середа, 16 березня 2011 р.

Почему в Японии не будет ядерного взрыва

 Как человеку далекому от темы атомной энергетики, с интересом прочитал данный материал
                                                                                      источник   
  
После землетрясения и цунами на Японию обрушилась третья беда – аварии на атомных станциях. И, как и в случае с землетрясениями, повторяется старый сценарий: бюрократы говорят, что все хорошо, ученые многозначительно молчат и рассказывают о теориях таким языком, что понять смысл их не представляется возможным. На фоне этого плодятся слухи, один другого нелепее.

Поэтому и возникла идея написать пост максимально упрощенный – не для работников АЭС, физиков и продвинутых юзеров, а для простых гуманитариев, экономистов и мам вместе с бабушками, которые уже начали на всякий случай рисовать на спинах любимых внуков йодную сетку.


Итак, начнем с того, что такое радиация. Мобильник излучает радиоволны – это радиация. Ваше тело излучает тепло – и это радиация. Солнечный свет – и это радиация. Чем больше ее энергия, тем более опасна она для живого организма. Опаснее других – рентгеновское и, наконец, самое жесткое излучение – гамма. Воистину, это «лучи смерти». Но само по себе оно не существует, должен быть атом, который его создаст. Атом, который нестабилен и который выделяет частицу гамма-излучения (по-научному – квант), называется радиоактивным. Если у нас их много – мы говорим об радиоактивных веществах.


Если атом выбрасывает электрон – это называется бета-излучение, а если из вещества вылетают ядра гелия, то это – альфа-излучение. Кроме этого есть нейтронное излучение, позитронное и ряд других. Обратите внимание: это излучение само по себе не существует, должны быть атомы, которые находятся в нестабильном состоянии. Такие ненормальные атомы называются радиоактивными изотопами. Они могут находиться в водяном паре, в воздухе, летать с дымом и пылью. Поэтому-то и следят за направлением ветра – куда понесет эти самые радиоактивные изотопы. Изотопы могут с пылью сесть на одежду и облучать вас снаружи, а могут попасть с водой и едой внутрь (что гораздо хуже).


Теперь о том, откуда радиация берется в природе. Она есть везде. Не будем вдаваться в космогонические гипотезы, скажем так: радиоактивные атомы есть на нашей Земле, это нормально, и существует такое понятие, как нормальный радиационный фон. Вот только он в разных местах бывает очень разный. В одних местах, например, на пляжах Юрмалы он всего 1–2 микрорентгенов в час (или 0,01 микрозиверта). В других, например, на гранитных скалах Финляндии или Сибири он будет и 15, и 25 микрорентгенов в час. Есть на Земле места, где естественный фон в 1000 раз выше «естественного фона в среднем по стране», и там тоже живут люди безо всяких проблем. Именно из земной коры добывают уран для производства атомного оружия и топлива для электростанций. Из земли выделяется опасный радиоактивный газ радон (который в небольших дозах очень полезен в ряде случаев). Так что радиация на Земле была и пребудет с нами до скончания мира. Надо учиться жить с ней.


Почему живые организмы приспособились к существующему уровню радиации? Потому что живой организм постоянно восстанавливается. Пусть мы живем там, где естественный фон 20 мкР/час. За год мы наберем 175 миллирентгенов. Значит, за 70 лет жизни – что-то около 12 рентгенов (специалисты говорят «бэр» – «биологических эквивалентов рентгена» – по сути, то же). По данным ВОЗ, безопасной может быть доза втрое больше – 35 бэр. Но если хватануть такую дозу за раз, то возникнут проблемы с кровью. Почему? Это как с донорством. Донор за свою жизнь безопасно сдает ведра крови, но если вы попробуете зараз скачать у него хотя бы 3–4 литра, он, скорее всего, помрет.


Кстати, о единицах. Для ученых каждая имеет свой смысл, нам же на практике будет достаточно помнить, что 1 Грей (1Гр) = 1 Зиверт (1Зв) = 100 Рентген (Р). Когда говорят о рентгенах в час, то имеют в виду мощность излучения («сколько вы зарабатываете в час»), а когда говорят просто о рентгенах (зивертах, греях) – то имеют в виду, сколько вы всего получили.


