Реакторы на медленных и быстрых нейтронах

Реактор на быстрых нейтронах — ядерный реактор, использующий для поддержания цепной ядерной реакции нейтроны с энергией > 105 эВ. В активную зону и отражатель реактора на быстрых нейтронах входят в основном тяжёлые материалы. Замедляющие ядра вводят в активную зону в составе ядерного топлива (карбид урана UC, двуокись плутония PuO2 и пр.) и теплоносителя. Концентрацию замедлителя в активной зоне стремятся уменьшить до минимума, так как лёгкие ядра смягчают энергетический спектр нейтронов. Прежде чем поглотиться, нейтроны деления успевают замедлиться в результате неупругих столкновений с тяжёлыми ядрами лишь до энергий 0,1—0,4 МэВ. Мощность реактора регулируется подвижными тепловыделяющими сборками, ТВЭЛами со стержнями из природного урана или тория. В небольших реакторах более эффективен как регулятор подвижный отражатель: ходом цепной реакции управляют, изменяя утечку нейтронов. Если слой отражателя удалять из реактора, то утечка нейтронов увеличивается, вследствие чего тормозится развитие цепного процесса, и наоборот. Наиболее эффективны подвижные слои отражателя на границе с активной зоной.

Реа́ктор на тепловы́х нейтро́нах — ядерный реактор, использующий для поддержания цепной ядерной реакции нейтроны тепловой части спектра энергии — «теплового спектра». Использование нейтронов теплового спектра выгодно потому, что сечение взаимодействия ядер урана-235 с нейтронами, участвующими в цепной реакции, растёт по мере снижения энергии нейтронов, а ядер урана-238 остаётся при низких энергиях постоянным. В результате, самоподдерживающаяся реакция при использовании природного урана, в котором делящегося изотопа 235U всего 0,7%, невозможна на быстрых нейтронах (спектра деления) и возможна на медленных (тепловых).Активная зона реактора на тепловых нейтронах состоит из замедлителя, ядерного топлива, теплоносителя и конструкционных материалов. Для уменьшения загрузки ядерного топлива в реакторах на тепловых нейтронах применяют конструкционные материалы с малым сечением радиационного захвата нейтронов. К ним относятся алюминий, магний, цирконий и др. Небольшие потери нейтронов в замедлителе и конструкционных материалах дают возможность использовать в качестве ядерного топлива для реакторов на тепловых нейтронах природный и слабообогащённый уран.

 

28. Главной причиной катастрофического характера аварии явилась нестабильность реактора РБМК-1000, обусловленная недостатками его

конструкции. Активная зона спроектирована таким образом, что в некоторых эксплуатационных состояниях рост паросодержания в реакторе

приводит к дальнейшему росту мощности, а не ее уменьшению, как это

требует принцип саморегулируемости. Увеличение мощности могло достичь разрушительных уровней.

Ядерная авария на четвертом блоке ЧАЭС, катастрофическая динамика ее развития обусловлены в первую очередь нарушением в проекте РБМК-1000 правил ядерной безопасности в конструкции активной зоны, системы управления и защиты реактора.

На период аварии система управления аварийной защитой аппарата РБМК-1000 не обеспечивала быстрого и надежного гашения цепной реакции в аварийном режиме, не обладала достаточным быстродействием исполнительных органов аварийной защиты, при отсутствии системы быстрой аварийной защиты.

В реакторах РБМК время ввода всех стержней в активную зону было одинаковым и равным 18–21 с. Деление стержней на стержни регулирования и стержни автоматической защиты было чисто условным.

Практически защита для нестабильных состояний реактора и аварийных

ситуаций отсутствовала. Быстродействие в 18–21 с оказалось катастрофически недостаточным для остановки реактора. Конструктивным

недостатком системы управления, явившимся первопричиной аварии, оказалась длина стержней. Длина поглотителей стержней системы управления и защиты 5 м при длине активной зоны 7 м, следовательно,

даже при полностью погруженных стержнях не предотвращалось образование локальных критических масс в нижней части активной зоны

реактора.

Наслоение неверных эксплуатационных решений, усугубленных некоторыми конструктивными недостатками РБМК, в том числе и нестабильностью работы реактора на низких уровнях мощности, привело к

резкому высвобождению ядерной энергии, разогреву активной зоны реактора и теплоносителя, что и обусловило паровой взрыв. В результате была сдвинута тысячетонная крышка реактора. Из активной зоны были выброшены графит и радионуклиды, соответствующие по своему составу продуктам деления в отработанном топливе.

