Почему когда ешь мороженое болит голова
Джейсон Г. Голдман
BBC Future
Правообладатель иллюстрации
SPL
Один из вкуснейших десертов, когда-либо изобретенных человеком, вызывает головную боль, причем самую неприятную – как будто мозги онемели. По некоторым данным, “холодовая” головная боль (или, как ее иногда называют, “заморозка мозга”) знакома каждому третьему. Корреспондент
BBC Future решил разобраться в причинах явления.
О том, что холодные десерты могут вызывать боль, известно давно, однако причины, по которым это происходит, до сих пор остаются предметом споров.
Первое сообщение об этом феномене датировано 1939 годом. “Ваши нос и кончики пальцев немеют, и если вы не начнете растирать лоб, у вас проявится холодовая головная боль”, – говорится в книге Ребекки Тимбрес “Мы не просили утопии: семья квакеров в советской России”.
Несмотря на то, что явление обсуждалось в медицинской литературе уже в 1850-х, признание Международного общества головной боли феномен получил лишь в 1988 году. Тогда о нем заговорили как о “головной боли, вызванной холодом”.
(Другие статьи сайта BBC Future на русском языке)
В третьем издании Международной классификации головных болей, опубликованном в 2013 году, группа ученых пришла к выводу, что такой вид боли возникает, только когда холод воздействует на голову или рот. Как только раздражитель исчезает, исчезает и головная боль.
Чаще всего от холода болит область в передней части головы. Тем не менее, в некоторых случаях боль возникает рядом с ушами или как будто бы прямо за глазами.
Однако где бы ни проявила себя эта боль в следующий раз, она точно будет “острой, короткой и резкой”.
Каждый, кому когда-либо приходилось столкнуться с приступом заморозки мозга, скажет вам, что в этом мало приятного.
Поскольку холодовая головная боль часто бывает связана с раздражением верхнего нёба, научное название явления – сфенопалативная ганглионевралгия, то есть “невралгия основно-нёбного ганглия” (нервного узла, передающего ощущения с нёба в мозг).
Считается, что боль возникает в результате сужения или расширения кровеносных сосудов, которое происходит в качестве реакции на холод.
Как только наш организм чувствует холод, он посылает в мозг теплую кровь в качестве противоядия. Именно быстрое изменение кровотока может вызывать боль.
Холодовую головную боль также считали подвидом мигреней, поскольку оба явления связаны с неупорядоченной реакцией на раздражители. Расширение и сужение кровеносных сосудов, возникающее при холодовых головных болях, похоже на причины, по которым возникает мигрень.
По другой версии, холодовая головая боль – пример “отраженной боли”, загадочного, но в то же время хорошо изученного явления, при котором раздражение одной части тела вызывает боль в совершенно другом месте.
Правообладатель иллюстрации
Getty
Image caption
Приступы головной боли от холода коротки, но интенсивны
Связь между холодовой головной болью и мигренью до сих пор не совсем понятна; тем не менее, почти все признают, что явления связаны.
В 2001 году невролог Петер Маттсон провел исследование в Университетской больнице Швеции. Он выяснил, что женщины, хотя бы единожды испытавшие в течение года мигрень, были в два раза более подвержены холодовым головным болям, чем те, кто от мигреней никогда не страдал.
Нёбо и мозг
В 2004 году турецкий невролог Мацит Селеклер исследовал тех, кто мучился от мигреней и тензионных головных болей (то есть той боли, которая возникает от стресса или сильного напряжения).
Вместе со своими коллегами Селеклер провел “тест со льдом”. В ходе эксперимента испытуемых просили прижать кубик льда языком к нёбу.
В результате голова заболела у 60% участников эксперимента, причем 80% из них и раньше страдали от мигреней.
Правообладатель иллюстрации
Getty
Image caption
Дети, которым давали достаточно времени, чтобы насладиться лакомством, не испытывали головной боли
Невролог из Тайваня Жон-Лин Фух пришла к похожему выводу, наблюдая за тайваньскими подростками. Вместе с коллегами она опросила почти 9 тысяч человек в возрасте от 13 до 15 лет.
Выяснилось, что примерно 40% подростков когда-либо переживали холодовую головную боль, и она на 15% чаще встречалась у тех, кто в принципе страдал от мигреней.
По мнению Фух, связь между двумя видами головной боли может объясняться динамикой кровотока между нёбом и мозгом.
Ученые продолжают изучать неврологические и сосудистые аспекты этого явления, но кое-что, тем не менее, уже удалось прояснить.
К примеру, один врач в Университете Макмастера пришел к выводу, что те подростки, которых просили съесть порцию мороженого за пять секунд, в два раза чаще испытывали холодовую головную боль, чем студенты, которым разрешали растянуть удовольствие.
