37 лет назад, 26 апреля 1986 года, произошла катастрофа на Чернобыльской АЭС. Мы поговорили с учеными ЛЭТИ о причинах аварий на АЭС и разработках, призванных защищать природу от их последствий. О чем рассказали исследователи, читайте ниже.
Китайский синдром
«Китайский синдром» – термин, возникший в среде американских специалистов ядерной энергетики в 1960-х годах, и обозначал гипотетическую тяжелую аварию на АЭС с расплавлением активной зоны ядерного реактора и проникновением топлива в почву и грунтовые воды. Тогда это считалось маловероятным, что подчеркнуто в названии – оно ссылается на шутку, что при тяжелой аварии на американской АЭС топливо способно прожечь Землю насквозь и дойти до Китая.
С развитием ядерной энергетики «китайский синдром» стал чаще употребляться в научной литературе, в 1970-х годах ученые стали моделировать тяжелые аварии. А авария на Чернобыльской АЭС заставила общественность осознать реальность возникновения таких нештатных ситуаций.
Водяной реактор
На сегодняшний день решение проблемы утечки радиоактивных изотопов в почву при тяжелой аварии на АЭС найдено. И чтобы разобраться в нем, рассмотрим распространенный тип реактора – водо-водяной, в котором в качестве замедлителя нейтронов и теплоносителя используется обычная вода.
В реакторе АЭС происходит деление тяжелых ядер при взаимодействии с быстрыми нейтронами. В результате этого процесса выделяется тепловая энергия, которая идет на превращение воды в водяной пар. Он вращает турбину, и вырабатывается электрическая энергия.
При тяжелой аварии на АЭС из реактора начинает вытекать расплавленная смесь частей активной зоны – кориум. В нем содержится много металлических компонентов, которые являются восстановителями. Если эти компоненты провзаимодействуют с водой, которая функционирует по контуру реактора, то образуется свободный водород. А при его соединении с кислородом в воздухе при высокой температуре образуется гремучая смесь, приводящая к взрыву.
Тигельная ловушка
Во избежание взрыва и предотвращения проникновения топлива в почву на современных АЭС используют специальные ловушки. Одна из них – тигельная – представляет собой чашеобразную подставку для реактора.
Ловушка не может быть изготовлена из обычного материала, например, бетона – кориум просто расплавит его. Поиском хорошего состава такого материала занимались химики во всем мире, в том числе и в ЛЭТИ. В 2002 году они вместе с коллегами из других университетов создали и запатентовали новый состав т.н. жертвенного материала (образец представлен на фото), основной функцией которого является взаимодействие с кориумом и изменение его физико-химических свойств.
Материал по составу является преимущественно оксидным, его основой служит система «оксид железа – оксид алюминия». Все металлические компоненты, которые есть в кориуме, взаимодействуют с компонентами жертвенного материала без образования водорода. Следовательно, невозможно образование гремучей смеси, приводящей к взрыву.
#Наука #НаукаЛЭТИ