Атомная энергия. Плата за страх

Атомная энергия. Плата за ужас

А вот сделанная в XX веке искусственная радиация стала для населения земли главной опасностью. С того времени, как цепная ядерная реакция заполучила нрав управляемой и легла в базу атомных технологий, мир вызнал, что такое жизнь под знаком Ядерной неудачи.

Предыстория

Основателю ядерной физики британцу Эрнсту Резерфорду население земли должно познаниями о строении атома и радиоактивности.
И хотя это явление было найдено еще в 1896 году французским ученым Антуаном Анри Беккерелем в процессе его тестов с урановыми соединениями, далее этого ему пойти не удалось.

1-ое искусственное деление ядер, основанное на Беккерелевских наблюдениях и показавшее, что излучение — это выход d-, в-, и з-лучей, провел в 1919 году конкретно Резефорд.

Он, облучив азот б-частицами урана, смог перевоплотить его в кислород.

Правда, этот процесс сопровождался поглощением тепла, а вот его выделение стало плодом трудов британских физиков Джона Дугласа Кокрофта и Эрнеста Томаса Синтона Уолтона, создавших 1-ый в мире ускоритель протонов и осуществивших в 1932 году ядерную реакцию при помощи облучения литиевой пластинки искусственно ускоренными протонами.

В том же году открытие британцем Джеймсом Чедвиком нейтрона позволило выполнить цепную реакцию деления.

В 1938 году германские ученые Отто Ган и Фриц Штрасман достигнули распада атомного ядра под воздействием нейтрона на два (пореже три) «осколка». А в 1942 году под управлением Энрико Ферми была проведена управляемая цепная ядерная реакция.

Если обратиться к сухим цифрам статистики, то полностью обоснованно можно сказать, что атомная энергетическая индустрия по сопоставлению с другими ее видами для тех людей, которые работают на ЭС, очень неопасна. Толика погибших в итоге аварийных ситуаций, произошедших на атомных электрических станциях, ничтожно мала по сопоставлению с теми, кто явился жертвой аварий на газовых, гидро- и угольных ЭС.

Хотя тот, кто знает, какое количество жертв принес Чернобыль, навряд ли поверит в это неоспоримо. Снова же, если следовать статистике, число погибших, работавших в тот денек, точнее, в ту ночь, на ЧАЭС, составило 31 человек, в том числе и шестеро пожарных из спецкоманды, обслуживающей станцию, принявших на себя основной удар смертоносной радиации. Всего же, по официальным данным правительств Украины, Белоруссии и Рф, в той либо другой степени, по самым умеренным подсчетам, пострадало более 9 миллионов человек. А общее количество жертв — в согласовании со особым докладом ООН, посвященным оценке воздействия аварии на мир вокруг нас, — можно будет посчитать не ранее 2016 года. Дело в том, что, по утверждению докторов, основной пик массовых индуцированных онкозаболеваний с большей интенсивностью должен последовать через 25 лет после аварии — для ее ликвидаторов и через 50 — для обитателей грязных территорий.

И все таки, невзирая на настолько ужасающие аргументы, ядерная энергия для обитателей Земли является чуть ли не самым многообещающим видом горючего, в особенности в этом случае, если произойдет истощение природных припасов угля, газа, нефти и торфа, а такая тенденция наметилась уже в 60 — 70-х годах XX века. А вот припасов радиоактивного урана на Земле довольно. К тому же этот вид горючего в итоге специальной обработки способен воспроизводиться.

