АЭС
данный раздел посвящен теме атомных электростанций и всему что с ними связано.
1.05.2015 08:52
Сегодня проблемы в энергетической сфере составляют наверно один из существенных факторов влияющих на развитие цивилизации. Энергопотребление не становиться меньше а только растет с каждым годом Даже с учетом того что сегодня большинство пользователей или потребителей переходят на энергосберегающие аппараты потребления, а эффективность электрических агрегатов повышается, увы этого не достаточно что бы восполнять энергозапросы на планете Земля. С другой стороны некоторые типы источников энергии со временем будут уходить на второй план, по причине загрязнения окружающей среды, дороговизны или попросту из-за того что они закончились.
На сегодняшний день на рубеже производства электроэнергии на нашей планете стоят:
Тепловые электростанции (ТЭС) , Гидроэлектростанции (ГЭС), и Атомные электростанции (АЭС). Принципиальная разница между ними заключается в том, чем турбина, которая крутит генератор для выработки электроэнергии, будет приводиться в действие. К примеру в ТЭС и АЭС турбины крутятся паром, а вот в ГЭС потоком воды собранной в дамбе, устье какой либо реки. Далее если посмотреть на принципиальную разницу между ТЭС и АЭС, тут разницу составляет как раз таки вопрос, откуда берется тепло для создания пара который будет вращать турбину. К примеру в ТЭС для этого сжигают какое либо топливо, уголь, газ, торф, иными словами, все что горит. В АЭС тепло для нагрева воды и перевода ее в пар получается с помощью ядерной реакции которая сопровождается выделением огромного количества тепловой энергии. Контролируемой ядерной реакции.
Сегодня это основные источники электроэнергии обеспечивающие нужды населения планеты. Других способов, пока что, на сегодняшний день, наша наука не придумала (если не говорить о т.н. лженауке, но об этом в других постах).
С экологической точки зрения и наверно сюрпризом для большинства будет заявление что именно АЭС, имеют, не просто наименьшую долю вредных выбросов (как ТЭС) в атмосферу, но и практический не влияют на биогеоценоз региона в котором размещены и эксплуатируются (как например ГЭС). Особенно после отдаленного понимания как работает АЭС, после Чернобыльской трагедии 1986 года, а так же после такого отдаленного понимания что такое ядерное оружие. И порой не только среди домохозяек и гуманитариев:
<<< Все вы знаете мощь ядерного оружия?! Так вот представьте что произошло в Чернобыле в 1986 году и насколько опасно использование ядерных электростанции >>>
Эту фразу произнесла, в 2006 году на вступительной речи, преподаватель физики в одном из университетов Казахстана на лекции по ядерной физике. Кандидат физических (математических) наук. После которой я понял что группе придется, очень не легко.
Вряд ли что-то изменилось с того времени если не сказать что стало хуже. Сегодня любой человек услышав слово "атомная" или не дай бог "радиация" тут же начинает трястись от страха, перед неизвестным. Помню каждый раз собирая свои приборы у рабочей лаборатории вокруг нас вечно толпились, работники других компаний, разнорабочие и вообще все кому не лень, приходили посмотреть на наши "умные" блестящие штуки с разноцветными кабелями и проводами. Как то раз один из наших телеметристов заявил что мол мешают окружающие, задают вопросы, и так далее. После чего я пустил новость в курилке, так между делом, что наши приборы "опасные" и имеют внутри корпуса радиоактивный источник. После к нашей лаборатории не то что не подходили, а старались обходить ее стороной, мало ли чего радиация как никак....
И если у меня имелись очень мелкие предпосылки вводить людей в заблуждение, что было достаточно легко сделать, то примерно так же можно вводить людей в заблуждение и для более крупных целей. Что я и ожидаю на большинстве интернет и новостных ресурсов в ближайшее время, с учетом последних настроений в нашем обществе.
<<< Во вторник в Астане открылась VI международная выставка «Атомная энергетика и промышленность». На церемонии открытия представитель «Росатома» в республике Виталий Рябов заявил, что российская госкорпорация рассчитывает заключить с Казахстаном контракт на постройку первой в стране атомной электростанции >>>
И думаю мои прогнозы на этот счет не совсем напрасные. Растаял снег и с первыми подснежниками уже на нашем ресурсе начало прорезаться вот такое:
Вызванное очередными приступами "глубокого рирайтинга" или просто чрезмерной игрой в сталкер. И мне почему-то кажется это только
начало...
В ближайшее время, на своем и на этом ресурсе, я приготовлю серию постов на тему радиации, ядерного оружия, ну и самое главное АЭС, а именно распишу принципы их работы и устройства. Для чего специально создал раздел "АЭС" в технической полке сайта. Небольшой сбор материала, мой опыт работы с радиоактивными источниками, анализ и немного цифр по АЭС, что бы развеять напрасные страхи и стереотипы о радиации, загрязнении, и прочих сказках а-ля "антигиптил" и т.п.
Страны с атомными электростанциями (инфографика с сайта википедии)
На карте выше показано распределение интеллекта по земному шару, в зависимости от имеющихся или не имеющихся АЭС в эксплуатации.
Атомная электростанция в Казахстане это уверенность в завтрашней стабильно горящей лампочке и теплом доме. И она нам нужна, как никогда, сегодня!
С уважением tesla.
04.05.2015 11:50
Для того что оценить все возможности и недостатки атомных электростанций, необходимо иметь представление о том как они устроены и
как они работают. А по сему я предлагаю начать с ядерных реакций, возможно кое где окунувшись в школьную программу.
1. Атом - изотоп
Вещество или материя в нашем мире имеет одно неотвратимое свойство взаимодействовать между собой на разных уровнях, на физическом, (смешение, диффузия, адсорбция и так далее) на химическом ( химические реакции и образование новых веществ) и на ядерном уровне, в результате которых одни химические элементы превращаются в другие.
Для начала давайте вспомним из чего состоит к примеру крупинка кристалла поваренной соли. Сама по себе крупинка, представляющая собой вещество состоящее из двух элементов: натрия (Na) и хлора (Cl) является кристаллом в зависимости от условий (температура, давление) -это вещество состоящее из двух хим. элементов.
Химический элемент это атом вещества, состоящий в свою очередь как и любой другой атом из ядра в центре и электронных уровней, на которых размещаются электроны. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Каждая частица имеет заряд положительный или отрицательный либо не имеет его вовсе. К примеру электрон заряжен отрицательно, протон положительно, а нейтрон не заряжен и является нейтральным. На каждое количество протонов в ядре имеется равное количество электронов в электронной оболочке атома. К примеру у натрия
Вокруг ядра расположены 11 электронов, а это значит что в его ядре находятся 11 протонов, обеспечивающих соответствующий заряд
ядра атома, и именно по этому он находится под порядковым номером 11 в таблице химических элементов Д.И. Менделеева.
Его атомная химическая масса (22.98977.....а.е.м) является набором из масс всех составляющих атом частиц, протонов, нейтронов и электронов. 11п+12н+11е, вот только масса электрона непомерно мала по отношению к массе протона, а сам протон немногим легче нейтрона. И суммарно мы имеем именно это значение. Но тут следует отметить, что если в случае с равным количеством протонов в ядре к электронам в оболочке - это норма, то вот количество нейтронов к протонам это уже величина не постоянная, которая называется избытком массы.
