О трагедии на АЭС в Японии. Фукусима 2

Если оставить в стороне обывательские «страхи перед атомом», то об АЭС можно говорить как об источнике энергии промежуточного поколения с ограниченным историческим временем существования между эрой тепловых станций на угле и нефти и между эрой термоядерных энергетических станций – на дейтерии из воды океанов. АЭС на уране имеет существенный недостаток – долгоживущие радиоактивные отходы – обломки ядер урана после их деления с образованием желанной тепловой энергии.
Все энергетические установки, в соответствии со вторым законом термодинамики, часть тепловой энергии (от горения угля, деления урана, слияния ядер дейтерия) преобразуют в электроэнергию, а остальную сбрасывают в окружающую среду, нагревая через теплообменники атмосферу, воду озёр и рек или морей и океанов.
Другого не дано: только 30% тепла современными средствами можно превратить в полезную нам электроэнергию. Процесс образования энергии и тепла в окружающую среду неразделим. Получая 300 квт электроэнергии, необходимо одновременно сбросить 700 квт тепла из реактора в окружающую среду.
**
Если Чернобыльская АЭС пострадала из-за некорректного управления реактором и, после соответствующих корректив, повторение такое проишествия не представляется возможным, то Фукусима потерпела аварию из-за перегрева реакторов. Такие аварии будут происходить всегда, когда будут нарушены системы отвода тепла от активной зоны реактора. Дело в том, что даже остановив атомный реактор, мы не можем, выключив основной процесс, - процесс деления ядер урана, прервать выделение тепла из осколков ядер урана (их радиоактивный распад) нельзя, оно растянуто во времени, и долгое время нуждается в работе систем отвода тепла. Это тепло составляет малые проценты от выделения тепла при процессе деления, но его более, чем достаточно, чтобы повредить тепловыделяющие элементы и корпус самого реактора при отказе систем охлаждения. Близкая аналогия – электроплиту после её выключения некоторое время трогать руками всё ещё опасно.
Обычно для поддержания работы систем охлаждения выключенного реактора используют внешнюю электроэнергию или запускают резервный дизельный генератор электроэнергии. Очевидно, волна цунами затопила подстанцию для получения внешней энергии и дизель-генератор.
Далее случилось то, что нам рассказывали по ТВ: перегретый цирконий оболочек тепловыделяющих элементов вступил в реакцию с водяным паром, образовался водород. Он через систему сброса давления из парового контура проник в помещения АЭС и взорвался. Двуокись урана – содержимое тепловыделяющих элементов – расплавилась и прожгла толстую стальную стенку корпуса реактора.
Так продукты деления попали в окружающую среду, туда, где им быть ни в коем случае не следовало.
**
Причины аварии на реакторах АЭС Фукусима - в недостаточно верном прогнозе сейсмической активности её окрестностей, в частности, высоты волны цунами, и, в результате – ошибочном выборе места для строительства АЭС. Мне эта ситуация в чём-то напомнила срыв катастрофического селя в урочище Медео над Алма-Атой в середине 20-го века. Была осознана гибель города. Её вероятность оценивали по следам предыдущих селей в этом районе. Итог прогноза означил суммарный объём грязекаменной массы, могущей скопиться за сто лет в подготовленной для неё ловушке. Так что плотину с ловушкой селя создали, как казалось, с огромным запасом. Но никто и представить себе не мог, что гигантская плотина уже на следующий год едва устоит от аномально мощного селя, а ловушка грязекаменной массы, расчитанная на сто лет накопления, в миг будет полна до краёв! Повезло Алма-Ате, что размеры взрывонабросной плотины и ловушки над Медео были угаданы верно.
Защиту Фукусимы от цунами не угадали. Проектная высота защитной стенки от цунами оказалась ниже реально возникшей волны.
**
В пользу надёжности самих реакторов на потерпевшем беду комплексе «Фукусима»  говорит, в частности, тот факт, что аналогичная АЭС в Армении, построенная в советское время, перенесла Спитакское землетрясение, и, после технического освидетельствования, позднее была введена в дальнейшую эксплуатацию. Такие реакторы в международной классификации называются корпусными реакторами и подразделяются на BWR (реакторы, охлаждаемые кипящей водой) и PWR (реакторы, охлаждаемые водой под давлением – некипящей) слывут наиболее надёжными и безопасными. Ни в коем случае нельзя подменять причину и следствие при анализе событий на Фукусиме. Мне знакомый инженер рассказывал о, парадоксальном на первый взгляд, шутливом эксперименте. Электрическую лампочку накаливания закапывали в снег и включали. Она быстро перегорала, к удивлению непосвящённых. Суть же состояла в том, что снег отражал 90% излучаемого тепла назад, на раскалённую нить, и она плавилась из-за отсутствия отвода тепла излучением в окружающую среду.
Аналогичным образом разрушились реакторы на Фукусиме. Их погубило тепло радиоактивного распада продуктов деления. Оно гораздо меньше тепла деления ядер урана, но для его отвода не было возможностей – вода волны цунами погубила подстанции внешней энергии и резервные дизель-генераторы.
Насосы теплоотводящего контура стояли.