Может ли благо быть добром? Или эти два понятия принципиально лежат в разных плоскостях? Как бы то ни было, одно не исключает другое. В случае с атомной электростанцией философия также имеет место быть, плавно перетекая в физику, и наоборот.
Альтернативного способа выработки электроэнергии нет – по крайней мере, настолько мощного, чтобы привыкший жить на широкую ногу россиянин мог и дальше пользоваться любой бытовой техникой, не задумываясь о ее энергосберегающих возможностях.
Но мощность мощностью, а целесообразность АЭС часто ставят под сомнение из-за вредного воздействия радиоактивных веществ на окружающую среду.
Хорошо бы отправиться на АЭС и лично убедиться в ее безопасности, решив заодно и философский вопрос о благе и добре. Редакция именно это и планировала, полтора месяца пытаясь договориться с Ленинградской атомной станцией о репортаже. Увы, встречу с нами постоянно откладывали по разным причинам: то нехватка времени, то совет директоров, то праздники... В лучших традициях желтой прессы, предполагаем, что атомщикам есть что скрывать. Ну а нам остается рассказать о работе ЛАЭС самим.
Ленинградская АЭС поделена на две очереди (части), находящиеся друг от друга на расстоянии 2 километра. В них расположено по два энергоблока: каждый обладает мощностью 1000 мегаватт и включает в себя реактор РБМК-1000 (Реактор Большой Мощности Канальный) с контуром циркуляции и вспомогательными системами, две турбоустановки типа К-500-65/3000 с паровым и конденсатно-питательным трактом, два генератора типа ТВВ-500-2. Это основное оборудование, без которого работа станции невозможна.Есть и другие важные устройства: различные насосы, конденсаторы, фильтры, клапаны, коллекторы, барабаны-сепараторы… Целый справочник по физике!
Для реактора выделено специальное помещение в шахте. Это самое устрашающее место на АЭС, несмотря на то, что устройство окружено биологической защитой.
Реактор РБМК-1000 тепловой мощностью 3200 мегаватт представляет собой систему, в которой в качестве замедлителя и отражателя используется графит, в качестве теплоносителя – легкая вода, а роль топлива играет двуокись урана. Реакторное пространство заполнено 2488 колоннами из графитовых блоков, в центральных отверстиях которых установлены технологические каналы (ТК) и каналы системы управления и защиты (СУЗ). В ТК помещены тепловыделяющие сборки с ядерным топливом – таблетками двуокиси урана. В каналах СУЗ находятся исполнительные органы – поглощающие нейтроны стержни, заполненные карбидом бора. Для предотвращения окисления графита и улучшения его охлаждения в реакторном пространстве циркулирует смесь гелия с азотом.Теперь о самом-самом – ядерном топливе, двуокиси урана с начальным обогащением по урану-235 – 2,8 процента. Топливо в виде таблеток помещено в оболочку из сплава циркония и ниобия (Э-100). Тепловыделяющие элементы длиной 3644 миллиметра по 18 штук объединены в цилиндрический пучок – тепловыделяющую сборку. Расположенные одна над другой на одном центральном стержне, две сборки образуют тепловыделяющую кассету, которая установлена в каждом топливном канале. Около 95 процентов энергии, выделяющейся при реакции деления, прямо передается теплоносителю. 5 процентов мощности реактора выделяется в графите от замедления нейтронов и поглощения гамма-квантов.
Воду для работы ЛАЭС берут из трех источников: это Финский залив, реки Систа и Коваш. В основном страдает залив, отдающий станции около 5 миллионов кубометров в год.
Главные циркуляционные насосы, коих четыре (один в резерве), подают воду через систему коллекторов и трубопроводов в каждый топливный канал. Через реактор вода движется по двум петлям контура многократной принудительной циркуляции (МПЦ). К каждой петле подключена половина (около 840) топливных каналов реактора.
В каналах вода нагревается до кипения и частично испаряется. Эта пароводяная смесь по трубам направляется в барабан-сепараторы – сосуды для отделения пара (на энергоблоке их четыре). Оттуда насыщенный пар поступает в два паросборных коллектора и далее по восьми паропроводам направляется к турбинам конденсационного типа. Турбина имеет один цилиндр высокого давления (ЦВД) и четыре низкого (ЦНД). После ЦВД осуществляется промежуточный перегрев пара в сепараторе-пароперегревателе. Отсепарированный сухой насыщенный пар поступает на лопатки турбины, от движения которых работают генераторы, находящиеся тут же, на одном валу с турбинами. В этих горизонтально расположенных цилиндрических сосудах и вырабатывается электрический ток, который бежит по проводам в систему «Ленэнерго» и Магистральные электрические сети Северо-Запада, обеспечивая 40 процентов энергопотребления региона. Часть энергии «Ленэнерго» продает в Финляндию.
