Энерговыделение


Энерговыделение

Второе отличие  ядерного источника энергии от органического. Когда вы выключаете двигатель автомобиля или останавливаете котел, выключая топливный насос, допустим, — у вас голова не болит о том, что нужно что-то там охлаждать. Вы знаете, что если вы прекратили реакцию горения, то дальше может происходить только остывание, потому что источник тепла, источник выделения теплоты прекратил свое действие. Совсем другая ситуация с ядерным реактором. Вы заглушили реактор, т.е. там нет ни одного нейтрона, допустим, и не идет цепная реакция, но остаточное то энерговыделение есть. Вначале оно составляет 6 %, через 5 минут – 2 %, через сутки, допустим, 0,5 % (я условно говорю), т.е. остаточное тепловыделение падает все медленнее и медленнее. И хотя проценты маленькие, но абсолютная то энергия очень большая, потому что если вы берете тепловую мощность реактора, допустим, 3 млн. кВт, то 1 % от 3 млн. кВт – это 30 тыс. кВт. 1/10 от 3 млн. кВт – 3 тыс. кВт. Значит, если у вас система охлаждения не работает, насосы остановлены, то у вас возникает аварийная ситуация с перегревом топлива…..

Вопрос – а как эта ситуация решалась на первой АЭС? Нам инженер по управлению реактором говорил, что после остановки там не было охлаждения. Они сняли «калачи» и все, т.е. вода там не циркулирует.

Остаточное тепло есть всегда и его всегда надо отводить. И если вы даже остановите насосы, то есть естественная циркуляция воды.

Вопрос – а если уже «калачи» разобрали, топливо…….

Пока вода есть в каналах, она может кипеть. Это не сразу делается. Вы делаете какую то выдержку. Чем больше выдержка, тем меньше остаточное тепловыделение. Значит, начиная с какого то момента, тепло может рассасываться в среду без принудительного охлаждения. Теплопроводность, корпус горячий и т.д. (графит ведь может работать и до 10000 температуры). Но какой то период охлаждения обязательно должен быть, иначе твэлы перегреются, другого не дано.

Вопрос – а на лодках?

Все зависит от того, какой ….. На лодках это довольно быстро делается, на лодке обычно плавают на малой мощности и поэтому и остаточное тепловыделение очень маленькое. У реактора лодки номинальная мощность всего 30 тыс. кВт. Если вы возьмете от 30 тыс. кВт 0,1 % — это будет всего 30 кВт. Т.е. когда общее тепло остается ~ 10 кВт, оно рассосется само. А когда вы берете блоки миллионники, то получается совсем другая ситуация, от этого уйти нельзя.

Вопрос – когда в реакторе нет нейтронов, откуда остаточное тепловыделение, за счет чего, это остаточные нейтроны?

Нет. У вас осколки деления все радиоактивные, помните дорожку стабильности? Каждый осколок при своем радиоактивном распаде испускает b-частицу (эта            b-частица несет кинетическую энергию порядка 1 МэВ) и g-квант с энергией тоже порядка 1 – 2 МэВ. Осколков огромное количество. Эта радиоактивность, с одной стороны, опасна своим действием ионизирующего излучения на организм, но в данном случае мы рассматриваем просто тепловой эквивалент этой радиации. Ведь все частицы, в том числе и g-кванты тормозятся в материалах реактора. А в конечном счете все виды энергии переходят в тепловую энергию.

Вопрос – а осколки деления?

Осколки деления – это остаточное тепловыделение, вначале запаздывающие нейтроны что-то там дают, но они через ~ 3 минуты уже кончаются, а осколки гораздо больше дают вклад, и это неустранимо.

Вопрос – когда короткоживущие у нас ………….

Но там же есть все радионуклиды – и короткоживущие тоже, поэтому я говорю, что эта кривая падающая. Вначале осколков много, потом короткоживущих становится меньше – это средняя часть, потом – долгоживущие работают. Но все время есть остаточное тепловыделение. Даже через год какое то тепловыделение будет. Пока есть радиоактивность -  есть и тепло. Так вот, еще долгое время реактор надо расхолаживать, организованно расхолаживать. Вот это второе принципиальное отличие от источника энергии на органическом топливе.