В края на Втората световна война две ядрени бомби бяха хвърлени над японските градове Хирошима и Нагасаки. Новото оръжие се оказа най-смъртоносното в човешката история. Последвалата ядрена надпревара между СССР и САЩ допълнително изостри страховете на световната общност от ядрения фактор. Въпреки това, освен атомни бойни глави, се появи и мирен атом. Тази фраза се отнася до ядрената енергия.
принцип на работа на АЕЦ
Работата на всяка ядрена електроцентрала се основава на реакцията на атомно делене. За да го наречем, е необходимо да се проведе неутронно бомбардиране на ядра на уран-235. Най-малките частици се разделят на фрагменти, като същевременно генерират огромно количество гама лъчи и топлинна енергия.
Мирният атом може да остане мирен само под строг контрол, задължителен за атомните електроцентрали. Факт е, че по време на деленето възникват неутрони, които пораждат нови верижни реакции. Неконтролираното обвиване на ядрата води до експлозия. Именно този принцип е в основата на действието на атомните бомби. В електроцентралите процесът се контролира и излишната енергия се насочва към полезен канал за хората.
Уран-235
Ядреното гориво се поставя в специални пръти преди употреба. Съхранява се под формата на таблетки, направени от уранов оксид. Трябва да се разбере, че това вещество е хетерогенно. 3% от тези таблетки се състоят от уран-235 (той е този, който се деля по време на реакцията), останалата част е уран-238 (този изотоп не е делящ се).
Защо е необходимо това съотношение? За да държите процеса под контрол. Работещ реактор започва реакция на делене. В хода на неговото развитие количеството уран-235 намалява. В същото време обемът на продуктите на делене се увеличава. Това са ядрени отпадъци. Те представляват сериозна опасност за околната среда и поради това трябва да се изхвърлят правилно. Може ли един атом да бъде спокоен? Както се вижда от описаната технология, само при стриктно спазване на инструкциите и правилата на производствения процес.
Предварителни условия за външен вид
Ядрената (атомна) енергия възниква в средата на 20-ти век. Оттогава по света са построени стотици атомни електроцентрали (днес работят 442). Мирният атом осигурява повече от половината от енергията, необходима на Франция, Полша, Литва, Словакия, Швеция и Южна Корея. В Западна Европа атомните електроцентрали произвеждат около една трета от електроенергията.
Всичко започва през 1939 г., когато в Германия е открито деленето на уран. Изследванията на германците проявяват изключителен интерес към СССР. На учените веднага стана ясно, че новооткритият процес позволява производството на гигантски количества енергия. Ако специалистите се научат да контролират сложните реакции, това би решило много икономически проблеми.проблеми. Първото съветско изследване, свързано с мирния атом, се проведе в RIAN (Радиев институт на Академията на науките) под ръководството на изключителния физик Игор Курчатов.
Ядрено състезание
Работата на съветските учени беше възпрепятствана от липсата на собствени уранови запаси на СССР. Освен това през 1941 г. започна Великата отечествена война и революционните открития трябваше да бъдат забравени за известно време. На този фон дневният ред беше засечен в Обединеното кралство, САЩ и Германия. Парадоксът се крие във факта, че ядрената енергия се появи като издънка на милитаристичен проект. Разбира се, воюващите страни преди всичко се опитаха да се сдобият с най-мощните оръжия и едва след това помислиха за мирни начини да използват своите открития.
Първият експериментален ядрен реактор беше пуснат в Съединените щати през декември 1942 г. Ръководител на проекта беше италианският учен Енрико Ферми. В СССР първият реактор се появява в края на 1946 г. в Института по атомна енергия. По това време американските бомбардировки над Хирошима и Нагасаки вече бяха извършени. В СССР атомната бомба е създадена през 1949 г., а водородната през 1953 г. Войната вече е приключила и учените започнаха да подготвят ядрен реактор, който да работи за националната икономика на Съветския съюз.
