СТРОИТЕЛЬСТВО БУНКЕРА Четверг, 20.09.2018, 12:11
Приветствую Вас Гость
Меню сайта

Йеллоустоун
Когда рванет Йелоустоун
Всего ответов: 384

Главная » Статьи » ФУКУСИМА

Атомная станция Фукусима. Откуда взялся взорвававшийся водород

Блог-пост "Что произошло с реакторами атомной станции в Фукусиме?" вызвал интерес, в первую очередь, благодаря излишне сенсационным сообщениям отечественных средств массовой информации. Такое впечатление, что взрыва больше боятся у нас на родине, чем на самой электростанции, где технический персонал методично и самоотверженно выполняет свою работу.

Не впадая в панику и не преуменьшая опасности возникшей ситуации, попытаемся показать объективную картину того, что происходит и что может произойти на станции. Как и в прошлый раз, изложение фактических событий основано на информации японского телеканала NHK, корреспонденты которого являются чуть ли не единственными посторонними людьми, которые допускаются в зону аварии.

Несмотря на сложность пересыщенного деталями изложения, среди читателей нашего, посвященного фотографии, сайта нашлось немало людей, которые не только разобрались в физике происходящих в реакторе процессов, но и сформулировали важные поправки и уточняющие вопросы. На вопросы мы сейчас попытаемся ответить, а после этого перейдем к драматичным событиям, произошедшим за последние сутки.

Начну с того, что предположение о вероятной  причине аварии, сформулированное в предыдущем блог-посте, подтвердила компания TEPCO (Tokyo Electric Power Company) - собственник электростанции. Как и предполагалось, в результате землетрясения сработала система безопасности, которая включила гидравлику, задвинувшую управляющие стержни в активную зону реактора. Реактор  в таком состоянии генерирует около 3% обычной мощности, и для того, чтобы его полностью заглушить, требуется около недели прокачивать через активную зону воду.

С отключением электричества вышла из строя основная система охлаждения и реактор переключился на аварийную, использующую дизель-генераторы, которая проработала примерно час. Однако, после удара цунами, аварийная система также вышла из строя, что привело к испарению воды внутри реактора, его разгону и разогреву.

Рабочая температура внутри реактора около 270 градусов, однако, в условиях отсутствия должного охлаждения, температура в течение суток может подняться выше 2000 градусов. С поднятием температуры начинает генерироваться водород, что и привело к взрыву корпусов реакторов №1 и №3 электростанции.

Рассмотрим механизм образования водорода, который является причиной одной из главных слабостей данного типа реакторов.

В сороковые и пятидесятые годы, когда только разрабатывались первые ядерные электростанции, инженеры пытались выбрать материал для стержней, содержащих ядерное топливо. Идеальный материал должен беспрепятственно пропускать нейтроны и выдерживать высокие дозы радиации. На роль такого материала первоначально планировалась сталь, но в итоге был выбран цирконий, что и  привело впоследствии ко второй по величине аварии в истории ядерной энергетики (после Чернобыля), аварии на станции Three Mile Island в Пенсильвании (США), аварии, очень похожей на то, что происходит сейчас с реакторами Фукусимы.

Фотографы хорошо знакомы с цирконием, так как он применяется в лампах фотографических вспышек. Кроме атомной энергетики и вспышек, этот металл нигде в промышленных масштабах не применяется, разве что в американских кассетных бомбах BLU-97/B. На территории России этот металл производится только Чепецким механическим заводом в Удмуртии.

Цирконий имеет две неприятные для атомной энергетики особенности. При высоких температурах в воздухе он может, даже не достигая температуры плавления, взрываться. При более низких температурах, около 800 градусов, он интенсивно поглощает кислород из воды или водяного пара. Из школьного курса все мы помним формулу воды H2O. После того, как атом кислорода будет захвачен цирконием, освободившийся газообразный водород может скапливаться в самом реакторе а также, при открытых клапанах, в других местах.

Именно этот водород, смешавшийся с кислородом воздуха, и взорвался сначала на первом, а затем и на третьем энергоблоке Фукусимы.

Схема BWR реактора. Цифрой 15 обозначены топливные стержни, а цифрой 16 - управляющие (замедляющие реакцию) стержни.

Так выглядит одна из топливных сборок реактора. Между восемью топливными стержнями 8 (показаны только три из них) помещают двигающийся стержень с поглотелем нейтронов 7. 

Теперь вернемся к вопросу, что же произошло за сутки с момента взрыва водорода на реакторе №1.

К большому сожалению, оказался верным наш прогноз относительно развития событий на других реакторах электростанции. Даже заполнения реакторного зала морской водой (заполняется весь герметичный реакторный зал, а не только внутренность реактора), не смогло предотвратить взрыв водорода в третьем энергоблоке. Водорода скопилось больше, чем в первом энергоблоке, в результате чего и взрыв оказался более разрушительным. Здание энергоблока разрушено, однако проектировавшийся с учетом таких нагрузок реакторный модуль устоял.

В энергоблоке №3, в отличие от остальных реакторов станции, топливные элементы содержали смесь урана и плутония. Известно, что плутоний обладает необычайно сильным канцерогенным действием при попадании в человеческий организм. В результате взрыва водорода, возможно, произошла утечка небольшого количества плутония в атмосферу.

