Атомное: Хорошие новости из Японии, или Почему Фукусима -- не Чернобыль
От того, что происходит сейчас на японских АЭС, радиофобы и псевдо-"экологи" уже взвыли о "вреде" АЭС -- и взвоют ещё сильнее. Потому что идиоты. На деле же происходящее показывает, что в умелых руках (напримре, руках японских атомщиков) ядерный реактор также безопасен и безотказен для владельца, как и автомат Калашникова: энергоблок, сданный в эксплоатацию сорок лет назад (26-го будет юбилей), выдерживает сильное землетрясение, переживает цунами, нормально останавливается, охлаждается без подачи электроэнергии на основное оборудование -- и на всё это реагирует всего лишь водородным пуком. Вот как надо строить, и вот как надо эксплуатировать построенное.
Что же, собственно, произошло на первом энергоблоке АЭС Фукусима-1? Произошло то, что реактор был остановлен срабатыванием аварийной защиты. Все системы сработали штатно, но уже после остановки возникла проблема: пропало электроснабжение. Надо отметить, что остановленному ядерному реактору электричество нужно позарез -- особенно в самом начале. Почему? Попробую объяснить издалека -- и совсем на пальцах.
Конструктивно почти любой из эксплуатируемых сейчас в мире энергетических реакторов устроен примерно одинаково: решётка из топливных сборок (уран и его соединения в циркониевой глазури), проложенных между собой замедлителем (графит, бериллий, тяжёлая вода, вода) и трубами с булькающим внутри оных энергоносителем.
Замедлитель вообще говоря необязателен -- он нужен только если реактор работает на тепловых (медленных) нейтронах. Без замедлителя работает реактор на быстрых нейтронах -- но ему требуется специальное топливо (природный уран оно не ест), специальный теплоноситель (вода же замедлитель, приходится заменять её, допустим, натрием)... В общем, энергетические реакторы на быстрых нейтронах в природе встречаются пока крайне редко, реактору же на тепловых нейтронах замедлитель жизненно необходим; без него нейтроны не будут замедляться, уран не поймает большую часть нейтронов и реакция заглохнет.
Теплоносителем обычно является вода. Реже -- углекислый газ или жидкие металлы (ртуть, натрий, и пр.). В случае воды возникает интересная ситуация: теплоноситель является одновременно и замедлителем, то есть его расход и степень испарённости регулируют скорость протекания ядерной реакции. Чем больше протекает через реактор воды -- тем лучше протекает в реакторе реакция.
Вот тут, кстати, проявляется важное отличие реактора BWR-3, который стоял на 1-м энергоблоке Фукусимы-1, от РБМК-1000 с 4-го энергоблока Чернобыльской АЭС: в РБМК основной замедлитель -- графит, и реакция возможна в отсутствие теплоносителя. Ядерная реакция в BWR-3 без теплоносителя глохнет, потому что никаких других замедлителей нейтронов в конструкции реактора не предусмотрено.
Труб, кстати, в BWR тоже нет никаких -- вода закачивается непосредственно в корпус реактора, пар -- отводится.
Итак, что же произошло, когда сработала аварийная защита реактора? В реактор вдвинулись управляющие стержни и начали ловить нейтроны. Нейтронов стало меньше, ядерная реакция постепенно глохла. Всё это время через раскалённые потроха реактора прокачивался теплоноситель -- вода; прокачкой воды сквозь реактор занимались насосы, получавшие питание по внешним линиям. Когда внешние линии отрубились, питание пошло от дизеля. Но где-то через час дизель заглох. Прокачка теплоносителя прекратилась, в реакторе начал копиться водяной пар и повышаться давление.
Перед атомщиками возникло две проблемы: избыточное давление пара под кожухом реактора и водород, образовавшийся при радиолизе водяного пара. Избыточное давление могло привести к разрушению реактора и выбросу продуктов деления в атмосферу (привет, Чернобыль!) -- поэтому пар постепенно стравливали в атмосферу через аварийные клапаны. При этом начал расти радиационный фон вокруг энергоблока -- в основном за счёт газообразных продуктов деления (изотопов благородных газов -- таких, как ксенон, криптон, радон) с короткими периодами полураспада и йода-131 с периодом полураспада 8 суток. Неприятно (работающим на промплощадке стоит попить йодопрепараты), но никак не "ужас-ужас-ужас!".
И вот тут, в конце концов, взорвался водород. То есть, конечно, не водород, а гремучая смесь. Это было громко, со столбом белого дыма и резким кратковременным ростом фона. Водород взорвался вне реактора -- там вокруг реактора выстроена целая матрёшка из бетонного конфайнмента (скороварка такая) и собственно здания энергоблока. Взрывом наружу вынесло те же короткоживущие благородные газы. После чего в реактор (к тому времени уже частично расплавившийся) начали заливать морскую воду с борной кислотой. Пять-десять часов на заполнение реактора водой, десять дней на собственно охлаждение -- и вопрос будет закрыт, а опасность -- ликвидирована вместе с реактором. Не дожил старичок до юбилея.
