Za i protiv: kako leti raketa s nuklearnim reaktorom. Primjena nuklearne energije: problemi i perspektive

Primjena nuklearne energije u savremeni svet Ispostavilo se da je toliko važno da kada bismo se sutra probudili i energija iz nuklearne reakcije nestala, svijet kakav poznajemo vjerovatno bi prestao postojati. Mir je osnova industrijska proizvodnja i živote zemalja kao što su Francuska i Japan, Njemačka i Velika Britanija, SAD i Rusija. A ako posljednje dvije zemlje još uvijek mogu zamijeniti izvore nuklearne energije termalnim stanicama, onda je za Francusku ili Japan to jednostavno nemoguće.

Upotreba atomska energija stvara mnogo problema. U osnovi, svi ovi problemi se odnose na činjenicu da koristeći energiju vezivanja atomskog jezgra (koju nazivamo nuklearnom energijom) u svoju korist, čovjek dobija značajno zlo u vidu visoko radioaktivnog otpada koji se ne može jednostavno baciti. Otpad iz nuklearnih izvora energije mora biti prerađen, transportovan, zakopan i uskladišten dugo vrijeme u sigurnom okruženju.

Za i protiv, koristi i štete korištenja nuklearne energije

Razmotrimo prednosti i nedostatke korištenja atomsko-nuklearne energije, njihove prednosti, štetu i značaj u životu čovječanstva. Očigledno je da je nuklearna energija danas potrebna samo industrijski razvijene države. Odnosno, miroljubiva nuklearna energija se uglavnom koristi u objektima kao što su fabrike, prerađivački pogoni itd. Energetski intenzivne industrije koje su udaljene od izvora jeftine električne energije (kao što su hidroelektrane) koriste nuklearne elektrane za osiguranje i razvoj svojih internih procesa.

Agrarne regije i gradovi nemaju velike potrebe za nuklearnom energijom. Sasvim ga je moguće zamijeniti termalnim i drugim stanicama. Pokazalo se da je ovladavanje, stjecanje, razvoj, proizvodnja i korištenje nuklearne energije najvećim dijelom usmjereno na zadovoljavanje naših potreba za industrijskim proizvodima. Da vidimo kakve su to industrije: automobilska industrija, vojna proizvodnja, metalurgija, hemijska industrija, naftno-gasni kompleks itd.

Savremeni čovek želi da jaše novo auto? Želite li se obući u modnu sintetiku, jesti sintetiku i spakovati sve u sintetiku? Želi svetlu robu različite forme i veličine? Želi sve nove telefone, televizore, kompjutere? Da li želite da kupujete mnogo i često menjate opremu oko sebe? Da li želite da jedete ukusnu hemijsku hranu iz šarenih pakovanja? Želite li živjeti u miru? Želite da čujete slatke govore sa TV ekrana? Da li želi da ima mnogo tenkova, kao i projektila i krstarica, kao i granata i topova?

I on dobija sve. Nije važno što na kraju nesklad između riječi i djela vodi u rat. Nema veze što je za recikliranje potrebna i energija. Za sada je čovjek miran. On jede, pije, ide na posao, prodaje i kupuje.

A za sve to je potrebna energija. A za to je također potrebno puno nafte, plina, metala itd. A svi ovi industrijski procesi zahtijevaju nuklearnu energiju. Dakle, ma šta ko pričao, dok se prvi industrijski termonuklearni fuzijski reaktor ne pusti u proizvodnju, nuklearna energija će se samo razvijati.

Sve ono na što smo navikli možemo sa sigurnošću navesti kao prednosti nuklearne energije. Loša strana je tužna mogućnost neminovne smrti zbog kolapsa iscrpljivanja resursa, problema nuklearnog otpada, rasta stanovništva i degradacije obradivog zemljišta. Drugim riječima, nuklearna energija je omogućila čovjeku da počne još više da preuzima kontrolu nad prirodom, silujući je preko svake mjere do te mjere da je za nekoliko decenija prešao prag reprodukcije osnovnih resursa, pokrenuvši proces kolapsa potrošnje između 2000. i 2010. Ovaj proces objektivno više ne zavisi od osobe.

Svi će morati manje jesti, manje živjeti i manje uživati okolna priroda. Ovdje leži još jedan plus ili minus nuklearne energije, a to je da će zemlje koje su ovladale atomom moći učinkovitije preraspodijeliti oskudne resurse onih koji nisu ovladali atomom. Štaviše, samo razvoj programa termonuklearne fuzije omogućit će čovječanstvu da jednostavno preživi. Sada ćemo detaljno objasniti kakva je to "zvijer" - atomska (nuklearna) energija i čime se jede.

Masa, materija i atomska (nuklearna) energija

Često čujemo izjavu da su “masa i energija ista stvar” ili takve sudove da izraz E = mc2 objašnjava eksploziju atomske (nuklearne) bombe. Sada kada ste prvi put razumjeli nuklearnu energiju i njene primjene, bilo bi zaista nerazumno zbuniti vas izjavama poput „masa jednaka energiji“. U svakom slučaju, ovakav način tumačenja velikog otkrića nije najbolji. Očigledno, ovo je samo duhovitost mladih reformista, “Galilejaca novog vremena”. U stvari, predviđanje teorije, koje je potvrđeno mnogim eksperimentima, samo kaže da energija ima masu.