Не стоит сомневаться, металлическая оболочка по крайней мере некоторых из стержней, содержащих топливо, расплавлена, и расплавленное топливо вытекло на дно реактора. Это будет головной болью в течение нескольких следующих дней, но основная проблема сейчас другая.

Фукусима-1 содержит шесть энергоблоков. К счастью, три из них, с четвертого по шестой, в момент землетрясения находились на сервисном обслуживании, т.е. были полностью заглушены. Сейчас идет борьба за третий проблемный энергоблок, энергоблок №2.

Что же происходит с казавшимся стабильным энергоблоком №2 ? В предыдущем блог-посте было высказано предположение, оказавшиеся верным. На энергоблоке существовал небольшой аварийный контур, который периодически отправлял воду, полученную из сконденсировавшегося реакторного пара обратно в реактор. Этого хватало, чтобы удерживать реакцию в допустимых пределах в течение некоторого времени. После чего, согласно официальным данным, в реакторный зал с помощью четырех насосов закачивалась морская вода. Однако, мощный взрыв третьего энергоблока повредил три из четырех (по другим данным четыре из пяти) линии снабжения морской водой. Оставшаяся линия не может обеспечить требуемого потока воды (возможно, в реакторном зале есть утечка, хотя об этом телеканал NHK и молчит), и стержни реактора начали медленно оголяться.

Как получается, что мгновенные, с точки зрения человека, реакции ядерной физики не приводят к мгновенному реагированию атомного энергоблока на изменения обстановки, вызванные действиями персонала или другими причинами, а все это растягивается на часы и даже на дни?  Дело в том, что процессы в активной области реактора зависят от многих параметров - относительного расположения топливных и управляющих стержней, температуры, давления, наличия и плотности потока воды в активной зоне. Реактор - это не только ядерно-физический объект, но и, подобно тепловой электростанции или даже обычной котельной, объект термодинамический. А термодинамические процессы - это более медленные процессы. Все мы знаем - чтобы отопить дом, нужно некоторое время. Нельзя этого добиться мгновенно. К тому же, в штатном режиме реактор находится в положении равновесия, изменение которого невозможно мгновенно. Например, вся вода не может выкипеть за одну секунду и т.д.

К 17 часам 14 марта по японскому времени оголилось примерно 80 см топливных стержней и реактор начал медленно разгоняться. К 23 часам по японскому времени из-за повышения температуры и давления в активной области автоматически закрылись клапана в реакторе, сделав невозможным не только удаление из активной зоны пара и продуктов реакции, но и закачку воды.

Это означает, что в течение 24 часов, если этот процесс не удастся остановить, металлическая оболочка стержней, содержащих топливные элементы, разрушится и после этого единственной надеждой останется корпус самого реактора и корпус реакторного зала, которые могут и не выдержать нагрузки. Следующие 24 часа являются критическими. Если удастся каким-то образом, продержаться, дальше будет легче.

Нельзя исключить и возможность взрыва скопившегося водорода, хотя персонал станции и пытался до 23 часов открывать клапаны в реакторной системе и вентиляционные отверстия где только можно в здании, для того чтобы выпустить этот газ, пусть и радиоактивный, в атмосферу.

Что произойдет, если оболочка активной зоны реактора (на рисунке снизу темно-коричневая) не выдержит высокой температуры и давления и взорвется? Все зависит от того, выдержит ли взрыв укрепленная оболочка реакторного зала, стоимость которой сравнима со стоимостью самого реактора.

Энергоблок в разрезе. Хорошо видны укрепленные стенки реакторного контейнера в форме бутылки.

Что может помешать такому развитию событий? Цирконий, покрывающий топливные элементы, видимо, уже разрушился и сами топливные элементы уже лежат на дне активной зоны реактора. Оболочка этой зоны содержит специальный поглотитель, который сконструирован таким образом, что при повышении температуры топлива и по мере проникновения топлива вглубь основания оболочки, разбавляет это топливо и поглощает нейтроны, замедляя при этом ядерную реакцию.

Существует семибальная классификация последствий аварий на атомных станциях INES (International Nuclear Event Scale). Согласно этой шкале, Чернобыльская авария имеет максимальный уровень 7. Японское атомное агентство присвоило своей аварии индекс 4. Уверен, что они поскромничали, и МАГАТЭ "проапгрейдит" этот уровень до крепкой пятерки.

К сожалению, уже есть жертвы. Но это не Чернобыль, по крайней мере, еще не Чернобыль, и будем надеяться, что таковым и не станет.

Категория: ФУКУСИМА | Добавил: Sveta (17.01.2012)
Просмотров: 1118 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Опрос 1
Когда наступит Третья Мировая война?
Всего ответов: 1839

Бункер статистика

Опрос 2
Что может стать причиной Конца Света?
Всего ответов: 1097

Опрос 5
Возможна ли война Украины и России?
Всего ответов: 781

Опрос 4
От каких неприятностей может спасти бункер?
Всего ответов: 785

Опрос 6
Ситуация на Украине это
Всего ответов: 803

Опрос 7
Юго-востоку Украины нужно
Всего ответов: 776

Copyright MyCorp © 2018