Но на этом мы не ставим точку: система циркуляционная, и пар движется дальше, в четыре цилиндра низкого давления, откуда сбрасывается в конденсаторы, охлаждаемые морской водой. Из конденсаторов он насосами подается на установку конденсатоочистки, где проходит химическую обработку для обеспечения требуемого качества питательной воды.
Конденсатные насосы второй ступени подают конденсат в деаэраторы (которых тоже четыре). Их основная задача – удалять коррозионно-активные газы и создавать рабочий запас питательной воды. Все это проходит через установку регенерации, состоящую из пяти подогревателей низкого давления, которые подогревают конденсат паром из промежуточных отборов турбины. Продукт греющего пара смешивается с потоком основного конденсата по каскадной схеме.
Питательная вода из деаэратора подается в барабан-сепараторы каждой циркуляционной петли через свой питательный узел (в нем установлены механические фильтры и автоматические клапаны, регулирующие подачу).
Для поддержания водно-химического режима в контуре МПЦ предусмотрена байпасная очистка производительностью 200 тонн в час. Контурная вода отбирается из напорных коллекторов главных циркуляционных насосов каждой петли. Предварительно она охлаждается до 50 градусов в регенераторах и доохладителях. После очистки возвращаемая в контур МПЦ вода подогревается в регенераторах контурной водой, поступающей на очистку.
Естественно, непременным завершающим звеном ядерной технологии являются радиоактивные отходы. Твердые отходы – части оборудования, теплоизоляцию, кабели и т.д. – загружают в контейнеры и транспортируют в места хранения и переработки. Металлические отходы с низкой активностью идут на переплавку, горючие отходы небольшими партиями отправляются на сжигание.
ТВЭЛы помещают в специальные бассейны под трехметровый слой дистиллированной воды не менее чем на 3–5 лет. Этой операцией завершается топливный цикл реактора. Через год выдержки активность отработавшего топлива снижается в 12 раз, через 3 года – в 32 раза. Затем его отправляют в особое хранилище.
Жидкие отходы (теплоноситель первого контура и вода из бассейнов перегрузки) удаляют через спецканализацию или с использованием контейнеров, а затем направляют на переработку.
Продолжительность разрушительного действия отходов измеряется историческими (тысячи лет) и геологическими (сотни тысяч, миллионы) масштабами: даже последним на Земле людям наверняка достанется от нас приличный объем радиации.
Вот мы и подобрались к вопросу о благе и добре. Интернет-источники кишат слухами об авариях на станции. Не всем стоит верить, но и утверждать, что происшествий нет, несерьезно. Например, в 1975 году произошло расплавление нескольких ТВЭЛов в одном из ТК, что повлекло за собой разрушение активной зоны. В окружающую среду было выброшено около 5,6×1016 беккерелей высокоактивных радионуклидов. По международной шкале ядерных событий это авария 3 уровня: серьезный инцидент, которому свойственно значительное распространение радиоактивности. Жители Соснового Бора об опасности оповещены не были. О чем это может говорить?
Сценарий этой аварии повторился через 17 лет.
Основные причины нашего беспокойства – халатность людей, неустойчивость нейтронных полей и вышедшая из строя аппаратура. Но нас уверяют, что для паники повода нет. На АЭС полно защитных систем – от превышения давления, аварийного охлаждения реактора (САОР), система локализации аварий (СЛА) и контроля радиационной безопасности (АСКРО)… Кажется, на станции безопасней, чем дома!
Философия не дает точных ответов, зато физика в этом деле преуспевающая наука. Могут ли продления сроков эксплуатации вселять уверенность в завтрашнем дне? Сомнительно. Но не стоит переживать: скоро заработает новая ЛАЭС-2, которая прослужит нам не менее 50 лет. Она будет намного мощнее – предполагается шесть блоков. Реактор РБМК уйдет в прошлое, теперь будет ВВЭР (водо-водяной энергетический с водой в качестве теплоносителя и замедлителя). Правда, печально, что мы застряли на втором уровне. Европа, использующая реакторы третьего поколения (EPR – европейский реактор с водой под давлением, PBMR – модульный реактор с шаровой засыпкой (гелий под давлением)), уже движется к четвертому, разрабатывая водородную энергетику. Но мы еще не готовы к таким переменам.Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
