Обычная вода


Обычная вода Обычная или легкая вода — это наиболее распространенный теплоноситель, и причин к тому несколько. Во-первых, вода хорошо изучена была еще в теплоэнергетике — как теплоноситель обычных теплоэнергетических установок. Во-вторых – вода доступна и не имеет никаких ограничений по ресурсам. Вода дешева, т.е. имеет низкую цену. Вода не токсична, очень проста в обращении — если говорить о воде подпиточной (когда вода побывает в реакторе – это будет совсем другая песня). Вот из положительных качеств, пожалуй то и все. Следует отметить еще одну особенность воды, я называю это особенность, поскольку в одних случаях это преимущество, а в других – недостаток. Особенность заключается в том, что вода очень хорошо замедляет нейтроны. Нейтроны, которые рождаются при делении — это быстрые нейтроны, с высокой энергией, среднее значение которой примерно 2 МэВ. Когда нейтроны замедляются, они становятся тепловыми, и приходят в равновесие при столкновениях с атомами окружающей среды, которые находятся при комнатной температуре или при температуре реактора. Так вот, большинство реакторов, которые сегодня работают на атомных станциях – это реакторы на тепловых нейтронах. Именно для того, чтобы из быстрых нейтронов получить тепловые, в реактор нужно вводить специальный материал – замедлитель нейтронов. На ядрах этого материала нейтроны при столкновении постепенно теряют свою энергию, из быстрых становятся тепловыми. Так вот, в тех случаях, когда стоит задача – создать реактор на тепловых нейтронах (а сегодня это большинство работающих атомных электростанций, или подавляющее большинство) — вода является хорошим замедлителем. К тому же она  может выполнять как бы одновременно и функции замедлителя и функции теплоносителя. Вот почему реактор ВВЭР имеет такую аббревиатуру – почему у него две буквы «В»? Исторически сложилось, что первая буква «В»  говорит о том, что это замедлитель водяной, а вторая буква «В» — что теплоноситель водяной. Потом идет «ЭР» — энергетический реактор, дальше число обозначающее электрическую мощность. Таким образом, вода используется как теплоноситель очень широко. Это свойство хорошего замедления нейтронов позволяет ее с успехом применять в реакторах на тепловых нейтронах. Вот это положительные качества воды.

 Какие у нее минусы? Первый минус связан с природными термодинамическими свойствами воды (или теплофизическими свойствами воды, как угодно можно назвать), которые приводят к тому, что если требуется иметь в реакторе температуру порядка 3000 (это минимум, который необходим для того, чтобы иметь хорошее преобразование, т.е. к.п.д. турбоустановки, и термодинамического цикла), то для этого надо иметь воду под высоким давлением. В реакторе ВВЭР давление составляет 160 атм., т.е. необходимо иметь весь первый контур, работающий постоянно под высоким давлением. Таким образом, это создает постоянно действующий фактор опасности. Раз внутри высокое давление – значит, материалы находятся в напряженном состоянии, все элементы работают при высоком давлении – корпус, трубопровод, арматура и т.д., и всегда есть принципиальная возможность, что при повреждениях прочности первого контура произойдет его разгерметизация, выход радиоактивности, потеря теплоносителя. Все это требует создания многих систем безопасности. Таким образом, первый недостаток – необходимость иметь высокое давление.

Второй недостаток, с которым более или менее научились бороться, нейтрализовать его – это очень высокие требования к качеству воды первого контура. Высокое качество воды необходимо для исключения коррозии конструкционных материалов, прежде всего оболочек твэлов, для исключения отложений, (типа накипей, которые в чайниках откладываются на стенках), т.к. это сразу нарушит работоспособность реактора, для исключения активации воды, потому что примеси могут сильно активироваться в нейтронном потоке, т.е. делать воду радиоактивной и тем самым затруднять обслуживание. Т.е. существует целый комплекс требований к чистоте воды первого контура. И поэтому на станции работает специальная служба, которая занимается водно-химическим режимом.