Тем временем по тому же сценарию начали развиваться события на третьем энергоблоке той же Фукусимы-1. Научившиеся на первом энергоблоке, японцы сразу начали стравливать избыточное давление в атмосферу. Уровень воды в реакторе упал -- японцы стали подавать внутрь воду с борной кислотой при помощи пожарного насоса. Не помогло -- распрощались с ещё одним реактором и перешли на морскую воду. Водородный взрыв произошёл в итоге и на этом энергоблоке, но герметичность реактора нарушена не была.
В целом проблемы с охлаждением имели место на трёх из шести реакторов Фукусимы-1 (1-м, 2-м и 3-м) и трёх из четырёх реакторов Фукусимы-2 (1-м, 2-м и 4-м). На двух из проблемных реакторов пришлось стравливать избыточное давление в атмосферу, там же произошли взрывы водорода -- всё это привело к краткосрочному росту фона. Есть жертвы среди персонала станции. Население десятикилометровой зоны обеих АЭС по большей части эвакуировано, в зоне запрещены полёты. Можно надеяться, что на этом история аварии на Фукусиме-1 закончится (ну, максимум ещё в реактор-2 морскую воду зальют, если совсем припечёт). Все детки повпечатлительнее могут взять разноцветные фломастеры и нарисовать карту зловещего расползания от Японии р-р-р-радоактивного облака.
Следует отметить, что список "атомных" инцидентов, вызванных японским мегатрясением 2011-го года, не исчерпывается Фукусимой-1 и Фукусимой-2. На атомной электростанции Онагава произошёл пожар в турбинном цехе. Или, по крайней мере, его там видели журналисты. После этого единственное, чем отметилась Оногава -- сообщением о повышенном радиационном фоне. Фон превысил пороговое значение 2,1 мР/ч, зазвенел звонок, замигали лампочки, журналисты побежали писать репортажи -- и пропустили момент, когда через десять минут фон упал до 1 мР/ч. Тем временем на АЭС Токаи сломался насос системы охлаждения -- один из минимум двух; охлаждение идёт нормально, журналисты пишут тр-р-р-рагические р-р-р-репортажи. Жизнь налаживается.
PS: Таким образом, единственное сходство Фукусимы-1 с Чернобылем -- тупой отказ политиков от части иностранной помощи по соображениям идеологического характера.
PPS: Эколухам, поругивающим японцев на "неосмотрительное размещение АЭС в зонах с повышенной сейсмической активностью" и ратующим за замену атомных электростанций на ветряки и солнечные батареи, предлагается подать личный пример, вставив себе в известное место пропеллер по примеру Карлсона. Вот негде, представьте себе, в Японии, ставить ветряки и солнечные батареи.
PPPS: И не надо себе представлять японских атомщиков сверхаккуратными суперменами -- они ничуть не лучше атомщиков российских, украинских или американских. Наши бы на Фукусиме-1 справились не хуже; возможно, даже лучше. Бо опыт, увы, есть.
Что же, собственно, произошло на первом энергоблоке АЭС Фукусима-1? Произошло то, что реактор был остановлен срабатыванием аварийной защиты. Все системы сработали штатно, но уже после остановки возникла проблема: пропало электроснабжение. Надо отметить, что остановленному ядерному реактору электричество нужно позарез -- особенно в самом начале. Почему? Попробую объяснить издалека -- и совсем на пальцах.
Конструктивно почти любой из эксплуатируемых сейчас в мире энергетических реакторов устроен примерно одинаково: решётка из топливных сборок (уран и его соединения в циркониевой глазури), проложенных между собой замедлителем (графит, бериллий, тяжёлая вода, вода) и трубами с булькающим внутри оных энергоносителем.
Замедлитель вообще говоря необязателен -- он нужен только если реактор работает на тепловых (медленных) нейтронах. Без замедлителя работает реактор на быстрых нейтронах -- но ему требуется специальное топливо (природный уран оно не ест), специальный теплоноситель (вода же замедлитель, приходится заменять её, допустим, натрием)... В общем, энергетические реакторы на быстрых нейтронах в природе встречаются пока крайне редко, реактору же на тепловых нейтронах замедлитель жизненно необходим; без него нейтроны не будут замедляться, уран не поймает большую часть нейтронов и реакция заглохнет.
Теплоносителем обычно является вода. Реже -- углекислый газ или жидкие металлы (ртуть, натрий, и пр.). В случае воды возникает интересная ситуация: теплоноситель является одновременно и замедлителем, то есть его расход и степень испарённости регулируют скорость протекания ядерной реакции. Чем больше протекает через реактор воды -- тем лучше протекает в реакторе реакция.
Вот тут, кстати, проявляется важное отличие реактора BWR-3, который стоял на 1-м энергоблоке Фукусимы-1, от РБМК-1000 с 4-го энергоблока Чернобыльской АЭС: в РБМК основной замедлитель -- графит, и реакция возможна в отсутствие теплоносителя. Ядерная реакция в BWR-3 без теплоносителя глохнет, потому что никаких других замедлителей нейтронов в конструкции реактора не предусмотрено.
