ГлавнаяХимия"Мирный" атом

Химия - это просто

Популярно о химии
· Что такое химия?
· Вещество и его состояния
· Чистые вещества и смеси
· Свойства вещества
· Энергия вещества
· Структура атома
· Модель атома
· Электронная структура атомов
· Изотопы и ионы
· Периодическая таблица
· Ядерные реакции
· Атом "военный"
· Атом "мирный"
· Ядерный синтез
· Ионная связь
· Ионные соединения
· Ковалентная связь
· Формулы ковалентных связей
· Химические реакции
· Баланс химических реакций
· Химическое равновесие
· Скорость химических реакций
· Окислительно-восстановительные реакции
· Электрохимические элементы
· Что такое моль
· Кислоты и основания
· Сильные кислоты и основания
· Слабые кислоты и основания
· Кислотно-основные реакции
· Индикаторы
· Водородный показатель pH
Органическая химия

Онлайн тесты по ЕГЭ

"Мирный" атом


  1. Как работает АЭС
  2. Почему взорвалась ЧАЭС?
  3. Воздействие радиации на человека

После того, как была осуществлена неконтролируемая цепная реакция, позволившая получить гигантское количество энергии, ученые поставили задачу осуществления контролируемой цепной реакции. Суть контролируемой цепной реакции заключается в умении управлять нейтронами. Этот принцип и был успешно применен в атомных электростанциях (АЭС).


1. Как работает АЭС

Как работает АЭС

Энергия деления ядер урана используется в атомных электростанциях (АЭС). Процесс деления урана очень опасен. Поэтому ядерные реакторы окружают плотные защитные оболочки. Распространен тип реактора с водой под давлением.

Теплоносителем является вода. Холодная вода поступает в реактор под очень высоким давлением, которое препятствует ее закипанию.

Холодная вода, проходя через активную зону реактора, действует также как замедлитель - замедляет быстрые нейтроны, чтобы они ударялись о ядра урана и вызывали цепную реакцию.

Ядерное топливо (уран) находится в активной зоне в виде стержней тепловыделяющей сборки. Топливные стержни в сборке чередуются с управляющими стержнями, которые регулируют скорость деления ядер, поглощая быстрые нейтроны.

При делении высвобождается большое количество тепла. Нагретая вода покидает активную зону под давлением с температурой 300?С и поступает в энергетическую установку, в которой распложены генераторы и турбины.

Горячая вода из реактора нагревает воду второго контура до кипения. Пар направляется к лопастям турбины и вращает ее. Вращающийся вал передает энергию генератору. В генераторе механическая энергия вращения преобразуется в электрическую. Пар охлаждается и вода возвращается обратно в реактор.

В результате этих сложных процессов атомная электростанция вырабатывает электрический ток.

Как видите, расщепляемый изотоп находится в топливных стержнях, расположенных в активной зоне реактора, образуя критическую массу. Управляют ядерной реакцией при помощи управляющих стержней, изготовленных из бора или кадмия. Управляющие стержни, как и топливные, располагаются в активной зоне реактора и, подобно губке, поглощающей воду, действуют на нейтроны, поглощая их. Оператор АЭС, регулируя количество управляющих стержней в активной зоне реактора, управляет скоростью ядерного процесса: замедляет его, опуская управляющие стержни в активную зону реактора; либо ускоряет - поднимая стержни.

Казалось бы, все замечательно - атомная энергетика является неиссякаемым высокотехнологичным источником электроэнергии и за ней будущее. Так люди думали до 26 августа 1986 года. Авария на четвертом блоке Чернобыльской АЭС все перевернула с "ног на голову" - "мирный" атом оказался не таким уж и мирным, если обращаться с ним пренебрежительно.


2. Почему взорвалась ЧАЭС?

Почему взорвалась ЧАЭС

Об этом написано достаточно много материала. Здесь будет приведена квинтэссенция (сжатая суть) катастрофы.

Основные причины аварии 4-го энергоблока ЧАЭС:

  1. Недостаточно хорошо продуманная программа технологического эксперимента по выбегу турбогенератора;
  2. Просчеты разработчиков ядерного реактора РБМК, где немалую роль сыграла нехватка в системе управления оперативной информации о запасе реактивности в активной зоне;
  3. "Вольности" персонала АЭС, проводившего эксперимент, и допустившего отклонения от регламента проводимых работ.

Все это вкупе привело к катастрофе. Среди специалистов, расследовавших события в Чернобыле, ходила примерно такая формула: "операторы умудрились взорвать блок, а реактор позволил им сделать это". Часть чернобыльской вины лежит почти на каждом - и на физиках, проводящих расчеты по упрощенным моделям, и на монтажниках, небрежно заваривающих швы, и на операторах, позволяющих себе не считаться с регламентом работ.