Так что подобные боли более вероятны, когда холодный раздражитель резко соприкасается с нёбом.
Кроме того, известно, что холодовую головную боль вызывают не только ледяные десерты и напитки. Например, к ней могут привести зимние занятия серфингом, выяснил врач Британского олимпийского медицинского центра Марк Хэррис.
“По собственному безумному прошлому зимнего серфингиста я знаю о тошнотворной фронтальной головной боли, которая появляется через несколько секунд после езды по набегающей волне, – написал он в письме редактору British Medical Journal в 1997 году. – Боль продолжается 20-30 секунд, усиливаясь с каждой следующей волной”.
Заморозка мозга стала привычным делом для одного 48-летнего конькобежца, которому регулярно приходилось вдыхать холодный воздух на катке.
“Холодный воздух над катком, вдыхаемый через рот и проходящий через нёбо, вероятно, является причиной боли пациента”, – писала в 2001 году в своем заключении австралийский невролог Стейси Янкеловиц.
К счастью, для борьбы с болью нашлось относительно доступное средство. “Боль сохраняется до тех пор, пока воздействует раздражитель. Так что пациент отказался от катания на коньках”.
Почти 20 лет назад Джозеф Халихан из Темпльского университета пришел к выводу, что страдающим от холодовой головной боли вовсе не обязательно совсем отказываться от мороженого.
Правообладатель иллюстрации
Getty
Image caption
Профилактические меры обычно помогают обойтись без отказа от мороженого
Поскольку боль в основном вызывает раздражение задней части нёба (там, где оно становится мягким и мясистым), можно просто попробовать есть так, чтобы холодная еда не касалась чувствительной области.
“Большинство людей способно принять такие профилактические меры без консультации врачей, – говорит он. – Отказ от мороженого не показан”.
Прочитать
оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте
BBC Future.
Источник
ÀÝÑ óñòðîåíû ñëîæíî. È âñ¸ æå îáúÿñíèòü, êàê îíè ðàáîòàþò, ìîæíî ïðîñòûì ÿçûêîì. Îñíîâû ðàáîòû àòîìíîé ñòàíöèè î÷åíü ÷àñòî óñêîëüçàþò â ñëîæíûõ îïèñàíèÿõ ïðîöåññîâ. ×èòàòåëü áåç ïîäãîòîâêè òåðÿåòñÿ è åìó î÷åíü ñëîæíî óëîâèòü ñóòü. Äàâàéòå ðàçáèðàòüñÿ.
Àòîìíûé ýíåðãîáëîê ñîñòîèò èç äâóõ îñíîâíûõ ÷àñòåé. Èõ ïðèíÿòî íàçûâàòü ÿäåðíûì è òóðáèííûì îñòðîâàìè.
Òåïëî âûðàáàòûâàåòñÿ â ïåðâîì, ïðåîáðàçîâàíèå òåïëîâîé ýíåðãèè â ýëåêòðè÷åñêóþ ïðîèñõîäèò âî âòîðîì. Îáå ÷àñòè î÷åíü ñëîæíû è èìåþò îïðåäåë¸ííûé íàáîð ýëåìåíòîâ, îáùèé äëÿ âñåõ àòîìíûõ ýíåðãîáëîêîâ.
 ñîñòàâ ÿäåðíîãî îñòðîâà âõîäèò ðåàêòîð è âñ¸ îáîðóäîâàíèå, îòâåòñòâåííîå çà ïîëó÷åíèå òåïëà â ðåàêòîðå è ïåðåäà÷ó åãî òóðáèííîìó îñòðîâó. Äàâàéòå ïîäðîáíåå îñòàíîâèìñÿ íà ðåàêòîðå.
