Ядерные реакторы

В процессе работы реактора выделяющаяся атомная энергия превращается в тепло, поэтому урановые трубы нагреваются. Охлаждение производится с помощью дистиллированной воды. Вода входит в рабочий канал сверху, поступает в кольцевой зазор между алюминиевой трубой и внешней поверхностью уранового блока и поднимается обратно по центральному каналу. Такое движение воды обеспечивает хороший отвод тепла.

Урановые блоки, которые побывали в работе, содержат большое количество продуктов деления — «осколков» ядер урана. Это — в большинстве случаев радиоактивные элементы, дающие весьма интенсивные и вредные излучения.

Смена рабочих каналов производится мощным краном с электроприводом. Техник управляет процессом выемки канала, находясь в специальной кабине, расположенной рядом с залом. Наблюдение за операцией ведется через небольшое окно, защищенное толстыми свинцовыми стеклами. Старый канал с помощью того же крана опускается в специальный бетонный колодец, где он будет находиться до тех пор, пока не потеряет большую часть своей радиоактивности.

«Свежие» урановые блоки совершенно безопасны.

Значительной радиоактивностью будет обладать также дистиллированная вода, отводящая тепло от урановых блоков. Поэтому все трубопроводы, насосы и теплообменники, связанные с радиоактивной водой, расположены в помещениях с толстыми бетонными стенами.

В ядерном реакторе РФТ управление цепным процессом и аварийное выключение питания производятся системой поглощающих нейтроны стержней, приводимых в движение ручным или автоматическим приводами. Сигналы для автоматического передвижения стержней поступают от ионизационных камер. Схема расположения регулирующих стержней показана на рис. 29, представляющем собой горизонтальный разрез реактора.

Рис. 29. Схематический поперечный разрез РФТ:

1 — стержни автоматического регулирования; 2 — ручные поглощающие стержни: 3 — автоматические регулирующие стержни; 4 — стержни аварийной защиты; I, II, III, IV, V — квадратные каналы, предназначенные для физических исследований

Два стержня автоматического регулирования 1 помещены в боковом отражателе нейтронов и при полном их погружении уменьшают коэффициент размножения на 0,1 процента. Такая регулировка достаточна, чтобы мощность реактора поддерживалась на заданном уровне при случайных колебаниях реактивности. Кроме того, в реакторе имеются еще три ручных 2 и три медленно движущихся автоматических 3 поглощающих стержня, которые изготовлены из карбида бора и помещаются в активной зоне реактора. Эти стержни при общем действии могут изменять коэффициент размножения на 10 процентов. Они обеспечивают запас реактивности на длительные процессы «выгорания» урана²³⁵ и накопления поглощающих нейтроны «осколков» деления.

Для выключения реактора в случае аварии имеются два кадмиевых стержня 4, расположенные в боковом отражателе. Стержни опускаются в крайнее нижнее положение за 0,4 секунды и дают изменение реактивности на 1 процент. Они надежно защищают реактор в случае каких-либо неисправностей в схеме охлаждения реактора и при выключении потребителя энергии.

Если в процессе эксплуатации аппарата стержни автоматической регулировки будут опущены до конца, то мощность реактора уже не сможет поддерживаться на заданном уровне. Для избежания аварии срабатывают аварийные стержни, и цепной процесс затухает. Необходим уже подбор новых положений поглощающих стержней активной зоны.

На схеме видны также квадратные каналы, куда помещают материалы и конструкции, подлежащие различным исследованиям при их нейтронном облучении. В этих каналах может производиться также облучение химических элементов для получения радиоактивных изотопов.

Охлаждение реактора, как мы уже говорили, производится дистиллированной водой. Вода с помощью насосов прогоняется через рабочие каналы и каналы охлаждения отражателя. Нагретая дистиллированная вода в свою очередь в теплообменниках отдает тепло речной воде. Речная вода охлаждает также и бетонную защиту реактора, проходя внутри нее по трубам.

Для контроля за охлаждением каждого из 37 рабочих каналов на линиях подвода дистиллированной воды установлены индивидуальные водомеры. При сильном отклонении от нормы расхода воды в сторону уменьшения или увеличения аварийные стержни автоматически останавливают цепную реакцию.