Молодежь проснулась на «атомный взрыв», до этого нейроны от них убежали навсегда. Журналисты даже записывать перестали. Они возьмут доклад и вставят оттуда всю эту безумную с их точки зрения физику… Наш докладчик считает, что все мы немножко физики, и продолжает…
Докладчик (физик, 45 лет):
— Первые атомные бомбы делали из урана 235. Это — один из изотопов природного урана, но в природном уране его мало, основная доля — 99,28 % приходится на уран 238. Понятно, что отделение 235-го урана от 238-го — процесс сложный и дорогостоящий. Делают это обычно методом газовой диффузии. Более легкий изотоп диффундирует быстрее…
Однако природный 238-й уран также можно заставить вступать в цепную реакцию деления. Для этого необходимо замедлить нейтроны: снизить их кинетическую энергию и тем увеличить вероятность взаимодействия нейтрона с ядром. Существуют вещества — замедлители, взаимодействуя с которыми нейтрон отдает энергию. Среди них — графит, тяжелая вода. Кроме того, ряд химических элементов обладает способностью поглощать нейтроны, оставаясь при этом стабильными. Таковы кадмий, бор.
В результате вы можете, чередуя природный уран (обычно обогащенный 235-м изотопом, но не очень сильно — до 1,5–2 %) и графит, добиваться во всем объеме, называемом «активной зоной», цепной реакции деления. При этом с помощью поглотителей вы можете регулировать эту реакцию, чтобы она была самоподдерживающейся, а не нарастающей (иначе говоря, чтобы число нейтронов, которые расходуются в реакции или покидают активную зону, было бы равно числу нейтронов, которые возникают в активной зоне во время реакции).
Таким образом, активная зона простейшего реактора — это обогащенный, но не слишком уран 238, графитовый замедлитель и регулирующие стержни. В процессе работы выделяется какое-то количество нейтронов и гамма-квантов (их частично поглощает биозащита) и много тепла.
Тепло надо отводить от реактора, для этого его передают теплоносителю. В реакторах ВВЭР — теплоноситель — вода под высоким давлением. В реакторах РБМК охлаждение осуществляется в кипящем слое. Теплоноситель охлаждается или непосредственно в турбине (одноконтурные установки), или в теплообменнике (многоконтурные установки).
Необходимый объем теплоносителя определяется тепловой мощностью реактора и в промышленных установках очень велик. Для прокачки такого объема через активную зону используются ГЦН — главные циркуляционные насосы, представляющие собой едва ли не главный «хайтек» реактора. ГЦНы представляют собой высокооборотные турбоагрегаты высокой надежности.