Åñëè â êà÷åñòâå îñíîâíîãî äåëÿùåãîñÿ íóêëèäà ðåàêòîð èñïîëüçóåò óðàí-235, òî îí ðàáîòàåò íà ìåäëåííûõ èëè, êàê èíà÷å ãîâîðÿò, íà òåïëîâûõ íåéòðîíàõ. Ïðè ñïîíòàííîì äåëåíèè óðàíà-235 îáðàçóþòñÿ áûñòðî ëåòÿùèå íåéòðîíû, è åìó íåîáõîäèìî èìåòü âåùåñòâî, çàìåäëÿþùåå íåéòðîíû – çàìåäëèòåëü. Ïî÷åìó òàê? Ïîòîìó ÷òî óðàí-235 ãîðàçäî ëåã÷å äåëèòñÿ íåéòðîíàìè íà íèçêèõ ñêîðîñòÿõ. Åñëè íåéòðîí ëåòÿùèé â ÿäðî, áóäåò ñëèøêîì áûñòðûì, òî îí ñ áîëüøåé âåðîÿòíîñòüþ îòñêî÷èò îò ÿäðà è ïîëåòèò äàëüøå, â òî âðåìÿ êàê ìåäëåííûé íåéòðîí ïîãëîòèòñÿ (ïðèëèïíåò ê ÿäðó), óâåëè÷èò ðàññòîÿíèåì ìåæäó ÷àñòÿìè ÿäðà äîñòàòî÷íî, ÷òîáû îñëàáëè î÷åíü ñèëüíûå ÿäåðíûå ñèëû (ñì. Êàïåëüíàÿ ìîäåëü ÿäðà), ýëåêòðè÷åñêèå ñèëû îòòàëêèâàíèÿ èõ ïåðåáîðîëè, â ðåçóëüòàòå îñêîëêè ÿäðà ðàçëåòÿòñÿ â ðàçíûå ñòîðîíû (èç øêîëüíîãî êóðñà ôèçèêè ìû çíàåì, ÷òî çàðÿäû ñ îäèíàêîâûì çíàêîì îòòàëêèâàþòñÿ).
Ñå÷åíèå äåëåíèÿ ýòî âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî ÿäðî ðàçäåëèòñÿ â ðåçóëüòàòå ñòîëêíîâåíèÿ ñ íåéòðîíîì. Ìîæíî óâèäåòü, ÷òî âåðîÿòíîñòü äåëåíèÿ ó óðàíà-235 ïðè î÷åíü íèçêèõ ýíåðãèÿõ íåéòðîíà î÷åíü âûñîêà (îáâåäåíà æ¸ëòûì), â òî âðåìÿ êàê íåéòðîíàìè âûñîêèõ ýíåðãèé îí äåëèòñÿ ñ ìåíüøåé âåðîÿòíîñòüþ (Ïîäðîáíåå ñì. Íåéòðîííûé çàõâàò). Ó óðàíà-238 ñèòóàöèÿ îáðàòíàÿ, äëÿ ýòîãî íóêëèäà âåðîÿòíîñòü äåëåíèÿ íåéòðîíàìè âûñîêèõ ýíåðãèé ãîðàçäî âûøå, ÷åì íåéòðîíàìè íèçêèõ ýíåðãèé, êîòîðûìè îí ïðàêòè÷åñêè íå äåëèòñÿ. Ïðè ìàëåíüêèõ ñêîðîñòÿõ îí ÷àùå çàõâàòûâàåò íåéòðîí è ïîñëå äâóõ áåòà-ðàñïàäîâ ïðåâðàùàåòñÿ â ïëóòîíèé-239.
 áûñòðîì èëè ìåäëåííîì ðåàêòîðå âñåãäà ïðîèñõîäèò íàðàáîòêà ïëóòîíèÿ-239, êîòîðûé àêòèâíî äåëèòñÿ è ÷àñòè÷íî ó÷àñòâóåò â ïðîöåññå âûðàáîòêè òåïëà. Êñòàòè, ïëóòîíèé-239 ëó÷øå äåëèòñÿ òåïëîâûìè íåéòðîíàìè íåæåëè áûñòðûìè, ïîýòîìó ñ îãîâîðêàìè îí ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí â ñîñòàâå ñâåæåãî òîïëèâà íà ìåäëåííûõ ðåàêòîðàõ.
Òàê íàðàáàòûâàåòñÿ ïëóòîíèé-239
Ñîîòíîøåíèå íàðàáîòàííîãî ïëóòîíèÿ ê ïîäåëèâøåìóñÿ íóêëèäó â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè íàçûâàþò êîýôôèöèåíòîì âîñïðîèçâîäñòâà. Ýòî ëîæü, ÷òî ïëóòîíèé ìîæíî ïîëó÷èòü òîëüêî â áûñòðûõ ðåàêòîðàõ, ïðàâäà â òîì, ÷òî â íèõ ìîæíî ïîëó÷èòü åãî áîëüøå, ÷åì áûëî çàãðóæåíî óðàíà-235.  «ìåäëåííûõ» ðåàêòîðàõ êîýôôèöèåíò âîñïðîèçâîäñòâà ñîñòàâëÿåò îêîëî 0,5, òî åñòü íà êàæäûå äâà ïîäåëèâøèõñÿ ÿäðà ìû ïîëó÷àåì îäíî ÿäðî ïëóòîíèÿ-239. Íà áûñòðûõ ðåàêòîðàõ ýòîò ïîêàçàòåëü çà÷àñòóþ áîëüøå åäèíèöû, íà êàæäûå 10 ïîäåëèâøèõñÿ ÿäåð óðàíà-235 ìû ïîëó÷àåì 12 ÿäåð ïëóòîíèÿ-239. Ïîýòîìó ýòè ðåàêòîðû íàçûâàþòñÿ ðàçìíîæèòåëÿìè (èëè áðèäåðàìè, îò àíãëèéñêîãî breed), ïðè âûãðóçêå ìîæíî ïîëó÷èòü áîëüøå äåëÿùåãîñÿ íóêëèäà, ÷åì ïðè çàãðóçêå.