Элементы которые имеют избыток массы (положительный или отрицательный), то есть меньшее или большее число нейтронов к количеству протонов в ядре называются изотопами. Количество нуклонов (протонов нейтронов) в изотопе обозначается левым верхним индексом как в таблице ниже. К примеру изотоп натрия натрий-33 имеет в ядре 11 протонов и 22 нейтрона от чего его масса становиться больше (33.02 а.е.м)
23 изотопа химического элемента натрия (таблица позаимствована из википедии) где z кол-во протонов, n-кол-во
нейтронов.
Символ нуклида |
Z(p) | N(n) |
Масса изотопа[1] (а. е. м.) |
Период полураспада[2] (T1/2) |
Спин и чётность ядра[2] |
---|---|---|---|---|---|
Энергия возбуждения | |||||
18Na | 11 | 7 | 18,02597 | 1,3·10−21 с | 1- |
19Na | 11 | 8 | 19,013877 | 40 нс | 5/2+ |
20Na | 11 | 9 | 20,007351 | 447,9 мс | 2+ |
21Na | 11 | 10 | 20,9976552 | 22,49 с | 3/2+ |
22Na | 11 | 11 | 21,9944364 | 2,6027 года | 3+ |
22mNa | 583,03 кэВ | 244 нс | 1+ | ||
23Na | 11 | 12 | 22,9897692809 | стабилен | 3/2+ |
24Na | 11 | 13 | 23,99096278 | 14,9590 ч | 4+ |
24mNa | 472,207 кэВ | 20,20 мс | 1+ | ||
25Na | 11 | 14 | 24,9899540 | 59,1 с | 5/2+ |
26Na | 11 | 15 | 25,992633 | 1,077 с | 3+ |
27Na | 11 | 16 | 26,994077 | 301 мс | 5/2+ |
28Na | 11 | 17 | 27,998938 | 30,5 мс | 1+ |
29Na | 11 | 18 | 29,002861 | 44,9 мс | 3/2+ |
30Na | 11 | 19 | 30,008976 | 48,4 мс | 2+ |
31Na | 11 | 20 | 31,01359 | 17,0 мс | 3/2+ |
32Na | 11 | 21 | 32,02047 | 12,9 мс | 3- |
33Na | 11 | 22 | 33,02672 | 8,2 мс | 3/2+ |
34Na | 11 | 23 | 34,03517 | 5,5 мс | 1+ |
35Na | 11 | 24 | 35,04249 | 1,5 мс | 3/2+ |
36Na | 11 | 25 | 36,05148 | 260 нс | |
37Na | 11 | 26 | 37,05934 | 1 мс | 3/2+ |
Как видно из таблицы все 23 изотопа элемента натрия имеют разное время полураспада (время жизни) которое варьируется от 0.000000000000000000013 секунды и до 2.5 лет. Имеется так же и стабильное состояние элемента. У некоторых химических элементов при большом многообразии изотопов может быть больше 1 варианта стабильного состояния состава ядра, как к примеру изотопы углерода 12С и 13С, оба являются стабильными, при наличии 13-ти других нестабильных.
Ну так вроде, что такое атом и из чего он состоит, более менее вспомнили, а так же вспомнили что такое изотоп. Ведь если не иметь хоть малейшего представление об этом, то смысл и принцип работы реактора АЭС можно не понять.
А теперь давайте разберем некоторые виды радиоактивного излучения, которые различные изотопы атомов веществ, могут испускать при ядерных реакциях различной величины. Расположены по мере увеличения проницаемости и соответственно опасности для человека.
Альфа излучение - поток (альфа) частиц состоящих из ядер атома гелия. Как нам известно из периодической таблицы химических элементов, гелий стоит под номером №2, а значит имеет 2 протона и 2 нейтрона в ядре, и его электронная оболочка заполнена двумя электронами (насыщена до предела, от чего гелий не имеет возможность реагировать с другими веществами, и лишен возможности создавать химические связи). Поток альфа частиц цельных ядер гелия называет альфа излучением. Данный вид излучения имеет крайне слабую проницаемость в сравнении скажем с другими видами излучения. Данный вид излучения имеет относительный уровень опасности для человека, который зависит от того как альфа излучение инициировалось, а точнее от кинетической энергии частиц.
Бетта излучение - поток (бетта) частиц состоящий из электронов.
Гамма излучение - поток электромагнитного излучения, или поток гамма квантов. Испускается ядром атомов, в виде гамма кванта, к примеру при переходе электрона с одного энергетического уровня на другой, ядро выбрасывает избыток энергии в виде электромагнитного излучения.
Нейтронное излучение - поток нейтронов. В зависимости от энергии излучения нейтроны делятся на быстрые, сверхбыстрые, промежуточные, тепловые и медленные. Так как нейтрон является не заряженной частицей, его проникающая способность крайне велика. И если в случае с гамма излучением используется плотная защита (свинцовые плитки), то нейтронное излучение блокируется водородсодержащими материалами, полимерами, водой. Для сравнения представьте пулю попадающую в металлическую пластину (стену) от которой она скорее всего срикошетит (отлетит), и попадание последней в некоторый объем легкого материала в котором она постепенно потеряет свою скорость и остановиться. Так вот атомы водорода для нейтрона, это тоже самое что для пули мягкий гель или поролон. Как то так...
Но нейтронное излучение зачастую сопровождается и гамма излучением. Это вынуждает использовать комбинированные экраны для защиты человека, что успешно и делают на АЭС, исследовательских реакторах, и так далее...
Можно с уверенностью заявить что оба этих излучения крайне опасны для человека в зависимости от интенсивности, дистанции до радиоактивного источника и времени проведенном под его воздействием. И если альфа и бетта излучение губительно только в случае попадания частиц вещества выделяющего это излучение внутрь организма, то гамма и нейтронное излучение опасно даже на расстоянии.
2. Ядерные реакции (ЯР)
Взаимодействие ядер одних атомов с другими, деление ядер с образованием новых химических элементов, сопровождающиеся выделением или поглощением энергии можно назвать ядерными реакциями.
Если взглянуть на весь ряд известных химических элементов, каждый в котором является своего рода изотопом, можно наблюдать следующую зависимость. Деление легких ядер до изотопа железа-56 сопровождается поглощением энергии, а деление тяжелых ядер от железа-56 и выше по номерам зарядов элементов и их изотопов сопровождается выделением энергии. Точно так же как и объединение легких ядер в большее ядро, рождение нового элемента, (синтез) сопровождается выделением энергии, а объединение тяжелых ядер в более массивные идет с поглощением энергии. К примеру на нашей звезде по имени Солнце (С) идет именно синтез легких ядер в более тяжелые (водород превращается в гелий) с выделением энергии, но только к этому ядерному синтезу нужно добавить приставку "термо".
В следствии этой зависимости явилось на свет, то что мы называем управляемым термоядерным синтезом (УТС). Где из легких ядер атомов собирается более тяжелое ядро и все это сопровождается выделением энергии. Но, данный метод получения энергии с помощью УТС, еще не воплощен в жизнь, так как имеется ряд проблем как на практике так и в теории.
Рассмотрим процессы деления ядер атомов элементов которые находятся далеко за линией железа, и соответственно процессы которые протекают с выделением энергии. Это именно те самые реакции которые происходят в чреве реакторов АЭС и при инициации взрыва ядерного оружия.
Для начала следует отметить, что реакции деления ядер могут протекать самостоятельно или спонтанно, а также инициироваться подводом внешней энергии, вынужденно (бомбежка другими частицами, чаще нейтронами) От чего ЯР деления разделяют на два типа: спонтанные и вынужденные.
К примеру спонтанная ядерная реакция Америция (излучение альфа частиц) может начать вынужденную ядерную реакцию с выделением нейтронов у Бериллия, если эти два элемента расположит рядом, после чего один начинает "бомбить" другой, вызывая вынужденную ядерную реакцию второго.