Отсюда вывод: важно не только, насколько сильна радиация, важно еще и сколько времени вы ей подвергались.


Теперь перейдем к атомным станциям, точнее – к атомным энергетическим реакторам. Принцип их работы очень простой. Мы знаем, что тормоза у машин в момент торможения очень греются. Тот же эффект имеем и в атомном реакторе: излучаемые частицы ядерного топлива, которые тормозятся в так называемом веществе-замедлителе, передают ему свою энергию, и оно нагревается.


Этим веществом может быть простая вода, а может быть графит. В Чернобыльском реакторе был графит, в Японии, на станции «Фукусима», тормозит излучение вода, которая от этого нагревается, кипит, и полученный пар отправляется в паровую турбину, которая и вращает вал электрогенератора. На Чернобыльской станции вода нагревалась внутри графитового блока. Достоинства и недостатки есть у разных компоновок (на самом деле, их не две, а много больше). Долгое время считалось, что «кипящие водяные реакторы» (BWR – английская аббревиатура) – вполне безопасная штука, во всяком случае, более безопасная чем графито-водяные. И вполне возможно, что в плане потенциальной катастрофы так и есть.


Что произошло в Чернобыле? Там взрыв повредил графитовую закладку вместе с топливными элементами. В атмосферу были выброшены изотопы йода, цезия, стронция, плутония и урана. Эти изотопы обладают достаточно долгим периодом распада, несколько десятков лет.


В кипящих водяных реакторах никакого графита нет. Там циркулирует только вода. Зато, в отличие от чернобыльского реактора, у них есть прочный стальной корпус. И если бы на «Фукусиме» не остановились аварийные насосы, этот «водогрейный котел» после выключения потихоньку бы остывал. Но в силу неустановленных пока причин насосы вырубились, и реактор стал разогреваться. Остатки воды перегреваются, и она распадается на водород и кислород. Смесь этих газов взрывоопасна: вода вновь хочет соединиться в единое целое и делает это с мощным взрывом.


То есть пока не расплавились топливные элементы, пока не лопнул стальной кожух, массированного заражения, очевидно, не будет. Кстати: не все данные журналисты интерпретируют правильно.


Дело в том, что вода, которая кипит в реакторе, действительно, радиоактивна. Но изотопы, которые в ней растворены, – не слишком долгоживущие. Например, азот-16 имеет период полураспада всего 7 секунд. То есть через 7 секунд останется только половина азота-16, через 14 секунд – лишь четверть, а через 21 секунду – одна восьмая. Но датчик среагирует на максимальный уровень, зафиксирует его, и пойдет страшная цифра гулять по сайтам и лентам новостей.


А может ли произойти настоящий атомный взрыв? Нет. Потому что в реакторах используется не чистый оружейный уран, а специальное топливо, в котором урана менее 5%, а в канадских реакторах применяется вообще природная урановая руда (правда, там у них вода не простая, а так называемая тяжелая). Для бомбы надо, чтобы уран был химически чистый – его получить не так просто, и мало того – в этом нет нужды. Поэтому ядерный взрыв на станции нам не грозит: нечему там взрываться.


Тем не менее, люди волнуются. В Америке спохватились, что японские реакторы сконструированы в США, и 23 единицы из них в работе. А вдруг что случится? США трясет тоже неслабо.


Главная проблема в том, что нет достоверной и полной информации о происходящем. Даже у премьер-министра Японии. И это тоже понятно: кому хочется приносить плохие новости? Лучше сразу сделать себе сеппуку...


В эпоху интернета можно самому следить за ситуацией, но помнить, что СМИ всегда любят чуть-чуть да усилить напряжение, поддать драматизма, а власти – скрыть его, чтобы не возникала паника. Тем не менее, возможность для сравнения информации сейчас есть. Ведь это первая катастрофа такого рода в эпоху интернета, и каждый может извлечь для себя важный урок: насколько в подобных случаях ему, а также СМИ и правительствам, можно доверять.