Íåéòðîíû ðîæäàþòñÿ áûñòðûìè, èõ ñêîðîñòü ñîñòàâëÿåò ïîðÿäêà ñîòåí òûñÿ÷ êèëîìåòðîâ â ñåêóíäó, äëÿ óñïåøíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ è äåëåíèÿ ÿäðà íåéòðîí äîëæåí çàìåäëèòüñÿ äî äåñÿòêîâ êèëîìåòðîâ â ñåêóíäó. Ìåäëåííûå íåéòðîíû íàçûâàþò òåïëîâûìè, ïîñêîëüêó èõ ïîâåäåíèå îïèñûâàåòñÿ óðàâíåíèåì ãàçîâîé êèíåòèêè è èõ ýíåðãèþ ìîæíî ñîïîñòàâèòü ñ òåïëîâîé ýíåðãèåé äâèæåíèÿ ìîëåêóë ãàçà. Âîò è ïîÿâëÿåòñÿ ïîíÿòèå «íåéòðîííîãî ãàçà», êîòîðûé, ïî ñóòè, ïðåäñòàâëÿåò èç ñåáÿ ïîëå ñâîáîäíûõ íåéòðîíîâ (ïîëå â ìàòåìàòè÷åñêîì ñìûñëå ðàñïðåäåëåíèå íåéòðîíîâ ïî ïðîñòðàíñòâó ðåàêòîðà, ïîäðîáíåå çäåñü ãëàâà 8, ñòð. 172-174).
Äëÿ çàìåäëåíèÿ íåéòðîíîâ â îñíîâíîì èñïîëüçóþò (ïî ïîðÿäêó ñíèæåíèÿ çàìåäëÿþùèõ ñâîéñòâ):
1) Òÿæ¸ëóþ âîäó (â ýíåðãåòè÷åñêîé îáëàñòè ðàçâèòèå ïîëó÷èëè ðåàêòîðû òèïà CANDU)
2) Ãðàôèò
3) Ëåãêóþ âîäó
Ñïåêòðû íåéòðîíîâ â áûñòðîì è ìåäëåííîì ðåàêòîðàõ
Ìîæíî óâèäåòü, ÷òî â ñïåêòðå íåéòðîíîâ òåïëîâîãî ðåàêòîðà áîëüøàÿ äîëÿ íåéòðîíîâ òåïëîâûå, íî ïîñêîëüêó íåéòðîíû ðîæäàþòñÿ áûñòðûìè, òî â ðåàêòîðå ïðèñóòñòâóåò âåñü ñïåêòð íåéòðîíîâ: êàêèå-òî òîëüêî ïîÿâèëèñü, à êàêèå-òî åù¸ çàìåäëÿþòñÿ.
Íåéòðîíû â ëþáîì ðåàêòîðå ìîãóò áûòü ëþáîé ñêîðîñòè: äàæå â ðåàêòîðå áåç çàìåäëèòåëÿ íåéòðîíû ñî âðåìåíåì áóäóò òåðÿòü ñêîðîñòü, äàæå â òåïëîâîì ðåàêòîðå áóäóò íåéòðîíû, êîòîðûå åùå íå óñïåëè çàìåäëèòüñÿ. Âîïðîñ ëèøü â ïðîöåíòíîì ñîîòíîøåíèè.
Êîëè÷åñòâî íåéòðîíîâ, ðîæäàþùèõñÿ ïðè äåëåíèè, â ñðåäíåì 2 äëÿ óðàíà‑235 è 3 äëÿ ïëóòîíèÿ‑239. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî åñëè êàæäûé íåéòðîí áóäåò ïðèâîäèòü ê äåëåíèþ, ðåàêöèÿ áóäåò óñêîðÿòüñÿ. Òàêîé ïðèíöèï èñïîëüçóåòñÿ â àòîìíîé áîìáå: åñëè ìàêñèìàëüíîå êîëè÷åñòâî íåéòðîíîâ áóäåò ïðèâîäèòü ê äåëåíèþ, ðîñò âûäåëÿåìîé ýíåðãèè áóäåò ýêñïîíåíöèàëüíûì. Îäíàêî íåéòðîíû ìîãóò ïîãëîùàòüñÿ íå ïðèâîäÿ ê äåëåíèþ.
