Avantages et inconvénients: comment vole une fusée avec un réacteur nucléaire. Application de l'énergie nucléaire : problèmes et perspectives

L'utilisation de l'énergie nucléaire dans monde moderne s'avère si important que si nous nous réveillions demain et que l'énergie de la réaction nucléaire disparaissait, le monde tel que nous le connaissons cesserait probablement d'exister. La paix est la base production industrielle et la vie de pays comme la France et le Japon, l'Allemagne et la Grande-Bretagne, les États-Unis et la Russie. Et si ces deux derniers pays sont encore capables de remplacer les sources d'énergie nucléaire par des centrales thermiques, alors pour la France ou le Japon, c'est tout simplement impossible.

Usage énergie atomique crée beaucoup de problèmes. Fondamentalement, tous ces problèmes sont liés au fait qu'en utilisant l'énergie de liaison du noyau atomique (que nous appelons l'énergie nucléaire) pour son propre bénéfice, une personne reçoit un mal important sous la forme de déchets hautement radioactifs qui ne peuvent pas simplement être jetés. Les déchets provenant de sources d'énergie nucléaire doivent être traités, transportés, éliminés et stockés longue durée dans des conditions sûres.

Avantages et inconvénients, avantages et inconvénients de l'utilisation de l'énergie nucléaire

Considérez les avantages et les inconvénients de l'utilisation de l'énergie atomique-nucléaire, leurs avantages, leurs inconvénients et leur importance dans la vie de l'humanité. Il est évident que l'énergie atomique n'est aujourd'hui nécessaire qu'à des fins industrielles. pays développés. Autrement dit, l'énergie nucléaire pacifique trouve sa principale application principalement dans des installations telles que des usines, des usines de traitement, etc. Ce sont les industries énergivores éloignées des sources d'électricité bon marché (comme les centrales hydroélectriques) qui utilisent les centrales nucléaires pour assurer et développer leurs processus internes.

Les régions et les villes agraires n'ont pas vraiment besoin d'énergie nucléaire. Il est tout à fait possible de le remplacer par des stations thermiques et autres. Il s'avère que la maîtrise, l'acquisition, le développement, la production et l'utilisation de l'énergie nucléaire visent en grande partie à satisfaire nos besoins en produits industriels. Voyons de quel type d'industries il s'agit : l'industrie automobile, les industries militaires, la métallurgie, industrie chimique, complexe pétrolier et gazier, etc.

L'homme moderne veut rouler nouvelle voiture? Vous voulez vous habiller avec des synthétiques à la mode, manger des synthétiques et tout emballer dans des synthétiques ? Vous voulez des marchandises lumineuses différentes formes et tailles? Vous voulez tous les nouveaux téléphones, téléviseurs, ordinateurs ? Vous souhaitez acheter beaucoup, changer souvent de matériel autour de vous ? Vous voulez manger des aliments chimiques savoureux dans des emballages colorés ? Voulez-vous vivre en paix? Voulez-vous entendre de doux discours sur l'écran du téléviseur ? Voulez-vous avoir beaucoup de chars, ainsi que des missiles et des croiseurs, ainsi que des obus et des canons ?

Et il obtient tout. Peu importe qu'en fin de compte l'écart entre la parole et l'action conduise à la guerre. Peu importe que l'énergie soit également nécessaire pour son élimination. Jusqu'à présent, la personne est calme. Il mange, boit, va travailler, vend et achète.

Et tout cela nécessite de l'énergie. Et cela nécessite beaucoup de pétrole, de gaz, de métal, etc. Et tous ces processus industriels nécessitent de l'énergie atomique. Donc, quoi qu'on en dise, tant que le premier réacteur industriel de fusion thermonucléaire ne sera pas mis en série, l'énergie nucléaire ne fera que se développer.

Dans les avantages de l'énergie nucléaire, nous pouvons écrire en toute sécurité tout ce à quoi nous sommes habitués. En revanche, la triste perspective d'une mort imminente dans l'effondrement de l'épuisement des ressources, les problèmes de déchets nucléaires, la croissance démographique et la dégradation des terres arables. En d'autres termes, l'énergie nucléaire a permis à l'homme de commencer à maîtriser encore plus fortement la nature, la forçant outre mesure à tel point qu'en plusieurs décennies, il a franchi le seuil de reproduction des ressources de base, déclenchant entre 2000 et 2010 le processus d'effondrement de la consommation. Ce processus ne dépend objectivement plus de la personne.

Tout le monde devra manger moins, vivre moins et profiter moins la nature. Là réside un autre plus ou moins de l'énergie atomique, qui réside dans le fait que les pays qui ont maîtrisé l'atome pourront redistribuer plus efficacement les ressources épuisées de ceux qui n'ont pas maîtrisé l'atome. De plus, seul le développement du programme de fusion thermonucléaire permettra à l'humanité de simplement survivre. Maintenant, expliquons sur les doigts de quel type de "bête" il s'agit - l'énergie atomique (nucléaire) et avec quoi elle est mangée.

Masse, matière et énergie atomique (nucléaire)

On entend souvent l'affirmation que « la masse et l'énergie sont identiques », ou des jugements tels que l'expression E = mc2 explique l'explosion d'une bombe atomique (nucléaire). Maintenant que vous avez une première compréhension de l'énergie nucléaire et de ses applications, il serait vraiment imprudent de vous confondre avec des affirmations telles que "la masse est égale à l'énergie". En tout cas, cette façon d'interpréter la grande découverte n'est pas la meilleure. Apparemment, ce n'est que l'esprit des jeunes réformistes, les " Galiléens des temps nouveaux ". En fait, la prédiction de la théorie, qui a été vérifiée par de nombreuses expériences, dit seulement que l'énergie a une masse.