В результате мощного взрыва газо-аэрозольное облако, содержащее радиоактивные вещества, достигло высоты 1,8 км и начало перемещаться воздушными потоками в северо-западном и северном направлении через

западные и центральные районы Беларуси. Повреждение реактора вызвало

приток воздуха, что привело к возгоранию графита. С потоком горячего

воздуха и продуктами горения выбрасывалось большое количество радионуклидов. Интенсивный процесс выбросов радиоактивных веществ изреактора продолжался в течение 10 сут.

Четырехдневный период увеличения выброса (2–5 мая) вплоть до заглушения реактора соответствует стадии саморазогрева топливной массы до 2000°С за счет остаточного тепловыделения и нарушения теплосъема при засыпке реактора с вертолета различными материалами

(песок, бор, свинец), максимум выбросов приходится на 5 мая 1986 года.

При высокой температуре начали испаряться и тугоплавкие радионуклиды:

цирконий, барий, стронций и др. Благодаря принятым мерам по снижению

температуры активной зоны реактора выбросы после 5 мая снизились и

полностью прекратились после завершения строительства "саркофага".

 

29.Ущерб, нанесенный республике чернобыльской катастрофой в расчете на 30-летний период ее преодоления, оценивается в 235 млрд. долларов США, что равно 32 бюджетам республики 1985 года. Сюда включены потери, связанные с ухудшением здоровья населения, ущербом, нанесенным промышленности и социальной сфере, сельскому хозяйству, строительному комплексу, транспорту и связи, жилищно-коммунальному

хозяйству, загрязнением минерально-сырьевых, земельных, водных, лесных и других ресурсов, а также дополнительные затраты, связанные с осуществлением мер по ликвидации и минимизации последствий катастрофы и обеспечением безопасных условий жизнедеятельности населения.

Здоровье населения. Самые большие убытки в результате катастрофы на ЧАЭС – ухудшение здоровья людей, увеличение заболеваний, инвалидности и смертности. Наблюдается тенденция роста таких заболеваний как: рак щитовидной железы, заболевания эндокринной системы, расстройства пищеварения, нарушение обмена веществ и иммунитета, сахарный диабет, заболевания нервной системы и органов

чувств, заболевания системы кровообращения, гипертоническая болезнь,

злокачественные новообразования и т.д.

Социальная защита населения. Самые большие средства страна направляет на создание нормальных социальных условий для населения, как на загрязненных территориях, так и на новых местах жительства

переселенцев. Только за 1986–1990 годы бюджетные расходы на оплату

льгот и компенсаций населению, которое пострадало от катастрофы на

ЧАЭС, составили 564 млн. долларов.

На осуществление существующего закона "О социальной защите граждан, которые пострадали от катастрофы на Чернобыльской АЭС", в

1986–2015 годы необходимо 86,32 млрд. долларов.

 

30. С целью обеспечения радиационной безопасности населения, в основе которой лежит предупреждение отрицательного воздействия ионизирующих излучений, были приняты законы "О социальной защите

граждан, которые пострадали от катастрофы на Чернобыльской АЭС", "О

правовом режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению

в результате катастрофы на ЧАЭС" и закон "О радиационной безопасности

населения". Эти законы и другие нормативные акты определяют политику

государства, ориентированную на защиту здоровья пострадавших людей, обеспечение условий жизнедеятельности населения, проживающего на загрязненных территориях, на снижение и преодоление социально-психологических, экономических и экологических последствий катастрофы.

Закон "О социальной защите граждан, которые пострадали от катастрофы на Чернобыльской АЭС" установил защиту прав и интересов

граждан, принимавших участие в ликвидации последствий катастрофы,

отселенных и выехавших на новое место жительства с территорий

радиоактивного загрязнения, постоянно проживающих в настоящее время

на указанных территориях, а также граждан, участвовавших в ликвидации

или пострадавших от аварии и ее последствий на других объектах

гражданского или военного назначения.

Закон Республики Беларусь "О правовом режиме территорий,

подвергшихся радиоактивному загрязнению в результате катастрофы на

Чернобыльской АЭС" устанавливает правовой режим территорий

Республики Беларусь, подвергшихся радиоактивному загрязнению в

результате чернобыльской катастрофы.

Закон "О радиационной безопасности населения", направлен на создание условий, обеспечивающих охрану жизни и здоровья людей от вредного воздействия ионизирующих излучений.