Sada ćemo objasniti savremeno gledište i dati kratak pregled istorije njegovog razvoja.
Kada se energija bilo kojeg materijalnog tijela povećava, njegova masa se povećava, a tu dodatnu masu pripisujemo povećanju energije. Na primjer, kada se zračenje apsorbira, apsorber postaje topliji i njegova masa se povećava. Međutim, povećanje je toliko malo da ostaje izvan točnosti mjerenja u običnim eksperimentima. Naprotiv, ako supstanca emituje zračenje, tada gubi kap svoje mase, koju zračenje odnese. Postavlja se šire pitanje: nije li cijela masa materije određena energijom, tj. ne postoji li ogromna rezerva energije sadržana u cijeloj materiji? Prije mnogo godina radioaktivne transformacije su pozitivno reagirale na ovo. Kada se radioaktivni atom raspadne, oslobađa se ogromna količina energije (uglavnom u obliku kinetička energija), a mali dio mase atoma nestaje. Mjerenja to jasno pokazuju. Dakle, energija sa sobom nosi masu, smanjujući tako masu materije.

Shodno tome, deo mase materije je zamenljiv sa masom zračenja, kinetičke energije itd. Zato kažemo: „energija i materija su delimično sposobne za međusobne transformacije“. Štaviše, sada možemo stvoriti čestice materije koje imaju masu i koje se mogu u potpunosti pretvoriti u zračenje, koje također ima masu. Energija ovog zračenja može se transformisati u druge oblike, prenoseći na njih svoju masu. Suprotno tome, zračenje se može pretvoriti u čestice materije. Dakle, umjesto „energija ima masu“, možemo reći „čestice materije i radijacije su međusobno konvertibilne i stoga sposobne za međukonverziju s drugim oblicima energije“. Ovo je stvaranje i uništenje materije. Takvi destruktivni događaji ne mogu se dogoditi u području obične fizike, kemije i tehnologije, već ih se mora tražiti ili u mikroskopskim, ali aktivnim procesima koje proučava nuklearna fizika, ili u loncu na visokoj temperaturi. atomske bombe, o Suncu i zvijezdama. Međutim, bilo bi nerazumno reći da je "energija masa". Kažemo: "energija, kao i materija, ima masu."

Masa obične materije

Kažemo da masa obične materije sadrži u sebi ogromnu količinu unutrašnje energije, jednaku proizvodu mase (brzinom svjetlosti)2. Ali ova energija je sadržana u masi i ne može se osloboditi bez nestanka barem njenog dijela. Kako je nastala tako nevjerovatna ideja i zašto nije otkrivena ranije? Predlagano je i ranije - eksperiment i teorija u različitim oblicima - ali sve do dvadesetog veka promena energije nije primećena, jer u običnim eksperimentima ona odgovara neverovatno maloj promeni mase. Međutim, sada smo uvjereni da leteći metak, zbog svoje kinetičke energije, ima dodatnu masu. Čak i pri brzini od 5000 m/sec, metak koji je u mirovanju težio tačno 1 g imaće ukupnu masu od 1,00000000001 g. Užarena platina od 1 kg će dodati samo 0,000000000004 kg i praktično nikakvo vaganje neće moći da ih registruje promjene. Tek kada se iz atomskog jezgra oslobode ogromne rezerve energije, ili kada se atomski "projektili" ubrzaju do brzina bliskih brzini svjetlosti, masa energije postaje primjetna.

S druge strane, čak i suptilna razlika u masi označava mogućnost oslobađanja ogromne količine energije. Dakle, atomi vodonika i helijuma imaju relativne mase 1,008 i 4,004. Kada bi se četiri jezgra vodonika mogla spojiti u jedno jezgro helijuma, masa od 4,032 promijenila bi se na 4,004. Razlika je mala, svega 0,028, odnosno 0,7%. Ali to bi značilo gigantsko oslobađanje energije (uglavnom u obliku zračenja). 4,032 kg vodonika proizvelo bi 0,028 kg zračenja, koje bi imalo energiju od oko 600000000000 Cal.

Uporedite ovo sa 140.000 kalorija oslobođenih kada se ista količina vodika spoji sa kiseonikom u hemijskoj eksploziji.
Obična kinetička energija daje značajan doprinos masi vrlo brzih protona proizvedenih u ciklotronima, a to stvara poteškoće pri radu sa takvim mašinama.

Zašto još uvijek vjerujemo da je E=mc2

Sada to doživljavamo kao direktnu posledicu teorije relativnosti, ali prve sumnje su se pojavile krajem 19. veka, u vezi sa svojstvima zračenja. Tada se činilo vjerovatnim da radijacija ima masu. A kako se zračenje, kao na krilima, nosi brzinom sa energijom, odnosno ono je samo energija, pojavio se primjer mase koja pripada nečemu „nematerijalnom“. Eksperimentalni zakoni elektromagnetizma predviđali su da bi elektromagnetski valovi trebali imati "masu". Ali prije stvaranja teorije relativnosti, samo je neobuzdana mašta mogla proširiti omjer m=E/c2 na druge oblike energije.

Sve sorte elektromagnetno zračenje(radio talasi, infracrvena, vidljiva i ultraljubičasta svetlost, itd.) karakterišu neki zajedničke karakteristike: Svi se šire u praznini istom brzinom i svi nose energiju i zamah. Zamišljamo svjetlost i druga zračenja u obliku valova koji se šire velikom, ali određenom brzinom c = 3*108 m/sec. Kada svjetlost udari u apsorbirajuću površinu, stvara se toplina, što ukazuje da tok svjetlosti nosi energiju. Ova energija se mora širiti zajedno sa protokom istom brzinom svjetlosti. U stvari, brzina svjetlosti se mjeri upravo na ovaj način: po vremenu potrebnom dijelu svjetlosne energije da pređe veliku udaljenost.