А меж тем обширное внедрение ядерной энергии в мирных целях началось только в 50-х годах XX столетия. Сама же ядерная разработка получила развитие в годы 2-ой мировой войны, когда исследования в этой области были сосредоточены на разработке атомной бомбы. Как мы знаем, в первый раз это «чудо техники» было апробировано янки в 1945-ом. Хотя в те же военные годы был пущен и 1-ый в мире «мирный» реактор, работающий по тому же принципу и применяемый в целях производства электроэнергии. И сделали это те же америкосы, осуществив процесс постройки и пуска ядерного реактора под управлением Энрико Ферми — лауреата Нобелевской премии 1938 года за открытия и исследования в области физики, в том числе и ядерной. В Европе 1-ый атомный реактор был запущен в 1946 году в Столичном институте атомной энергии, основанном и возглавляемом в то время Игорем Васильевичем Курчатовым — управляющим работ по российскей атомной науке и технике.

А 1-ая в мире опытно-промышленная АЭС начала свою работу в июне 1954 года в городке Обнинске. Ее запуск положил начало новенькому направлению в энергетике, получившему мировое признание после Женевской конференции 1955 года.

На данный момент в мире делается столько же атомной энергии, сколько в 60-е годы XX века — всеми видами энергетических источников в совокупы. К 2000 году выработка ядерной энергии возросла до 2 447 млрд кв, что на 15% больше, чем в 1994 году.

Приблизительно одна тонна природного урана после нужной переработки способна обеспечить получение 45 000 000 киловатт-часов — это количество энергии выходит при сжигании 20 000 тонн угля и 30 000 000 кубометров газа.

А при добыче урановой руды аква экологический баланс Земли, как это ни удивительно, нарушается еще меньше, чем при добыче угля.

С другой стороны, их строительство обходится намного дороже, чем, к примеру, ТЭС либо ГЭС. Ну и вред, причиняемый выбросами и утечками радиоактивных изотопов, так велик, а ликвидация его так дорогостояща, что это не может не вызвать разнопланового дела мировой науки к эффективности использования атомной энергии.

Атомоходы

Основным источником энергии как на надводных, так и на подводных атомоходах, служит ядерная силовая установка. ЯСУ состоит из ядерного реактора с нужным оборудованием и паро- либо газотурбинной установки.

Первой стратегической величиной в 1949 году стала южноамериканская подводная лодка с атомным реактором на борту. 1-ый атомоход невоенного предназначения — русский ледокол «Ленин» (1959 год). С течением времени стали строиться и поболее массивные атомные суда невоенного предназначения — это атомные ледоколы «Арктика» и «Сибирь» в СССР, также транспортные атомоходы «Саванна» (США), «Отто Ган» (ФРГ) и «Муцу» (Стране восходящего солнца). И все таки в большей степени ЯСУ получили распространение на подводных лодках.

Это разъясняется тем, что для их работы не требуется кислород, а означает, подводные лодки могут очень долгое время находиться в состоянии погружения.

Кроме этого, ЯСУ дают возможность фактически не ограничивать дальность плавания, развивать и поддерживать большую скорость. К тому же компактность ЯСУ играет далековато не последнюю роль. Преградой для радиоактивного излучения реактора служат две защитные оболочки. 1-ая закрывает корпуса реактора, 2-ая — парогенераторное оборудование, систему чистки и контейнеры для отходов.

В общей трудности в мире на сей день существует более 200 судов различного предназначения с 400 ядерными энергетическими установками на борту. Наша родина располагает 8 атомными ледоколами.

Атомный реактор

Это устройство создано для воплощения и поддержания управляемой цепной ядерной реакции.

Принципы использования атомных реакторов для производства электричества те же, что и большинства других схожих систем.

Энергия, приобретенная при расщеплении атомов, употребляется для нагрева воды и получения пара. Пар приводит в действие турбины, которые и создают электроэнергию. Основными составляющими элементами ядерного реактора являются:

Активная зона, где сосредоточено ядерное горючее и происходит реакция деления ядер, сопровождающаяся выделением энергии;

Теплоноситель — жидкое либо газообразное вещество, нужное для поддержания подходящей температуры при вылете из активной зоны;

Отражатель нейтронов — приспособление для уменьшения утрат нейтронов при вылете из активной зоны;

Био защита — система охраны работающих на АЭС людей от воздействия ядерных излучений.

