Новый реактор может обеспечить более безопасные варианты ядерной энергетики в будущем.
Существует несколько методов охлаждения ядерных реакторов, но в конечном итоге все они требуют вмешательства человека, если что-то пойдет не так.
Теперь в Китае создали ядерный реактор, который охлаждается сам, а это значит, что риск возникновения аварии уменьшается. Хотя новую технологию нельзя применить к существующим реакторам, она дает основу для создания более безопасных ядерных реакторов в будущем, пишет IFLScience.
Устойчивый к авариям ядерный реактор
Китайские ученые представили результаты исследования работы первого в мире высокотемпературного ядерного реактора на гранулированном топливе, который имеет газовое охлаждение и называется HTR-PM. Этот реактор был введен в эксплуатацию в декабре 2023 года. Но исследование было опубликовано в журнале Joule только сейчас после проведения тщательной проверки работы нового ядерного реактора. HTR-PM является первым в мире ядерным реактором, устойчивым к авариям, если точнее, то к расплавлению активной зоны реактора.
Охлаждение ядерных реакторов
Во время реакции деления ядра выделяется большое количество тепловой энергии, которая нужна для производства электроэнергии, но она опасна для самой реакции. Ядерные реакторы имеют встроенные механизмы охлаждения, которые отводят тепло от реакции, ведь иначе ядреный реактор может перегреться и даже взорваться.
Обычно для охлаждения используют воду или углерод и это охлаждение поддерживается внешними источниками питания, чтобы гарантировать, что температура в реакторе остается в пределах нормы. То есть охладительные элементы отводят избыточное тепло от активной зоны реактора. В 2011 году в ядерном реакторе АЭС Фукусима-1 произошел сбой в электропитании механизма охлаждения, что привело к аварии.
С тех пор ученые работали над созданием ядерного реактора с пассивным охлаждением, который может охлаждаться сам.
Реакторы с газовым охлаждением менее подвержены взрывам, чем их аналоги с водяным охлаждением. Но независимо от типа системы охлаждения, в случае возникновения аварийной ситуации необходимо вмешательство человека, чтобы остановить ректор и предотвратить катастрофу. Обычно это связано с тем, что системы охлаждения полагаются на внешние источники питания.
Ядерный реактор, который может охлаждаться сам
Ядерный реактор HTR-PM является более безопасным, ведь он может отключится самостоятельно, если возникнут какие-либо проблемы с системой охлаждения.
В обычных ядерных реакторах используются энергоемкие топливные стержни, которые содержат большое количество урана с меньшим количеством графита. В конструкции реактора HTR-PM топливный стержень использует большое количество графита, внутри которого заключен уран. Это делает плотность энергии топлива намного ниже. По сути используется гранулированное топливо с низкой плотностью энергии в большем количестве. Это помогает замедлить ядерные реакции, в результате чего выделяется меньше тепла. Таким образом, более низкая плотность энергии означает, что избыточное тепло рассеивается по большей площади и его легче отводить.
Из-за того, что ядерная реакция происходит медленнее, чем в обычном реакторе, то ядерный реактор HTR-PM может гораздо дольше выдерживать более высокую температуру. А избыточное тепло можно охладить с использованием пассивных методов.
Чтобы показать, что новый ядерный реактор может охлаждаться без внешнего источника питания, ученые его остановили, когда он работал на полную мощность и начали следить за изменениями температуры внутри реактора. Он охлаждался самостоятельно и достиг стабильной температуры через 35 часов после остановки.
Недостатком этой технологии является то, что ее нельзя внедрить в существующие ядерные реакторы. Но с ее помощью можно построить новые, более безопасные ядерные реакторы.