Анатомия чернобыльской аварии в "двух словах"

Вот как А.С.Дятлов начинает свою книгу "Чернобыль. Как это было":

26 апреля 1986 г. в один час двадцать три минуты сорок секунд начальник смены блока No 4 ЧАЭС Александр Акимов приказал заглушить реактор по окончании работ, проводимых перед остановом энергоблока на запланированный ремонт. Команда отдана в спокойной рабочей обстановке, система централизованного контроля не фиксирует ни одного аварийного или предупредительного сигнала об отклонении параметров реактора или обслуживающих систем. Оператор реактора Леонид Топтунов снял с кнопки АЗ колпачок, предохраняющий от случайного ошибочного нажатия, и нажал кнопку. По этому сигналу 187 стержней СУЗ реактора начали движение вниз, в активную зону. На мнемотабло загорелись лампочки подсветки, и пришли в движение стрелки указателей положения стержней. Александр Акимов, стоя вполоборота к пульту управления реактором, наблюдал это, увидел также, что "зайчики" индикаторов разбаланса АР "метнулись влево" (его выражение), как это и должно быть, что означало снижение мощности реактора, повернулся к панели безопасности, за которой наблюдал по проводимому эксперименту.
Но дальше произошло то, чего не могла предсказать и самая безудержная фантазия. После небольшого снижения мощность реактора вдруг стала увеличиваться со всё возрастающей скоростью, появились аварийные сигналы. Л. Топтунов крикнул об аварийном увеличении мощности. Но сделать что-либо было не в его силах. Всё, что он мог, сделал - удерживал кнопку АЗ, стержни СУЗ шли в активную зону. Никаких других средств в его распоряжении нет. Да и у всех других тоже. А. Акимов резко крикнул: "Глуши реактор!". Подскочил к пульту и обесточил электромагнитные муфты приводов стержней СУЗ. Действие верное, но бесполезное. Ведь логика СУЗ, то есть все её элементы логических схем, сработала правильно, стержни шли в зону. Теперь ясно - после нажатия кнопки АЗ верных действий не было, средств спасения не было. Другая логика отказала!
С коротким промежутком последовало два мощных взрыва. Стержни АЗ прекратили движение, не пройдя и половины пути. Идти им было больше некуда.
В один час двадцать три минуты сорок семь секунд реактор разрушился разгоном мощности на мгновенных нейтронах. Это крах, предельная катастрофа, которая может быть на энергетическом реакторе. Её не осмысливали, к ней не готовились, никаких технических мероприятий по локализации на блоке и станции не предусмотрено…



Т.е., за несколько секунд до катастрофы персонал даже не подозревал о приближающейся опасности! Финишем всей этой абсурдной ситуации стало нажатие аварийной кнопки, после которого и произошел взрыв - вы мчитесь на автомобиле и перед препятствием жмете на тормоз, но автомобиль еще больше ускоряется и врезается в препятствие. Справедливости ради следует сказать, что нажатие аварийной кнопки уже никак не могло повлиять на ситуацию - оно лишь на несколько мгновений ускорило неминуемый взрыв реактора, но факт остается фактом - аварийная защита взорвала реактор!

Для особо любознательных, желающих более детально разобраться в причинах чернобыльской трагедии предлагается изучить следующие материалы:

  1. Чернобыль Анатомия взрыва - развернутая статья в журнале "Наука и жизнь" №12 за 1989 год. Описано устройство Чернобыльской АЭС; хронология катастрофы; что из себя представляет реактор РБМК, использовавшийся на ЧАЭС; физика ядерных процессов, происходящих в реакторе. Рассматриваются причины, послужившие толчком к трагедии.
  2. Конструкция реактора РБМК-1000 - подробно описывается конструкция ядерного реактора ЧАЭС и разрушения, которые он получил во время взрыва.
  3. А.С.Дятлов "Чернобыль. Как это было" - вашему вниманию предлагается книга, автором которой является инженер, непосредственный участник в событиях крупнейшей техногенной катастрофы – аварии на 4-м ядерном энергоблоке ЧАЭС.
  4. Что произошло на Чернобыльской атомной электростанции 26 апреля 1986 года - автор Веремеев Юрий Григорьевич, офицер инженерных войск, ликвидатор аварии на ЧАЭС.

3. Воздействие радиации на человека

Чем же так опасны техногенные ядерные катастрофы (не говоря уже о ядерном оружии)?

Помимо высвобождения колоссального количества энергии, что приводит к большим разрушениям, ядерные реакции сопровождаются радиационным излучением и, как следствие - радиационным заражением местности.

Чем же так вредна радиация для живого организма? Не приноси она такого вреда всему живому, то об аварии на ЧАЭС все бы уже давно забыли, а атомными бомбами швырялись бы налево и направо.

Радиация разрушает клетки живого организма двумя способами:

  1. вследствие нагрева (радиационный ожог);
  2. вследствие ионизации клеток (лучевая болезнь).

Радиоактивные частицы и сама радиация обладают высокой кинетической энергией. Радиация порождает теплоту. Эта теплота по аналогии с солнечным ожогом вызывает радиационный ожог, разрушая ткани организма.

Ионизация клеток живого организма происходит вследствие столкновения с высококинетическими радиоактивными частицами, в результате чего из "нормальной" клетки "выбиваются" электроны, что приводит к разрушению клеток - они превращается в ионы. Ионизация ослабляет связи и приводит к повреждению или мутации клеток живого организма. Ничего не поделать - все мы состоим из атомов :)



В начало страницы