В активной зоне большинства типов реакторов находятся, кроме горючего, модер (материал, замедляющий нейтроны, приобретенные при расщеплении, для еще большего их расщепления; модером нередко служит так именуемая «тяжелая» вода либо графит) и контрольные стержни, изготовленные из всасывающих нейтроны материалов, таких как кадмий, гафний либо карбит бора. Стержни располагаются в активной зоне либо достаются из нее для контроля уровня реакции либо ее остановки. Ядерные реакторы делятся на два главных типа — гетерогенный и гомогенный. 1-ый — более всераспространен и представляет собой реактор, в каком ядерное горючее распределено в активной зоне дискретно в виде блоков, меж которыми находится замедлитель нейтронов.

2-ой тип реакторов — гомогенный — применяется еще пореже из-за технологических и конструктивных сложностей. В его базе лежит принцип, при котором ядерное горючее и замедлитель образуют однородную (по ядерно-физическим свойствам) среду для нейтронов. Эта смесь может быть водянистым веществом (либо суспензией) ядерного горючего и замедлителя.

Цикл ядерного горючего

Главным энергоэлементом АЭС является природный уран (U). Его создание — процесс, именуемый циклом ядерного горючего. Начинается он с добычи урановой руды, которая потом перемалывается, образуя новое соединение — оксид урана (U3O2), либо желтоватый кек, подвергающийся обогащению. Для этого его переводят в газообразную форму — в состояние уранового гексафторида (UF6). Обогащение — процесс нужный, потому что только 0,7% природного урана подвергается расщеплению, необходимому для производства энергии.

Природный уран содержит два изотопа (разновидности атомов 1-го хим элемента, атомные ядра которых содержат однообразное число протонов и различное число нейтронов), какой-то из них — 235U — способен расщепляться, другой — 238U — нет. Для функционирования ядерного реактора нужно, чтоб концентрация 235U была несколько большей, чем содержится в природном виде. В процессе обогащения и происходит доведение концентрации этого изотопа до 3,5 — 5%, при всем этом нерасщепляемый изотоп удаляется на 85%.

Это достигается разделением уранового гексафторида (UF6) на два потока: 1-ый, обогащенный до подходящего уровня, именуется низкообогащенным ураном, а 2-ой, обедненный, — «хвостами».

Дальше изготовливаются тепловыделяющие элементы — ТВЭЛы. После того как обогащенный уран (UF6) поступает на спец предприятие, происходит процесс его перевода в двуокись урана (UO2), лежащий в базе производства гранул, по форме напоминающих очень огромные пилюли, получаемые методом прессования UO2 при температуре более 1 400°C. Потом «таблетки» помещают в особые стержни, в оболочке которых употребляются слабо всасывающие нейтроны материалы (цирконий и алюминий). Готовые к употреблению ТВЭЛы соединяются воединыжды в реакторах в особенные группы, образующие так именуемые сборки, либо кассеты.

Снутри ядерного реактора атомы 235U, упакованные в ТВЭЛы, расщепляются и освобождают энергию, трансформирующуюся в электронную.

Отработанное горючее убирают из реактора спустя год с момента загрузки. Топливные стержни, продолжающие источать радиацию, помещают в водные резервуары, остужающие их и «смягчающие» тем уровень радиации. Так стержни хранятся от нескольких месяцев до пары лет.

После отработки ядерное горючее содержит внутри себя 95% 238U, около 1% не прошедшего расщепления 235U, 1% плутония (вновь образовавшееся ядерное горючее) и 3% высокорадиоактивных товаров деления. Воспроизводство отработанного горючего — это его чистка от радиоактивных товаров деления, также извлечение неиспользованной части урана и плутония. На обогатительном заводе происходит увеличение содержания 235U.

Те же продукты расщепления, которые были разделены в процессе воспроизводства, после выпаривания либо отверждения направляются в спецхранилища.