Но наибольший интерес энергетики привлекает продолжение таких реакций - цепные ядерные реакции. Которые инициируются частицами образовавшимися как продукт от предыдущих по времени ядерных распадов, с продолжительностью которая зависит от условий протекания такой реакции и количества ядерного реагента.
К примеру нейтрон образовавшихся в результате распада какого либо ядра, бомбит другое ядро разрушая его и высвобождая большее количество нейтронов которые в свою очередь повторяют цикл.
Продукты цепных ядерных реакций это вещества на порядок меньших или больших по массе атома (изотопа) от изначального ядерного реагента.
Одним из главных условий цепной ядерной реакции является показатель рождения новых нейтронов или так называемый коэффициент размножения нейтронов (КРН)Который указывает сколько новых нейтронов, готовых к циклу реакции, было рождено в результате бомбардировки ядра атома. Так как часть нейтронов выделившихся во время деления ядра может быть захвачено или поглощено другими атомами и во время рождения других атомов химических элементов как продуктов ядерной реакции, данный показатель является прямым фактором влияющим на дальнейшее протекания ядерной реакции.
Если КРН меньше еденицы (КРН <1) цепная реакция не наступает.
Цепные реакции могут быть контролируемыми или неконтролируемыми. В АЭС используется контролируемая ядерная реакция, а вот при ядерном взрыве цепная ядерная реакция проходит в бесконтрольном режиме. Разница между этими двумя понятиями велика.
Более того для создания условий соответствующих для протекания неконтролируемой цепной ядерной реакции (как при взрыве ядерной бомбы) на реакторе АЭС практически невозможно, ввиду конструктивных особенностей реакторов, а так же благодаря такому параметру как критическая масса, говоря о котором и мы продолжим данный пост.
3. Критическая масса
В физике критической массой называют наименьшую (минимальную) массу вещества которая способна начать вынужденную ядерную реакцию с последующим цепным протеканием последней и переход на уровень самоподдерживающейся. Это такая масса делящегося вещества в которой коэффициент размножения нейтронов равен или больше единицы.
Если считать справедливым утверждение что нейтроны с большей кинетической энергией вылетают именно с поверхности вещества, то форма определенного радиоактивного вещества имеет значение. А потому наименьшей критической массой вещества обладает образец сферической формы.
Критическая масса у опытного образца может резко уменьшится если к примеру его накрыть каким либо отражающим нейтроны материалом, от чего нейтроны отражаясь от поверхности отражателя перестают покидать пространство реакции таким образом увеличивают коэффициент рождение нейтронов в прогрессии. В данном случае очень быстро может начаться вынужденная ядерная самоподдерживающаяся цепная реакция которая может привести к выделению большого количества энергии (тепловой), а так же к выбросу различных видов лучей (гамма, бетта, альфа и так далее).
В истории изучения такого явления как критическая масса вещества, известны несчастные случаи:
1)
<<< 21 августа 1945 года молодой ученый Гарри Даглян в одиночку проводил эксперимент по изучению отражения нейтронов. Ядро было помещено внутрь конструкции из блоков из карбида вольфрама, отражателя нейтронов. Добавление каждого нового блока весом 4,4 кг (общая масса блоков должна была составить 236 кг) приближало сборку к критическому состоянию. При попытке установки очередного блока Даглян уронил его прямо на плутоний, что перевело сборку в надкритическое состояние. Несмотря на то, что блок был немедленно убран, Даглян получил смертельную дозу излучения (около 5-8 Зв) и умер от лучевой болезни через 25 дней.
Во время инцидента также пострадал второй человек, охранник Роберт Дж. Хеммерли, не участвовавший в эксперименте, он получил дозу приблизительно 0,2 Зв. Хеммерли умер в 1978 году (через 32 года после происшествия) от лейкемии в возрасте 62 лет.
В процессе инцидента произошло примерно 1016 делений, никелевый чехол на плутониевом шаре не разрушился >>>
2)
<<< 21 мая 1946 года физик Луи Злотин проводил в лаборатории Лос-Аламоса эксперимент по изучению свойств деления ядер с помощью установки отражателя нейтронов в подкритическую сборку, при этом он проводил демонстрацию опыта семи другим учёным. За свою чрезвычайную опасность эксперимент носил название «дёргание дракона за хвост». Экспериментатор помещал ядро между двумя бериллиевыми полусферами (играющими роль отражателя) и вручную опускал верхнюю полусферу на ядро, придерживая её большим пальцем за отверстие в верхней части. При перемещении полусферы вверх и вниз датчики регистрировали изменение активности сборки. Единственным предметом, препятствовавшим смыканию полусфер, являлось жало плоской отвертки, которую ученый держал в правой руке. Злотин проводил данный эксперимент уже более десяти раз, ранее Энрико Ферми говорил ему и другим сотрудникам, участвовавшим в экспериментах, что если они не прекратят свои опасные опыты, то «погибнут в течение года».
Во время опускания верхней полусферы отвертка Злотина соскользнула, и полусферы сомкнулись, полностью окружив плутоний. Сборка мгновенно перешла в надкритическое состояние, однако Злотин быстро сбил верхнюю полусферу на пол, остановив цепную реакцию, чем, возможно, спас жизни остальных людей, находившихся в лаборатории. Злотин получил большую дозу облучения — 9 Зв, и умер через 9 дней. Остальные присутствовавшие получили дозы в 0,2-1,8 Зв. Двое из них скончались через 18 и 20 лет после происшествия, от лейкемии и инфаркта соответственно >>>
Таким образом образец плутония с подкритичной массой 6.2 кг плотностью 15.7 г/см3 участвовавший в обоих экспериментах получил название Заряд-Демон (Demon-core).
Ну полагаю на этом пора заканчивать. Разумеется раскрыть в одном посте такую тему как ядерные реакции очень детально, сложно. Но тем не менее для общего представления что происходит, почему и как, думаю достаточно. В ближайшие дни будет опубликован следующий пост АЭС#3, где мы рассмотрим принцип работы атомной электростанции и ядерного реактора.
С уважением tesla.
Андрей (Monday, 29 October 2018 06:15)
Моя любимая авария:
http://rb.mchs.gov.ru/mchs/radiation_accidents/m_other_accidents/1958_god/PO_Majak_g._Ozersk_2_janvarja_1958_g.
GM (Monday, 29 October 2018 10:49)
Здравствуйте Андрей.
Обязательно ознакомлюсь.
GM (Monday, 29 October 2018 10:57)
Охренеть,
Прочитал - просто нет слов. Сами выступили экранами и перевели образец в критическое состояние. Кто бы мог подумать.
14.05.2015 20:00
"А знаешь почему азот в шинах полезен? Он не спускает при проколе шины, ведь у него молекулы вот такие!!!"
загнув фалангу пальца, пояснял индивид, только что купив смесь 99% азота, вместо 78% по цене в 5 раз дороже.
Здравствуйте дорогие друзья писатели и читатели!
Сегодня атомные электростанции (АЭС) это наиболее перспективный и я бы даже сказал единственно возможный в рамках наших фундаментальных познаний, источник энергии который способен покрыть нужды всего человечества. Ни одна так называемая "зеленая энергия" на это не способна.
1. АЭС Давайте рассмотрим устройство одной такой электростанции, ее агрегаты и процессы в них протекающие.
АЭС отличается от ТЭС/ТЭЦ только тем что для получения тепловой энергии не нужно сжигать топливо, такое как уголь, газ, мазут и
так далее. Следовательно АЭС не имеет вредных выбросов в атмосферу, что уже является огромным плюсом. В АЭС тепло вырабатывается путем контролируемой цепной ядерной
реакции.