Äëÿ òîãî ÷òîáû ðåàêòîð ìîæíî áûëî êîíòðîëèðîâàòü è ðåãóëèðîâàòü åãî ìîùíîñòü, êîýôôèöèåíò ðàçìíîæåíèÿ (÷èòàé îòíîøåíèå ÷èñëà íîâûõ íåéòðîíîâ ê ÷èñëó íåéòðîíîâ ïðåäûäóùåãî ïîêîëåíèÿ, êîòîðûå ñïðîâîöèðîâàëè èõ ïîÿâëåíèå) äîëæåí áûòü ðàâåí åäèíèöå. Òî åñòü îäèí âëåòåâøèé â ÿäðî íåéòðîí ïðîâîöèðóåò ïîÿâëåíèå ïðè äåëåíèè îäíîãî íîâîãî íåéòðîíà, êîòîðûé âûçîâåò äåëåíèå. Ýòî äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷¸ò ðàçëè÷íûõ óõèùðåíèé.
ßäðî íåëüçÿ çàñòàâèòü èñïóñòèòü îäèí íåéòðîí ïðè äåëåíèè, íî ìîæíî îòîáðàòü ó íåãî ëèøíèå. ×àñòü íåéòðîíîâ ïîêèäàåò àêòèâíóþ çîíó, ÷àñòü íåéòðîíîâ ïîãëîùàåòñÿ áåç äåëåíèÿ, è ýòè ïðîöåññû óïðàâëÿåìû.  çàâèñèìîñòè îò ýòîãî ìåíÿåòñÿ è ýôôåêòèâíûé êîýôôèöèåíò ðàçìíîæåíèÿ íåéòðîíîâ. ×òîáû åãî ñêîððåêòèðîâàòü è ïðèáëèçèòü ê åäèíèöå, âíîñÿò îïðåäåëåííûå èçìåíåíèÿ â âîäó (äîáàâëÿÿ áîð), ïîäíèìàÿ èëè îïóñêàÿ ðåãóëèðóþùèå ñòåðæíè, ëèáî èçìåíåíèÿ âíîñÿòñÿ ñàìè â ñèëó åñòåñòâåííûõ ïðèðîäíûõ ïðîöåññîâ (Ïîäðîáíåå ñì. Êîýôôèöèåíò ðàçìíîæåíèÿ íåéòðîíîâ).
Ïðèìåð:  âîäî-âîäÿíîì ðåàêòîðå îäèí èç ïðèìåðîâ – òåìïåðàòóðà âîäû. Âîäà ñòàëà ãîðÿ÷åå -> ïëîòíîñòü å¸ ñòàëà íèæå -> íåéòðîíû ðåæå ñòàëêèâàþòñÿ ñ ìîëåêóëàìè âîäû -> õóæå çàìåäëÿþòñÿ -> ïðîèñõîäèò ìåíüøå äåëåíèé -> êîýôôèöèåíò ðàçìíîæåíèÿ ïàäàåò, à çíà÷èò è ðåàêöèÿ ïðîòåêàåò áîëåå âÿëî.
Ïàðàìåòð, êîòîðûé ìåíÿåòñÿ ýòî ðåàêòèâíîñòü, ρ. Îíà áûâàåò êàê ïîëîæèòåëüíîé, òàê è îòðèöàòåëüíîé.  ïðèìåðå ñ âîäîé â ÂÂÝÐ ðåàêòîð èìååò îòðèöàòåëüíûé òåìïåðàòóðíûé ýôôåêò ðåàêòèâíîñòè, ýòî çíà÷èò, ÷òî ÷åì âûøå òåìïåðàòóðà, òåì áîëüøå ïàäàåò ðåàêòèâíîñòü è íàîáîðîò, ÷åì íèæå òåìïåðàòóðà, òåì ðåàêòèâíîñòü ðàñò¸ò ñèëüíåå.
Íî è ýòî íå âñ¸. Ïðè äåëåíèè îáðàçóþòñÿ îñêîëêè, òî åñòü ÿäðà äðóãèõ ýëåìåíòîâ, êîòîðûå òîæå ìîãóò ïîãëîùàòü íåéòðîíû, èñïóñêàòü ðàçëè÷íûå ÷àñòèöû, ìåøàòü ðàáîòå ðåàêòîðà è âîîáùå ñóùåñòâåííî âëèÿòü íà ìîùíîñòü. Âåäü ÷òî ïîëó÷àåòñÿ, äåëÿùèõñÿ íóêëèäîâ èç-çà ðàñïàäà ñòàíîâèòñÿ âñ¸ ìåíüøå, îñêîëêîâ âñ¸ áîëüøå, à ìîùíîñòü íàäî ïîääåðæèâàòü. Âîò è ïîëó÷àåòñÿ, ÷òî íóæíî ââîäèòü ïîëîæèòåëüíóþ ðåàêòèâíîñòü âî âðåìÿ ðàáîòû ðåàêòîðà, ïîýòîìó íà ñàìîì äåëå êîýôôèöèåíò ðàçìíîæåíèÿ ÷óòü-÷óòü áîëüøå îáîçíà÷åííîé ðàíåå åäèíèöû, íàïðèìåð, 1,0004.
