За минувшие четверть века сменилось несколько поколений не только в нашем обществе. Сегодня строятся АЭС нового поколения. Новейшие российские энергоблоки теперь оснащаются только водо-водяными реакторами поколения 3+. Реакторы этого типа можно без преувеличения назвать самыми безопасными. За всё время работы реакторов ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор) не было ни одной серьезной аварии. АЭС нового типа по миру в сумме имеют уже больше 1000 лет стабильной и безаварийной деятельности.
Устройство и работа новейшего реактора 3+
Урановое топливо в реакторе заключено в циркониевые трубки, так называемые тепловыделяющие элементы, или ТВЭЛы. Они составляют реактивную зону самого реактора. Когда происходит извлечение из этой зоны поглотительных стержней, то в реакторе нарастает поток нейтронных частиц, а затем начинается самоподдерживающая цепная реакция деления. При этой связи урана освобождается большая энергия, которая разогревает ТВЭЛы. АЭС, оборудованная ВВЭР, работает по двухконтурной схеме. Сначала сквозь реактор проходит чистая вода, которую подали уже очищенной от разных примесей. Далее она проходит непосредственно через активную зону, где охлаждает и омывает собою ТВЭЛы. Такая вода нагревается, ее температура достигает 320 градусов по Цельсию, чтобы она осталась в жидком состоянии, необходимо ее держать под давлением 160 атмосфер! Потом горячая вода следует в парогенератор, отдавая теплоту. А жидкость второго контура после этого вновь проникает в реактор.
Следующие действия идут в соответствии с привычной нам ТЭЦ. Вода, находящаяся во втором контуре, в парогенераторе превращается, естественно, в пар, газообразное состояние воды вращает турбину. Этот механизм заставляет двигаться электрогенератор, вырабатывающий электроток. Сам реактор и парогенератор находится внутри герметичной бетонной оболочки. В генераторе пара вода первого контура, выходящая из реактора, никаким образом не взаимодействует с жидкостью из второго контура, идущей на турбину. Данная схема работы размещения реактора и парогенератора исключают проникновение радиационных отходов за пределы реакторного зала станции.
Об экономии денежных средств
Новая АЭС в России требует на затраты систем безопасности 40 % от общей стоимости самой станции. Основная доля средств закладывается на автоматику и конструкцию энергоблока, а также на оборудование систем безопасности.
В основу обеспечения безопасности в АЭС нового поколения заложен принцип глубокоэшелонированной защиты, основанной на использовании системы из четырех физических барьеров, препятствующих выходу радиоактивных веществ.
Первый барьер
Он представлен в виде прочности самих таблеток с урановым топливом. После так называемого процесса спекания в печи при температуре 1200 градусов таблетки приобретают высокопрочные динамические свойства. Они не разрушается под воздействием высоких температур. Они помещаются в циркониевые трубки, образующие оболочку тепловыделяющих элементов. В один такой тепловыделяющий элемент вводится автоматом более 200 таблеток. Когда они заполняют циркониевую трубку полностью, то робот-автомат вводит пружину, прижимающую их до отказа. Затем автомат откачивает воздух, а потом и вовсе запечатывает ее.
Второй барьер
Представляет собой герметичность оболочки из циркония тепловыделяющих элементов. Оболочка ТВЭЛа выполнена из циркония ядерной чистоты. Она обладает повышенной коррозионной стойкостью, способна сохранять форму при температуре более 1000 градусов. Контроль качества изготовления ядерного топлива проводится на всех этапах его производства. В результате многоступенчатых проверок качества возможность разгерметизации тепловыделяющих элементов крайне низка.
Третий барьер
Выполнен он в виде прочного стального корпуса реактора, толщина которого равна 20 см. Он рассчитан на рабочее давление в 160 атмосфер. Корпус реактора обеспечивает предотвращение выхода продуктов деления под защитную оболочку.
Четвертый барьер
Это герметичная защитная оболочка самого реакторного зала, имеющая еще одно название - контаймент. Он состоит всего из двух частей: внутренняя и внешняя оболочки. Внешняя оболочка обеспечивает защиту от всех внешних воздействий как природного, так и техногенного характера. Толщина внешней оболочки - 80 см высокопрочного бетона.