Kada svjetlost udari u površinu nekih metala, ona izbacuje elektrone koji izlete kao da ih je pogodila kompaktna lopta. , očigledno, distribuira se u koncentrisanim porcijama, koje nazivamo „kvantima“. Ovo je kvantna priroda zračenja, uprkos činjenici da su ovi delovi očigledno stvoreni talasima. Svaki komadić svjetlosti iste talasne dužine ima istu energiju, određeni "kvant" energije. Takvi dijelovi jure brzinom svjetlosti (u stvari, oni su lagani), prenoseći energiju i zamah (moment). Sve to omogućava pripisivanje određene mase zračenju - određena masa se dodjeljuje svakom dijelu.

Kada se svjetlost reflektira od ogledala, toplina se ne oslobađa, jer reflektirani snop odnosi svu energiju, ali je ogledalo podložno pritisku sličnom pritisku elastičnih kuglica ili molekula. Ako, umjesto ogledala, svjetlost udari u crnu apsorbirajuću površinu, pritisak postaje upola manji. Ovo ukazuje da snop nosi količinu kretanja koju rotira ogledalo. Stoga se svjetlost ponaša kao da ima masu. Ali postoji li neki drugi način da se zna da nešto ima masu? Da li masa postoji sama po sebi, kao što je dužina, zelene boje ili voda? Ili je to umjetni koncept definiran ponašanjem poput Modesty? Misa nam je, naime, poznata u tri manifestacije:

• A. Nejasna izjava koja karakteriše količinu „supstancije“ (masa je sa ove tačke gledišta inherentna materiji – entitetu koji možemo videti, dodirnuti, potisnuti).
• B. Određene izjave koje ga povezuju sa drugim fizičkim veličinama.
• B. Masa je očuvana.

Ostaje odrediti masu u smislu impulsa i energije. Tada svaka pokretna stvar sa zamahom i energijom mora imati "masu". Njegova masa bi trebala biti (moment)/(brzina).

Teorija relativnosti

Želja da se poveže niz eksperimentalnih paradoksa koji se tiču ​​apsolutnog prostora i vremena dovela je do teorije relativnosti. Dvije vrste eksperimenata sa svjetlom dale su oprečne rezultate, a eksperimenti sa elektricitetom dodatno su pogoršali ovaj sukob. Zatim je Einstein predložio promjenu jednostavnih geometrijskih pravila za dodavanje vektora. Ova promjena je suština toga." specijalna teorija relativnost."

Za male brzine (od najsporijeg puža do najbrže rakete), nova teorija se slaže sa starom.
Pri velikim brzinama, uporedivim sa brzinom svjetlosti, naše mjerenje dužina ili vremena se mijenja kretanjem tijela u odnosu na posmatrača, posebno, masa tijela postaje veća što se brže kreće.

Tada je teorija relativnosti objavila da je ovo povećanje mase potpuno opšte. Pri normalnim brzinama nema promjene, a samo pri brzini od 100.000.000 km/h masa se povećava za 1%. Međutim, za elektrone i protone koje emituju radioaktivni atomi ili moderni akceleratori, dostiže 10, 100, 1000%... Eksperimenti sa tako visokoenergetskim česticama pružaju odličnu potvrdu odnosa između mase i brzine.

Na drugoj ivici je zračenje koje nema masu mirovanja. Nije supstanca i ne može se držati u mirovanju; jednostavno ima masu i kreće se brzinom c, pa je njegova energija jednaka mc2. O kvantima govorimo kao o fotonima kada želimo da uočimo ponašanje svjetlosti kao struje čestica. Svaki foton ima određenu masu m, određenu energiju E=ms2 i impuls (moment).

Nuklearne transformacije

U nekim eksperimentima s jezgrama, mase atoma nakon nasilnih eksplozija ne predstavljaju istu ukupnu masu. Oslobođena energija nosi sa sobom dio mase; izgleda da je komad atomskog materijala koji nedostaje nestao. Međutim, ako izmjerenoj energiji dodijelimo masu E/c2, nalazimo da je masa očuvana.

Uništenje materije

Navikli smo da o masi razmišljamo kao o neizbježnom svojstvu materije, tako da prijelaz mase iz materije u zračenje – od lampe do zraka svjetlosti koji izlazi – izgleda gotovo kao uništenje materije. Još jedan korak - i bićemo iznenađeni kada otkrijemo šta se zapravo dešava: pozitivni i negativni elektroni, čestice materije, spajajući se, potpuno se pretvaraju u zračenje. Masa njihove materije pretvara se u jednaku masu zračenja. Ovo je slučaj nestanka materije u najbukvalnijem smislu. Kao u fokusu, u bljesku svjetlosti.

Mjerenja pokazuju da je (energija, zračenje tokom anihilacije)/ c2 jednaka ukupnoj masi oba elektrona - pozitivnog i negativnog. Antiproton se kombinuje sa protonom i anihilira, obično oslobađajući lakše čestice visoke kinetičke energije.