Контролируемая ядерная реакция протекает в реакторе, более детально о котором мы поговорим позже. Сопровождается выделением тепла и рядом излучений как и любая ядреная реакция деления тяжелых ядер.
Первый контур. Реактор нагревает теплоноситель доводя его до высокой температуры и высокого давления в первом контуре. Таким образом осуществляется отвод тепла или охлаждение реактора.
Второй контур. Горячий теплоноситель из первого контура отдает свое тепло в теплообменнике или парогенераторе который располагается в цепи второго контура, нагревая воду второго контура и превращая ее в пар. Теплоноситель первого контура в данном случае охлаждается и возвращается в обратно к реактору.
В качестве теплоносителя может выступать не только вода, но и расплавы различных металлов: свинец, натрий...
Таким образом осуществляется образования пара с необходимыми параметрами для вращения турбин. Причем безопасно. В случае утечки реагента в первый контур, загрязненная вода не попадает в контур второй.
Образовавшийся пар во втором контуре движется к лопаткам турбин и приводит турбину во вращение, которая в свою очередь вращает генератор переменного тока, ну а тот вырабатывает электричество.
После выхода из турбины, пар необходимо охладить, и вернуть в обратно к парогенератору, для чего его пропускают через так называемый теплообменник третьего контура. Где пар прошедший через турбину, охлаждается и конденсируется и вновь направляется к парогенератору. А вода из третьего контура, которая забрала тепло у воды второго контура, уже может направляться на различные способы охлаждения: сбрасываться в водохранилище, проходить через систему градирен.
Таким образом сброс тепла с реактора осуществляется в три этапа. И только на втором этапе электростанция использует тепловую энергию что бы получить ту самую электрическую энергию.
Из вредных выбросов, преимущественно, только контейнеры с отработанным топливом, которые хоронятся на специальных полигонах, в землю, откуда это топливо и добыли в принципе. Ну и выбросы пара при использовании градирен для охлаждения воды т.н. третьего контура.
2. Аварийность. Какая существует опасность при эксплуатации АЭС такого типа, и в чем она заключается?
Кратко. На данной схеме видно что реактор работает в режиме непрерывного охлаждения. В случае если это охлаждение будет нарушено, температура и давление в системе охлаждения превысит допустимые пределы, что повлечет за собой разрушение реактора. В данном случае авария такого типа которую смело можно назвать тепловой взрыв, может произойти не только на АЭС. Аналогичная авария может произойти и на ТЭС/ТЭЦ в случае выхода из строя системы охлаждения.
Да что ТЭС/ТЭЦ, когда я работал с сфере установки парового отопления и котлов к ним. Наблюдал как местные умельцы конструировали котлы с нарушенной системой теплообмена. Благо никто не пострадал. Берешь болгарку вырезаешь котел который стал похож на мячик и ставишь свой.
Но разумеется последствия такой аварии, в случае с АЭС будут более плачевны. Так как разрушение реактора может повлечь за собой выброс радиоактивного материала в окружающую среду. Собрать и утилизировать который сложно или даже невозможно. Но именно потому на АЭС в отличии от других электростанций, уровень защит и вспомогательных линий для охлаждения значительно превосходит тот что имеется на электростанциях. Для того что бы устроить "чернобыль" на современных АЭС, нужно не просто постараться, а приложить к этому определенные усилия.
3. Реактор.
В данном случае мы не будем говорить о экспериментальных, исследовательских, промышленных реакторах, а ограничимся только
энергетическими, или теми которые служат на АЭС, и основной задачей для которых является выработка электроэнергии.
Каким же образом, реакция деления ядра, контролируется в реакторе АЭС? В предыдущем посте о ядерных реакциях, мы с вами говорили о таком понятии как критической масса. Помните как отношение количества свободных нейтронов новорожденных к поглощенным, должно немного превышать 1, как условия для начала цепной реакции деления. Как нам уже известно, нейтроны имеют свойство отражаться, поглощаться и замедлятся. Некоторые материалы поглощают нейтроны, некоторые отражают, а некоторые замедляют их движение. Для начала что бы можно было управлять реактором в зоне реакции должно быть достаточное количество замедлителя, в качестве которого могут быть разные материалы. Замедлитель позволяет сделать реакцию более стабильной, или менее динамичной. Он так же позволяет снижать потери или перерасход нейтронов, увеличивая эффективность работы реактора, понижая его загрузку.
Но основной контроль за реакцией осуществляется благодаря поглотительным стержням. Вводя поглотитель глубже в зону реакции, мы увеличиваем поглощение нейтронов, реакция замедляется, а ее интенсивность падает и наоборот извлекая поглотитель, мы делаем реакцию более интенсивной, энергии выделяется больше., тепловая мощность реактора растет. Топливо в реакторах в зависимости от типов, чаще встречается в виде порций - блоков, которые называются тепловыделяющими сборками (ТВС), которая в свою очередь состоит из тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ). Именно в них происходит деление ядер.
Схематическое устройство гетерогенного реактора на тепловых нейтронах 1 — Управляющий стержень; 2 — Радиационная защита; 3 — Теплоизоляция; 4 — Замедлитель; 5 — Ядерное топливо; 6 — Теплоноситель. (Схема взята с википедии)
Далее по свойству нейтронов, реакторы делятся на:
- реакторы на быстрых нейтронах
- реакторы на смешанных нейтронах.
- реакторы на промежуточных нейтронах.
- реакторы на медленных нейтронах (тепловых)
По типу размещения топлива, делятся на:
- гетерогенные (топливо и замедлитель разделены отдельными порциями (блоками))
- гомогенные (топливо и замедлитель смешаны)
-Так же реакторы могут делиться по виду топлива, (Какие изотопы применяются), по степени обогащения, по химическому составу.
-Могут делиться по виду теплоносителя в различных контурах охлаждения (Вода, Газ, тяжелая вода, расплавы металлов, солей, и так далее).
-По типу замедлителя: Какое вещество используется в качестве замедлителя? (Графит, Вода, Тяжелая вода и так далее)
-По конструкции реактора (Корпусные и канальные)
-По способу генерации пара (реактор с внешним парогенератором и кипящий реактор)
В общем все эти особенности воплощения реакторов АЭС порождают некоторое количество различных реакторов по конструкции.
Но для примера необходимо выбрать какой либо реактор, что бы мы могли по нему пробежаться разбирая детали и нюансы его работы. Думаю наиболее перспективной в следствии показателей эффективности, а так же безопасности являются реакторы типа ВВЭР (водо-водяной корпусной энергетический реактор) или PWR от анг Pressurized water reactor. Реактор был разработан в СССР и получил широкое применение во всем мире. Данный тип реактора в качестве теплоносителя и замедлителя использует обычную воду.
На фотографии сборка блока реактора ВВЭР-440 в Словакии. Должен сказать что это средненький по размерам реактор в сравнении с ВВЭР-1000 или 1200. (последняя цифра в наименовании реактора означает максимальную (электрическую) мощность в МВт в час, которую реактор теоретический способен выдавать. Тепловая мощность реактора превышает электрическую. На сколько? Ну с учетом КПД реакторов в районе 30 % в зависимости от типа, можно понять что АЭС это просто отличный способ по выработке тепловой энергии для отопления жилых и промышленных помещений.
