Реактор и его работа.

Основным объектом опасности АС является атомный реактор.

Ядерные реакторы по назначению делятся на:

- исследовательтские,

- для производства искусственных изотопов,

- энергетические (для производства электрической или тепловой энер­гии),

- для транспортных систем,

- для медицинских целей,

- для разработки новых технологий.

На атомных станциях в нашей стране эксплуатируются реакторы ти­пов ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор) и водо-графитовые реак­торы типа РБМК (реактор большой мощности канальный), в которых топли­вом служит уран-238, обогащенный несколькими процентами урана-235. Ядерное топливо в виде цилиндрических таблеток размещается в тепловыде­ляющих элементах (ТВЭЛах) - цилиндрах из циркониевых сплавов. ТВЭЛы объединяются в тепловыделяющие сборки (TBC), которые помещаются в специальные вертикальные технологические каналы графитовой кладки ре­актора. По ним же циркулирует и теплоноситель (в реакторах ВВЭР и РБМК в качестве теплоносителя используется вода). Объем, занимаемый TBC и графитовой кладкой, являющейся замедлителем нейтронов, называется ак­тивной зоной, так как в нем происходит управляемая цепная ядерная реак­ция.

Реактор размещается в бетонной шахте, которая создает биологичес­кую защиту от ионизирующих излучений.

Реактор работает длительное время и некоторая часть изотопов с ма­лым периодом полураспада превращается в стабильные элементы. Одновре­менно накапливаются изотопы с большим периодом полураспада. Таким об­разом, чем дольше эксплуатируется реактор, тем больше в нем будет накоп­лено радиоактивных продуктов деления, причем преобладать в них будут изотопы с большим периодом полураспада.

Начальная загрузка топлива в реактор ВВЭР-440 составляет 42 тонны, в которых содержится 3, 3% (около 1, 4 т) делящегося урана-235. После цикла отработки (примерно 3 года) остаточное количество урана-235 в ТВЭЛах со­ставляет около 1% (400 кг), т.е. за время работы реактора 1 тонна урана-235 превращается в продукты деления - новые радионуклиды, особую роль среди которых играет плутоний. За полный цикл эксплуатации ТВЭЛов в реакторе ВВЭР-440 образуется 10 кг плутония на одну исходную тонну ядерного горючего (т.е. урана-238).

Кроме плутония, образуются и другие трансурановые элементы: аме- риций-241, нептуний-237, кюрий-242. Под воздействием нейтронов стабиль­ные изотопы некоторых химических элементов становятся радиоактивными, например, железо-59, церий-60, магний-54, кобальт-60. Это так называемая наведенная радиоактивность. Аналогичные процессы происходят и в реак­торе типа РБМК.

Таким образом, при работе реакторов АС в их активной зоне идет не­прерывный процесс накопления радиоактивных продуктов деления ядерного топлива, представляющих смесь 200 изотопов 35 химических элементов, изо­топов наведенной активности и трансурановых элементов.

Основную опасность при аварии представляют продукты деления ядерного топлива в случае выхода их за пределы биологической защиты ре­актора.