Stvaranje materije

Sada kada smo naučili upravljati visokoenergetskim zračenjem (ultrakratkotalasno rendgensko zračenje), možemo pripremiti čestice materije iz zračenja. Ako je meta bombardirana takvim zracima, oni ponekad proizvode par čestica, na primjer pozitivne i negativne elektrone. A ako opet koristimo formulu m=E/c2 i za zračenje i za kinetičku energiju, tada će masa biti očuvana.

Jednostavno o kompleksu – Nuklearna (atomska) energija

• Galerija slika, slika, fotografija.
• Nuklearna energija, atomska energija - osnove, mogućnosti, perspektive, razvoj.
• Zanimljive činjenice, korisne informacije.
• Zelene vijesti – Nuklearna energija, atomska energija.
• Veze prema materijalima i izvorima – Nuklearna (atomska) energija.

IN jednom od sekcija Na LiveJournalu inženjer elektronike stalno piše o nuklearnim i termonuklearnim mašinama - reaktorima, instalacijama, istraživačkim laboratorijama, akceleratorima, kao i o. Nova ruska raketa, svedočenje tokom godišnjeg predsedničkog obraćanja, izazvala je veliko interesovanje blogera. I ovo je ono što je pronašao na ovu temu.

Da, istorijski je postojao razvoj krstarećih projektila sa ramjet nuklearnim vazdušnim motorom: raketa SLAM u SAD-u sa reaktorom TORY-II, koncept Avro Z-59 u Velikoj Britaniji, razvoj u SSSR-u.

Moderan prikaz koncepta rakete Avro Z-59, težine oko 20 tona.

Međutim, sav ovaj posao obavljen je 60-ih godina kao istraživanje i razvoj različitog stepena dubine (Sjedinjene Države su otišle najdalje, kao što je objašnjeno u nastavku) i nije nastavljen u obliku modela u službi. Nismo ga dobili iz istog razloga kao i mnoge druge razvoje Atom Age-a - avioni, vozovi, projektili s nuklearnim elektranama. Sve ove opcije vozila, iako imaju neke prednosti koje daje suluda gustina energije u nuklearnom gorivu, imaju vrlo ozbiljne nedostatke - visoku cijenu, složenost rada, zahtjeve za stalnom sigurnošću i na kraju, nezadovoljavajuće rezultate razvoja, o kojima se obično malo zna ( objavljivanjem rezultata istraživanja i razvoja isplativije je za sve strane prikazati postignuća i sakriti neuspjehe).

Konkretno, za krstareće rakete mnogo je lakše stvoriti nosač (podmornicu ili avion) ​​koji će "odvući" mnoge lansere raketa na mjesto lansiranja nego se glupirati s malom flotom (a nevjerovatno je teško razviti veliku flotu ) krstarećih projektila lansiranih sa vlastite teritorije. Univerzalni, jeftini, masovno proizvedeni proizvod na kraju je pobijedio nad malim, skupim proizvodom s dvosmislenim prednostima. Nuklearne krstareće rakete nisu otišle dalje od testiranja na zemlji.

Ovaj konceptualni ćorsokak 60-ih Kirgistanske Republike s nuklearnim elektranama, po mom mišljenju, i sada je aktuelan, pa je glavno pitanje prikazanom “zašto??”. Ali ono što ga čini još izraženijim su problemi koji nastaju prilikom razvoja, testiranja i rada takvog oružja, o kojima ćemo dalje govoriti.

Dakle, počnimo s reaktorom. Koncepti SLAM i Z-59 bili su rakete od tri maha nisko leteće impresivne veličine i težine (20+ tona nakon što su lansirni pojačivači odbačeni). Užasno skupi nadzvučni niskoleteći omogućio je da se maksimalno iskoristi prisustvo praktički neograničenog izvora energije na brodu; osim toga, važna karakteristika nuklearnog zračnog mlaznog motora je poboljšana operativna efikasnost (termodinamički ciklus) sa povećanjem brzine, tj. ista ideja, ali pri brzinama od 1000 km/h imao bi mnogo teži i veći motor. Konačno, 3M na visini od sto metara 1965. značio je neranjivost na protivvazdušnu odbranu.Ispostavilo se da je ranije koncept raketnih lansera sa nuklearnom snagom bio „vezan“ velikom brzinom, pri čemu su prednosti koncepta bile jake, a konkurenti sa ugljovodoničnim gorivom su slabili.Prikazana raketa po mom mišljenju izgleda transsonično ili podzvučno (ako, naravno, verujete da je to ona na snimku). Ali u isto vrijeme, veličina reaktora se značajno smanjila u odnosu na TORY-II od rakete SLAM, gdje je bila čak 2 metra uključujući i radijalni neutronski reflektor od grafita

Jezgro prvog testnog reaktora TORY-II-A tokom montaže.

Da li je uopšte moguće postaviti reaktor prečnika 0,4-0,6 metara?

Počnimo s suštinski minimalnim reaktorom - svinjom Pu239. Dobar primjer Implementacija takvog koncepta je svemirski reaktor Kilopower, koji, međutim, koristi U235. Prečnik jezgra reaktora je samo 11 centimetara! Ako pređemo na plutonijum 239, veličina jezgre će se smanjiti za još 1,5-2 puta.Sada ćemo od minimalne veličine početi koračati prema pravom nuklearnom zračnom mlaznom motoru, prisjećajući se poteškoća.

