Как управлять ядерным реактором (3000,00 руб.)

Стр.5

Стр.6

Стр.7

Стр.8

Стр.9

Стр.10

УДК 621.039.5 ББК 31.46 Т15 Т15 Как управлять ядерным реактором / пер. с англ. А. Н. Рабодзей. – М.: ДМК Пресс, 2022. – 230 с.: ил. Таккер К. ISBN 978-5-93700-132-0 Эта книга объясняет, как устроен и как действует ядерный реактор и что нужно знать его оператору для обеспечения стабильной и безопасной работы. Коротко изложена история развития ядерных реакторов, представлены различные их типы и подробно рассмотрен один из них – водо-водяной реактор (PWR), начиная с конструкции и заканчивая особенностями управления. Автор книги, признанный эксперт в области безопасной эксплуатации реакторов, уделяет особое внимание устранению аварийных ситуаций. Книга предназначена широкому кругу читателей, интересующихся современной физикой и энергетикой. УДК 621.039.5 ББК 31.46 First published in English under the title How to Drive a Nuclear Reactor by Colin Tucker, edition: 1. Copyright © Springer Nature Switzerland AG, 2019. This edition has been translated and published under licence from Springer Nature Switzerland AG. Springer Nature Switzerland AG takes no responsibility and shall not be made liable for the accuracy of the translation. Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. ISBN 978-3-030-33875-6 (англ.) ISBN 978-5-93700-132-0 (рус.) © Springer Nature Switzerland AG, 2019 © Перевод, оформление, издание, ДМК Пресс, 2022

Стр.5

Содержание От издательства ......................................................................................................10 Предисловие и благодарности ..........................................................................11 Глава 1. Человек и его собака ............................................................................13 1.1. Чтение этой книги не даст вам необходимой квалификации для управления ядерным реактором ......................................................................13 1.2. Что включает в себя эта книга ...........................................................................15 1.3. Три основных понятия .......................................................................................16 1.4. И в заключение ....................................................................................................16 Глава 2. Физика – это интересно! .....................................................................17 2.1. Атомы и их ядра ..................................................................................................17 2.2. Распад ...................................................................................................................19 2.3. Быстрые и медленные нейтроны .....................................................................20 2.4. Цепная реакция ...................................................................................................21 Глава 3. Подружитесь с нейтронами ................................................................23 3.1. Введение в реактивность ...................................................................................23 3.2. Найлы и миллинайлы .........................................................................................25 3.3. Топливо для реакторов .......................................................................................25 3.4. Стержни регулирования .....................................................................................28 3.5. Точка кипения воды............................................................................................29 Глава 4. Критичность не так плоха, как о ней говорят ..............................31 4.1. Критичность: одна из фантастически величайших ошибок ........................31 4.2. Начало докритического состояния: выключение реактора .........................31 4.3. Приближение к критичности ............................................................................32 4.4. Надкритический режим: также нет проблем ..................................................34 4.5. Быстрые и запаздывающие нейтроны ............................................................35 4.6. Чикаго Пайл 1 (CP-1) ...........................................................................................35 Глава 5. Что делает ядерную энергию особенной? ....................................39 5.1. Компактный источник энергии ........................................................................39 5.2. Продукты распада ...............................................................................................41 5.3. Остаточное тепловыделение .............................................................................44 5.4. Самое плохое, что может случиться .................................................................45 Глава 6. Из каких частей состоит реактор .....................................................46 6.1. Корпус реактора ..................................................................................................48 6.2. Парогенератор .....................................................................................................50 6.3. Главный циркуляционный насос ......................................................................51