Nous allons maintenant expliquer le point de vue moderne et donner un bref aperçu de l'histoire de son développement.
Lorsque l'énergie d'un corps matériel augmente, sa masse augmente, et nous attribuons cette masse supplémentaire à l'augmentation de l'énergie. Par exemple, lorsque le rayonnement est absorbé, l'absorbeur devient plus chaud et sa masse augmente. Cependant, l'augmentation est si faible qu'elle reste en dehors de la précision de mesure dans les expériences conventionnelles. Au contraire, si une substance émet un rayonnement, elle perd alors une goutte de sa masse, qui est emportée par le rayonnement. Une question plus large se pose : la masse entière de matière n'est-elle pas conditionnée par l'énergie, c'est-à-dire n'y a-t-il pas une énorme réserve d'énergie contenue dans toute matière ? Il y a de nombreuses années, les transformations radioactives y ont répondu positivement. Lorsqu'un atome radioactif se désintègre, une énorme quantité d'énergie est libérée (principalement sous forme de énergie cinétique), et une petite partie de la masse de l'atome disparaît. Les mesures sont claires à ce sujet. Ainsi, l'énergie emporte la masse avec elle, réduisant ainsi la masse de la matière.

Par conséquent, une partie de la masse de matière est interchangeable avec la masse de rayonnement, d'énergie cinétique, etc. C'est pourquoi on dit : « l'énergie et la matière sont partiellement capables de transformations mutuelles ». De plus, nous pouvons maintenant créer des particules de matière qui ont une masse et qui sont capables de se transformer complètement en rayonnement, qui a aussi une masse. L'énergie de ce rayonnement peut aller dans d'autres formes, leur transférant sa masse. Inversement, le rayonnement peut être converti en particules de matière. Ainsi, au lieu de "l'énergie a une masse", nous pouvons dire "les particules de matière et de rayonnement sont interconvertibles, et donc capables de transformations mutuelles avec d'autres formes d'énergie". C'est la création et la destruction de la matière. De tels événements destructeurs ne peuvent pas se produire dans le domaine de la physique, de la chimie et de la technologie ordinaires, ils doivent être recherchés soit dans les processus microscopiques mais actifs étudiés par la physique nucléaire, soit dans un creuset à haute température. bombes atomiques, sur le soleil et les étoiles. Cependant, il serait déraisonnable de dire que "l'énergie est la masse". Nous disons : « l'énergie, comme la matière, a une masse ».

Masse de matière ordinaire

On dit que la masse de la matière ordinaire contient une énorme quantité d'énergie interne égale au produit de la masse par (la vitesse de la lumière)2. Mais cette énergie est contenue dans la masse et ne peut être libérée sans la disparition d'au moins une partie de celle-ci. Comment une idée aussi étonnante est-elle née et pourquoi n'a-t-elle pas été découverte plus tôt ? Il a été proposé plus tôt - expérience et théorie sous différentes formes - mais jusqu'au XXe siècle, le changement d'énergie n'a pas été observé, car dans les expériences ordinaires, il correspond à un changement de masse incroyablement petit. Cependant, nous sommes maintenant sûrs qu'une balle volante, en raison de son énergie cinétique, a une masse supplémentaire. Même à 5 000 m/sec, une balle qui pesait exactement 1 g au repos aurait une masse totale de 1,00000000001 g. Le platine chauffé à blanc pesant 1 kg ajouterait 0,000000000004 kg au total, et pratiquement aucune pesée ne serait en mesure d'enregistrer ces changements. Ce n'est que lorsque d'énormes quantités d'énergie sont libérées du noyau atomique, ou lorsque des "projectiles" atomiques sont accélérés à des vitesses proches de la vitesse de la lumière, qu'une masse d'énergie devient perceptible.

D'autre part, même une différence de masse à peine perceptible marque la possibilité de libérer une énorme quantité d'énergie. Ainsi, les atomes d'hydrogène et d'hélium ont des masses relatives de 1,008 et 4,004. Si quatre noyaux d'hydrogène pouvaient se combiner en un seul noyau d'hélium, la masse de 4,032 passerait à 4,004. La différence est faible, seulement 0,028, soit 0,7 %. Mais cela signifierait une gigantesque libération d'énergie (principalement sous forme de rayonnement). 4,032 kg d'hydrogène donneraient 0,028 kg de rayonnement, ce qui aurait une énergie d'environ 600000000000 Cal.

Comparez cela aux 140 000 cal libérés lorsque la même quantité d'hydrogène est combinée à de l'oxygène dans une explosion chimique.
L'énergie cinétique ordinaire contribue de manière significative à la masse de protons très rapides produits par les cyclotrons, ce qui crée des difficultés lorsque l'on travaille avec de telles machines.

Pourquoi croyons-nous encore que E=mc2

On perçoit maintenant cela comme une conséquence directe de la théorie de la relativité, mais les premiers soupçons sont apparus déjà vers la fin du 19e siècle, à propos des propriétés du rayonnement. Ensuite, il semblait probable que le rayonnement avait une masse. Et puisque le rayonnement porte, comme sur les ailes, à une vitesse d'énergie, plus précisément, c'est de l'énergie elle-même, alors un exemple de masse appartenant à quelque chose « d'immatériel » est apparu. Les lois expérimentales de l'électromagnétisme prédisaient que les ondes électromagnétiques devaient avoir une "masse". Mais avant la création de la théorie de la relativité, seule une fantaisie débridée pouvait étendre le rapport m=E/c2 à d'autres formes d'énergie.

