Чернобыль 01:23:40

Реакция деления ядра обеспечивается замедлителем нейтронов, его функции в РБМК выполняют вертикальные графитовые блоки вокруг топливных каналов. В каждом реакторе РБМК – 1850 тонн графита. Графит замедляет скорость движения нейтронов в топливе, значительно увеличивая вероятность их столкновения с ядрами урана U-235. Если мячик при игре в гольф лежит в паре сантиметров от лунки, вы не станете лупить по нему изо всех сил, а лишь слегка подтолкнете. Тот же принцип работает и здесь. Чем чаще в результате столкновения расщепляется ядро, тем лучше самоподдерживается цепная реакция и тем больше выделяется энергии. Иными словами, замедлитель создает нужную среду для цепной реакции. Это как кислород для обычного огня: даже будь у вас все топливо мира, без кислорода оно гореть не будет.

Использовать графит в качестве замедлителя – дело чрезвычайно рискованное, поскольку в отсутствие охлаждающей воды или при наличии пузырьков пара (так называемых пустот) реакция продолжится и даже станет более интенсивной. Это явление измеряется пустотным коэффициентом реактивности, положительные значения которого свидетельствуют о серьезных недостатках конструкции. В США графитовые реакторы применялись в пятидесятые годы для исследовательских работ и производства плутония, но американцы вскоре поняли, насколько эти реакторы небезопасны. Сегодня почти на всех западных АЭС эксплуатируются либо реакторы с водой под давлением (PWR), либо водные реакторы кипящего типа (BWR). В этих реакторах замедлителем, обеспечивающим цепную реакцию, выступает та же вода, что подается в реактор в качестве теплоносителя. То есть, если прекращается подача воды, прекратится и деление ядер, поскольку реакция перестанет быть самоподдерживающейся, – и этот принцип куда более безопасен. Однако в некоторых моделях реакторов по-прежнему используется графит. Кроме РБМК и его модифицированной версии ЭГП-6, в их число входит лишь еще одна модель – британский AGR («Усовершенствованный газоохлаждаемый реактор»). Этот список вскоре пополнится реакторами нового типа на строящейся в Китае АЭС «Шидаовань». На станции будут работать высокотемпературные графитовые реакторы HTR PM, которые планируется запустить в 2017 году[86].

Поскольку в процессе ядерного распада выделяется огромное количество тепла, охлаждение активной зоны – насущная необходимость. Это особенно актуально в случае с РБМК, который, по словам английского ученого Эрика Войса, работает «на поразительно высоких температурах» в сравнении с другими реакторами – 500 °С, а в отдельных точках – до 700 °С. Рабочая температура в обычном PWR – порядка 275 °С. В разных моделях реакторов – разные типы теплоносителя. Это может быть газ, воздух, жидкий металл, соль, но в Чернобыле, как и в большинстве других реакторов, использовали легкую (читай – обычную) воду. Поначалу планировалось, что теплоносителем будет газ, но из-за дефицита необходимого оборудования решение изменили[87]. Вода под высоким давлением (65 атмосфер) подается в нижнюю часть реактора, откуда, закипев, поднимается вверх и отводится из реактора в сепаратор, который собирает пар, а оставшаяся вода закачивается обратно в реактор. Пар тем временем попадает в паровую турбину, генерирующую электроэнергию. Реактор РБМК производит 5800 тонн пара в час[88]. На выходе из турбогенератора пар конденсируется, и конденсат поступает к насосам, где цикл начинается заново.

Этому методу охлаждения органически присущ один серьезный недостаток. В отличие от обычного PWR, в реактор попадает та же вода, что прошла через насос системы охлаждения, а потом – в виде пара – через турбины, – то есть вода, подвергшаяся высоким уровням радиации, присутствует во всех частях системы. В PWR предусмотрен специальный теплообменник, обеспечивающий передачу тепла от воды из реактора подаваемой под более низким давлением чистой воде, что позволяет турбинам оставаться незагрязненными. С точки зрения безопасности, техобслуживания и управления отходами эта схема лучше. Вторая проблема РБМК в том, что парообразование происходит в активной зоне, а это повышает вероятность возникновения паровых пустот и, следовательно, увеличения пустотного коэффициента реактивности. В обычных водных реакторах кипящего типа (таких как PWR) этой проблемы нет, но в графитовых AGR она тоже присутствует.