А вот и схема реактора ВВЭР-1000: 1 — привод СУЗ; 2 — крышка реактора; 3 — корпус реактора; 4 — блок защитных труб (БЗТ); 5 — шахта; 6 — выгородка активной зоны; 7 — топливные сборки (ТВС), регулирующие стержни;
Зона где протекает ядерная реакция состоит из 163 ТВС (сборок) каждая из которых заполнена 312 ТВЭЛами, при загрузке реактора он умещает в себе 66 тон урана. А масса только одного его корпуса 330 тон.
Внутри каждого ТВС равномерно распределены 18 трубок для стержней регуляции (поглотителей).
На фото выше 163 ТВС загруженных в реактор.
По схеме выше под номером 1 находится привод системы управления и защиты (СУЗ)
Именно этот привод спускает поглотительные стрежни в зону реакции для снижения количества нейтронов и соответственно для понижения уровня выделяемой тепловой энергии. Или извлекает из зоны реакции в случае если необходимо поднять уровень выделения энергии.
В случае аварийной ситуации все поглотительные стержни запускаются в зону реакции что приводит к остановке реакции деления ядер, так как большинство выделенных нейтронов поглощается этими стержнями. Таким образом реактор глушится.
Один из энергоблоков Кольской АЭС. Верхняя крышка реактора ВВЭР-440.
Выгорание топлива в реакторах данного типа колеблется в районе 40 МВт*сутки/кг. то есть Для обеспечения мощности в 40МВт в течении суток, "сгорит" 1 кг топлива.
Одним из недостатков данного типа реакторов является необходимость остановки работы реактора для осуществления перезагрузки свежих ТВС.
Что же касается возможности ядерного взрыва на АЭС, как считают некоторые люди, следует им предложить попробовать вставить в реактор больше топливных элементов особенно в те места и свободные пространства которые в реакторе отсутствуют, возможно тогда вам удастся создать состояние близкое к критической массе, что и повлечет за собой неконтролируемую ядерную цепную реакцию, или ядерный взрыв.
15.05.2015 19:00
Про Чернобыль наверно не писал только ленивый. Но вот почему-то все чаще, с ужасающими выводами о трагедии, экономическом и экологическом ущербе который был причинен краю, а то и вовсе о реакции аварийных служб, про то как они непутёво устраняли последствия разрушения реактора. Но вот самой причиной аварии задавались наверно только специалисты. Гуманитарию сложно писать о таком, да и не интересно. Лучше написать о том как "кровь, кишки, распидарасило..." (интер. мэм)
Так как в предыдущих трех постах, мы уже разобрали, (разумеется не на профессиональном уровне но тем не менее более менее понятно и верно) много терминов, вспомнили строение атома, ядер, их реакции распада, рассмотрели принцип работы атомной электростанции, а так же типового реактора, думаю теперь многие смогуть понять что же произошло на Чернобыльской АЭС в апреле 26-го 1986 года.
На самом деле есть несколько версий трагедии, но эта мне кажется более вероятной. Объяснение на займет много времени так как оно очень простое, и как я уже говорил ранее всего прочитанного в цикле постов о АЭС вам должно хватить что бы понять, причину этой аварии.
Да начала давайте рассмотрим что же происходило на станции в этот день. Работала ли она в штатном режиме или на ней проводились какие либо плановые или не плановые мероприятия. А так же взглянем на хронологию развитие событий последних нескольких часов до аварии.
Тип реактора РБКМ (реактор большой мощности, канальный) теплоноситель: вода, топливо: двуокись урана 235 обогащенная от 1.3 до 3%.
25 Апреля был заглушен реактор четвертого энергоблока для предупредительного ремонта, по завершению которого как обычно проводились испытания оборудования и самого реактора. Ранее уже было проведенного несколько аналогичных испытаний. Для испытания требовалось вывести реактор на относительно слабую мощность, понизив ее до 700-1000 МВт (тепловых) 20-30% от максимальной мощности. Примерно за сутки до аварии удалось снизить мощность на 50%. Во время работы на такой мощности началось ксеноновое отравление реактора.
Ксеноновое отравление - (или ионное отравление). В момент деления ядер, побочно образуется изотоп йода с периодом полураспада (ппр) в 6.5 часов после распада которого образуется радиоактивный изотоп ксенона (ппр уже 9 часов), который прекрасно поглощает нейтроны. Соответственно снижая реактивность реактора. Что является негативным явлением и зачастую появляется в момент работы реактора на минимальной мощности.
Пик отравления был пройден, ведь время жизни изотопа ксенона ограничено. И с распадом вредного изотопа ксенона который поглощал нейтроны необходимые для стимуляции цепной реакции, положительная реактивность реактора постепенно росла. Возможно из-за повторного отравления реактора, или в результате перехода на с одного режима управления на другой, мощность не смогли удержать на нужном занижен уровне и она внезапно снизилась до 30МВт тепловых. Реактор почти заглох.
Было принято решение восстановить мощность реактора путем извлечения поглощающих стрежней. Тем самым увеличивая положительную реактивность реактора. Мощность была доведена до 200 МВт тепловых. Цель данного эксперимента заключалась в проверки возможности питания части циркуляционных насосов от выбегающей турбины, на случай необходимости автономного питания циркуляционных насосов.
Вот тут уже досконально не известно, почему при такой мощности реактора и включенных всех циркуляционных насосов, при пониженной парогенерации, вдруг на входе в активную зону начинал кипеть теплоноситель (вода). Возможно турбина в следствии уменьшения потока пара перестала питать несколько циркуляционных насосов, из за чего охлаждение реактора снизилось. Теплоноситель начинал кипеть локально, на входе в активную зону реактора. А так как вода в реакторе используется еще в качестве замедлителя, от того какие свойства она имеет зависит и положительная реактивность реактора. Таким образом мощность реактора может очень быстро начать расти в следствии того что вода переходит в пар, чем больше воды начинает переходить в пар при отсутствии замещения свежей водой количество нейтронов увеличивается.
Все это вело к накоплению положительной реактивности. Иными словами когда растравление (от ксенона) реактора закончиться обязательно должна была начать расти мощность. Части поглощающих стержней на местах уже не было.
И судя по регистратору в операторской, который зафиксировал нажатие кнопки аварийной защиты - такой момент наступил 01:23:38 (26-Апр 1986) спустя 34 минуты после начала тестирования автономного питания циркуляционных насосов от турбины. После запуска аварийной защиты, поглощающие стержни были сброшены в активную зону реактора, для того что бы поглощая нейтроны остановить реакцию полностью - заглушить реактор. Но реактор не был заглушен а наоборот его мощность начала очень быстро расти, что и привело к перегреву и тепловому взрыву реактора с последующим его разрушением.
Аварийная защита должна была сработать в любом случае. Но конструкция поглощающих стержней аварийной защиты оказалась не приемлемой. Как нам уже известно вода в реакторе это и не только охладитель-теплоноситель но еще и замедлитель нейтронов.
При погружении стрежня, вода которая находится в канале куда пойдет стержень начинает вытесняться тем самым увеличивая реактивность реактора. Но стержень должен обладать большими поглощающими свойствами чем вода. Так то верно но эти стержни были сделаны из двух материалов, двух частей, поглотитель (карбид бора) на всю длину активной зоны и вытеснитель графит. Графит который служил вытеснителем воды из каналов обладал меньшими поглощающими свойствами чем вода. В определенный момент погружения стержней в активную зону, графит замещал воду тем самым вызывая положительную реактивность, что и привело при сбросе стержней в активную зону к росту скорости реакции, вместо ее гашения.