Ядерные отходы и их утилизация

Зависимо от количества излучаемой энергии ядерные отходы делятся на три категории: низко-, средне- и высокосодержащие.

Низкосодержащие в главном образуются на предприятиях, перерабатывающих урановую руду, и в особых системах вентиляции и канализации.

Среднесодержащие содержат в себе составляющие реакторов, другое оборудование АЭС, грязные материалы, спецодежду и т.д.

Высокосодержащие — это отработанное ядерное горючее, также соединения, образующиеся в процессе его воспроизводства.

Ядерные отходы бывают газообразными, водянистыми и жесткими.

Газообразные — это выбросы, содержащие летучие соединения радиоактивных изотопов, также образующиеся радиоактивные аэрозоли. Их после чистки убирают в атмосферу через трубу вентиляции.

Водянистые — это в главном те, что появляются в процессе воспроизводства ядерного горючего. Они, обычно, очищаются от радиоактивных изотопов при помощи способов коагуляции, ионного обмена и выпаривания, концентрируются до малых объемов и или захораниваются в герметичных емкостях из нержавеющей стали, или переводятся в твердые, не растворимые в воде формы, или хранятся в особых резервуарах в виде солевых концентратов для повторного промышленного использования.

Твердые — это не поддающиеся отмыванию грязные материалы, использованная спецодежда, также отходы процесса добычи и переработки урановой руды и производства горючего. Железные конструкции, за ранее переплавленные, часто употребляют для повторного внедрения, потому что после переплавки все радиоактивные соединения удаляются совместно со шлаками. Другие твердые отходы переносятся в бетонные траншеи, где их цементируют, битумируют, остекловывают либо захоранивают в контейнерах из нержавеющей стали. Если их подразумевается хранить 10-ки лет, то в особых траншеях, а если сотки — то в подземных выработках и в соляных пластах.

Но все вышеперечисленные методы утилизации и хранения ядерных отходов не могут считаться ни совсем надежными, ни полностью неопасными, ведь и металл, применяемый в качестве «панциря» для смертоносного «мусора», подвергается коррозийному воздействию, бетон и стекло, которыми его укутывают, не вечны, в то время как распад радиоактивных частей занимает сотки тыщ лет, а объемы скопленных отходов продолжают расти. Подразумевается, что в 2030 году в итоге работы АЭС по всему миру их накопится более 500 000 тонн.

Вот поэтому спецы всего мира отыскивают пути выхода из этой критичной ситуации. Экологи гневно выступают в поддержку полной ликвидации всех АЭС и воспрещения использования энергии атома, врачи с опаской отмечают растущее число болезней и генетических конфигураций в организме человека вследствие растущего воздействия радиации. И всех их можно осознать, ведь от того, как трепетно и серьезно сегодняшние обитатели Земли отнесутся к дилемме защиты нашей планетки от вероятных аварий, утечек, разгерметизации захораниваемых ядерных отходов, зависит не только лишь наша жизнь и жизнь наши малышей, да и всех тех, кто станет нашими дальними потомками.

Аварии

Не прошло и 8 лет со денька запуска первого в мире ядерного реактора, как был открыт счет первым атомным катастрофам. С 1954 по 1988 год на ядерных реакторах их вышло как минимум 152, а результатом явились разные по масштабам выбросы радиоактивных изотопов, а главное — людские жертвы.

Чуть ли не самая большая катастрофа произошла в 1957 году на атомном реакторе, действующем неподалеку от Челябинска. Некие ее свидетели и специалисты-ядерщики и на данный момент говорят, что по мощности она превосходила Чернобыльскую в пару раз. Очень немногие знали тогда о ее размерах и последствиях — ведь сам факт ее наличия совсем сознательно прятался русским правительством в протяжении многих 10-ов лет.