Prva stvar koju treba dodati veličini reaktora je veličina reflektora – posebno u Kilopower BeO utrostručuje veličinu. Drugo, ne možemo koristiti U ili Pu blanke - one će jednostavno izgorjeti u struji zraka za samo minut. Potrebna je ljuska, na primjer od inkaloja, koji je otporan na trenutnu oksidaciju do 1000 C, ili drugih legura nikla s mogućim keramičkim premazom. Unošenje velike količine materijala ljuske u jezgro odmah povećava potrebnu količinu nekoliko puta nuklearno gorivo- na kraju krajeva, "neproduktivna" apsorpcija neutrona u jezgri sada se naglo povećala!

Veličina cijelog ramjet sa nuklearnom elektranom TORY-II

Štaviše, metalni oblik U ili Pu više nije prikladan - ovi materijali sami po sebi nisu vatrostalni (plutonijum se generalno topi na 634 C), a takođe stupaju u interakciju sa materijalom metalnih školjki. Gorivo pretvaramo u klasičnu formu UO2 ili PuO2 - dobijamo još jedno razrjeđivanje materijala u jezgru, ovoga puta kisikom.

Na kraju, sjetimo se svrhe reaktora. Kroz nju trebamo upumpati puno zraka, kojem ćemo odavati toplinu. Otprilike 2/3 prostora zauzimat će “zračne cijevi”.

Kao rezultat toga, minimalni prečnik jezgra raste na 40-50 cm (za uran), a prečnik reaktora sa 10-centimetarskim berilijumskim reflektorom na 60-70 cm.Moje trzajuće procene "po analogiji" su potvrđeno dizajnom nuklearnog mlaznog motora MITEE , dizajniran za letove u atmosferi Jupitera. Ovaj potpuno papirnati projekat (na primjer, pretpostavljena je temperatura jezgra 3000 K, a zidovi od berilija koji može izdržati najviše 1200 K) ima prečnik jezgra izračunat iz neutronika od 55,4 cm, uprkos činjenici da je hlađenje sa vodonikom omogućava malo smanjenje veličine kanala kroz koje se pumpa rashladna tečnost.

Po mom mišljenju, vazdušni nuklearni mlazni motor se može ugurati u raketu prečnika oko metar, koja, međutim, još uvek nije radikalno veća od navedenih 0,6-0,74 m, ali je i dalje alarmantna. nuklearna elektrana će imati snagu od ~nekoliko megavata, pokretana ~10^16 raspada u sekundi. To znači da će sam reaktor stvoriti polje zračenja od nekoliko desetina hiljada rendgena na površini i do hiljadu rentgena duž cijele rakete. Čak i postavljanje nekoliko stotina kg zaštite sektora neće značajno smanjiti ove nivoe, jer Neutronski i gama zraci će se reflektovati iz vazduha i „zaobići zaštitu“.

Za nekoliko sati takav će reaktor proizvesti ~10^21-10^22 atoma fisionih produkata c sa aktivnošću od nekoliko (nekoliko desetina) petabekerela, koji će čak i nakon gašenja stvoriti pozadinu od nekoliko hiljada rentgena u blizini reaktora.

Dizajn rakete će biti aktiviran na oko 10^14 Bq, iako će izotopi prvenstveno biti beta emiteri i opasni su samo od kočnog rendgenskog zračenja. Pozadina iz same strukture može doseći desetine rendgena na udaljenosti od 10 metara od tijela rakete.

Sva ova "zabava" daje ideju da je razvoj i testiranje takve rakete zadatak na ivici mogućeg. Potrebno je napraviti cijeli set opreme za navigaciju i kontrolu otpornu na zračenje, testirati sve to na prilično sveobuhvatan način (zračenje, temperatura, vibracije - i sve to za statistiku). Testovi letenja sa ispravnim reaktorom mogu se pretvoriti u radijaciona katastrofa sa emisijama u rasponu od stotina terabekerela do jedinica petabekerela. Čak i bez katastrofalnih situacija, vrlo je vjerovatno smanjenje pritiska pojedinih gorivnih elemenata i oslobađanje radionuklida.

Naravno, u Rusiji ih još ima Novozemeljski poligon na kojima se takvi testovi mogu izvršiti, ali bi to bilo u suprotnosti sa duhom sporazuma o zabrana testiranja nuklearnog oružja u tri okruženja (zabrana je uvedena kako bi se spriječilo sistematsko zagađivanje atmosfere i okeana radionuklidima).

Konačno, pitam se ko bi u Ruskoj Federaciji mogao razviti takav reaktor. Tradicionalno, Institut Kurchatov (generalni dizajn i proračuni), Obninsk IPPE (eksperimentalno ispitivanje i gorivo) i Istraživački institut Luch u Podolsku (tehnologija goriva i materijala) u početku su bili uključeni u reaktore na visokim temperaturama. Kasnije se NIKIET tim uključio u dizajn takvih mašina (na primjer, IGR i IVG reaktori su prototipovi jezgre nuklearnog reaktora raketni motor RD-0410).

Danas NIKIET ima tim dizajnera koji rade na projektovanju reaktora ( visokotemperaturni plinski hlađen RUGK , brzi reaktori MBIR, ), a IPPE i Luch nastavljaju da se bave srodnim proračunima i tehnologijama, respektivno. Poslednjih decenija, Institut Kurčatov se više pomerio ka teoriji nuklearnih reaktora.