Фирсов Александр
Окончил МИФИ с красным дипломом, с 1984-го по 1987 г. работал в отделе управления ядерным реактором в НИКИЭТ-е
"Суммарно мощность реактора резко упала, вот только в его нижней части она резко возросла. Очень резко. Стержни не долетели до нижней части реактора даже под своим весом после отключения сервоприводов, лопнувшие в нижней части реактора трубы с перегретой водой выбросили их обратно"
Сегодня данная ошибка в конструкции стержней устранена, но все по прежнему боятся атомных электростанций.
С уважением tesla.
19.05.2015 07:02
Не забегая вперед, теории и описание принципов работы АЭС, я приберег статью о эффективности атомных электростанций напоследок. Оценка стоимости строительства и эффективности таких станций является довольно важным моментом. Читателю стоит показать насколько выгодны АЭС в сравнении с теми же популярными ТЭС, ТЭЦ. Ну а по выдаваемой мощности эффективнее всяких ветряков и солнечных батарей.
И так, сколько сегодня стоит построить один энергоблок? Ну опять же смотря где, смотря кому, смотря кто будет строить.
g-git mode ON но ссылки даны, а не мое выделено курсивом : -D
"Авторы недавнего исследования Католического университета Левена обнаружили 137 оценок стоимости одномоментного строительства АЭС в 28 различных источниках. Результаты исследования показывают, что издержки могут варьироваться от 1,316 тыс. евро за 1 кВт до 6,934 тыс. евро за 1 кВт (здесь и далее все оценки приведены в евро, на 2012 год).
Стоимость сооружения двухблочной АЭС по проекту, впервые осуществляемому в стране, но уже реализованному в других странах и строящемуся на существующей площадке, исследование оценивает (с учетом погрешности) в 3,91 тыс. евро за 1 кВт, причем отклонение может составлять от – 20 до + 30%. Оценочно стоимость строительства двух реакторных блоков по 1 тыс. МВт составляет 7,8 млрд евро. Если строится только один блок в 1 тыс. МВт, то стоимость увеличивается до 4,25 млрд евро, или 4,25 тыс. евро за 1 кВт.
Строительство АЭС из двух блоков по проекту, который уже был осуществлен в стране и реализуется на существующей площадке, может обойтись примерно в 3,4 тыс. евро за 1 кВт при отклонениях от сметной стоимости от –10 до +15%. Эта оценка предполагает стоимость сооружения АЭС из двух блоков по 1 тыс. МВт каждый в 6,8 млрд евро. Если строится один тысячемегаваттный блок, то он обойдется в 3,57 тыс. евро за 1 кВт, или 3,6 млрд евро"
"На основе описанных выше предположений авторы исследования Левенского университета рассчитывают приведенную стоимость электроэнергии следующим образом. Для эксплуатируемой в данный момент АЭС проект ее расширения путем постройки двух дополнительных реакторов того типа, который уже реализован в другой стране, но в данной стране еще не строился, при стоимости одномоментного возведения объекта 3,91 тыс. евро за 1 кВт этот показатель равен 84 евро за 1 МВт · ч. Для единичного реактора со стоимостью возведения при тех же условиях 4,25 тыс. евро за кВт этот показатель увеличивается до 89 евро за 1 МВт · ч.
Если речь идет о расширении существующей АЭС путем постройки одного блока с реактором, проект которого уже был реализован в данной стране, при стоимости одномоментного возведения объекта 3,4 тыс. евро за 1 кВт, то полная приведенная стоимость электроэнергии составит 75 евро за 1 МВт · ч. Авторы оговаривают, что каждая оценка имеет погрешность в ± 4,25 евро за 1 МВт · ч в связи с неопределенностью затрат на эксплуатацию и содержание (± 0,75 евро за 1 МВт · ч) и топливных затрат (± 3,5 евро за 1 МВт · ч)"
Ну и комментарий эксперта оттуда же:
Стив КИДД, старший партнер East Cliff Consulting, имеет 18-летний опыт работы на руководящих должностях WNA и предшествовавшего ей Уранового института (перевод статьи из Nuclear Engineering International):
– Часто звучат жалобы атомной отрасли на то, что она предлагает замечательные проекты реакторов, а денег на их строительство не находится. Финансовый сектор часто винят в неготовности финансировать атомные стройки, а банки развития (например, Всемирный банк) наложили мораторий на финансирование атомной энергетики в развивающихся странах.
Одно из возможных объяснений состоит в том, что финансовые учреждения попросту не разбираются в атомной энергетике и даже, вероятно, находятся в оппозиции к ней. Эта жалоба часто звучит в связи с банками развития, но она мало связана с реальностью. Верно, что в финансовых учреждениях люди с антиядерной программой в головах весьма влиятельны, но это не вполне объясняет противодействие этих учреждений атомной энергетике.
А вот примерно какова будет себестоимость в центах/кВт в зависимости от типа станции. Как видно из позаимствованных таблиц, 1 кВт с АЭС все же дешевле.
Но вот тут небольшое приложение к таблицам с того же сайта:
"Доклад 2004 г. Экономическое будущее ядерной энергетики из Чикагского университета, который финансируется министерством
энергетики США, сравнивается с приведенными расходами на электроэнергию будущей атомной, угольной и газовой генерации в этой стране. Были учтены различные варианты ядерной генерации, и на
первоначальный ABWR или AP1000 они варьируются от 4,3 до 5,0 ц/кВтч на основе «однодневных» капитальных затрат в размере от 1200$ до 1500 $/кВт, в течении 60 лет функционирования станции, пяти
лет строительства и 90% емкости. Уголь дает 3,5 - 4,1 ц/кВтч и газ (ПГУ) 3,5 - 4,5 ц/кВт-ч. Но эти цифры, в основном, сильно зависят от цен на топливо"
Примерные оценки строительства АЭС в РК.
И для сравнения в Бангладеш.
g-git mode OFF.
В Бангладеше строить АЭС дешевле чем в РК, получается). Но опять же не известно что за АЭС и сколько блоков там и тут. Давайте для примера возьмем два реактора по 1000 МВт, стоимость строительства каждого пусть даже 5млрд $. Сроки строительства 6 лет. А сроки эксплуатации 50 лет. Не претендую на точность расчета но тем не менее определенные выводы сделать из него можно.
Тьфу ты, да что это я все в ручную да в ручную, ведь есть же мой любимый эксель)))
Сравним проект строительства по заявленным цифрам в Казахстане пусть даже и таким дорогим как 5 млрд $ за 1 энергоблок, с проектом ВЭС на Ерейментау который вот вот ждем. (Спасибо за информацию @Antonjha) В расчет не брались затраты на эксплуатацию, которые у АЭС будут значительно выше конечно. Но эта разница мне не известна.
Тут конечно побеждают ветряки. Во-первых срок окупаемости, не менее 3.45 лет что не может не радовать, в сравнении с 8.12 лет АЭС, которая выигрывает только по стабильной суммарной мощности выданной за период эксплуатации в 111 раз(!!!) больше чем ВЭС и небольшой дешевизне себестоимости кВт*час в 0.13 тенге (2.24-2.11) без учета расходов на эксплуатацию. Иными словами при какой либо локальной необходимости определенного объема электроэнергии, ВЭС очень даже подходит. Но когда речь идет о большой мощности?
А какие у Казахстана запросы в мощностях на сегодняшний день? Согласно википедии: 18 990 МВт*час это заявочная от всех станций имеющихся в стране. Это при том что часть электроэнергии Казахстан экспортирует в РФ с севера, а часть импортирует с юга из Киргизии и Узбекистана. (Каково соотношение импорт/экспорт не известно, надеюсь меньше единицы) Очевидно в следствии проблем с транспортировкой электроэнергии, и расположением ЛЭП. Так удобнее. Но если я не ошибаюсь в Актюбинскую область часть электроэнергии импортирует из РФ. Если что дополните. Хорошо, давайте теперь выведем ВЭС на тот же уровень мощности что и АЭС (2000 МВт).