Toutes variétés un rayonnement électromagnétique(ondes radio, infrarouge, lumière visible et ultraviolette, etc.) caractéristiques communes: ils se propagent tous dans le vide à la même vitesse et sont tous porteurs d'énergie et d'élan. Nous imaginons la lumière et d'autres rayonnements sous forme d'ondes se propageant à une vitesse élevée mais définie c=3*108 m/sec. Lorsque la lumière frappe une surface absorbante, de la chaleur est générée, indiquant que le flux lumineux transporte de l'énergie. Cette énergie doit se propager avec le flux à la même vitesse de la lumière. En fait, la vitesse de la lumière est mesurée exactement de cette manière : par le temps de vol d'une grande distance par une portion d'énergie lumineuse.

Lorsque la lumière frappe la surface de certains métaux, elle assomme des électrons, qui s'envolent comme s'ils étaient frappés par une boule compacte. , apparemment, est distribué en portions concentrées, que nous appelons "quanta". C'est la nature quantique du rayonnement, malgré le fait que ces portions, apparemment, sont créées par des ondes. Chaque portion de lumière avec la même longueur d'onde a la même énergie, un certain "quantum" d'énergie. De telles portions se précipitent à la vitesse de la lumière (en fait, elles sont légères), transférant de l'énergie et de l'élan (momentum). Tout cela permet d'attribuer une certaine masse au rayonnement - une certaine masse est attribuée à chaque portion.

Lorsque la lumière est réfléchie par un miroir, aucune chaleur n'est dégagée, car le faisceau réfléchi emporte toute l'énergie, mais une pression agit sur le miroir, semblable à la pression des billes ou des molécules élastiques. Si, au lieu d'un miroir, la lumière frappe une surface absorbante noire, la pression diminue de moitié. Cela indique que le faisceau porte la quantité de mouvement entraînée par le miroir. Par conséquent, la lumière se comporte comme si elle avait une masse. Mais y a-t-il un autre moyen de savoir que quelque chose a une masse ? La masse existe-t-elle en soi, comme la longueur, couleur verte ou de l'eau ? Ou est-ce un concept artificiel défini par des comportements comme la pudeur ? La masse, en effet, nous est connue sous trois formes :

• A. Une déclaration vague qui caractérise la quantité de "substance" (la masse de ce point de vue est inhérente à la substance - une entité que nous pouvons voir, toucher, pousser).
• B. Certains énoncés le liant à d'autres grandeurs physiques.
• B. La masse est conservée.

Il reste à définir la masse en termes de quantité de mouvement et d'énergie. Ensuite, toute chose en mouvement avec un élan et de l'énergie doit avoir une "masse". Sa masse doit être (impulsion)/(vitesse).

Théorie de la relativité

La volonté d'enchaîner une série de paradoxes expérimentaux concernant l'espace et le temps absolus a donné naissance à la théorie de la relativité. Les deux types d'expériences avec la lumière ont donné des résultats contradictoires, et les expériences avec l'électricité ont encore exacerbé ce conflit. Puis Einstein a proposé de changer les règles géométriques simples de l'addition vectorielle. Ce changement est l'essence de son théorie spéciale relativité."

Pour les basses vitesses (de l'escargot le plus lent à la fusée la plus rapide), la nouvelle théorie est cohérente avec l'ancienne.
Aux vitesses élevées, comparables à la vitesse de la lumière, notre mesure des longueurs ou du temps est modifiée par le mouvement du corps par rapport à l'observateur, en particulier, la masse du corps devient plus importante, plus il se déplace vite.

Puis la théorie de la relativité a proclamé que cette augmentation de masse était de nature tout à fait générale. À des vitesses normales, il n'y a pas de changement, et ce n'est qu'à une vitesse de 100 000 000 km / h que la masse augmente de 1%. Cependant, pour les électrons et les protons émis par des atomes radioactifs ou des accélérateurs modernes, il atteint 10, 100, 1000 %…. Des expériences avec de telles particules à haute énergie fournissent d'excellentes preuves de la relation entre la masse et la vitesse.

À l'autre extrémité se trouve le rayonnement qui n'a pas de masse au repos. Ce n'est pas une substance et on ne peut pas l'immobiliser ; il a juste une masse, et il se déplace à la vitesse c, donc son énergie est mc2. On parle de quanta comme de photons quand on veut noter le comportement de la lumière comme un flux de particules. Chaque photon a une certaine masse m, une certaine énergie E=mс2 et une certaine quantité de mouvement (momentum).

Transformations nucléaires

Dans certaines expériences avec des noyaux, les masses des atomes après de violentes explosions ne s'additionnent pas pour donner la même masse totale. L'énergie libérée emporte avec elle une partie de la masse ; la pièce manquante de matière atomique semble avoir disparu. Cependant, si nous attribuons une masse E/c2 à l'énergie mesurée, nous constatons que la masse est conservée.

