Радиационная стойкость

РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ НА АЭС

4. В чем заключается радиационная безопасность?

Глава третья. Радиационная безопасность на АЭС............ 44

Опыт работы установки первой очереди Белоярской АЭС показал, что радиационная безопасность может быть обеспечена и при одноконтурной схеме. Мощность реактора канального типа, как известно, легко увеличить. Поэтому оказалось возможным блок второй очереди Белоярской АЭС выполнить одноконтурным электрической мощностью 200 МВт [с одним реактором и двумя турбшами К-100-90 ( 7.11, б)].

Напомним, что важным достоинством термоядерных процессов является почти полная их радиационная безопасность и возможность непосредственно получать электрическую энергию в резуль-вате взаимодействия потока образующейся плазмы с наведенным извне магнитным полем. Считается, что демонстрационные термоядерные ЭУ удастся построить уже к 1981—1985 гг. [31].

Таким образом, к началу одиннадцатой пятилетки были практически подтверждены эксплуатационная надежность и радиационная безопасность АЭС, а также их приемлемые экономические показатели. Вместе с тем в течение десятой пятилетки непрерывно велись работы по дальнейшему повышению надежности, безопасности и экономичности АЭС и соответствующие технические решения вносились в проекты АЭС, начатых строительством в десятой пятилетке и подлежащих вводу в действие в одиннадцатой пятилетке.

Каждая ACT запроектирована мощностью13600 ГДж/ч в составе двух реакторов с водой под давлением. Мощность каждого реактора 500 МВт тепловых или 1800 ГДж/ч. Реактор принят интегрального типа, и в его металлический корпус встроены теплообменники, в которых нагревается вода, идущая затем в сетевой подогреватель. В ACT, так же как и в АТЭЦ, в целях исключения возможности попадания радиоактивных веществ в сетевую воду, идущую к потребителям, даже в случае маловероятного одновременного возникновения неплотностей в поверхностях нагрева теплообменников и сетевых подогревателей давление сетевой воды принимается существенно выше, чем во втором контуре, а при внезапном падении давления в тепловой сети последняя автоматически отключается от сетевых подогревателей. Повышенная радиационная [безопасность ACT обеспечивается относительно низким рабочим давлением в корпусе реактора, а также применением дополнительного второго, страховочного корпуса реактора. Перечисленная система мероприятий позволила принять решение о существенно меньшем удалении ACT от перспективной границы обслуживаемого ею города, чем это установлено для АТЭЦ и АЭС.

внедрение унифицированных и повторно-применяемых проектов АЭС с реакторами ВВЭР-1000 и РБМК-1000. Указанными проектами обеспечивается ^большая надежность и радиационная безопасность АЭС, повышение сборности надземной части АЭС, мас-

Отметим, что в отечественных регламентирующих документах [12] различают термины ядерная, техническая и радиационная безопасность АЭС. Таким образом, когда речь идет об основной цели обеспечения безопасности АЭС и устанавливаются пределы по дозам облучения, то имеется в виду радиационная или просто безопасность АЭС.

10. Воробьев Е. И. Радиационная безопасность АЭС/У Атомная энергия, 1984. Т. 56. Вып. 6.

Существенную роль в энергетике начинают играть атомные электростанции. Помимо исходных общеэнергетических условий при решении вопросов строительства атомных электростанций учитываются также эксплуатационная надежность, радиационная безопасность и экономическая эффективность. Опыт работы действующих атомных электростанций в СССР и за рубежом показал, что при выполнении всех известных в настоящее время технических и эксплуатационных мероприятий обеспечивается полная радиационная безопасность для населения окружающего района и для обслуживающего персонала электростанций. По условиям обеспечения чистоты воздушного бассейна атомные электростанции имеют преимущества по сравнению с крупными тепловыми электростанциями, работающими на обычных видах топлива, так как атомные электростанции не выбрасывают в окружающую атмосферу большое количество сернистых соединений и углекислого газа. При работе атомной электростанции освобождаются значительные транспортные средства, отпадает необходимость сооружения больших складов топлива.

Требования, предъявляемые к таким системам, весьма разнообразны. В каждом отдельном случае основным может быть высокая точность передачи измерительной информации, быстродействие, высокая надежность, минимальные масса и габариты (микроминиатюризация) и др. Удовлетворение этих требований во многом зависит от выбора элементной базы. К числу устройств, используемых при создании технических средств измерений, относятся и электромагнитные устройства, которые отличаются такими преимуществами, как высокая надежность, радиационная стойкость, хранение информации без потребления энергии, высокая плотность записи информации и возможность ее многократного считывания без разрушения, некритичность к перенапряжениям и перегрузкам, высокая температурная и временная стабильность и др.