При той же стоимости строительства ВЭС выходит более чем в два раза дешевле строительства АЭС. Но по суммарной мощности выданной за весь период эксплуатации по прежнему уступает АЭС, которая ее превосходит в 2.5 раза. Но я как представлю сколько нужно установить ветровых турбин что бы покрыть 2000 МВт, если для 45 МВт их потребовалось всего ничего, 20 штук.
А почем строит РФ если ее показатели цента/кВт стоимости рекордно малые? Давайте взглянет на Балтийскую АЭС которая по плану будет
введена в эксплуатацию в 2017-2018 году. Два реактора суммарной мощностью 2350 МВт оценивается в 5.5 млрд $.
Для РФ (как видно из таблицы) строительство АЭС конечно выгодно.
В общем вывод очевиден, атомная энергетика это залог дешевого и надежного кВт электроэнергии, экологически чистая, в перспективе дополнения АЭС новыми блоками еще дешевле.
На этом я заканчиваю данный раздел о атомных электростанциях, и выражаю благодарность за ваше внимание, комментарии и оценки. Но финальным эпилогом который выйдет под названием АЭС#6 хотелось бы добавить один пост о ядерном оружии дабы окончательно развеять мифы о его фатальности и поговорить немного о его устройстве и испытаниях.
С Уважением tesla.
05.06.2015 07:39
Думаю не дополнив раздел о АЭС темой о ядерном оружии было бы огромным упущением, ведь раздел создавался для того что бы читатель смог разбить все мифы и представления о мирном "атоме". О его эффективности, дешевизне, и экологической пассивности. А так как любое упоминание "атома" как такового, у большинства людей в голове ассоциируется с грибом от ядерного взрыва, нам необходимо понимать что такое ядерное оружие, что бы окончательно исключить все неверные представления и забить последний гвоздь в крышку гроба "чрезвычайной опасности мирного атома".
Я не понимаю людей которые ратуют за отказ от ядерного оружия. Некоторые делают это столь явно что даже возводят это действо
государства в явный плюс - смотрите какие мы мирные и гуманные, отказались от ядерного оружия. Любые такие призывы можно считать предательскими для своей Родины. Хотя зачастую такие отказы
происходят из-за опасности что ядерное оружие может быть применено не по его второстепенному назначению. А каково второстепенное назначение ядерного оружия? Ну первостепенное это, истребить врага
самым не гуманным способом, превратить его в пепел, разрушить его инфраструктуру и так далее.. Но это лишь несколько вещей которые умеет делать ядерное оружие. А вот второстепенное назначение,
это мир во всем мире. Тут как с КСО, в странах, где легально разрешено владение и ношение короткоствольного огнестрельного нарезного оружия, преступность почему-то падает в разы. Так и с ядерным
оружием, многие 200 раз подумают прежде чем развязывать мировую войну, так как последствия для людей на всей планет будут фатальны.
То что ядерное оружие является очень эффективным способом истребления врага, разумеется не требует разъяснений или доказательства. Но в большинстве случаев многие считаю что в случае ядерной войны наступит конец света, земля расколотится пополам, все в миг станет "заражено" и выжить человеку на такой планете или то что от нее останется, уже точно не удастся. Все это конечно же сказки.
1. Немного истории
Хотя как известно из истории, первыми ядерное оружие сделали и испытали именно американцы, есть некоторые версии что смогли они это сделать только после окончания войны с Германией откуда американцами были вывезены немецкие ученные. Возможно, если СССР не закончил бы войну полной капитуляцией Германии, в Мае 1945 года, Гитлер имел бы в своем арсенале ядерное оружие, и история развивалась бы с этого момента совсем по другому пути.
16 Июля 1945 года американцы испытали первый образец ядерного оружия. А уже в Августе 1945 года сбросили две бомбы с зазором в три дня на японские города Хиросима ("Малыш" 18 кт*) и Нагасаки ("Толстяк" 21 кт). Причем это были не военные базы, а обычные города с гражданскими. Да что там бомбежка реального противника?! В рамках проекта А119 США хотели взорвать ядерную бомбу на Луне, дабы продемонстрировать СССР и всему миру свое превосходство.
КТ* - килотонн тротилового эквивалента. тоже для мегатонн, МТ или 1 млн тонн. Означает что мощность бомбы равна мощности того же заряда в тротиле (ТНТ).
В СССР Курчатов и его команда, поняли что пора забрасывать посиделки с лаборантками и вечерний пасьянс с корешами, после слов И.В. Сталина что: Если........... ............ .......... ..... .......... ................... ...................... ............................ я вас расстреляю! И работы пошли в гору. И уже в Августе 1949 года СССР дал понять США что они теперь не одиноки по признаку владения ядерным оружием. Причем мотивация которая исходила из слов товарища Сталина, была на столько сильной, что даже спустя время после его смерти, советские ученые не могли остановиться и радовали все новыми и новыми разработками ядерного оружия, простую советскую домохозяйку. И вот уже в октябре 1961 года СССР провел испытания взорвав самый большой из когда либо созданных ядерных боеприпасов на планете Земля - Царь Бомбу (58 Мт). Для сравнения можете взглянуть на размер взрыва Царь бомбы и "Малыша" с "Толстяком" сброшенных в Японии (в левом нижнем углу, в кружочке)
Как бы намекая американцам что еще не самое большое что они смогли вытащить из ангара, а американцы в тот момент поняли что такое эта "Кузькина Мать" о которой говорил Н.С. Хрущев когда стучал своим ботинком по трибуне годом ранее.
2. Устройство ядерного боеприпаса.
Если вы уже прошлись по постам АЭC# 1,2,3,4,5... то думаю для вас не будет новостью что ядерная реакция или деление ядра по массе от железа и выше сопровождается выделением энергии. Причем данная реакция может протекать в цепном порядке и непрерывно, а так же неконтролируемо. Именно эти свойства мы и наблюдаем во время ядерного взрыва. К примеру определенная масса ядерного реагента вещества, будет иметь определенную критическую массу и если ее превысить может начаться неконтролируемая ядерная реакция - ядерный взрыв.
В результате такой неконтролируемой цепной ядерной реакции будет выделяться не только тепловая энергия, но и все известные виды излучения, нейтроны, гамма, электромагнитное разных частот, а так же радиоактивные продукты ядерной реакции, что и делает в основном ядерное оружие грязным.
Иными словами ядерный боеприпас это изолированный с подкритичной массой радиоактивный образец, который благодаря конструкционным особенностям "бомбы" мгновенно может быть переведен в надкритичную состояние. Этот перевод называют способом детонации. В данном посте мы рассмотрим лишь несколько из них и только варианты детонации при ядерном взрыве, а не термоядерном где используется деление легких ядер ниже массы железа.
Как можно один образец ядерного реагента вещества перевести в надкритичное состояние? Есть несколько способов, сжать его или присоединить к нему другой образец. Отсюда и вытекают основы различных способов детонации.
Пушечная схема.
Это когда одним образцом урана выстреливают по другому. В результате удара (соединения) оба образца переходят в надкритичное состояние и происходит взрыв. Именно такую конструкцию имела бомба "Малыш" или "little boy" которая была сброшена на Хиросиму. Бомба была выполнена из обрезанного ствола морского орудия калибром 164 мм, в разных концах которого расположились два образца, которые впоследствии столкнулись и перешли в над или сверхкритическое состояние.