Anéantissement de la matière

Nous sommes habitués à considérer la masse comme une propriété inévitable de la matière, de sorte que la transition de la masse de la matière au rayonnement - d'une lampe à un faisceau de lumière volant ressemble presque à la destruction de la matière. Un pas de plus - et nous serons surpris de découvrir ce qui se passe réellement: les électrons positifs et négatifs, les particules de matière, lorsqu'ils sont combinés, se transforment complètement en rayonnement. La masse de leur matière se transforme en une masse égale de rayonnement. Il s'agit d'un cas de disparition de la matière au sens le plus littéral. Comme mis au point, dans un éclair de lumière.

Les mesures montrent que (énergie, rayonnement pendant l'annihilation) / c2 est égal à la masse totale des deux électrons - positif et négatif. Un antiproton, lorsqu'il est combiné avec un proton, s'annihile, généralement avec la libération de particules plus légères à haute énergie cinétique.

Création de substance

Maintenant que nous avons appris à gérer les rayonnements à haute énergie (rayons X à ondes super courtes), nous pouvons préparer des particules de matière à partir du rayonnement. Si une cible est bombardée avec de tels faisceaux, ils produisent parfois une paire de particules, par exemple des électrons positifs et négatifs. Et si nous utilisons à nouveau la formule m=E/c2 pour le rayonnement et l'énergie cinétique, alors la masse sera conservée.

À propos du complexe - Énergie nucléaire (atomique)

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À une des rubriques Sur LiveJournal, un ingénieur en électronique écrit constamment sur les machines nucléaires et thermonucléaires - réacteurs, installations, laboratoires de recherche, accélérateurs, ainsi que sur. La nouvelle fusée russe, le témoignage lors du message annuel du président, a suscité le vif intérêt du blogueur. Et voici ce qu'il a trouvé sur le sujet.

Oui, historiquement, il y a eu des développements de missiles de croisière avec un moteur à air nucléaire à statoréacteur : c'est le missile SLAM aux États-Unis avec le réacteur TORY-II, le concept Avro Z-59 au Royaume-Uni et des développements en URSS.

Un rendu moderne du concept de fusée Avro Z-59, pesant environ 20 tonnes.

Cependant, tous ces travaux se sont poursuivis dans les années 60 sous forme de R&D plus ou moins approfondie (les États-Unis sont allés le plus loin, comme nous le verrons ci-dessous) et n'ont pas été poursuivis sous forme d'échantillons en service. Ils ne l'ont pas obtenu pour la même raison que de nombreux autres développements de l'ère atomique - avions, trains, fusées avec centrales nucléaires. Toutes ces options de véhicules, avec certains avantages que confère la densité énergétique effrénée du combustible nucléaire, présentent de très sérieux inconvénients - coût élevé, complexité de fonctionnement, exigences de protection constante et, enfin, résultats de développement insatisfaisants, dont on sait généralement peu de choses (édition Les résultats de la R&D sont plus rentables pour toutes les parties, exposent les réalisations et cachent les échecs).

En particulier, il est beaucoup plus facile pour les missiles de croisière de créer un porte-avions (sous-marin ou avion) ​​qui "traînera" beaucoup de missiles vers le site de lancement que de s'amuser avec une petite flotte (et il est incroyablement difficile de maîtriser un grand flotte) de missiles de croisière lancés depuis son propre territoire. Un produit universel, bon marché et de masse a finalement gagné une petite échelle, chère et avec des avantages ambigus. Les missiles de croisière nucléaires ne sont pas allés au-delà des essais au sol.

Cette impasse conceptuelle des années 60 du KR avec des centrales nucléaires, à mon avis, est toujours d'actualité, donc la question principale à celle montrée est "pourquoi ??". Mais il est rendu encore plus convexe par les problèmes qui se posent lors du développement, des tests et du fonctionnement de ces armes, dont nous discuterons plus loin.

Commençons donc par le réacteur. Les concepts SLAM et Z-59 étaient des missiles volant à basse altitude à trois machines de dimensions et de masse impressionnantes (plus de 20 tonnes après le largage des propulseurs de lancement). Le supersonique à basse altitude terriblement coûteux a permis de tirer le meilleur parti de la présence d'une source d'énergie pratiquement illimitée à bord, de plus, une caractéristique importante d'un moteur à réaction à air nucléaire est amélioration de l'efficacité du travail (cycle thermodynamique) à vitesse croissante, c'est-à-dire la même idée, mais à des vitesses de 1000 km / h aurait un moteur beaucoup plus lourd et global. Enfin, 3M à une hauteur de cent mètres en 1965 signifiait l'invulnérabilité à la défense aérienne.Il s'avère qu'auparavant, le concept d'un lanceur de missiles avec une centrale nucléaire était «lié» à grande vitesse, où les avantages du concept étaient forte, et les concurrents aux hydrocarbures s'affaiblissaient.La fusée montrée, à mon avis, a l'air transsonique ou légèrement supersonique (à moins, bien sûr, que vous croyiez que c'est elle sur la vidéo). Mais dans le même temps, la taille du réacteur a considérablement diminué par rapport à CONSERVATEUR II de la fusée SLAM, où il faisait jusqu'à 2 mètres, y compris un réflecteur à neutrons radial en graphite

Le cœur du premier réacteur d'essai TORY-II-A en cours d'assemblage.

Est-il même possible de poser un réacteur d'un diamètre de 0,4 à 0,6 mètre?

Commençons par un réacteur fondamentalement minimal - un blanc de Pu239. Bon exemple la mise en œuvre d'un tel concept est le réacteur spatial Kilopower, où, cependant, U235 est utilisé. Le diamètre du cœur du réacteur n'est que de 11 centimètres ! Si nous passons au plutonium 239, la taille du noyau diminuera encore de 1,5 à 2. Maintenant, à partir de la taille minimale, nous commencerons à marcher vers un véritable réacteur à air nucléaire, en nous souvenant des difficultés.