Îñêîëêè äåëåíèÿ, ÷ü¸ ñå÷åíèå ïîãëîùåíèÿ (÷èòàé âåðîÿòíîñòü çàõâàòà íåéòðîíà ÿäðîì) çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò ñå÷åíèå ïîãëîùåíèÿ óðàíà-235 íàçûâàþò îòðàâèòåëÿìè èëè ÿäàìè. Äâà ãëàâíûõ îòðàâèòåëÿ â àêòèâíîé çîíå ýòî êñåíîí-135 è ñàìàðèé-149, îñòàëüíûå îñêîëêè íàçûâàþòñÿ øëàêàìè, âåðîÿòíîñòü òîãî ÷òî íåéòðîí áóäåò çàõâà÷åí øëàêîì íå òàêàÿ áîëüøàÿ, êàê äëÿ êñåíîíà, ñàìàðèÿ è óðàíà, íî ïîñêîëüêó îíà íåíóëåâàÿ, òî âñ¸ áîëüøå íåéòðîíîâ óõîäÿò âíèêóäà.
Êñåíîíîâîå îòðàâëåíèå ðåàêòîðà
Ñòàíäàðòíàÿ êàðòèíêà äëÿ ïîÿñíåíèÿ ïðîöåññà. Êîãäà ìîùíîñòü ñíèæàþò, òî ïîâûøàåòñÿ êîëè÷åñòâî ÿäåð êñåíîíà â àêòèâíîé çîíå (N_Xe) è ïàäàåò ðåàêòèâíîñòü (íèæíèé ãðàôèê). Ýòî è åñòü òà ñàìàÿ éîäíàÿ ÿìà, êîòîðóþ óïîìèíàþò ïðè îáñóæäåíèè ×åðíîáûëüñêîé àâàðèè. Èç-çà áîëüøîé êîíöåíòðàöèè êñåíîíà ìîùíîñòü íåëüçÿ ïîäíèìàòü ñðàçó ïîñëå îñòàíîâêè ðåàêòîðà, èíà÷å êñåíîí áóäåò ïîãëîùàòü î÷åíü ìíîãî íåéòðîíîâ, à êîãäà îí â ðåçóëüòàòå âûãîðèò èëè ðàñïàäåòñÿ, è ìû èçáàâèìñÿ îò êñåíîíîâîé ÿìû, ìîùíîñòü âûðàñòåò ñêà÷êîîáðàçíî. Ïîýòîìó íåëüçÿ ìíîãîêðàòíî, ÷àñòî è ðåçêî ìåíÿòü ìîùíîñòü ðåàêòîðà. Ñ ñàìàðèåì ñèòóàöèÿ àíàëîãè÷íàÿ. Èç-çà ýòèõ ïðîöåññîâ àòîìíûå ñòàíöèè ðàáîòàþò â áàçîâîì ðåæèìå â îòëè÷èè îò ãàçîòóðáèííûõ ÒÝÑ, è èõ ìîùíîñòüþ íåëüçÿ ìàíåâðèðîâàòü â òå÷åíèè äíÿ.
Îñîáåííîñòè è ïàðàìåòðû
Ïîíÿòèéíî ïðîöåññ íå ñëîæíûé, íî ñëîæíà ôèçèêà ïðîöåññà è ñóùåñòâóåò îãðîìíîå êîëè÷åñòâî êîìïîíåíòîâ, ó÷àñòâóþùèõ â ôîðìèðîâàíèè êîýôôèöèåíòà ðàçìíîæåíèÿ.