Внутренняя оболочка с толщиной бетонной стены равна 1 метру 20 см. Ее покрывают сплошным стальным 8-миллиметровым листом. Кроме того, ее стяжку усиливают специальные системы тросов, натянутых внутри самой оболочки. Иными словами, это кокон из стали, который стягивает бетон, усиливая его прочность в три раза.
Нюансы защитного покрытия
Внутренняя защитная оболочка АЭС нового поколения выдерживает давление в 7 килограмм на квадратный сантиметр, а также высокую температуру до 200 градусов Цельсия.
Между внутренней и внешней оболочками существует межоболочное пространство. Оно имеет систему фильтрации газов, которые попадают из реакторного отделения. Мощнейшая железобетонная оболочка сохраняет герметичность при землетрясении в 8 баллов. Выдерживает падение самолёта, вес которого рассчитали до 200 тонн, а также позволяет выдержать экстремальные внешние воздействия, такие как смерч и ураганы, при максимальной скорости ветра 56 метров в секунду, вероятность которых возможна один раз в 10 000 лет. А еще такая оболочка защищает от воздушной ударной волны с давлением во фронте до 30 кПа.
Особенность АЭС поколения 3+
Система из четырех физических барьеров глубокоэшелонированной защиты исключает радиоактивные выбросы за пределы энергоблока в случае чрезвычайных ситуаций. Во всех реакторах ВВЭР существуют пассивные и активные системы безопасности, сочетание которых гарантирует решение трех основных задач, возникающих при аварийной ситуации:
- остановка и прекращение ядерных реакций;
- обеспечение постоянного отвода тепла от ядерного топлива и самого энергоблока;
- предотвращение выхода радионуклидов за пределы контаймента в случае аварийных ситуаций.
ВВЭР-1200 в России и мире
Безопасными стали АЭС нового поколения Японии после аварии на АЭС «Фукусима-1». Японцы тогда решили больше не получать энергию при помощи мирного атома. Однако новое правительство вернулось к ядерной энергетике, так как экономика страны понесла большие убытки. Отечественные инженеры с физиками-ядерщиками начали разрабатывать безопасную АЭС нового поколения. В 2006 году мир узнал о новой сверхмощной и безопасной разработке отечественных ученых.
В мае 2016 года завершилась грандиозная стройка в черноземном регионе и успешное окончание тестирования 6-го энергоблока на Нововоронежской АЭС. Новая система работает стабильно и эффективно! Впервые при возведении станции инженеры спроектировали всего одну и самую высокую в мире градирню для охлаждения воды. В то время как ранее строили две градирни на один энергоблок. Благодаря подобным разработкам удалось сэкономить финансовые средства и сохранить технологии. Еще год на станции будут проводиться работы различного характера. Это необходимо для того, чтобы постепенно ввести в эксплуатацию оставшееся оборудование, так как запускать все и сразу нельзя. Впереди у Нововоронежской АЭС - возведение 7-го энергоблока, оно будет длиться еще два года. После этого Воронеж станет единственным регионом, который реализовал такой масштабный проект. Ежегодно Воронеж посещают различные делегации, изучающие работу атомной электростанции. Такая отечественная разработка оставила позади Запад и Восток в сфере энергетики. Сегодня различные государства хотят внедрить, а некоторые уже используют такие АЭС.
Новое поколение реакторов трудится на благо Китая в Тяньване. Сегодня строятся такие станции в Индии, Беларуси, Прибалтике. В Российской Федерации внедряют ВВЭР-1200 в Воронеже, Ленинградской области. В планах - возвести подобное сооружение в энергетической отрасли в республике Бангладеш и Турецком государстве. В марте 2017 года стало известно, что Чехия активно сотрудничает с «Росатомом» для постройки такой же станции на своей земле. В России планируют возводить АЭС (новое поколение) в Северске (Томская область), Нижнем Новгороде и Курске.