La toute première chose à ajouter à la taille du réacteur est la taille du réflecteur - en particulier, en Kilopower, BeO triple la taille. Deuxièmement, nous ne pouvons pas utiliser une ébauche en U ou en Pu - elles brûleront simplement dans un courant d'air en une minute à peine. Il faut une gaine, comme l'incaloy, qui résiste à l'oxydation instantanée jusqu'à 1000 C, ou d'autres alliages de nickel avec un éventuel revêtement céramique. L'introduction d'une grande quantité de matériau de coque dans le noyau augmente simultanément la quantité requise de plusieurs fois. combustible nucléaire- après tout, l'absorption "improductive" des neutrons dans le cœur a maintenant augmenté de façon spectaculaire !

La taille de l'ensemble du statoréacteur avec la centrale nucléaire TORY-II

De plus, la forme métallique de l'U ou du Pu ne convient plus - ces matériaux eux-mêmes ne sont pas réfractaires (le plutonium fond généralement à 634 C), et ils interagissent également avec le matériau des coquilles métalliques. Nous convertissons le combustible sous la forme classique d'UO2 ou de PuO2 - nous obtenons une dilution supplémentaire du matériau dans le noyau, maintenant avec de l'oxygène.

Enfin, rappelons la vocation du réacteur. Nous devons y pomper beaucoup d'air, auquel nous dégagerons de la chaleur. Environ les 2/3 de l'espace seront occupés par des "air tubes".

En conséquence, le diamètre minimum du noyau passe à 40-50 cm (pour l'uranium) et le diamètre du réacteur avec un réflecteur en béryllium de 10 cm jusqu'à 60-70 cm. MITE conçu pour les vols dans l'atmosphère de Jupiter. Ce projet entièrement papier (par exemple, la température du cœur est prévue à 3000 K, et les parois sont en béryllium, qui peut résister à une force de 1200 K) a un diamètre du cœur calculé à partir de la neutronique de 55,4 cm, malgré le fait que le refroidissement à l'hydrogène permet de réduire légèrement la taille des canaux par lesquels le liquide de refroidissement est pompé.

À mon avis, un moteur à réaction nucléaire à air peut être poussé dans une fusée d'un diamètre d'environ un mètre, qui, cependant, n'est toujours pas cardinalement plus grand que le 0,6-0,74 m exprimé, mais toujours alarmant. centrale nucléaire aura une puissance de ~ plusieurs mégawatts, alimentée par ~10^16 désintégrations par seconde. Cela signifie que le réacteur lui-même créera un champ de rayonnement de plusieurs dizaines de milliers de roentgens près de la surface, et jusqu'à un millier de roentgens le long de toute la fusée. Même l'installation de plusieurs centaines de kg de protection de secteur ne réduira pas beaucoup ces niveaux, car. les neutrons et les quanta gamma seront réfléchis par l'air et "contourneront la protection".

En quelques heures, un tel réacteur produira ~10^21-10^22 atomes de produits de fission c d'une activité de plusieurs (plusieurs dizaines) pétabecquerels, ce qui, même après l'arrêt, créera un fond de plusieurs milliers de roentgens près du réacteur.

La structure de la fusée sera activée à environ 10 ^ 14 Bq, bien que les isotopes soient principalement des émetteurs bêta et ne soient dangereux que par bremsstrahlung. L'arrière-plan de la structure elle-même peut atteindre des dizaines de rayons X à une distance de 10 mètres du corps de la fusée.

Toutes ces "gaies" donnent à penser que le développement et l'essai d'un tel missile est une tâche à la limite du possible. Il est nécessaire de créer tout un ensemble d'équipements de navigation et de contrôle résistants aux rayonnements, de tester le tout de manière assez complexe (rayonnement, température, vibrations - et tout cela pour les statistiques). Les essais en vol avec un réacteur en état de marche à tout moment peuvent se transformer en catastrophe radioactive avec des émissions allant de centaines de terrabecquerels à des unités de pétabecquerels. Même sans situations catastrophiques, la dépressurisation des crayons combustibles individuels et la libération de radionucléides sont très probables.

Bien sûr, en Russie, il y a encore Polygone de la Nouvelle-Zemble sur lesquels de tels tests peuvent être effectués, mais cela serait contraire à l'esprit du traité sur interdiction des essais nucléaires dans trois environnements (L'interdiction a été introduite pour empêcher la pollution systématique de l'atmosphère et de l'océan par des radionucléides).

Enfin, il est intéressant de savoir qui en Fédération de Russie pourrait développer un tel réacteur. Traditionnellement, l'Institut Kurchatov (conception générale et calculs), le FEI d'Obninsk (essais expérimentaux et combustible) et l'Institut de recherche Luch à Podolsk (technologie du combustible et des matériaux) étaient initialement impliqués dans les réacteurs à haute température. Plus tard, l'équipe NIKIET s'est jointe à la conception de telles machines (par exemple, les réacteurs IGR et IVG - prototypes du cœur d'une centrale nucléaire moteur de fusée RD-0410).

Aujourd'hui NIKIET dispose d'une équipe de concepteurs qui effectuent des travaux sur la conception des réacteurs ( RUGK haute température refroidi au gaz , réacteurs rapides MBIR, ), tandis qu'IPPE et Luch continuent de s'occuper respectivement des calculs et des technologies connexes. L'Institut Kurchatov, au cours des dernières décennies, s'est davantage orienté vers la théorie des réacteurs nucléaires.

