Николай Леонидович Егин -
изобретатель и рационализатор

Главная страница

Правовые аспекты
Новые изобретения

Вы можете ознакомиться с изобретениями Николая Егина
Данный сайт остается как память об изобретателе

Важная информация об авторских свидетельствах

Электролизер защитит атомный реактор

Авария на Чернобыльской АЭС заставила специалистов полностью пересмотреть и коренным образом изменить конструкцию атомных реакторов. На Чернобыльской АЭС эксплуатировался бескорпусной реактор типа РМБК, который атомщики прозвали «штабелем». Действительно, это был штабель из графитовых блоков, помещенный в бетонную шахту с системой водяных контуров парогенераторов с турбиной. Активные и пассивные системы защиты реактора были плохо согласованы и вместо отрицательной реактивности автоматического управления на некоторых режимах приводили к положительной обратной связи, что на языке систем автоматики называется «самовозбуждением». Именно это и вызвало тепловой взрыв 26 апреля 1986 года на Чернобыльской АЭС с механическим разрушением активной зоны и выбросом в окружающую среду фрагментов ядерного топлива и широкого спектра радионуклидов с различными сроками полураспада. После этого происходило двухнедельное горение графитового штабеля, разносившее в аэрозолях дыма радиоактивные частицы крайне опасные для людей на огромные расстояния. Поэтому работа ликвидаторов, которые лопатами сбрасывали куски графита со спекшимся в нем ядерным топливом обратно в реактор и вниз на землю, не уменьшало образование радиоактивной пыли в атмосферу. Было бы значительно полезнее поливать атомный реактор и его фрагменты холодной водой для охлаждения и осаждения аэрозолей, как это сделали пожарные на Фукусиме.

Реакторы Фукусимы относятся к «дочернобыльским» энергоблокам первого поколения, и работают на принципе «кипящих» реакторов, которые сильно устарели и плохо поддаются модернизации до современных уровней безопасности. Тем не менее, эти блоки типа BWR имеют герметичный реактор в отдельной гермооболочке, установленной в реакторном зале. Циркуляционные водяные насосы имеют 3-х ступенчатое резервирование: от собственных генераторов, от внешней электросети, от дизель-генераторов. 4-я ступень «последнего шанса» - аккумуляторное питание, рассчитанного всего на несколько часов работы. Когда вышли из строя все 4 ступени защиты, реактор пришлось заливать морской водой из водометных машин пожарных и спец. подразделений. Выбросов в атмосферу радионуклидов практически не произошло, но за счет нарушения герметичности реакторов и их оболочек в море ушло много радиоактивных отходов.
С учетом всех уроков аварий на АЭС сегодня в России на реакторах второго поколения типа РБМК, например, Ленинградской, Курской, Смоленской АЭС проведены кардинальные изменения от структуры ТВЭЛов (тепловыделяющих элементов) до вспомогательных систем. Реакторы нового поколения, например, Ленинградская АЭС-2, Нововоронежская АЭС-2 и проектируемые Балтийская АЭС, Нижегородская АЭС, имеют современные АСУ (автоматические системы управления) и супер системы пассивной и активной защиты.

Проведенный анализ всех поколений реакторов с 1-го по 4-й показывает, что в них присутствуют водяные контуры для парогенерации на турбины, основные и и резервные бассейны, огромная сеть трубопроводов, которые могут выйти из строя. С учетом этих, хотя и маловероятных аварий, все системы должны иметь фильтры радиоактивных отходов большой производительности (не менее 100 м3/час) и улавливать самые мелкодисперсные частицы, вплоть до ионов радиоактивных металлов и их солей (не менее 95%). Желательно, что бы эти фильтры имели простую технологию регенерации (очистки) для повторного использования радиоактивных материалов и очищенных фильтров. Например, радиоактивный кобальт успешно применяется в медицине для лечения раковых образований, стронций и цезий для диагностики сварных швов в реакторах, нефте и газопроводах и др. агрегатах и системах химического и энергомашиностроения.