 ìåäëåííîì ðåàêòîðå äîëæíû èñïîëüçîâàòüñÿ ìàòåðèàëû, ìàêñèìàëüíî çàìåäëÿþùèå íåéòðîíû. Ïðè ýòîì íóæíî êîíòðîëèðîâàòü óòå÷êó íåéòðîíîâ èç àêòèâíîé çîíû, ÷òîáû íà ñòàíöèè ìîæíî áûëî ðàáîòàòü. Äëÿ ýòîãî íàäî ïîäáèðàòü íóæíîå îáîãàùåíèå òîïëèâà, ïàðàìåòðû òåïëîíîñèòåëåé è êîíñòðóêöèîííûå ìàòåðèàëû, âûäåðæèâàþùèå ñòîëü âûñîêèå íåéòðîííûå íàãðóçêè, íî è ñòîÿùèå ðàçóìíûõ äåíåã. Ê òîìó æå ìåæäó òâýëàìè ðàññòîÿíèå äîëæíî áûòü äîñòàòî÷íî áîëüøèì, ÷òîáû íåéòðîíû óñïåëè çàìåäëèòüñÿ äî äîñòàòî÷íî íèçêèõ ýíåðãèé è ïðîâçàèìîäåéñòâîâàòü ñ òîïëèâîì, íî è äîñòàòî÷íî ìàëûì, ÷òîáû íåéòðîíû íå ïîêèäàëè àêòèâíóþ çîíó äîñòàòî÷íî èíòåíñèâíî è ÷òîáû îíè íå óñïåëè çàõâàòèòüñÿ âíå òîïëèâà. Òàêèì îáðàçîì ñôîðìèðîâàëàñü òðàäèöèîííàÿ àêòèâíàÿ çîíà ðåàêòîðà ñ âîäîé ïîä äàâëåíèåì:
Òîïëèâî â òàáëåòêàõ, ìåæäó òîïëèâîì è îáîëî÷êîé ãåëèé, âî âðåìÿ ýêñïëóàòàöèè òîïëèâî íåèçáåæíî ðàñïóõàåò, ïîñêîëüêó â í¸ì íàêàïëèâàþòñÿ ïðîäóêòû äåëåíèÿ è øëàêè (îñêîëêè, êîòîðûå ïîëüçû íå íåñóò, à òîëüêî ìåøàþò ðàáîòå ðåàêòîðà). Îáîëî÷êà âûïîëíåíà èç öèðêîíèÿ òîëùèíîé â 0,5 ìì, à âîäà â ïåðâîì êîíòóðå íàõîäèòñÿ ïîä äàâëåíèåì îêîëî 160 àòìîñôåð ïðè òåìïåðàòóðå 290330 °C. Ïðè òàêîì äàâëåíèè âîäà êèïèò ïðè òåìïåðàòóðå 348 °C, ïîýòîìó â ïåðâîì êîíòóðå âîäà âñåãäà îñòà¸òñÿ â æèäêîì ñîñòîÿíèè. Âîäà ïåðâîãî êîíòóðà îòäà¸ò òåïëî â ïàðîãåíåðàòîðå, è å¸ òåìïåðàòóðà ñíèæàåòñÿ ñ 330 äî 290 ãðàäóñîâ, âîçâðàùàåòñÿ â ðåàêòîð è ïðîöåññ ïîâòîðÿåòñÿ.
Òèïè÷íûé äâóõêîíòóðíûé áëîê ÀÝÑ
 êèïÿùèõ ðåàêòîðàõ òèïà ÐÁÌÊ âîäà â ïåðâîì è åäèíñòâåííîì êîíòóðå ïðåâðàùàåòñÿ â ïàð â ðåàêòîðå, íî èç-çà òåìïåðàòóðíûõ îãðàíè÷åíèé äàâëåíèå òàì íå òàê âåëèêî, êàê â ÂÂÝÐ è ñîñòàâëÿåò âñåãî 65 àòìîñôåð ñ òåìïåðàòóðîé 280 °C íà âûõîäå. Ïðè òàêèõ ïàðàìåòðàõ ïàð ÿâëÿåòñÿ âëàæíûì, âëàãà îïàñíà äëÿ ëîïàòîê òóðáèíû (ïðåäñòàâëÿåòå ÷òî ìîãóò ñäåëàòü ìàëåíüêèå êàïëè âîäû íåñóùèåñÿ íà îãðîìíîé ñêîðîñòè â ñòàëüíûå ëîïàòêè òóðáèíû?), ïîýòîìó å¸ îòäåëÿþò â áàðàáàíàõ-ñåïàðàòîðàõ è íà òóðáèíó èä¸ò ñóõîé íàñûùåííûé ïàð. À ïîñëå òóðáèíû âñ¸, êàê è âåçäå, ïàð ïðåâðàùàåòñÿ â âîäó â êîíäåíñàòîðå, âîäà èä¸ò â ðåàêòîð, ãäå ïðåâðàùàåòñÿ â ïàð.