En résumé, je voudrais dire que la création missile de croisière avec des réacteurs d'air avec des centrales nucléaires est une tâche généralement faisable, mais en même temps extrêmement coûteuse et complexe, nécessitant une mobilisation importante des ressources humaines et ressources financières, me semble-t-il, dans une plus grande mesure que tous les autres projets exprimés ("Sarmat", "Dagger", "Status-6", "Vanguard"). Il est très étrange que cette mobilisation n'ait pas laissé la moindre trace. Et surtout, on ne sait pas du tout quel est l'avantage d'obtenir de tels types d'armes (dans le contexte des transporteurs existants), et comment ils peuvent compenser les nombreux inconvénients - problèmes de sécurité radiologique, coût élevé, incompatibilité avec les armes stratégiques traités de réduction.

PS Pourtant, les "sources" commencent déjà à adoucir la situation : "Une source proche du complexe militaro-industriel a déclaré" Védomosti ”, que la radioprotection lors des essais de missiles était assurée. L'installation nucléaire à bord était représentée par un schéma électrique, précise la source.

L'énergie nucléaire est l'une des voies les plus prometteuses pour satisfaire la faim énergétique de l'humanité face aux problèmes énergétiques liés à l'utilisation des combustibles fossiles.

Avantages des centrales nucléaires 1. Peu consommatrices de carburant 2. Plus respectueuses de l'environnement que les TPP et les centrales hydroélectriques (qui fonctionnent au fioul, tourbe et autres combustibles.) : puisque les centrales nucléaires fonctionnent à l'uranium et en partie au gaz. 3. Vous pouvez construire n'importe où. 4. Ne dépend pas d'une source d'énergie supplémentaire :

Le coût du transport du combustible nucléaire, contrairement au transport traditionnel, est négligeable. En Russie, cela est particulièrement important dans la partie européenne, car la livraison de charbon de Sibérie coûte trop cher. Wagon pour le transport de combustible nucléaire

Un énorme avantage d'une centrale nucléaire est sa relative propreté environnementale. Aux TPP, les émissions annuelles totales de substances nocives par 1 000 MW de capacité installée sont d'environ 13 000 à 165 000 tonnes par an.

Une centrale thermique d'une capacité de 1000 MW consomme 8 millions de tonnes d'oxygène par an pour l'oxydation du combustible, alors que les centrales nucléaires ne consomment pas du tout d'oxygène.

Les centrales nucléaires les plus puissantes du monde Fukushima Bar Graveline Zaporizhzhya Pickering Palo Verde Leningradskaya Trikasten

Inconvénients de la centrale nucléaire 1. Pollution thermique de l'environnement ; L'efficacité des centrales nucléaires modernes est d'environ 30 à 35 % et celle des centrales thermiques de 35 à 40 %. Cela signifie que la majeure partie de l'énergie thermique (60-70%) est libérée dans environnement. 2. Fuite de radioactivité (rejets et rejets radioactifs) 3. Transport de déchets radioactifs ; 4. Accidents de réacteurs nucléaires ;

En outre, un rejet spécifique plus important (par unité d'électricité produite) de substances radioactives est produit par une centrale électrique au charbon. Le charbon contient toujours des substances radioactives naturelles; lorsque le charbon est brûlé, ils tombent presque complètement dans environnement externe. Dans le même temps, l'activité spécifique des émissions des centrales thermiques est plusieurs fois supérieure à celle des centrales nucléaires.

Le volume des déchets radioactifs est très faible, ils sont très compacts et peuvent être entreposés dans des conditions garantissant qu'ils ne fuient pas vers l'extérieur.

Les coûts de construction d'une centrale nucléaire sont à peu près les mêmes que ceux de la construction d'une centrale thermique, voire légèrement supérieurs. La centrale nucléaire de Bilibino est la seule de la zone pergélisol centrale nucléaire.

Les centrales nucléaires sont plus économiques que les centrales thermiques conventionnelles et, surtout, si elles sont correctement exploitées, elles constituent des sources d'énergie propres.

L'atome pacifique doit vivre ! Le nucléaire, après avoir tiré les dures leçons de Tchernobyl et d'autres accidents, continue de se développer, assurant une sûreté et une fiabilité maximales ! Stations atomiques produire de l'électricité de la manière la plus respectueuse de l'environnement. Si les gens sont responsables et alphabétisés dans le fonctionnement des centrales nucléaires, alors l'avenir appartient à l'énergie nucléaire. Les gens ne devraient pas avoir peur de l'atome pacifique, car les accidents se produisent par la faute de l'homme.

Les principaux arguments en faveur du développement de l'énergie nucléaire sont le faible coût relatif de l'énergie et un grand nombre de déchets. En termes d'unité d'énergie produite, les déchets des centrales nucléaires représentent des milliers de fois moins que centrales thermiques au charbon(1 verre d'uranium 235 donne autant d'énergie que 10 000 tonnes de charbon). L'avantage des centrales nucléaires est l'absence d'émissions de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, qui accompagne la production d'électricité en brûlant des vecteurs énergétiques carbonés.

Aujourd'hui, il est bien évident que pendant le fonctionnement normal des centrales nucléaires, le risque environnemental lié à l'obtention d'énergie est incomparablement plus faible que dans l'industrie du charbon.