Da rezimiram, želio bih reći da je stvaranje krstareće rakete sa zračnim mlaznim motorima s nuklearnim elektranama je općenito izvediv zadatak, ali u isto vrijeme izuzetno skup i složen, koji zahtijeva značajnu mobilizaciju ljudi i finansijskih sredstava, čini mi se u većoj mjeri nego svi ostali najavljeni projekti (Sarmat, Bodež, Status-6, Avangard). Veoma je čudno da ova mobilizacija nije ostavila ni najmanjeg traga. I što je najvažnije, potpuno je nejasno koje su prednosti nabavke takvih vrsta oružja (na pozadini postojećih nosača) i kako one mogu nadjačati brojne nedostatke - pitanja radijacijske sigurnosti, visoke cijene, nekompatibilnosti sa sporazumima o smanjenju strateškog naoružanja. .

P.S. Međutim, „izvori“ već počinju da ublažavaju situaciju: „Izvor blizak vojno-industrijskom kompleksu rekao je „ Vedomosti „da je sigurnost od zračenja osigurana tokom testiranja rakete. Nuklearnu instalaciju na brodu predstavljala je električna maketa, kaže izvor.

Nuklearna energija je jedan od najperspektivnijih načina za zadovoljenje energetske gladi čovječanstva suočenih s energetskim problemima povezanim s korištenjem fosilnih goriva.

Prednosti nuklearnih elektrana 1. Troši malo goriva 2. Ekološki prihvatljivije od termoelektrana i hidroelektrana (koje rade na lož ulje, treset i druga goriva.): jer nuklearne elektrane rade na uranijum i dijelom na plin. 3. Može se graditi bilo gdje. 4. Ne zavisi od dodatnog izvora energije:

Troškovi transporta nuklearnog goriva, za razliku od tradicionalnog goriva, su zanemarljivi. U Rusiji je to posebno važno u evropskom dijelu, jer je isporuka uglja iz Sibira preskupa. Automobil za transport nuklearnog goriva

Ogromna prednost nuklearne elektrane je njena relativna ekološka čistoća. U termoelektranama ukupne godišnje emisije štetnih materija po 1000 MW instalirane snage kreću se od približno 13.000 do 165.000 tona godišnje.

Termoelektrana snage 1000 MW troši 8 miliona tona kiseonika godišnje za oksidaciju goriva, dok nuklearne elektrane kiseonik uopšte ne troše.

Najmoćnije nuklearne elektrane na svijetu: Fukushima, Brus, Graveline, Zaporozhskaya, Pickering, Palo Verde, Leningradskaya, Trikasten

Nedostaci nuklearnih elektrana 1. Termičko zagađenje životne sredine; Efikasnost kod savremenih nuklearnih elektrana je oko 30-35%, a kod termoelektrana 35-40%. To znači da se većina toplotne energije (60 -70%) oslobađa u okruženje. 2. Curenje radioaktivnosti (radioaktivne emisije i ispuštanja) 3. Transport radioaktivnog otpada; 4. Nesreće nuklearnih reaktora;

Osim toga, ugljena stanica proizvodi veće specifično (po jedinici proizvedene električne energije) ispuštanje radioaktivnih tvari. Ugalj uvijek sadrži prirodne radioaktivne tvari; kada se ugalj sagori, one gotovo u potpunosti ulaze u spoljašnje okruženje. Istovremeno, specifična aktivnost emisija iz termoelektrana je nekoliko puta veća nego za nuklearne elektrane.

Količina radioaktivnog otpada je vrlo mala, veoma je kompaktna i može se skladištiti u uslovima koji garantuju da neće iscuriti.

Troškovi izgradnje nuklearne elektrane su približno na istom nivou kao i izgradnja termoelektrana, ili nešto veći. NE Bilibino je jedina u zoni permafrost nuklearna elektrana.

Nuklearne elektrane su ekonomičnije od konvencionalnih termo stanica i, što je najvažnije, kada rade ispravno, čiste su izvore energije.

Mirni atom mora da živi! Nuklearna energija, nakon što je iskusila teške lekcije Černobila i drugih nesreća, nastavlja da se razvija, osiguravajući maksimalnu sigurnost i pouzdanost! Atomske stanice proizvoditi električnu energiju na ekološki najprihvatljiviji način. Ako ljudi upravljaju nuklearnim elektranama odgovorno i kompetentno, budućnost će biti nuklearna energija. Ljudi ne treba da se plaše mirnog atoma, jer se nesreće dešavaju ljudskom krivicom.

Glavni argumenti u korist razvoja nuklearne energije su uporedna jeftinost energije i veliki broj otpad. U odnosu na jedinicu proizvedene energije, otpada iz nuklearnih elektrana je hiljadama puta manje termoelektrane na ugalj(1 čaša uranijuma-235 daje istu energiju kao 10 hiljada tona uglja). Prednost nuklearnih elektrana je odsustvo emisije ugljičnog dioksida u atmosferu, što prati proizvodnju električne energije pri sagorijevanju energetskih resursa na bazi ugljika.

Danas je već sasvim očigledno da je pri normalnom radu nuklearnih elektrana ekološki rizik pri proizvodnji energije neuporedivo manji nego u industriji uglja.

Prema grubim procjenama, zatvaranje postojećih nuklearnih elektrana zahtijevalo bi dodatnih 630 miliona tona uglja za sagorijevanje godišnje, što bi dovelo do oslobađanja 2 milijarde tona ugljičnog dioksida i 4 miliona tona toksičnog i radioaktivnog pepela u atmosfera. Zamjena nuklearnih elektrana termoelektranama dovela bi do 50-strukog povećanja smrtnosti od atmosfersko zagađenje. Za ekstrakciju ovog dodatnog ugljičnog dioksida iz atmosfere bilo bi potrebno zasaditi šume na površini koja je 4-8 puta veća od teritorije SR Njemačke.