Òèïè÷íûé îäíîêîíòóðíûé áëîê ÀÝÑ
Ïî ñóòè ïðîöåññ â òóðáèííîé ÷àñòè ó îáîèõ ðåàêòîðîâ ñõîæ ïî ïàðàìåòðàì, íî îòëè÷èå â òîì, ÷òî â ÐÁÌÊ ïàð ðàäèîàêòèâåí, â òî æå ñàìîå âðåìÿ ó ÂÂÝÐ âîäà âòîðîãî êîíòóðà íåðàäèîàêòèâíà, à âîäà ïåðâîãî êîíòóðà çíà÷èòåëüíî ðàäèîàêòèâíåå âîäû è ïàðà â ÐÁÌÊ, ïîñêîëüêó âîäà ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì çàìåäëèòåëåì íåéòðîíîâ, ó ÐÁÌÊ çàìåäëèòåëåì ÿâëÿåòñÿ ãðàôèò.
Èç-çà òàêèõ ðàçëè÷èé áëîêè òèïà ÐÁÌÊ èëè BWR òðåáóþò ñîçäàíèÿ çîíû êîíòðîëèðóåìîãî äîñòóïà âî âñåõ ïîìåùåíèÿõ ñòàíöèè, â òî âðåìÿ êàê áëîêè òèïà ÂÂÝÐ è PWR òðåáóþò òùàòåëüíîãî êîíòðîëÿ ïîëó÷àåìîé äîçû òîëüêî â ïîìåùåíèÿõ ðåàêòîðíîãî îñòðîâà. Ïîëó÷àåòñÿ ÷òî íà áëîêàõ ÂÂÝÐ ëþäè, ðàáîòàþùèå ñ òóðáèíîé è ñèäÿùèå çà ïóëüòîì óïðàâëåíèÿ (íàõîäèòñÿ çà ïðåäåëàìè ðåàêòîðíûõ ïîìåùåíèé), íå íóæäàþòñÿ â íîøåíèè ñïåöèàëüíîé îäåæäû, â òî âðåìÿ êàê íà ÐÁÌÊ âñå âñåãäà ïðîõîäÿò ðàäèàöèîííûé êîíòðîëü è íàõîäÿòñÿ â ñìåííîé áåëîé îäåæäå êàê çà áëî÷íûì ïóëüòîì óïðàâëåíèÿ, òàê è â òóðáèííûõ ïîìåùåíèÿõ.
! Îáðàòèòå âíèìàíèå, ÷òî íè íà îäíîé ïðèíöèïèàëüíîé ñõåìå íåò ïðÿìîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé, òåïëîíîñèòåëü, âçàèìîäåéñòâóþùèé ñ ðåàêòîðîì, âñåãäà íàõîäèòñÿ â çàìêíóòîì çàêðûòîì êîíòóðå íà ëþáîé àòîìíîé ñòàíöèè.
Çíà÷èòåëüíî îòëè÷àþòñÿ áûñòðûå ðåàêòîðû.  íèõ íåäîïóñòèìî èñïîëüçîâàíèå â ìàòåðèàëàõ ðåàêòîðà ìàòåðèàëîâ, çàìåäëÿþùèõ íåéòðîíû, à òåïëîíîñèòåëü íå ìîæåò ñîäåðæàòü ë¸ãêèõ ÿäåð, ïîýòîìó âîäà íå ïîäõîäèò. Âûõîä áûë íàéäåí â âèäå æèäêèõ ìåòàëëîâ. Òàêæå îíè èìåþò ïðåèìóùåñòâî ïåðåä âîäîé, ïîñêîëüêó îáëàäàþò î÷åíü áîëüøîé òåïëîîòäà÷åé. Âûñîêàÿ òåìïåðàòóðà è ïëîòíîñòü òåïëîíîñèòåëÿ ïåðâîãî êîíòóðà ïîçâîëÿþò èñïîëüçîâàòü ïåðåãðåòûé ïàð âî âòîðîì, ÷òî ïîâûøàåò ýôôåêòèâíîñòü ãåíåðàöèè ýëåêòðè÷åñòâà.
 äàëüíåéøåì ÿ ðàññêàæó î òåïëîâîì öèêëå, ÷òî îí èç ñåáÿ ïðåäñòàâëÿåò è ïî÷åìó ïàð îáÿçàòåëüíî íàäî ïðåâðàùàòü â âîäó â êîíäåíñàòîðå. Ïîãîâîðèì î òîì, ÷òî èç ñåáÿ ïðåäñòàâëÿåò ïàðîãåíåðàòîð è óçíàåì, ïî÷åìó íåëüçÿ ïðîñòî âçÿòü è ñäåëàòü ðåàêòîð íà ïëóòîíèåâîì è òîðèåâîì òîïëèâå.
Ñìîòðèòå ïðåäûäóùóþ ñòàòüþ îá ðåàêòîðàõ-ýíäåìèêàõ Êàíàäû CANDU:
Ïÿòíè÷íîå ïîçíàâàòåëüíîå. Êàíàäà è CANDU
Источник