Стр.6

6  Содержание 6.4. Компенсатор давления .......................................................................................53 6.5. Установка всего вместе .......................................................................................54 6.6. Внутри «коробки» ................................................................................................55 6.7. Некоторые цифры ...............................................................................................56 Глава 7. Выведение и введение стержней управления ............................57 7.1. Когда стартовать? ................................................................................................57 7.2. Вы защищены? .....................................................................................................59 7.3. Прогнозирование критичности ........................................................................59 7.4. Изменение содержания бора .............................................................................60 7.5. Первые шаги .........................................................................................................62 7.6. Приближение к критическому режиму ............................................................63 7.7. Ожидание критического режима ......................................................................65 7.8. Удвоенное время и скорость запуска ...............................................................66 7.9. И что дальше? .......................................................................................................66 Глава 8. Сколько ватт? ..........................................................................................68 8.1. Три проблемы с потоком нейтронов ...............................................................69 8.2. Азот-16 ..................................................................................................................73 8.3. Использование тепла в первом контуре ..........................................................74 8.4. Использование тепла во втором контуре ........................................................76 8.5. Почему не работают прямые способы измерения электрической мощности ....................................................................................................................77 8.6. Назад, к делению .................................................................................................77 Глава 9. Стабильность реактора (часть первая) ...........................................79 9.1. Температура топлива .........................................................................................79 9.2. Температура замедлителя .................................................................................82 9.3. Это PWR, и он стабилен ......................................................................................84 9.4. Другой коэффициент ..........................................................................................85 9.5. Чернобыльский реактор № 4, 26 апреля ..........................................................85 9.6. Помните, что у вас PWR .....................................................................................87 Глава 10. Что можно сделать со всем этим паром .....................................88 10.1. Парогенератор: взгляд с другой стороны… ..................................................88 10.2. Главный паропровод .........................................................................................90 10.3. Паровые турбины ..............................................................................................92 10.4. Турбина высокого давления ............................................................................94 10.5. Повторное использование пара ......................................................................95 10.6. Конденсатор .......................................................................................................96 10.7. Путь назад ...........................................................................................................97 10.8. Генератор ............................................................................................................98 10.9. Взгляд сверху на систему охлаждения электростанции .............................98 Глава 11. Большая красная кнопка ................................................................100 11.1. Что дальше? ......................................................................................................101

Стр.7

 7 11.2. Аварийная остановка… ..................................................................................102 11.3. Что делают в главном пульте управления ...................................................103 11.4. Сколько реакторов в мире? ...........................................................................107 Глава 12. Стабильность реактора (часть вторая) .......................................108 12.1. Условия работы парогенератора ...................................................................108 12.2. Передача тепла ................................................................................................109 12.3. Практический пример: малые изменения электрической мощности.....110 12.4. Программируемое удержание мощности ...................................................111 12.5. Сброс пара ........................................................................................................113 12.6. И наконец…бор................................................................................................115 12.7. Процедура разведения бора ..........................................................................116 Глава 13. Выход на новый уровень ...............................................................118 13.1. Стабильность при малой мощности ............................................................118 13.2. Обращение с турбиной ...................................................................................119 13.3. Запуск вращения .............................................................................................120 13.4. Синхронизация ...............................................................................................121 13.5. Увеличение мощности турбины ...................................................................124 Глава 14. Приступим! ...........................................................................................125 14.1. Увеличение мощности реактора ...................................................................125 14.3. Распределение мощности ..............................................................................126 14.4. Йод и ксенон ....................................................................................................128 14.5. Накопление ксенона .......................................................................................129 14.6. Ксенон после остановки .................................................................................130 14.7. Январские распродажи ...................................................................................131 Глава 15. Мощность, и как ею управлять .....................................................132 15.1. Набор инструментов .......................................................................................132 15.2. Практический пример: значительное уменьшение мощности ...............132 15.3. Что делать в реальности .................................................................................134 15.4. Контроль аксиального распределения мощности .....................................134 15.5. И ксенон ............................................................................................................135 15.6. Гибкая работа ...................................................................................................136 15.7. Следование за нагрузкой ................................................................................138 15.8. Посмотрим вперед ..........................................................................................139 Глава 16. Стационарная мощность – и все? ................................................140 16.1. Слово Q .............................................................................................................140 16.2. Выгорание ........................................................................................................140 16.3. Первый контур .................................................................................................142 16.4. Парогенератор .................................................................................................144 16.5. Расход пара .......................................................................................................145 16.6. Что еще можно сделать? ................................................................................146 16.7. Предсказание критического режима............................................................147