Nuklearna energija ima ozbiljne protivnike. L. Brown ga smatra nekonkurentnim u novijim radovima (Brown, 2001). Argumenti protiv razvoja nuklearne energije su poteškoće u osiguravanju potpune sigurnosti ciklusa nuklearnog goriva, kao i rizik od nesreća u nuklearnim elektranama. Istorija razvoja nuklearne energije zasjenjena je teškim nesrećama koje su se dogodile u Kyshtymu i Černobilu. Međutim, vjerovatnoća nesreća u modernim nuklearnim elektranama je izuzetno mala. Dakle, u Velikoj Britaniji to nije više od 1:1.000.000. U Japanu se grade nove nuklearne elektrane (uključujući i najveću svjetsku Fukushimu) u seizmički opasnim područjima na obali oceana.

Izgledi za nuklearnu energiju.

Iscrpljivanje energetskih resursa baziranih na ugljiku, ograničene mogućnosti energije bazirane na obnovljivim izvorima energije i sve veća potražnja za energijom guraju većinu zemalja svijeta ka razvoju nuklearne energije, a izgradnja nuklearnih elektrana počinje u zemljama u razvoju. južna amerika, Aziji i Africi. Ranije obustavljena izgradnja nuklearnih elektrana nastavlja se čak iu zemljama pogođenim černobilskom katastrofom - Ukrajini, Bjelorusiji i Ruskoj Federaciji. Rad nuklearnih elektrana u Jermeniji se nastavlja.

Tehnološki nivo nuklearne energije i njena ekološka sigurnost se povećavaju. Već su razvijeni projekti za uvođenje novih, ekonomičnijih reaktora koji mogu koristiti 4-10 puta manje uranijuma po jedinici električne energije od modernih. Razmatra se pitanje upotrebe torija i plutonijuma kao „goriva“. Japanski znanstvenici vjeruju da se plutonij može spaliti bez ostatka, a nuklearne elektrane koje koriste plutonij mogu biti ekološki najprihvatljivije, jer ne proizvode radioaktivni otpad (RAW). Iz tog razloga Japan aktivno kupuje plutonijum koji se oslobađa prilikom demontaže nuklearnih bojevih glava. Međutim, da bi se nuklearne elektrane pretvorile u plutonijsko gorivo, potrebna je skupa modernizacija nuklearnih reaktora.

Ciklus nuklearnog goriva se mijenja, tj. ukupnost svih operacija koje prate ekstrakciju sirovina za nuklearno gorivo, njegovu pripremu za sagorevanje u reaktorima, proces dobijanja energije i preradu, skladištenje i odlaganje radioaktivnog otpada. U pojedinim evropskim zemljama iu Ruskoj Federaciji vrši se prelazak na zatvoreni ciklus, u kojem se stvara manje radioaktivnog otpada, jer se znatan dio spaljuje nakon prerade. Ovo omogućava ne samo smanjenje rizika od radioaktivne kontaminacije životne sredine (vidi 10.4.4), već i smanjenje potrošnje uranijuma, čiji su resursi iscrpljivi, stotinama puta. U otvorenom ciklusu radioaktivni otpad se ne prerađuje već odlaže. To je ekonomičnije, ali ekološki neopravdano. Američke nuklearne elektrane trenutno rade po ovoj shemi.

Generalno, pitanja prerade i sigurnog odlaganja radioaktivnog otpada su tehnički rješiva. Za razvoj nuklearne energije u poslednjih godina Javlja se i Rimski klub, čiji su stručnjaci formulisali sledeća pozicija: “Nafta je preskupa, ugalj preopasan za prirodu, doprinos obnovljivih izvora energije je suviše neznatan, jedina šansa je da se držimo nuklearne opcije.”

Nuklearna energija (Atomska energija) je grana energetike koja se bavi proizvodnjom električne i toplinske energije pretvaranjem nuklearne energije.

Osnova nuklearne energije su nuklearne elektrane (NPP). Izvor energije u nuklearnoj elektrani je nuklearni reaktor u kojem se odvija kontrolirana lančana reakcija.

Opasnost je povezana s problemima odlaganja otpada, nesrećama koje dovode do ekoloških katastrofa i katastrofa uzrokovanim ljudskim djelovanjem, kao i mogućnošću korištenja oštećenja ovih objekata (uz druge: hidroelektrane, kemijska postrojenja i sl.) konvencionalnim oružjem ili kao rezultat terorističkog napada – kao oružje za masovno uništenje. “Dvojna upotreba” nuklearnih energetskih preduzeća, moguće curenje (ovlašteno i kriminalno) nuklearnog goriva iz proizvodnje električne energije i njegovo korištenje za proizvodnju nuklearno oružje služi kao stalni izvor zabrinutosti javnosti, političkih intriga i razloga za vojnu akciju.

