Прирученный атом

Ядерный реактор

Ядерная, или атомная, энергия выделяется в виде тепла при распаде (делении) ядер атомов урана, плутония и тория. При полном распаде 1 г этих веществ выделяется столько же тепла, сколько при сгорании 2,8 т угля.

Тепло на атомных электростанциях (АЭС) получают в ядерных, или атомных, реакторах (см. т. 3 ДЭ, ст. "Атомный реактор"). В реакторе идет управляемая ядерная реакция: это означает, что распадающиеся ядра выделяют элементарные частицы -нейтроны, а они заставляют распадаться ядра других атомов. Вещества, в которых идет или может идти ядерная реакция, называют ядерным горючим.

Горючее это помещают в реактор, который с целью защиты от излучения окружен бетолом, металлом и другими защитными материалами. Пространство внутри реактора, в котором находится ядерное горючее, называют активной зоной.

Ядерная реакция может идти только в том случае, если нейтронов, образующихся при распаде ядер, в активной зоне достаточно много. Если нейтронов мало - реакция остановится, а если чересчур много - распадется так много ядер и в реакторе выделится так много тепла, что активная зона может расплавиться. Поэтому реактором нужно управлять. Это делают с помощью регулирующих стержней из вещества, хорошо поглощающего нейтроны, например карбида бора. Чем глубже погружены стержни в активную зону, тем меньше там нейтронов, способных продолжать реакцию, тем меньше тепла выделяется в реакторе, и наоборот. На случай аварийной остановки реактора предусмотрены аварийные стержни: они быстро падают в активную зону и совершенно останавливают реакцию.

Реактор на быстрых нейтронах мощностью 1 ГВт (модель): 1 - активная зона; 2-зона воспроизводства нейтронов; 3 - корпус; 4 - центральная колонка.

Как вывести тепло из реактора? Существует много способов, но все они имеют общую черту: через активную зону насосами прокачивают жидкость или газ - теплоноситель, который отбирает тепло у ядерного горючего. Далее теплоноситель обычно поступает в теплообменник, нагревает в нем до кипения воду, а образующийся пар идет в турбину. В качестве теплоносителей используют обыкновенную воду, углекислый газ, гелий, а также легкоплавкий металл натрий.

Атомные электростанции

Первая в мире атомная электростанция была пущена 27 июня 1954 г. в Советском Союзе, в г. Обнинске под Москвой. Ее мощность была всего 5 МВт. Но эта маленькая электростанция знаменовала открытие нового направления в мировой энергетике.

С тех пор построены атомные электростанции значительно большей мощности, например Белоярская, Сибирская, Ново-Воронежская, электрическая мощность которых соответственно равна 300, 600, 1450 МВт. Эти атомные электростанции состоят из нескольких блоков. На каждом блоке установлен реактор определенной мощности. Так на 3-м и 4-м блоках Ново-Воронежской АЭС тепловая мощность каждого из установленных реакторов составляет 1370 МВт. Для 5-го блока этой АЭС, где будет установлено два турбогенератора по 500 МВт, разработан проект реактора, тепловая мощность которого -3 ГВт! Это превосходит более чем вдвое мощность самого крупного парового котла, работающего на органическом топливе.

Атомные электростанции большой мощности дают электроэнергию, себестоимость которой меньше себестоимости энергии любой тепловой электростанции, работающей на любом, самом дешевом горючем. Они будут строиться главным образом в Европейской части СССР, где уже сейчас электроэнергии не хватает и где мало крупных месторождений органического топлива.

На берегу Каспийского моря близ г. Шевченко построена атомная электростанция с реактором, тепловая мощность которого 1 ГВт. Она дает городу электроэнергию и одновременна 120 тыс. т пресной воды в сутки, которую получают из соленой воды Каспия на ее опреснительной установке. Так атомные электростанции начинают вносить серьезные коррективы в распределение запасов пресной воды на планете: человек сможет получать пресную воду из соленых морей и озер, где он захочет, лишь бы поблизости было море (см. ст. "Как получают питьевую воду").

Кроме мощных стационарных атомных электростанций в нашей стране разработаны и передвижные ядерные энергоустановки. Они незаменимы при освоении необжитых территорий. Такова передвижная станция ТЭС-3, созданная в 1961 г. Ее электрическая мощность - 1500 кВт, все оборудование размещено в 4 самоходных вагончиках на гусеничном ходу. Она может работать без замены горючего 2-3 года.

Строят атомные электростанции во многих странах: в Великобритании, Франции, США, Канаде, Японии, ГДР, Индии, Пакистане и др.

К 1980 г. мощность всех АЭС мира достигнет 300-320 ГВт.

Мощность атомных электростанций СССР к 1980 г. составит 20-30 ГВт, и они станут играть заметную роль в энергетическом балансе страны. Атомные электростанции - главная перспектива развития энергетики - таков вывод, к которому приходят ученые.

Атомные реакторы проникают и на транспорт. В Советском Союзе построены атомные ледоколы "Ленин" и "Арктика", в США - торговое судно "Саванна", в ФРГ - корабль торгового флота "Отто Ган".

перейти к началу страницы