю говорили про те, що в найближчі роки в атомній енергетиці будуть широко використовувати два основних типи реакторів. Один з них, ВВЕР - водо-водяний енергетичний реактор, а інший - РБМК - реактор великої потужності, канальний. Обидва типи відносяться до реакторів на повільних (теплових) нейтронах.
У водо-водяному реакторі активна зона укладена в величезний, діаметром 4 і висотою 15 метрів, сталевий корпус-циліндр з товстими стінами і масивної кришкою.
Усередині корпусу тиск досягає 160 атмосфер. Теплоносієм, що відбирає тепло в зоні реакції, служить вода, яку прокачують насосами. Ця ж вода служить і сповільнювачем нейтронів. У парогенераторі вона нагріває і перетворює в пар воду другого контуру Пара поступає в турбіну і обертає її. І перший і другий контури - замкнуті.
Раз на півроку вигоріле ядерне пальне замінюють на свіже, для чого треба реактор зупинити і охолодити. У Росії за цією схемою працюють Нововоронежська, Кольська і інші АЕС.
В РБМК сповільнювачем служить графіт, а теплоносієм - вода. Пар для турбіни виходить безпосередньо в реакторі і туди ж повертається після використання в турбіні. Паливо в реакторі можна замінювати поступово, не зупиняючи і не расхолажівая його.
Перша в світі Обнінська АЕС відноситься саме до цього типу. За тією ж схемою побудовані Ленінградська, Чорнобильська, Курська, Смоленська станції великої потужності.
Однією з серйозних проблем АЕС є утилізація ядерних відходів. У Франції, наприклад, цим займається велика фірма "Кожема". Паливо, що містить уран і плутоній, з великою обережністю, в спеціальних транспортних контейнерах - герметичних і охолоджуваних - направляється на переробку, а відходи - на заскловування і поховання.
"Нам показали окремі етапи переробки палива, привезеного з АЕС дуже обережно, - пише в журналі" Наука і життя "І Лаговський. - Розвантажувальні автомати, камера розвантаження. Заглянути в неї можна через вікно. Товщина скла у вікні 1 метр 20 сантиметрів. у вікна маніпулятор. Неймовірна чистота навколо Білі комбінезони. М'яке світло, штучні пальми і троянди. Теплиця з справжніми рослинами для відпочинку після роботи в зоні. Шафи з контрольною апаратурою МАГАТЕ - міжнародного агентства з атомної енергії. Операторський зал - ва півкола з дисплеями, - звідси управляють розвантаженням, різанням, розчиненням, заскловування. Всі операції, всі переміщення контейнера послідовно відображаються на дисплеях у операторів. Самі зали робіт з матеріалами високої активності перебувають досить далеко, на іншому боці вулиці.
Оскловані відходи невеликі за обсягом. Їх укладають в сталеві контейнери і зберігають у вентильованих шахтах, поки не повезуть на місце остаточного поховання.
Самі контейнери являють собою витвір інженерного мистецтва, метою якого було спорудити щось таке, що неможливо зруйнувати Залізничні платформи, навантажені контейнерами, пускали під укіс, таранили на повному ходу зустрічними поїздами, влаштовували інші мислимі і немислимі аварії при перевезенні - контейнери витримували все ".
Після чорнобильської катастрофи 1986 року вчені стали сумніватися в безпеці експлуатації АЕС і, особливо, реакторів типу РБМК.
В реакторах такого типу, крім тепла, напрацьовується ще й вторинне ядерне паливо, яке можна використовувати в подальшому. Тут ні в першому, ні в другому контурах немає високого тиску. Теплоносій - рідкий натрій. Він циркулює в першому контурі, нагрівається сам і передає тепло натрію другого контуру, а той, у свою чергу, нагріває воду в пароводяному контурі, перетворюючи її в пару. Теплообмінники ізольовані від реактора.
Одна з таких перфектівний станцій - їй дали назву Монза - була побудована в районі Ширак на узбережжі Японського моря в курортній зоні за чотириста кілометрів на захід від столиці.
"Для Японії, - говорить керівник відділу ядерної корпорації Кансаї К. Такеноучі, - використання реакторів-розмножувачів означає можливість зменшити залежність від імпортної природного урану за рахунок багаторазового використання плутонію. Тому зрозуміло наше прагнення до розробки і вдосконалення" швидких реакторів ", досягненню технічного рівня , здатного витримати конкуренцію з сучасними АЕС щодо економічності та безпеки.
Розвиток реакторів-розмножувачів має стати основною програмою вироблення електроенергії в найближчому майбутньому ".
Будівництво реактора Монза - вже друга стадія освоєння реакторів на швидких нейтронах в Японії. Першою було проектування і спорудження експериментального реактора Джой (що по-японськи означає "вічний світ") потужністю 50-100 МВт, який почав працювати в 1978 році. На ньому досліджувалися поведінку палива, нові конструкційні матеріали, вузли
Весь реактор зібраний, як матрьошка, тільки розібрати його вже неможливо Величезний корпус реактора, з нержавіючої сталі (діаметр - 7,1 метра, висота - 17,8 метра), поміщений в захисний кожух на випадок, якщо при аварії розіллється натрій. "Сталеві конструкції камери реактора, - повідомляє в журналі" Наука і життя "А Лаговський, - обичайки і стінні блоки - як захист заповнені бетоном. Первинні натрієві системи охолодження разом з корпусом реактора оточені протиаварійного оболонкою з ребрами жорсткості - її внутрішній діаметр 49, 5 метра, а висота - 79,4 метра. еліпсоїдними дно цієї громади спочиває на суцільний бетонній подушці висотою 13,5 метра. Оболонка оточена півтораметровим кільцевим зазором, а далі йде товстий шар (1 1,8 метра) армованого бетону. Купо оболонки також захищений шаром армованого бетону товщиною 0,5 метра.
Слідом за протиаварійного оболонкою влаштований ще один захисний корпус - допоміжний - розміром 100 на 115 метрів, що задовольняє вимогам протисейсмічних будівництва. Чим не саркофаг?
У допоміжному корпусі реактора розміщені вторинні системи натрієвого охолодження, пароводяні системи, паливні завантажувально-розвантажувальні пристрої, резервуар для зберігання відпрацьованого палива. В окремих приміщеннях розташовані турбогенератор і резервні дизель-генератори.
Міцність протиаварійного оболонки розрахована як на надлишковий тиск в 0,5 атмосфери, так і на вакуум в 0,05 атмосфери. Вакуум може утворитися при вигорянні кисню в кільцевому зазорі, якщо розіллється рідкий натрій. Всі бетонні поверхні, які можуть увійти в контакт з розлився натрієм, суцільно облицьовані сталевими листами, досить товстими для того, щоб витримати теплові напруги. Так захищаються на той випадок, якого взагалі може і не відбутися, оскільки повинна бути гарантія і на трубопроводи, і на всі інші частини атомної установки ".