Nuklearna energija je ekološki najprihvatljivija vrsta energije. To je najočitije pri upoznavanju nuklearnih elektrana u poređenju sa npr. hidroelektranama ili termoelektranama.Glavna prednost nuklearnih elektrana je njihova praktična nezavisnost od izvora goriva zbog male količine goriva koje se koristi. termoelektrana, ukupne godišnje emisije štetnih materija koje uključuju sumpordioksid, okside azota, ugljične okside, ugljovodonike, aldehide i elektrofilterski pepeo. Takve emisije u nuklearnim elektranama u potpunosti izostaju. Troškovi izgradnje nuklearne elektrane su približno na istom nivou kao i izgradnja termoelektrana, ili nešto više.U normalnom radu nuklearne elektrane emisije radioaktivnih elemenata u životnu sredinu su izuzetno neznatne. U prosjeku su 2-4 puta manje nego kod termoelektrana iste snage.Glavni nedostatak nuklearnih elektrana su teške posljedice udesa.

Nesreća uključena nuklearna elektrana u Černobilu, Černobilska nesreća - uništenje 26. aprila 1986. godine četvrtog energetskog bloka Černobila nuklearna elektrana, koji se nalazi na teritoriji Ukrajinske SSR (sada Ukrajina). Uništenje je bilo eksplozivno, reaktor je potpuno uništen, a velika količina radioaktivnih materija ispuštena je u životnu sredinu.U prva 3 mjeseca nakon nesreće umrla je 31 osoba; dugoročni efekti radijacije, utvrđeni u narednih 15 godina, uzrokovali su smrt od 60 do 80 ljudi. Od radijacijske bolesti različite težine patile su 134 osobe, više od 115 hiljada ljudi evakuisano je iz 30-kilometarske zone. Za otklanjanje posljedica mobilizirana su značajna sredstva, a u otklanjanju posljedica nesreće učestvovalo je više od 600 hiljada ljudi.

Kao rezultat nesreće, oko 5 miliona hektara zemlje je povučeno iz poljoprivredne upotrebe, oko nuklearke je stvorena zona isključenja od 30 kilometara, stotine malih naselja su uništene i zatrpane (zatrpane teškom opremom). Radioaktivne supstance širio u obliku aerosola, koji se postepeno taložio na površini zemlje.

RAW-radioaktivan otpad - čvrst,tečni ili gasoviti proizvodi nuklearne energije i drugih industrija koje sadrže radioaktivne izotope.Najopasnija i najteže odlagana frakcija je radioaktivni otpad - svi radioaktivni i kontaminirani materijali koji nastaju prilikom korišćenja radioaktivnosti od strane ljudi i koji ne nalaze dalju upotrebu.Radioaktivni otpad uključuje istrošene gorivne elemente nuklearnih elektrana (gorivne šipke), konstrukcije nuklearnih elektrana prilikom njihove demontaže i popravke, dijelove medicinskih sredstava koji imaju radioaktivnost, radnu odjeću zaposlenih u nuklearnoj elektrani i drugi radioaktivni otpad koji se mora skladištiti ili zakopavati u na način da je isključena mogućnost njihovog ispuštanja u životnu sredinu.

Odlaganje radioaktivnog otpada u stijene.

Danas je univerzalno priznato (uključujući i IAEA) da je najefikasnije i najsigurnije rješenje problema konačnog odlaganja radioaktivnog otpada njihovo odlaganje u odlagališta na dubini od najmanje 300-500 m u dubokim geološkim formacijama u skladu sa princip višebarijerne zaštite i obavezno prebacivanje tečnog radioaktivnog otpada u osušeno stanje Iskustvo u izvođenju podzemnih nuklearnih testova dokazali da uz određeni izbor geoloških struktura nema curenja radionuklida iz podzemnog prostora u okoliš.

Zakopavanje blizu površine.

IAEA definira ovu opciju kao odlaganje radioaktivnog otpada, sa ili bez inženjerskih prepreka, u:

1. Ukopi blizu površine u nivou tla. Ovi ukopi se nalaze na ili ispod površine, gdje je zaštitni premaz debeo otprilike nekoliko metara. Kontejneri za otpad se postavljaju u izgrađene skladišne ​​komore, a kada su komore pune, pune se (zatrpavaju). Na kraju će se zatvoriti i prekriti nepropusnom barijerom i gornjim slojem tla.

2.2. Ukopi blizu površine u pećinama ispod nivoa zemlje. Za razliku od pripovršinskog ukopa u nivou zemlje, gdje se iskop vrši sa površine, plitko zakopavanje zahtijeva podzemno iskopavanje, ali se odlagalište nalazi nekoliko desetina metara ispod površine zemlje i dostupno je kroz blago nagnuti rudnički otvor.

Direktno ubrizgavanje

Ovaj pristup se odnosi na ubrizgavanje tečnog radioaktivnog otpada direktno u rezervoar rock duboko pod zemljom, koji je odabran zbog svojih prikladnih karakteristika zadržavanja otpada (tj. minimiziranje bilo kakvog daljnjeg kretanja nakon ubrizgavanja).

Uklanjanje na more.

Odlaganje u more odnosi se na radioaktivni otpad koji se prenosi na brodovima i ispušta u more u pakovanjima koja su dizajnirana:

Eksplodirati na dubini što rezultira direktnim ispuštanjem i rasipanjem radioaktivnog materijala u more, ili

Zaroniti do morskog dna i doći do njega netaknuto.

Nakon nekog vremena, fizičko zadržavanje kontejnera više neće biti učinkovito, a radioaktivne tvari će se raspršiti i razrijediti u more. Dalje razrjeđivanje uzrokovat će migriranje radioaktivnih supstanci sa mjesta ispuštanja uslijed utjecaja struja.Već neko vrijeme se prakticira način odlaganja nisko- i srednjeaktivnog otpada u more.

Povezane informacije.