Создание более сложных БИС выявило ряд недостатков, присущих этой структуре. Среди них можно выделить следующие: низкую плотность размещения компонентов на кристалле, обусловленную наличием разделительных диффузионных р-облас-тей, значительной толщиной эпитаксиальной пленки, трехмерностью диффузионных процессов, ограничениями процесса фотолитографии; большие паразитные емкости и токи утечки изолирующего р-п-пере-хода; невысокие пробивные напряжения изоляции; малая радиационная стойкость.

повышенная устойчивость к изменению окружающих условий (большой температурный диапазон, высокая радиационная стойкость и т.п.) .

Гетероэпитаксия кремния на изолирующих подложках является одним из перспективных направлений в технологии ИМС, так как в этом случае естественным путем решается проблема изоляции элементов схемы на подложке. Так, при использовании подложек из лейкосапфира можно почти на два порядка увеличить быстродействие микросхем с автоэпитаксиальными слоями за счет исключения паразитных емкостей и утечек изолирующих р-и-переходов. При этом плотность элементов и радиационная стойкость микросхем также увеличиваются.

По мере развития техники в системах автоматики все большее значение приобретают устройства хранения и преобразования дискретной информации. Для хранения дискретной информации основным средством остаются и по имеющимся прогнозам будут оставаться в ближайшее десятилетие МОЗУ — магнитные оперативные запоминающие устройства, в которых для хранения информации используются матрицы тороидальных магнитных сердечников с прямоугольной петлей гистерезиса. В устройствах преобразования информации все большее применение получают полупроводниковые элементы, и особенно интегральные микросхемы. Однако наряду с развитием полупроводниковой микроэлектроники происходят существенные сдвиги и в технике устройств преобразования информации, выполненных на магнитных элементах. Прежде всего это связано с прогрессом в области создания ферромагнитных материалов, развитием и совершенствованием технологии производства ферритовых и микронных ленточных сердечников. Характеристики и параметры выпускаемых в настоящее время магнитных сердечников, а также существующая технология производства элементов позволяют уменьшать число витков во входных обмотках магнитных сердечников до одного и оставлять в элементах после заливки компаундом отверстия для нанесения входных обмоток в процессе сборки узла методом прошивок. Это создает предпосылки для уменьшения числа паек, унификации проектируемых устройств и узлов (основное разнообразие переносится в схемы прошивок), автоматизации процессов сборки. Соответственно снижается стоимость и повышается надежность устройств. Известны особенности магнитных элементов, которые в ряде случаев применения позволяют отдать им предпочтение: способность хранить информацию при отключенных источниках питания, высокая радиационная стойкость, высокая помехозащищенность. Для переключения магнитного сердечника требуется энергия, в 100—1000 раз большая, чем энергия переключения элемента в полупроводниковой микросхеме. Это позволяет, с одной стороны, упростить проектирование соединений внутри узлов, накладывая менее жесткие ограничения на длину и характер прокладки соединительных проводников, с другой стороны, позволяет применять устройства в условиях сравнительно высокого уровня внешних помех (цех, станок,

Однако биполярные микросхемы с диэлектрической изоляцией не получили широкого применения вследствие сложной технологии создания карманов и малой степени интеграции. Их достоинством является повышенная радиационная стойкость. У эпитаксиально-планарных транзисторов токи утечки изолирующих р-п переходов резко возрастают при воздействии ионизирующего излучения, вызывающего генерацию большого числа неосновных носителей. Ток утечки диэлектрика при этом остается пренебрежимо малым. Уменьшаются и токи утечки коллекторных р-п переходов, так как основная масса неосновных носителей генерируется за пределами карманов и не может достичь этих переходов.

В отличие от биполярных МДП-транзисторы можно создавать в тонких слоях кремния, нанесенных на диэлектрическую подложку (например, сапфировую) или на окисленную кремниевую подложку цсм. § 2.8). При этом повышаются быстродействие, степень интеграции и радиационная стойкость.

Комплементарные КНС-микросхемы имеют важные преимущества по сравнению с микросхемами на кремниевых подложках (см. 4.13). Во-первых, выше степень интеграции, так как транзисторы можно разместить на минимальном расстоянии друг от друга, отсутствуют карманы и выводы от подложки. Во-вторых, повышается бытродействие из-за снижения емкостей р-п переходов (исключаются их нижние поверхности). В-третьих, повышается радиационная стойкость к импульсному излучению.

Радиационная стойкость конденсаторов зависит от применяемых материалов и технологии изготовления. Как показывает практика, органические диэлектрики почти на порядок более чувствительны к радиоактивным излучениям, чем неорганические.

Радиационная стойкость индуктивно-с т е и определяется в основном степенью повреждения материалов. Индуктивности без сердечника и пленочные спиральные индуктивности наиболее стойки к "радиации.

Радиационная стойкость: