Атомът е спокоен: снимка, символ. Може ли един атом да бъде мирен? Има ли бъдеще за мирен атом?

В края на Втората световна война на японските градове Хирошима и Нагасаки, двете атомни бомби са били свалени. Новото оръжие се оказа най-смъртоносната в човешката история. Следващата ядрена раса между СССР и Съединените щати още повече изостри страховете на световната общност за ядрения фактор. Но в допълнение към ядрените бойни глави се появи мирен атом. Тази фраза означава ядрена енергетика.

Принцип на действие на атомните електроцентрали

Операцията на всяка атомна електроцентрала се основава на деленето на един атом. За да го предизвикаме, е необходимо да проведем неутронно бомбардиране на ядрото на уран-235. Най-малките частици са разделени на фрагменти, докато произвеждат огромно количество гама лъчи и топлинна енергия.

Мирният атом може да остане мирен само под строг контрол, задължителен за атомните електроцентрали. Факт е, че когато се появява делене, неутроните, които генерират нови верижни реакции. Неконтролираното покриване на ядрата води до експлозия. Този принцип стои в основата на работата на атомните бомби. В електроцентралите процесът се контролира и излишната енергия се насочва към канала, полезен за хората.

Уран-235

Ядрено гориво Преди употреба той се поставя в специални пръчки. Съхранява се под формата на таблетки, направени от уран-оксид. Трябва да се разбере, че това вещество не е еднородно. 3% от таблетките се състоят от уран-235 (реакцията се разделя точно от него), а останалото се отчита от уран-238 (този изотоп не се дели).

Защо се нуждаем от такова съотношение? За да поддържате процеса под контрол. Работещият реактор задейства реакцията на делене. В хода на своето развитие количеството уран-235 намалява. В същото време се увеличава обемът на продуктите от деленето. Това са ядрени отпадъци. Те представляват сериозна опасност за околната среда, така че те трябва да бъдат правилно изхвърлени. Може ли един атом да бъде мирен? Както може да се види от описаната технология, само при стриктно спазване на инструкциите и правилата на производствения процес.

Предпоставки за появата

Ядрени (атомни) енергията произхожда от средата на ХХ век. Оттогава в света са построени стотици атомни електроцентрали (442 произведения днес). Мирният атом осигурява повече от половината от необходимата енергия от Франция, Полша, Литва, Словакия, Швеция и Южна Корея. В Западна Европа атомните електроцентрали генерират около една трета от електроенергията.

Всичко започна през 1939 г., когато Германия беше отворена ядрен делене уран. Изследванията на германците бяха изключително заинтересовани от СССР. Учените веднага разбраха, че новооткритият процес позволява да се произвеждат огромни количества енергия. Ако специалистите успяха да се научат как да контролират сложни реакции, това ще реши много икономически проблеми. Първите съветски изследвания, свързани с мирния атом, се провеждат в RIAN (Институт по радиум на Академията на науките) под ръководството на изключителен физик Игор Курчатов.

Ядрената раса

Работата на съветски учени е възпрепятствана от липсата на собствени резерви на уран. Освен това през 1941 г. започва Великата отечествена война и за известно време е било необходимо да забравяме за революционните открития. На този фон, дневният ред беше заловен в Обединеното кралство, САЩ и Германия. Парадоксът е, че ядрената енергия се е превърнала в клон на милитаричния проект. Разбира се, воюващите страни най-напред се опитаха да получат най-мощното оръжие и едва тогава помислиха за мирни начини да използват своите открития.

Първият експериментален ядрен реактор стартира в САЩ през декември 1942 г. Ръководителят на проекта беше италианският учен Енрико Ферми. В СССР първият реактор се появи в края на 1946 г. в Института по атомна енергия. По това време, американец бомбардировките на Хирошима и Нагасаки. В СССР през 1949 г. е създадена атомна бомба и водна бомба през 1953 г. Войната вече приключи и учените започнаха да подготвят ядрен реактор за работа в националната икономика на Съветския съюз.

Изграждане на атомни електроцентрали

Първата атомна електроцентрала в света стартира през лятото на 1954 г. Оказа се, че е така Obninsk атомна електроцентрала, разположен в района на Калуга. В САЩ, с малко закъснение, те също започнаха да изпълняват проекта за ядрена енергия. През 1956 г. американците за пръв път успяха да получат електричество през реактора. Постепенно, в две суперсили, бяха базирани всички нови атомни електроцентрали. Всеки от тях бие друг запис.

Върхът в развитието на ядрената енергия пада през втората половина на 60-те години. Тогава броят на атомните електроцентрали започна да намалява. В САЩ Конгресът и научната общност започнаха дискусия по проблемите, свързани с безопасността на мирната ядрена енергия. Въпреки това до 1986 г. производството на електроенергия в атомните електроцентрали достигна 15% от обема, произведен от конвенционалните електроцентрали.

Символ на ядрената енергия

През 1958 г. в Брюксел, където се проведе следващото Световно изложение, Атомиум беше открит. Над концепцията за дизайн работи архитект Андре Vaterkeyner. Атомият прилича на разширена кристална решетка от желязо: девет атома се съединяват. Теглото на конструкцията е 2400 тона, а височината е 102 метра. Посетителите могат да стигнат до шест от деветте сфери. Тези атомни модели, увеличени стотици милиарди пъти, са свързани помежду си с двайсет и двайсет и двадесет метрови тръби. Вътре има коридори и ескалатори.

Екологичен фактор

Проблемът с замърсяването на околната среда с радиоактивни отпадъци става все по-важен всяка година. Например в съвременната Русия ядреният атом се обработва от персонал от 10 атомни електроцентрали. Всички тези предприятия се нуждаят от специално внимание от еколозите и правителствените агенции.