С 1964 по 1979-й случилось несколько аварий на Белоярской АЭС, итогом которых было переоблучение восьми человек, Ленинградская АЭС в 1974—1975 годах также не раз оказывалась в небезопасных ситуациях, жертвами которых стали три человека. В октябре 82-го прогремел взрыв генератора на 1-м энергоблоке Армянской АЭС, приведший к потере энергоснабжения, а в сентябре такого же года отдала о для себя знать АЭС в Чернобыле — там была разрушена центральная топливная сборка на 2-м энергоблоке, в конечном итоге — вышло переоблучение ремонтного персонала и значимый выброс радиоактивных изотопов. В июне 85-го в итоге аварии, случившейся на 2-м энергоблоке Балаклавской АЭС, погибло 14 человек. Ну а довершил этот сумрачный перечень «черный апрель» 1986-го. Эта катастрофа стала, пожалуй, единственной, о которой вызнал весь мир, правда, далековато не сходу...

В США с 1951 по 1961-й происходили аварии на исследовательско-экспериментальных ядерных реакторах — в Детройте, Сан-Сюзане, также недалеко от Айдахо-Фолс. Три человека погибли. В 66-м, снова же близ Детройта, на реакторе «Энрико Ферми» вышло расплавление части активной зоны реактора, схожая же катастрофа случилась в мае 79-го на АЭС «Тримайл Айленд», а в августе такого же года на урановом заводе, производящем ядерное горючее, около 1 000 человек получили шестикратную дозу облучения. Две суровые аварийные ситуации имели место в 1982-м — на реакторе «Джин» близ Рочестера и на реакторе рядом с Онтарио. Еще две аварии были в 1985-м — на АЭС «Саммер-Плант» и АЭС «Индиан-Поинт-2». В 1986-м в итоге взрыва резервуара реактора в Уэбберс Фоле умер один человек. Это далековато не полный список всех случившихся атомных аварий даже по двум государствам, и никто не может гарантировать, что этот перечень когда-нибудь будет завершен...

Чернобыль

Атомная энергия. Плата за ужас

Необыкновенную тревогу и озабоченность общественности вызвала, непременно, Чернобыльская трагедия. Конкретно после нее правительства многих государств серьезно задумались о том, как вообщем целесообразна энергия атома. Хотя сам атом навряд ли можно инкриминировать в случившемся, ведь результатом всех аварийных ситуаций становились или ошибка, или некомпетентность, или халатность людей.

Апрельская катастрофа 15-летней давности также не стала исключением. Предпосылкой этой аварии явился опыт, призванный выявить, какое количество электроэнергии способен «выдать» турбогенератор ядерного реактора на ... холостом ходу. При всем этом были нарушены правила безопасности, допущены отличия от намеченной программки опыта. Персонал ЧАЭС был недостаточно компетентен и не достаточно информирован о вероятных последствиях. А поэтому никакие меры уже не смогли приостановить пущенный в «разгон» реактор. Итог известен — мощный взрыв, полное разрушение 4-го энергоблока, страшенной силы пожар и радиоактивный выброс неслыханной силы не только лишь от развороченного реактора, да и от товаров горения, выкидываемых в атмосферу в виде столба высотой несколько сот метров.

В 1-ый денек аварии умер 31 человек, по прошествии 15 лет с момента катастрофы умерло 55 тыщ ликвидаторов, еще 150 тыщ стали инвалидами, 300 тыщ человек погибли от лучевой заболевания, всего завышенные дозы облучения получили 3 миллиона 200 тыщ человек. На сей день положение на Чернобыльской АЭС таково: из 4 действующих на момент аварии энергоблоков на 1-м и 2-м по решению правительства Украины, планирующего к концу сегодняшнего года полное закрытие ЧАЭС, проводятся работы по подготовке к снятию их с эксплуатации; защитный саркофаг, построенный над 4-м энергоблоком, по результатам экспертизы находится в параметрах, близких к норме; а 3-й — осенью этого года был остановлен и отключен от энергосистемы.

Николай Стефанович


Интересные материалы: