Радиолиз воды на АЭС

 Далее, мы уже упоминали о радиолизе (разложении) воды. Вода (Н2О) – это двухатомная молекула водорода и кислорода, связи в этой молекуле между атомами водорода и кислорода не очень прочные, и чтобы разорвать эту связь, нужно несколько электронвольт. При столкновении нейтронов с атомами среды (прежде всего быстрых нейтронов с водородом), нейтрон может оторвать из молекулы атом водорода, вырвать его. Молекула диссоциирует, распадается и получается, что водород находится где-то в растворенном виде, а где-то существуют свободные  уровни (там еще компенсатор давления работает, где водород выходит в газовую фазу),  когда водород соединяется с кислородом воздуха, образуется гремучая смесь, и на станциях бывают, как мягко называют «хлопки» – взрывы гремучей смеси, которые могут приводить к деформациям и к повреждению конструкций (это иногда бывает). Поэтому должен осуществляться постоянный мониторинг за концентрацией водорода, везде, где он может появиться — это с одной стороны. С другой стороны, должны быть приняты меры по уменьшению концентрации водорода путем каталитического дожигания, для этого существуют специальные устройства, дожигатели водорода, которые соединяют снова водород и кислород, чтобы получить воздух. На подводных лодках для этой цели работает аккумуляторная батарея, там всегда идет разложение воды, и водород — это как бы профессиональная опасность. И на подводных лодках, и на атомных станциях -  везде должен быть контроль за содержанием водорода и нейтрализация этого водорода.

При работе реактора радиолиз воды идет всегда и при нормальной эксплуатации он не представляет опасности. Если рассматривать аварийные условия потери охлаждения активной зоны (эта авария сегодня рассматривается как максимальная проектная авария, или как запроектная авария), когда циркониевая оболочка разогревается до 8000 С и выше, то тогда, при  подаче  водяного пара (а не воды) – идет химическая реакция, пароциркониевая реакция, т.е. Н2О+Zr ® Н2 + ZrO2, т.е. Zr окисляется водой, а водород выделяется. При этом могут выделяться огромные количества водорода, примером этого была авария на американской станциии в Горисберге в 1979 г. (известная авария Три-Майн-Айленд), когда осушился реактор, выходил пар и образовалось много водорода. В этом случае спас защитный колпак, защитная оболочка всего реактора. Поэтому все пространство под контейнментом тоже должно быть нашпиговано датчиками водорода, различными контролирующими устройствами. Постоянная забота проектировщиков, эксплуатационников — следить, чтобы ни при каких условиях не появилась взрывоопасная концентрация водорода, а она составляет ~ 4 % (содержания водорода в воздухе). Таким образом, это тоже недостаток воды. Несмотря на эти недостатки, именно вода нашла самое широкое применение сегодня, но это не значит, что так будет всегда.