Управлять мощностью реактора – не то что громкость в плеере прибавить или обогреватель отрегулировать. Этот процесс берёт начало с цепной реакции деления ядер урана.
При попадании свободного нейтрона в ядро урана-235 последний приходит в возбужденное состояние.Из подобной передряги любая материя поспешит выйти. Раскол ядра на части – один из путей возвращения к минимуму энергии. Избыток сбрасывается сразу по ряду каналов. 80% составляет кинетическая энергия осколков, на которые разлетелось ядро. Именно конкретная часть разогревает активную зону реактора и преобразуется затем в электричество. Всё остальное – энергия, уносимая из ядра ионизирующим излучением. Тут есть 2-3 свободных нейтрона, инициирующих следующие реакции деления. Чтобы цепная реакция не стала лавинообразной, нужно регулировать число свободных нейтронов в активной зоне.
Задача решается благодаря специальным поглощающим стержням, которые заполнены карбидом бора. Борная кислота присутствует в контуре охлаждения реактора. Оказываясь в ядре атома бора, нейтрон буквально «застревает» и не участвует в ядерных реакциях. Уровень погружения поглощающих стержней в активную зону регулируется автоматически. Инженеры следят за функционированием системы управления и защиты и могут воздействовать на цепную реакцию посредством электрического сигнала с пульта.
При отключении электричества поглощающие стержни погружаются в активную зону самостоятельно. Они подвешены над реактором и зафиксированы электромагнитами. При обесточивании стержни под действием силы тяжести неизменно опустятся в область, где делится урановое топливо. Воспроизводство нейтронов прекратится, произошедшее приведёт к замедлению и последующей остановке цепной реакции.
Дополнительно в конструкции активной зоны ВВЭР предусмотрено саморегулирование. При возрастании количества нейтронов число реакций деления увеличивается. Закономерно возрастает общая температура топлива и конструкционных материалов активной зоны. Следом увеличивается температура теплоносителя, что изменяет плотность воды. Вода с пониженной плотностью значительно эффективнее поглощает нейтроны, и количество реакций деления уменьшается. Эффект именуется отрицательной обратной связью. Он возможен благодаря комплексным изменениям нейтронно-физических характеристик активной зоны, которые наиточнейшим образом просчитаны и подобраны на этапе разработки реактора.