Имплозивная схема.
Это схема в которой подкритичный образец вещества сжимают по кругу взрывной волной от химической взрывчатки, в результате чего он переходит в надкритичное или как его еще называют сверхкритическое состояние, и начинается цепная реакция, взрыв.
Особенность конструкции любой ядерной бомбы заключается в том, что она непременно будет содержать в себе обычное взрывчатое
химическое вещество. Что как бы показывает невозможность создания таких условий детонации на любой АЭС где во-первых, по уровню обогащения, топливо АЭС отстает от уровней обогащения оружейных
образцов радиоактивного вещества.
Масса ядерного реагента относительно самой массы бомбы очень мала. Так например "Малыш" при массе 4000 кг имел в себе
радиоактивного вещества примерно 61 кг. В зависимости от особенности конструкции бомбы или боеголовки, масса образца может варьироваться. Но она всегда как минимум в 10 раз
меньше.
На фото ниже макеты бомб: "Малыш" слева (Хиросима), "Толстяк" справа (Нагасаки).
3. Последствия взрыва
Инициация, подрыв оболочки на сжатие образца и перевод его в сверхкритическое состояние. Инициируемая цепная реакция усиливается благодаря росту уровня нейтронов которые отразились от тампера бомбы (тампер - оболочка плотный материал, свинец или уран). Все это происходит на очень высоких скоростях, и после подрыва взрывчатого вещества цепная реакция уже началась, а тампер еще не успел разлететься и работает щитом для нейтронов, сам частично вступает в цепную реакцию. Большая часть материала ядра и тампера поделило свои ядра, высвободив огромное количество энергии. Многие видевшие фотографии ядерных взрывов видели наверно только красивый гриб, а вот как взрыв развивается в течении первой пол секунды видели вряд ли. На фотографии ниже видно вспышку, плазменный шар, диаметром примерно 100 м примерно на 0.001 секунды после подрыва.
А тут уже на 0.025 секунды.
Как видно фотографии сделаны не в обычном спектре, а скорее всего в инфракрасном, так как поглощающая способность шара вспышки
равна 1, что сравнимо с абсолютно черным телом.
В зависимости от мощности заряда и месте подрыва (в воде, в воздухе, под землей) может быть разным как дистанция поражения так и сам вид поражения. После подрыва первым делом идет вспышка, которая способна воспламенять различные материалы так как поднимается температура на определенном удалении. В результате мгновенного деления ядер образуется огромное количество новых продуктов, изотопов, а так же нейтронов и гамма излучения которые способны вызвать лучевую болезнь даже если вы находитесь на определенном удалении от эпицентра взрыва. Понятие вспышка не имеет ничего общего со светом, это исключительно радиальное тепловое излучение. Спастись человеку от такой вспышки можно только спрятавшись в тень за какое либо препятствие. На фото ниже японец из Хиросимы, который успел спрятать в тень только половину тела, в результате чего верхняя часть обгорела.
Следом идет ударная волна которая сносит все что не успело сгореть, расплавиться. Постепенно отдаляясь от эпицентра взрыва волна затихает. С первой вспышкой идет выброс электромагнитного излучения что может служить кратковременно как помехи для систем связи и радио.
Вещество которое не успело прореагировать, а так же продукты реакции выпадают в виде пыли и с осадками на поверхность земли. Ядерные взрывы лишь частично загрязняют окружающую среду так как количество образовавшихся продуктов которые еще остались в виде тяжелых ядер и не распались на более мелкие крайне мало. А вот наведенная ударная радиация, образовавшаяся при делении материи наведенными нейтронами от взрыва, способна на некоторое время оставлять после себя радиационный фон. Но спустя несколько часов уровень этого фона снижается. А спустя несколько суток приходит в предельную норму.
После испытания Царь Бомбы.
"Радиоактивное загрязнение опытного поля радиусом 2-3 км в районе эпицентра составило не более 1 мР/час, испытатели появились на месте эпицентра через 2 часа после взрыва. Радиоактивное загрязнение практически не представляло опасности для участников испытания"
Иными словами при распаде материи на составные части выделилась энергия. В таком случае даже столь малое количество радиоактивного
вещества которое бомба имела на период до детонации крайне мало что бы загрязнить существенную территорию. А с учетом того что это вещество еще распалось на более легкое, его стало еще меньше.
Таким образом заражение поверхности от ядерного взрыва не носит какой либо существенный и продолжительный характер. А основной радиационный фон после взрыва преимущественно от наведенной
радиации, которая в виду своей физики не может существовать длительное время.
Давайте рассмотрим какое количество боеголовок, у нас сегодня в мире имеется у стран ядерного клуба.
И так 20850. Давайте рассмотрим ситуацию когда запустили все боеголовки, все .... ну давайте предположим, аналогично ракете "Трайден" которая может нести одновременно до 8 боеголовок в WW8 каждая из которой по 475 КТ.
Взрываем одну, с помощью сайта и смотрим радиус поражения (для 1 по 475 Кт).
Находим площадь поражения от одной боеголовки WW8.
7.73 км радиус ^ 2 * 3.1415 = 187.7 км2. Далее все боеголовки имеют именно такой заряд, (что крайне мало вероятно, т.к. заряд довольно велик) Всего в мире как мы помним 20850 боеголовок. Тогда максимальная площадь поражения составит = 20850*187.7 км2 = 3 913 545 км2, или 3.9 млн км2.
Я даже не буду приводить вам, площадь суши. Приведу только площадь нашей Родины, которая равна 2.7 млн км2. То есть, всем понятно о каких размерах площади идет речь....???
А теперь вопрос: О каком конце света, в случае ядерной войны, нам рассказывают все эти люди?
С Уважением Tesla.
Вовка Пукин (Wednesday, 31 August 2016 09:52)
ну что я могу сказать!
насамом деле первые изобрели атомную бомбу не американцы и не фашисты
а изобрели бомбу в европе и фащистыам досталась атомная технология как трофей после завоевания европы а америка получила технологию атомного
взрыва после того как европейские ученые переехали имигрировали в США
GM (Sunday, 04 September 2016 13:05)
Не совсем. Ядерные реакции изучались, но форсировали их в сторону ядерного оружия именно фашисты. Это было одной из причин вступления США на континент в WWII. Разведка докладывала и отдать технологию США они не могли.
Серик (Monday, 24 June 2019 08:24)
Добрый день.
А что если будет как на современной Фукусиме? Имею ввиду не землетрясение и цунами одновременно, а стечение обстоятельств, которые проектировщики не могут предсказать.
Ведь только про нас можно сказать, что мы в бетонной комнате можем потерять и сломать два стальных шарика.
GM (Monday, 24 June 2019 09:43)
Серик,
почему бы например не перестать водить авто, ведь ежегодно в дтп гибнут тысячи людей по всему СНГ?
Хотим развиваться - нужна дешевая энергия. Альтернативы нет.
Ничем другим вы ее не замените. Хотите платить по 100 евро в месяц? Подключайте "зеленую энергетику" прям сегодня. Нет. Ознакомьтесь с устройством АЭС и примите ее как достижение человеческого
разума, без всяких фобий.
Нет ни одного дела в котором вам смогут дать 100% гарантий.
С уважением.
Серик (Tuesday, 25 June 2019 00:20)
Я не против АЭС. Просто наша "ментальность" понижает уверенность в успешной эксплуатации. Вчерашние взрывы в Арысе тоже показательны.
Пока мы не "созрели" - нам нужно то, что принесет минимальный ущерб при самом плачевном риске.
С уважением к вам и любовью к высоким технологиям!
Write a comment