Основные изотопы

Основные изотопы

16 – это основной изотоп. Идет реакция (n,p), когда нейтрон захватывается а протон улетает и кислород-16 (16О) превращается в азот-16 (16N). Хотя активность называется кислородной, на самом деле она связана именно с радиоактивностью 16N. Этот нуклид 16N  имеет короткий период полураспада ~ 7,5 секунд, но очень жесткое g-излучение. Короткий период полураспада приводит к тому, что пока эта вода или пар пройдет по длине контура, выйдет из него и до того, как она возвратится в реактор, пройдет  минута или две (задержки воды производится  особенно в конденсаторе,  в скопе) -  на входе от радиоактивности уже ничего не остается. Но всякие регенеративные подогреватели по дороге пароводяной смеси будут самые первые, поэтому они будут самые радиоактивные и т.д. Поэтому турбина непосредственно требует радиационной защиты, также требуется определенная техника безопасности и т.д. Вот есть такая особенность, связаная с кислородной активностью.

Вторая часть активности теплоносителя связана с примесями. В воде есть какие-то количества натрия, хлора, продуктов коррозии и т.д. Когда вода проходит через реактор и облучается нейтронами – в большинстве своем она становится радиоактивной.

И, наконец, третий, может быть самый неприятный вид радиоактивности связан с попаданием в теплоноситель продуктов деления, потому что абсолютно герметичных тепловыделяющих элементов не бывает – всегда есть какие-то микротрещины. Во-первых, выходят радиоактивные газы – ксенон, криптон, может выходить йод и летучие соединения йода. Если произойдет раскрытие оболочки, то в теплоноситель начинают попадать и топливные продукты: уран, плутоний, осколки деления, вот  тогда уже, как говорится, «суши весла» -  эксплуатацию нужно прекращать. Потому что произойдет сильное радиоактивное заражение паротурбинного контура, который негерметичен, там везде есть протечки, сальники, выпоры и т.д., т.е. за радиационной обстановкой должен быть очень жесткий контроль. Вот это тоже отличительная особенность.

Поскольку вода, проходя через активную зону, подвергается нейтронному облучению, идет радиолиз воды, поэтому на выходе, в водяном паре всегда будет водород, и, значит, везде — в турбине, на выхлопах эжекторов должны находиться приборы, контролирующие содержание водорода, осуществляющие дожигание и т.д. Все это тоже должно быть.

И обязательным элементом одноконтурной схемы является присутствие сепаратора, или барабан-сепаратора, неважно, как называть, который может быть реализован в виде отдельного оборудования, вот как в канальных реакторах на РБМК или Билибино – в виде большого цилиндрического сосуда (их несколько штук). А вот в корпусных кипящих реакторах  в качестве сепарационного объема может использоваться объем внутри корпуса реактора, находящийся выше уровня воды (там жалюзийные системы установлены), выше отбора пара, т.е. там возможно совмещение, но сепарационный объем обязательно должен быть.

Ну вот, пожалуй, это все про особенности одноконтурных систем отвода тепла.

Вопрос – вот на Билибинской станции доказано, что осколки деления не могут попасть в теплоноситель.

Да, это правильно. Потому что Билибинская станция, которая разрабатывалась вскоре после получения опыта эксплуатации первой атомной станции в Обнинске, имеет конструкцию тепловыделяющих элементов с внутренним охлаждением, т.е. твэл кольцевой — теплоноситель (вода) проходит внутри трубки, а снаружи трубки имеется кольцо с топливом, зачехлованное внешней оболочкой. Поэтому, когда происходит нарушение герметичности оболочки в такого рода твэлах, поскольку давление воды высокое, то вода, наоборот, попадает в кладку, а осколки деления в первый контур не попадают, совершенно верно. А вот в стержневых тепловыделяющих элементах, охлаждаемых потоками, продукты деления там обязательно попадут в теплоноситель. Впрочем, осколки деления могут попасть и в кольцевой твэл, потому что возможен такой режим, при котором придется сбросить давление воды с первого контура, а когда вы сбросите давление воды с первого контура, то в аварийных условиях может быть и попадание осколков в теплоноситель. Все-таки может быть и там, т.е. к этому тоже надо быть готовым.