Постараемся выяснить, бывает ли безопасность естественной.
Естественная безопасность – термин смешной и нелепый одновременно и, тем не менее, в последнее время достаточно часто употреблялся в качестве наиболее сильного аргумента в пользу проекта БРЕСТ. Суть проблемы безопасности, отчего авторы так упорно цепляются за столь "ненаучное" определение, состоит в следующем.
Если количество делящегося материала в объеме активной зоны ядерного реактора будет меньше некоторой определенной величины, называемой критмассой, то самоподдерживающаяся ядерная реакция не получится. И наоборот, если количестве делящегося материала будет больше критмассы, то ядерная реакция будет развиваться, и выделяемая при этом мощность будет возрастать очень быстро.
Получается, что если критмасса превышена, то реактор будет вести себя как ядерная бомба. Но это еще не все. Если в активной зоне реакторе количество топлива будет превышать критмассу на некоторую величину, которая соответствует доле запаздывающих нейтронов, это менее 1%, то увеличение мощности реактора будет происходить по экспоненциальному закону, а если критическая масса будет превышена на меньшую величину, то по линейному, т.е. существенно медленнее. Это обстоятельство очень важно для создания эффективной ядерной бомбы, в ней принципиально, как нарастает интенсивность выделения энергии. Необходимо, чтобы это происходило как можно быстрее, тогда и сила взрыва будет максимальной.
Для безопасности ядерного реактора этот момент значения не имеет.
Когда в реакторе будет превышена критмасса, увеличение мощности примерно в 10 раз будет происходить за тысячные доли секунды. И тут уже совсем не важно превышена ли была доля запаздывающих нейтронов или нет. Это обстоятельство не очень хорошо известно, и людям с чиновным мышлением легче объяснить, что превышение критмассы может быть, но небольшим и тогда все «безопасно». Это ошибочное понимание и породило легенду о "естественной" безопасности. Управление мощностью реактора и возможность ее стабилизации на заданном уровне практически никак не связано с долей запаздывающих нейтронов.
Главное – какой знак имеют, так называемые, коэффициенты реактивности. С повышением температуры топлива или теплоносителя размножающие свойства среды, т.е. количество производимых в среде нейтронов, меняется. Если коэффициенты реактивности отрицательные, то с ростом температуры размножающие свойства среды уменьшаются и число реакций деления уменьшается. По это причине с увеличением мощности (с увеличением числа ядерных реакций) увеличивается выделение энергии, растет температура, и в зависимости от знака коэффициента реактивности происходит затухание или разгон.
Коэффициенты реактивности действуют практически мгновенно. органами регулирования повлиять на эти процессы в силу их скорости, практически, невозможно. Наглядным примером тому является Чернобыльская авария. Реактор РБМК имел положительную обратную связь по количеству пара в охлаждающей воде. Когда сформировались, по разным причинам, условия, при которых вода в активной зоне закипела, началось увеличение мощности реактора за счет увеличения числа ядерных реакций и процесс развивался столь быстро, что, по существу, это был взрыв. Модернизация РБМК, в результате которой коэффициенты реактивности стали отрицательными, позволила продолжить эксплуатацию этих реакторов.
Термин естественная безопасность, по отношению к проекту БРЕСТ – это рекламный лозунг и не более.