Selon des calculs approximatifs, la fermeture des centrales nucléaires déjà existantes nécessiterait une combustion supplémentaire de 630 millions de tonnes de charbon par an, ce qui entraînerait le rejet de 2 milliards de tonnes de dioxyde de carbone et de 4 millions de tonnes de cendres toxiques et radioactives dans le atmosphère. Remplacer les centrales nucléaires par des centrales thermiques entraînerait une multiplication par 50 du nombre de décès dus à pollution atmosphérique. Pour extraire ce dioxyde de carbone supplémentaire de l'atmosphère, il faudrait planter une forêt sur une superficie 4 à 8 fois plus grande que le territoire de l'Allemagne.

L'énergie nucléaire a de sérieux adversaires. L. Brown (Brown, 2001) la considère comme non compétitive. Les arguments contre le développement de l'énergie nucléaire sont la difficulté d'assurer la sûreté complète du cycle du combustible nucléaire, ainsi que le risque d'accidents dans les centrales nucléaires. L'histoire du développement de l'énergie nucléaire est éclipsée par de graves accidents survenus à Kyshtym et Tchernobyl. Cependant, la probabilité d'accidents dans les centrales nucléaires modernes est extrêmement faible. Ainsi, au Royaume-Uni, ce n'est pas plus de 1:1000000. Le Japon construit de nouvelles centrales nucléaires (dont la plus grande Fukushima du monde) dans des zones sismiques dangereuses sur l'océan.

Perspectives pour l'énergie nucléaire.

L'épuisement des vecteurs énergétiques carbonés, les possibilités limitées d'énergie basée sur des sources d'énergie renouvelables et la demande croissante d'énergie poussent la plupart des pays du monde vers le développement de l'énergie nucléaire, avec la construction de centrales nucléaires commençant dans les pays en développement Amérique du Sud, Asie et Afrique. La construction de centrales nucléaires, précédemment suspendue, reprend même dans les pays touchés par la catastrophe de Tchernobyl - l'Ukraine, la Biélorussie et la Fédération de Russie. L'exploitation des centrales nucléaires en Arménie est en cours de reprise.

Le niveau technologique de l'énergie nucléaire et sa sécurité environnementale s'élèvent. Des projets ont déjà été développés pour l'introduction de nouveaux réacteurs plus économiques capables de dépenser 4 à 10 fois moins d'uranium par unité d'électricité que les réacteurs modernes. La question de l'utilisation du thorium et du plutonium comme "combustible" est en cours de discussion. Les scientifiques japonais pensent que le plutonium peut être brûlé sans résidu et que les centrales nucléaires au plutonium peuvent être les plus respectueuses de l'environnement, car elles ne produisent pas de déchets radioactifs (RW). Pour cette raison, le Japon achète activement le plutonium libéré lors du démantèlement des ogives nucléaires. Cependant, le passage des centrales nucléaires au combustible au plutonium nécessite une modernisation coûteuse des réacteurs nucléaires.

Le cycle du combustible nucléaire est en train de changer ; un ensemble de toutes les opérations accompagnant l'extraction des matières premières pour le combustible nucléaire, sa préparation pour la combustion dans les réacteurs, le processus d'obtention d'énergie et de traitement, le stockage et l'élimination des déchets radioactifs. Dans certains pays européens et en Fédération de Russie, une transition vers un cycle fermé est en cours, dans lequel moins de déchets radioactifs sont générés, car une partie importante d'entre eux est post-brûlée après traitement. Cela permet non seulement de réduire le risque de contamination radioactive de l'environnement (voir 10.4.4), mais aussi de réduire par centaines de fois la consommation d'uranium dont les ressources sont épuisables. Avec un cycle ouvert, les déchets radioactifs ne sont pas traités, mais stockés. C'est plus économique, mais pas justifié pour l'environnement. Les centrales nucléaires américaines fonctionnent toujours dans le cadre de ce régime.

En général, les problèmes de traitement et d'élimination sûre des déchets radioactifs sont techniquement solubles. En faveur du développement de l'énergie nucléaire en dernières années le Club de Rome prend également la parole, dont les experts ont formulé disposition suivante: "Le pétrole est trop cher, le charbon est trop dangereux pour la nature, la contribution des énergies renouvelables est trop faible, la seule chance est de s'en tenir à l'option nucléaire."

L'énergie nucléaire (énergie nucléaire) est une branche de l'industrie énergétique engagée dans la production d'énergie électrique et thermique en convertissant l'énergie nucléaire.

Les centrales nucléaires (CNP) constituent la base de l'énergie nucléaire. La source d'énergie des centrales nucléaires est un réacteur nucléaire, dans lequel se produit une réaction en chaîne contrôlée.

Le danger est lié aux problèmes d'élimination des déchets, aux accidents entraînant des catastrophes environnementales et d'origine humaine, ainsi qu'à la possibilité d'utiliser des dommages à ces installations (entre autres : centrales hydroélectriques, usines chimiques, etc.) avec des armes conventionnelles ou comme à la suite d'un attentat terroriste en tant qu'arme de destruction massive. "Double usage" des entreprises d'énergie nucléaire, fuites possibles (autorisées et criminelles) de combustible nucléaire hors de la sphère de la production d'électricité et son utilisation pour la production armes nucléaires est une source constante d'inquiétude publique, d'intrigues politiques et de motifs d'action militaire.