Труб, кстати, в BWR тоже нет никаких -- вода закачивается непосредственно в корпус реактора, пар -- отводится.
Итак, что же произошло, когда сработала аварийная защита реактора? В реактор вдвинулись управляющие стержни и начали ловить нейтроны. Нейтронов стало меньше, ядерная реакция постепенно глохла. Всё это время через раскалённые потроха реактора прокачивался теплоноситель -- вода; прокачкой воды сквозь реактор занимались насосы, получавшие питание по внешним линиям. Когда внешние линии отрубились, питание пошло от дизеля. Но где-то через час дизель заглох. Прокачка теплоносителя прекратилась, в реакторе начал копиться водяной пар и повышаться давление.
Перед атомщиками возникло две проблемы: избыточное давление пара под кожухом реактора и водород, образовавшийся при радиолизе водяного пара. Избыточное давление могло привести к разрушению реактора и выбросу продуктов деления в атмосферу (привет, Чернобыль!) -- поэтому пар постепенно стравливали в атмосферу через аварийные клапаны. При этом начал расти радиационный фон вокруг энергоблока -- в основном за счёт газообразных продуктов деления (изотопов благородных газов -- таких, как ксенон, криптон, радон) с короткими периодами полураспада и йода-131 с периодом полураспада 8 суток. Неприятно (работающим на промплощадке стоит попить йодопрепараты), но никак не "ужас-ужас-ужас!".
И вот тут, в конце концов, взорвался водород. То есть, конечно, не водород, а гремучая смесь. Это было громко, со столбом белого дыма и резким кратковременным ростом фона. Водород взорвался вне реактора -- там вокруг реактора выстроена целая матрёшка из бетонного конфайнмента (скороварка такая) и собственно здания энергоблока. Взрывом наружу вынесло те же короткоживущие благородные газы. После чего в реактор (к тому времени уже частично расплавившийся) начали заливать морскую воду с борной кислотой. Пять-десять часов на заполнение реактора водой, десять дней на собственно охлаждение -- и вопрос будет закрыт, а опасность -- ликвидирована вместе с реактором. Не дожил старичок до юбилея.
Тем временем по тому же сценарию начали развиваться события на третьем энергоблоке той же Фукусимы-1. Научившиеся на первом энергоблоке, японцы сразу начали стравливать избыточное давление в атмосферу. Уровень воды в реакторе упал -- японцы стали подавать внутрь воду с борной кислотой при помощи пожарного насоса. Не помогло -- распрощались с ещё одним реактором и перешли на морскую воду. Водородный взрыв произошёл в итоге и на этом энергоблоке, но герметичность реактора нарушена не была.
В целом проблемы с охлаждением имели место на трёх из шести реакторов Фукусимы-1 (1-м, 2-м и 3-м) и трёх из четырёх реакторов Фукусимы-2 (1-м, 2-м и 4-м). На двух из проблемных реакторов пришлось стравливать избыточное давление в атмосферу, там же произошли взрывы водорода -- всё это привело к краткосрочному росту фона. Есть жертвы среди персонала станции. Население десятикилометровой зоны обеих АЭС по большей части эвакуировано, в зоне запрещены полёты. Можно надеяться, что на этом история аварии на Фукусиме-1 закончится (ну, максимум ещё в реактор-2 морскую воду зальют, если совсем припечёт). Все детки повпечатлительнее могут взять разноцветные фломастеры и нарисовать карту зловещего расползания от Японии р-р-р-радоактивного облака.
Следует отметить, что список "атомных" инцидентов, вызванных японским мегатрясением 2011-го года, не исчерпывается Фукусимой-1 и Фукусимой-2. На атомной электростанции Онагава произошёл пожар в турбинном цехе. Или, по крайней мере, его там видели журналисты. После этого единственное, чем отметилась Оногава -- сообщением о повышенном радиационном фоне. Фон превысил пороговое значение 2,1 мР/ч, зазвенел звонок, замигали лампочки, журналисты побежали писать репортажи -- и пропустили момент, когда через десять минут фон упал до 1 мР/ч. Тем временем на АЭС Токаи сломался насос системы охлаждения -- один из минимум двух; охлаждение идёт нормально, журналисты пишут тр-р-р-рагические р-р-р-репортажи. Жизнь налаживается.
PS: Таким образом, единственное сходство Фукусимы-1 с Чернобылем -- тупой отказ политиков от части иностранной помощи по соображениям идеологического характера.
PPS: Эколухам, поругивающим японцев на "неосмотрительное размещение АЭС в зонах с повышенной сейсмической активностью" и ратующим за замену атомных электростанций на ветряки и солнечные батареи, предлагается подать личный пример, вставив себе в известное место пропеллер по примеру Карлсона. Вот негде, представьте себе, в Японии, ставить ветряки и солнечные батареи.
PPPS: И не надо себе представлять японских атомщиков сверхаккуратными суперменами -- они ничуть не лучше атомщиков российских, украинских или американских. Наши бы на Фукусиме-1 справились не хуже; возможно, даже лучше. Бо опыт, увы, есть.