Стр.8

8  Содержание Глава 17. Это все о безопасности ....................................................................150 17.1. Интервью ..........................................................................................................150 17.2. Строительство моста .......................................................................................150 17.3. Декларация безопасности ..............................................................................151 17.4. Что можно сделать неверно с PWR? ..............................................................153 17.5. Три «С» ..............................................................................................................154 17.6. Автоматическая защита .................................................................................154 17.7. Инженерно-технические средства безопасности .......................................155 17.8. Сколько безопасности означает «достаточно безопасности»?.................156 17.9. Пожар на Уиндскэйл........................................................................................157 17.10. Интернациональные перспективы .............................................................159 17.11. Допустимый риск ..........................................................................................160 17.12. Только маленький… ......................................................................................161 Глава 18. Что может пойти не так (и что с этим делать) ........................162 18.1. Можете ли вы справиться? ............................................................................162 18.2. Авария 1: потеря электросети .......................................................................163 18.3. Естественная циркуляция ..............................................................................164 18.4. Аккумуляторы и аварийные электрогенераторы ......................................165 18.5. Насосы и прочее ..............................................................................................167 18.6. Восстановление после потери электросети ................................................167 18.7. Авария 2: большая потеря теплоносителя ...................................................168 18.8. Аварийная инжекция воды ............................................................................169 Глава 19. Меньше не всегда легче .................................................................173 19.1. Авария 3: малая потеря охлаждающей жидкости ......................................173 19.2. Выбор оператора .............................................................................................174 19.3. Поиск баланса ..................................................................................................175 19.4. Движение вверх и вниз ..................................................................................176 19.5. Маленькая LOCA, большие проблемы ..........................................................178 19.6. Авария 4: утечка в трубах парогенератора .................................................179 19.7. Насколько это приемлемо? ............................................................................182 Глава 20. Что еще можно сделать неправильно? .....................................183 20.1. Авария 5: поломка главного паропровода .................................................183 20.2. Авария 6: тяжелые аварии .............................................................................185 20.3. Фукусима Дайити ............................................................................................187 20.4. В перспективе ..................................................................................................188 20.5. Что делать с тяжелыми авариями… .............................................................188 Глава 21. Когда теряется сила ..........................................................................189 21.1. Выбег .................................................................................................................189 21.2. Остановка реактора ........................................................................................190 21.3. Охлаждение ......................................................................................................191 21.4. Главные циркуляционные насосы ................................................................192 21.5. Бор .....................................................................................................................193

Стр.9

Содержание  9 21.6. Химики главные ..............................................................................................194 21.7. Охлаждение в охлажденном состоянии .......................................................194 21.8. Поднимание крышки реактора .....................................................................195 21.9. Топливо вынимаем, перетасовываем, заправляем ...................................197 21.10. Путь назад ......................................................................................................199 21.11. Физические испытания ................................................................................199 21.12. В будущем .......................................................................................................200 Глава 22. Есть и другие конструкции реакторов .......................................201 22.1. Немного истории ............................................................................................201 22.2. Реакторы с водой под давлением (PWR) ......................................................203 22.3. Ядерные реакторы на кипящей воде ...........................................................203 22.4. Реакторы CANDU .............................................................................................204 22.5. Реакторы MAGNOX ..........................................................................................206 22.6. Усовершенствованный реактор с газовым охлаждением (AGR) ..............207 22.7. Реактор РБМК ...................................................................................................209 22.8. Реактор на быстрых нейтронах.....................................................................210 22.9. Торий .................................................................................................................212 22.10. Реакторы на бумаге .......................................................................................212 22.11. И победителем становится... .......................................................................214 22.12. Не принимайте мои слова на веру… ..........................................................214 Глава 23. Как построить собственный реактор .........................................215 23.1. Во-первых, топливо ........................................................................................215 23.2. Плутоний ..........................................................................................................215 23.3. Обогащенный уран .........................................................................................216 23.4. Договор о нераспространении ядерного оружия .......................................216 23.5. Природный уран ..............................................................................................217 23.6. Этого никогда не будет ...................................................................................218 23.7. А кто-нибудь пытался? ...................................................................................219 Глава 24. И еще кое-что .....................................................................................220 24.1. Одна маленькая книга ....................................................................................220 24.2. Не только операторы ......................................................................................220 24.3. Использованное топливо… ...........................................................................221 24.4. …и радиоактивные отходы ............................................................................222 24.5. В конце жизни .................................................................................................223 24.6. Вне электросети? .............................................................................................224 24.7. Книги, аварии и оружие .................................................................................224 24.8. Политика и агитация ......................................................................................225 Глава 25. Заключение .........................................................................................226 Предметный указатель .......................................................................................228

Стр.10