Всяка година 50 000 кубически метра радиоактивни отпадъци се натрупват в Европейския съюз. Ключовият проблем е, че такъв боклук остава опасен от хиляди години (например периодът на гниене на плутоний-239 е 24 хиляди години).

Управление на отпадъците

Днес има няколко концепции за това как най-добре да се отървете от радиоактивните отпадъци. Първата идея е да се създадат хранилища в дъното на Световния океан. Това е доста труден метод за изпълнение. Контейнерите трябва да бъдат на значителна дълбочина, освен това те могат да повредят морския ток.

Втората идея се разглежда в НАСА, където те предполагат изпращането на ядрени отпадъци в космическото пространство. Този метод е безопасен за Земята, но е изпълнен с прекомерни разходи. Има и други идеи: да се транспортират отпадъци до необитаеми острови или да се погребат в леда на Антарктида. Най-приемливият днес се счита за вариант на строителство на гробища в скални подземни скали. Изследвания, свързани с тази идея, продължават да се провеждат в Германия и Швейцария.

Урокът на Чернобил

От дълго време ядрената енергия се смяташе за не-алтернативна. В продължение на няколко десетилетия мирният атом в СССР и други държави продължи икономическото си разширяване. През 1986 г. обаче в Чернобил настъпила трагедия, която принуждава човечеството да преосмисли отношението си към атомните електроцентрали. На станцията близо до Припят се появи експлозия, чиято последица бе разрушаването на реактора и освобождаването в околната среда на значителен брой опасни за здравето радиоактивни вещества.

Известният съветски лозунг "Мирен атом във всяка къща" се оказа компрометиран. През първите месеци след аварията бяха убити 30 души. Истинските последици от облъчването обаче се отразяват по-късно. През следващите години десетки хора умряха в агония от ужасно заболяване. Хиляди граждани на СССР бяха в зоната на инфекция. Значителни територии на Беларус, Украйна и Русия са станали неподходящи за селското стопанство. Инцидентът в атомната електроцентрала в Чернобил доведе до избухване на обществена фобия по отношение на ядрената енергия. След тази трагедия много станции по целия свят бяха затворени.

Въпреки че през последните 30 години мерките за сигурност в тези предприятия се подобриха значително, теоретично една трагедия, подобна на тази в Чернобил, може да се повтори отново. Имаше инциденти преди и след атомната електроцентрала в Чернобил: през 1957 г. - във Великобритания (Windskale), през 1979 г. - в САЩ (Three Mile Island), през 2011 г. - в Япония (Фукушима). Днес МААЕ е събрала информация за повече от 1000 извънредни събития на гарите. Причини за аварии: човешкият фактор (80% от случаите), по-рядко - недостатъци в дизайна. Във Фукушима в Япония възникна извънредна ситуация поради силното земетресение и последвалото цунами.

Перспективи за ядрена енергия

Въпросът дали има бъдеще на мирен атом от икономическа гледна точка е сложен и предизвиква много експертни спорове. Поради големия брой противоречиви фактори, неговото бъдеще е неясно и неясно. Последните прогнози на Международната агенция по енергетика показват, че ако текущите тенденции продължат, делът на произведената електроенергия в атомните електроцентрали ще спадне от 15% на 9% до 2030 г.

До неотдавна ядрената енергетика бе търсена, наред с други неща, поради високите цени на петрола. През 2014 г. обаче те паднаха рязко. По този начин имаше още една по-евтина алтернатива на атомната електроцентрала. Важно е също така, че мирният атом осигурява на хората само електричество (т.е. дори и с широко приложение не може напълно да освободи обществото от енергийна зависимост).

Нефт или електричество?

Маслото, въпреки всичко, е важно за промишлеността и транспорта. Около 40% от потребената от САЩ енергия се осигурява от този ресурс. Япония и Франция не могат да се отърват от зависимостта от петрола (въпреки че активно използват ядрени централи). Така че има ли бъдеще за мирен атом или е обречена да остане в сянката на "черното злато"? Споменатите тенденции показват, че атомните електроцентрали могат да бъдат в миналото. Някои неотдавнашни събития обаче дадоха шанс на ядрената енергетика.

Става въпрос за появата на автомобили, които не работят с бензин, а с електричество. Днес подобни автомобили все повече печелят пазарите на САЩ и Европа. След няколко десетилетия електрическите автомобили ще се превърнат в норма. В този момент световната икономика отново може да излезе на помощ за мирна ядрена енергия. АЕЦ са в състояние да решат проблема с непрекъснато нарастващата нужда от електроенергия от различни страни.

Термоядрена енергетика

Има и друга гледна точка, в която един мирен атом може да направи икономически триумф. Един от най-важните проблеми, свързани с експлоатацията на атомните електроцентрали, е безопасността на околната среда. Въпросът за сложността на изхвърлянето на радиационни отпадъци и отработено гориво доведе до идеята за преформатиране на ядрените реактори в нови атомно-термоядрени такива. Такива предприятия ще бъдат напълно безопасни за околната среда. Но преди тази технология на мирен атом да бъде въведена в производството, специалистите ще трябва да направят значим начин.

Днес екипи от 33 държави вече работят по термоядрен проект. Глобалният характер на идеята с термоядрени горива се определя от нейните многобройни предимства. Това е не само безопасно от гледна точка на екологията, но и неизчерпаемо. Ресурсът, необходим за учените, е деутериум, който се получава от Световния океан. Основната технологична разлика между термоядрената станция и атомната електроцентрала е, че ядреният синтез ще се осъществи в нови централи (ядрената енергия е разделена на старите атомни електроцентрали). Може би в тази технология се крие бъдещето на мирния атом.