Тщательный анализ технологических и технических новинок в области фильтрации показал, что наиболее адаптивными для водяных систем защиты АЭС является регенерационные ионные фильтры (РИФ – 50 и РИФ - 100), разработанные на базе углеродных активированных пластинчатых электролизеров «РИФ – 12» и «РИФ – 24», (см. журн. «ИР» № 5 2004 г. «Золотые хвосты») для извлечения ионов различных металлов из пром. стоков в широком диапазоне больших и средних концентраций и для малых концентраций ионов металлов, например, в морской воде (см. журн. «ИР» № 3 2009 г. «Пора море морщить»). Указанные фильтры проточного типа практически не оказывают сопротивление протоку циркулирующей воде в системах реакторов АЭС, потребляют незначительное количество электрической энергии и могут работать на штатных режимах атомных энергоблоков для профилактики появления в воде особо малых доз ионных изотопов. В случае наступления аварийных ситуаций при техногенных или природных катаклизмах «РИФ – 100» (производительность 100 м3/час и более) способны очищать воду в основных контурах АЭС и бассейнах, а так же в дополнительных и сбросовых системах в водоемы: реки, озера, море.

Поскольку один килограмм УВС (углеродно – волокнистых структур на пластинах электролизеров типа «РИФ – 50», «РИФ – 100» собирают до 40 кг различных металлов, в том числе и радиоактивных, то время их работы от резервных источников тока на АЭС вполне достаточно для ликвидации утечки нуклидов в воду. После этого электролизеры извлекают из систем защиты и перемещают на стенд регенерации. Это можно можно выполнить с помощью манипуляторов. Регенерация углеродных пластин электролизеров происходит путем гальванического избирательного переноса каждого радиоактивного изотопа на отдельные подложки из графита. Кстати, последний является и в накопительных электролизерах, и в регенерационных устройствах, не только устойчивым к агрессивным средам электродным материалом, но и активным замедлителем цепных реакций деления атомов ядерного топлива. Именно графитовые стержни вводят в реактор для замедления или прекращения его работы. Все это дополнительно повышает эффективность и надежность защиты систем АЭС и окружающей среды от радиоактивного заражения.

Очевидно, со временем, самые совершенные АЭС 4-го поколения будут признаны устаревшими и придется проектировать 5-е, 6-е и т.д. поколения атомных энергоблоков. Даже самые «умные» АСУ не могут работать без человеческого фактора, а людям свойственно ошибаться в самых непредсказуемых ситуациях.

Кроме того, все более непредсказуемыми на Земле становятся погодные, климатические, геосейсмические, планетарные и многие другие факторы, которые в той или иной степени могут влиять на работу энергоблоков АЭС и их электронное оборудование. Теория надежности различных систем говорит о том, что, чем больше в них электронных элементов, тем вероятнее сбой в работе или отказ. Поэтому, наряду с самыми «умными» компьютеризированными АСУ под контролем операторов и дозиметристов на АЭС должны быть простые и надежные приборы защиты даже от незначительных утечек радиации, как «РИФ – 100».

Фото 1. Продувка электролизера «РИФ – 50» перед установкой в трубопровод

На фото 1 «РИФ – 100» перед установкой в герметичный водяной контур. Весьма полезным предложенные устройства будут на предприятиях, которые работают с радиоактивными материалами. Начиная с ГОК (горно – обогатительных комбинатов), добывающих руду и повышающих концентрацию урана – 235 и др. опасных металлов и их полуфабрикатов, а так же, имеющие отходы производства. Затем, предприятия, которые перерабатывают сами ТВЭЛы и делают из них реакторные сборки. Далее, заводы, которые перерабатывают использованные ТВЭЛы от АЭС и др. радиоактивные отходы, например, НПО «Маяк». Очищать воду от вполне «мирных» металлов наши «РИФы» могут для металлургических заводов, цехов металлопроката и штамповки и многих других производств машиностроения.

---

Все представленные на сайте изобретения имеют авторские свидетельства на изобретение, чертежи и конструкторскую документацию. Автор – Николай Егин.

Важная информация об авторских свидетельствах