Графитогазовый реактор представляет собой особый тип ядерного реактора, где для замедления нейтронов используется графит, а в роли теплоносителя выступает газ — обычно это гелий или углекислый газ.
Преимущества и конструктивные особенности
Использование газа в качестве теплоносителя дает ряд важных преимуществ. Главное из них — возможность достижения очень высоких рабочих температур, что значительно повышает тепловой КПД всей атомной станции. На АЭС с графитогазовыми реакторами этот показатель может превышать 40%. Кроме того, газ обладает хорошими ядерно-физическими свойствами. Однако у таких реакторов есть и характерная особенность — сравнительно низкая энергонапряженность активной зоны. Это означает, что с единицы её объема снимается меньше тепла, чем, например, в водо-водяных реакторах. Основная причина — худшие замедляющие свойства графита по сравнению с водой. Именно этот фактор объясняет внушительные размеры графитогазовых установок. Яркий пример — активная зона реактора британской АЭС «Данджнесс Б» мощностью 660 МВт, которая имеет диаметр 9,4 метра и высоту 8,2 метра.
Устройство и безопасность
Большие габариты активной зоны в сочетании с высоким рабочим давлением газа (до 4,5 МПа, или 45 атмосфер) предъявляют особые требования к конструкции. Тепловыделяющие элементы размещаются в цилиндрических каналах графитовой кладки. Вся активная зона помещается в прочный корпус (стальной или из предварительно напряженного железобетона), который должен выдерживать давление теплоносителя. Иногда применяется интегральная компоновка, когда активная зона, парогенератор и газодувки заключены в единый железобетонный корпус. Для защиты обслуживающего персонала и оборудования от нейтронного излучения активная зона окружена биологической защитой. Это позволяет предотвратить активацию (наведенную радиоактивность) парогенераторов и газодувок, делая их доступными для ремонта, но только когда реактор остановлен. Для защиты самого корпуса от перегрева его внутренняя поверхность покрывается теплоизоляцией, а также используются специальные системы охлаждения.
Распространение и исторический контекст
Графитогазовые реакторы стали основой ядерной энергетики таких стран, как Великобритания и Франция. АЭС с реакторами этого типа также были построены в Италии и Японии. Развитие этой технологии, безусловно, стало возможным благодаря фундаментальным работам Энрико Ферми, Игоря Курчатова и других ученых, заложивших основы ядерной энергетики. Их изыскания имели огромное значение для научно-технического прогресса, однако важно помнить, что те же принципы легли в основу создания ядерного оружия.