строителство на АЕЦ
Първата атомна електроцентрала в света е пусната през лятото на 1954 г. Оказа се, че е атомната електроцентрала в Обнинск, разположена в района на Калуга. В САЩ с малко закъснение също започнаха да реализират проект за атомна енергия. През 1956 г. американците успяват за първи път с помощта нареактор за получаване на електричество. Постепенно в двете суперсили се основават все повече и нови атомни електроцентрали. Всеки от тях счупи нов рекорд по сила.
Върхът на развитието на ядрената енергетика настъпва през втората половина на 60-те години. Тогава броят на строителството на атомни електроцентрали започна да намалява. В Съединените щати започна дискусия в Конгреса и научната общност относно проблемите, свързани с безопасността на мирния атом. Въпреки това до 1986 г. производството на ядрена енергия достига 15% от това, генерирано от конвенционалните електроцентрали.
Символ за ядрена енергия
През 1958 г. Атомиумът е открит в Брюксел, където се провежда следващото световно изложение. Дизайнерската концепция е разработена от архитекта Андре Уотъркейнер. Атомиумът изглежда като увеличена кристална решетка от желязо: девет атома, свързани заедно. Теглото на конструкцията е 2400 тона, а височината е 102 метра. Посетителите могат да влязат в шест от деветте сфери. Тези модели на атоми, увеличени стотици милиарди пъти, са свързани помежду си с двадесет 23-метрови тръби. Вътре има коридори и ескалатори.
Снимката на „мирния атом”, която се появи в Брюксел в разгара на атомната ера, бързо се разпространи по света и Атомиумът се превърна в символ на цялата ядрена енергия и идеята, че революционните научни открития трябва да се използва в полза на човечеството, а не за войни и унищожение. Белгийската забележителност се споменава в романа на известните съветски писатели-фантасти братя Стругацки „Понеделникът започва в събота“. Символът на мирния атом се появява в много рисунки, както и на емблеми, посветени на ядрената енергия.
Фактор на околната среда
Проблемът със замърсяването на околната среда с радиоактивни отпадъци става все по-належащ всяка година. Например в съвременна Русия персоналът на 10 атомни електроцентрали се занимава с мирна ядрена енергия. Всички тези предприятия се нуждаят от специално внимание от еколозите и правителствените служби.
50 000 кубически метра радиоактивни отпадъци се натрупват в Европейския съюз всяка година. Основният проблем е, че такива отломки остават опасни в продължение на хиляди години (например периодът на разпад на плутоний-239 е 24 хиляди години).
Управление на отпадъците
Днес има няколко концепции за това как най-добре да се изхвърлят радиоактивни отпадъци. Първата идея е да се създадат гробища, разположени на дъното на океаните. Това е доста труден начин за изпълнение. Контейнерите трябва да бъдат разположени на значителна дълбочина, освен това те могат да бъдат повредени от морски течения.
Втората идея се разглежда от НАСА, където те предлагат да се изпратят ядрени отпадъци в космоса. Този метод е безопасен за Земята, но е изпълнен с прекомерни разходи. Има и други идеи: да се изнасят отпадъци на необитаеми острови или да се заравят в ледовете на Антарктида. Най-приемливият вариант днес е изграждането на гробища в скалисти подземни скали. Изследванията, свързани с тази идея, продължават в Германия и Швейцария.
Урок по Чернобил
Дълго време ядрената енергия се смяташе за безспорна. За няколкоВ продължение на десетилетия мирният атом в СССР и други страни продължи своята икономическа експанзия. Въпреки това през 1986 г. в Чернобил се случи трагедия, която принуди човечеството да преосмисли отношението си към атомните електроцентрали. В станция близо до Припят избухна експлозия, която доведе до разрушаването на реактора и изхвърлянето в околната среда на значително количество радиоактивни вещества, опасни за здравето.