L'énergie nucléaire est la forme d'énergie la plus respectueuse de l'environnement. Cela est particulièrement évident lorsqu'on se familiarise avec une centrale nucléaire par rapport, par exemple, à une centrale hydroélectrique ou à une centrale thermique.Le principal avantage d'une centrale nucléaire est son indépendance pratique vis-à-vis des sources de combustible en raison de la faible quantité de combustible utilisé. Dans une centrale thermique, les émissions annuelles totales de substances nocives, qui comprennent le dioxyde de soufre, les oxydes d'azote, les oxydes de carbone, les hydrocarbures, les aldéhydes et les cendres volantes. De telles émissions dans les centrales nucléaires sont totalement absentes. Les coûts de construction d'une centrale nucléaire sont à peu près au même niveau que la construction d'une centrale thermique, voire légèrement supérieur Pendant le fonctionnement normal d'une centrale nucléaire, les rejets d'éléments radioactifs dans l'environnement sont extrêmement insignifiants . En moyenne, ils sont 2 à 4 fois inférieurs à ceux des centrales thermiques de même capacité.Le principal inconvénient des centrales nucléaires est les graves conséquences des accidents.

accident sur Centrale nucléaire de Tchernobyl, Accident de Tchernobyl - la destruction le 26 avril 1986 de la quatrième unité de puissance de Tchernobyl centrale nucléaire situé sur le territoire de la RSS d'Ukraine (aujourd'hui - Ukraine). La destruction a été explosive, le réacteur a été complètement détruit et une grande quantité de substances radioactives a été rejetée dans l'environnement.31 personnes sont mortes au cours des 3 premiers mois après l'accident ; les effets à long terme de l'exposition, identifiés au cours des 15 années suivantes, ont causé la mort de 60 à 80 personnes. 134 personnes ont souffert du mal des rayons de gravité variable, plus de 115 000 personnes de la zone de 30 kilomètres ont été évacuées. Des ressources importantes ont été mobilisées pour éliminer les conséquences, plus de 600 000 personnes ont participé à la liquidation des conséquences de l'accident.

À la suite de l'accident, environ 5 millions d'hectares de terres ont été retirés de la circulation agricole, une zone d'exclusion de 30 kilomètres a été créée autour de la centrale nucléaire, des centaines de petites agglomérations ont été détruites et enterrées (enterrées avec du matériel lourd). Substances radioactives se répandre sous forme d'aérosols, qui se déposent progressivement à la surface de la terre.

déchet radioactif déchets - solides, les produits liquides ou gazeux de l'énergie nucléaire et d'autres industries contenant des isotopes radioactifs. Les fractions les plus dangereuses et les plus difficiles à éliminer sont les déchets radioactifs - tous les matériaux radioactifs et contaminés générés lors de l'utilisation de la radioactivité par l'homme et ne trouvant pas d'utilisation ultérieure. Les déchets radioactifs comprennent les éléments combustibles usés des centrales nucléaires (éléments TV), les structures des centrales nucléaires lors de leur démantèlement et de leur réparation, les parties de dispositifs médicaux contenant de la radioactivité, les vêtements de travail des employés des centrales nucléaires, etc. le rejet dans l'environnement est exclu.

Stockage des déchets radioactifs dans les roches.

A ce jour, il est généralement reconnu (y compris l'AIEA) que la solution la plus efficace et la plus sûre au problème du stockage définitif des déchets radioactifs est leur stockage dans des dépôts à une profondeur d'au moins 300-500 m dans des formations géologiques profondes conformes avec le principe de protection multi-barrières et le transfert obligatoire des déchets radioactifs liquides à l'état durci.Expérience dans la réalisation de travaux souterrains essais nucléaires ont prouvé qu'avec un certain choix de structures géologiques, il n'y a pas de fuite de radionucléides de l'espace souterrain vers l'environnement.

Enterrement superficiel.

L'AIEA définit cette option comme le stockage des déchets radioactifs, avec ou sans barrières ouvragées, dans :

1. Enterrements près de la surface au niveau du sol. Ces sépultures se trouvent à la surface ou sous la surface, où le revêtement protecteur a une épaisseur d'environ plusieurs mètres. Les conteneurs de déchets sont placés dans des chambres de stockage intégrées et, lorsque les chambres sont pleines, ils sont emballés (remplis). A terme, ils seront fermés et recouverts d'un mur de séparation impénétrable et d'une couche arable.

2.2. Enterrements de surface dans des grottes sous le niveau du sol. A la différence du stockage quasi-superficiel au niveau du sol, où l'excavation est réalisée à partir de la surface, les enfouissements peu profonds nécessitent une excavation souterraine, mais le stockage est situé à plusieurs dizaines de mètres sous la surface et est accessible par un chantier minier en pente douce.

Injection directe

Cette approche concerne l'injection de déchets radioactifs liquides directement dans le réservoir rock le sous-sol profond, qui est sélectionné pour ses caractéristiques appropriées de confinement des déchets (c'est-à-dire que tout autre mouvement après le pompage est minimisé).

Enlèvement en mer.

Le stockage en mer concerne les déchets radioactifs transportés par les navires et immergés en mer dans des colis conçus :

Exploser en profondeur, entraînant le rejet direct et la dispersion de matières radioactives dans la mer, ou

Plonger au fond de la mer et l'atteindre intact.

Après un certain temps, le confinement physique des conteneurs ne fonctionnera plus et les substances radioactives se disperseront et se dilueront dans la mer. Une dilution supplémentaire entraînera la migration des matières radioactives hors du site de rejet sous l'influence des courants.La méthode consistant à rejeter les déchets de faible et moyenne activité dans la mer est pratiquée depuis un certain temps.

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