Подводные лодки

Мы рассмотрели устройство носовой части подлодки, Теперь обратимся к хвостовой части. Проверьте показания вашего дозиметра и проходите в «Диснейлэнд» через люк, расположенный в дальнем правом углу кают-компании. Вы попадаете в экранированный тоннель, ведущий в реакторный отсек.

Вот как всё это работает.

Е = mс ²

Альберт Эйнштейн доказал уравнение связи энергии и массы. До того как это уравнение было сформулировано, существовало два «священных» закона: закон сохранения массы, который гласит, что масса тела в замкнутой системе не изменяется. Другой — закон сохранения энергии: энергия, подобно массе, не может исчезнуть и появиться из ниоткуда.

Наш друг Эйнштейн изменил мир, утверждая, что масса может исчезнуть в процессе реакции и перейти в энергию. Константа «с» обозначает скорость света, очень большую величину, а с ²и вовсе гигантская цифра. Это означает, что очень малую массу можно превратить в большой сгусток энергии. Возьмём один атом урана U-235. Если вы направите медленный нейтрон к его ядру, то оно распадется на два меньших ядра плюс 2 или 3 нейтрона. Дело тут в том, что если вы взвесите ядро урана и нейтрон до реакции, а потом 3 нейтрона и малые ядра, получившиеся в результате взаимодействия, вы обнаружите, что начальная масса оказалась больше конечной.

Но куда же делась остальная масса? Она превратилась в 200 мегаэлектронвольт кинетической энергии или теплоты. Итак, уран просто превратил свою массу в энергию в активной зоне реактора. Звучит просто, но подождите, пока вы ничего не знаете об оборудовании, необходимом для осуществления этой «нехитрой» на первый взгляд операции.

Ядерный реактор

В реакторном отсеке находится сам реактор, представляющий собой огромный цилиндр из магниево-молибденового сплава со стенками 18 сантиметров толщиной. Дно его имеет форму полусферы, из корпуса выходят 4 трубы, которые соединяют реактор с системой трубопроводов. Реактор представляет собой ёмкость, которая может выдержать высокое внутреннее давление.

Проблема коррозии

Коррозия представляет большую опасность в случае ядерного реактора, потому что частицы оксида железа или ржавчины попадают в активную зону реактора и становятся чрезвычайно радиоактивными. Большим плюсом использования воды в качестве модератора и охлаждающей жидкости является тот факт, что вода не может стать радиоактивной.

Но частицы, плавающие в ней, могут стать радиоактивными. Это, например, продукты коррозии или куски подшипников насоса. Самым плохим считается попадание в воду кобальта-60, который имеет очень большой период полураспада (время, в течение которого определенное количество радиоактивных атомов распадается, так что останется примерно половина радиоактивных атомов).

Рождение crud

Как раз эти мелкие металлические частицы и стали причиной рождения слова crud — технический термин для фильтрованной охлаждающей жидкости реактора, который впервые применили в Клинч Ривере. Crud образуется в охлаждающей жидкости реактора и становится чрезвычайно радиоактивным, создавая опасность для жизни, даже находясь за пределами экранированного реакторного отсека. Crud собирается в изгибах труб, в том месте, где труба совершает поворот. Когда запускают основные охлаждающие насосы, происходит резкая перемена в движении потока воды внутри труб, которые становятся причиной «взрыва crud». После этого происходит резкий скачок уровня радиации.

Для предотвращения этого процесса была установлена система очистки охлаждающей жидкости для отфильтровывания crud и очистки воды в реакторе. Ионизирующая решетка сделает воду сверхчистой и очищенной от crud, сводя к минимуму уровень радиации в машинном отделении.

Плохо то, что теперь у вас есть огромные объемы радиоактивных частиц внутри очистного оборудования. Раньше подлодки сбрасывали эти отходы в море. Теперь объем выбросов строго контролируется. Подлодки заходят в док и сбрасывают отходы в специальные свинцовые резервуары. Отходы с высоким уровнем радиоактивности отправляют на склад отработанного топлива в Айдахо Фоллз.

Модератор: замедляем нейтроны

Модератор — вещество, которое замедляет активные быстрые нейтроны, образующиеся при распаде урана в результате молекулярных столкновений. Это похоже на замедление бильярдного шара при столкновении его с другим шаром. Когда нейтроны замедляются, они способны стать причиной ещё одного распада. При отсутствии модератора, быстрые нейтроны просто «вырывались» бы наружу из активной зоны реактора. Это одно из обстоятельств, отличающих реактор от атомной бомбы, — утечка нейтронов.

В реакторе число реакций контролируется с помощью замедления быстрых нейтронов после каждого распада. А в бомбе вещество, использующееся для распада, имеет настолько большую плотность, что утечка нейтронов сведена к минимуму. Реакция происходит и при наличии быстрых нейтронов. В этом случае реакция является неконтролируемой, происходит увеличение мощности, пока бомба не взрывается.