Прочутият съветски лозунг "Мирен атом във всеки дом" беше компрометиран. През първите месеци след катастрофата загинаха 30 души. Истинските ефекти от експозицията обаче идват по-късно. През следващите години още десетки хора умират в агония от ужасна болест. Хиляди граждани на СССР бяха в зоната на заразяване. Значителни територии на Беларус, Украйна и Русия станаха негодни за селско стопанство. Аварията в атомната електроцентрала в Чернобил доведе до избухване на обществена фобия по отношение на ядрената енергия. След тази трагедия много станции по света бяха затворени.
Въпреки че мерките за сигурност в такива предприятия са се подобрили значително за 30 години, теоретично може да се повтори трагедия, подобна на Чернобил. Имаше аварии както преди, така и след атомната електроцентрала в Чернобил: през 1957 г. - във Великобритания (Windscale), през 1979 г. - в САЩ (остров Три мили), през 2011 г. - в Япония (Фукушима). Днес МААЕ е събрала информация за повече от 1000 аварийни ситуации на станциите. Причини за аварии: човешки фактор (80% от случаите), по-рядко - конструктивни недостатъци. Във Фукушима в Япония възникна извънредна ситуация поради мощно земетресение и последвалото цунами.
Перспективи за ядрена енергия
Въпросът дали мирният атом има бъдеще е сложен от икономическа гледна точка и предизвиква много спорове сред специалистите. Поради голям брой противоречиви фактори бъдещето му е неясно и мъгливо. Последните прогнози, публикувани от Международната агенция по енергетика, показват, че ако настоящите тенденции продължат, делът на електроенергията, произведена от атомни електроцентрали, ще спадне от 15% на 9% до 2030 г.
Доскоро ядрената енергия беше търсена, включително поради високите цени на петрола. През 2014 г. обаче те рязко спаднаха. Така се появи още една по-евтина алтернатива на атомните електроцентрали. Също така е важно мирният атом да снабдява хората само с електричество (тоест, дори при широко разпространено използване, той не може напълно да освободи обществото от енергийната зависимост).
Петрол или електричество?
Петролът, въпреки всичко, е важен за индустрията и транспорта. Около 40% от енергията, която консумират САЩ, се осигурява от този ресурс. Япония и Франция не можаха да се отърват от зависимостта от петрола (въпреки че активно използват атомни електроцентрали). И така, има ли бъдеще мирният атом или е обречен да остане в сянката на „черното злато“? Тези тенденции предполагат, че атомните електроцентрали може да са нещо от миналото. Въпреки това, някои скорошни развития дадоха нов живот на ядрената енергия.
Говорим за появата на автомобили, които работят на електричество вместо на бензин. Днес подобен транспорт все повече завладява пазарите на САЩ и Европа. След няколко десетилетия електрически превозни средстваще стане норма. Именно в този момент мирният атом може отново да дойде на помощ на световната икономика. Атомните електроцентрали са в състояние да решат проблема с постоянно нарастващото търсене на електроенергия в различните страни.
Енергия на синтез
Има друга перспектива, в която мирният атом може да постигне икономически триумф. Един от най-важните проблеми, свързани с експлоатацията на атомните електроцентрали, е екологичната безопасност. Въпросът за сложността на погребването на радиоактивни отпадъци и отработено гориво породи идеята за преформатиране на ядрени реактори в нови реактори за ядрен синтез. Такива предприятия ще бъдат напълно безопасни за околната среда. Но преди тази технология за мирен атом да бъде въведена в производството, специалистите ще трябва да извървят дълъг път.
Екипи от 33 страни по света вече работят по термоядрен проект. Глобалният характер на идеята за термоядрено гориво се дължи на многобройните му предимства. Той е не само безопасен от гледна точка на екологията, но и неизчерпаем. Ресурсът, необходим за учените, е деутерий, който се получава от океаните. Основната технологична разлика между термоядрена станция и ядрена електроцентрала е, че ядреният синтез ще се извършва в нови предприятия (ядрото делене се извършва в бивши атомни електроцентрали). Може би тази технология е бъдещето на мирния атом.
