катя физика


Розвиток ядерної енергетики

Словосполучення «ядерна енергія» викликає у сучасної грамотної людини складні й суперечливі почуття. Та хоч би що там було, а відкриття наприкінці 30-х років XX ст. способу контрольованого виділення ядерної енергії, концентрація якої в урані в мільйони разів вища від величини хімічної енергії у традиційних видах палива (вугіллі й нафті), назавжди лишиться великим досягненням науки. На жаль, як і більшість попередніх досягнень учених, і це спочатку було спрямовано на створення універсальної зброї, про яку в усі часи мріяли дрібненькі, середні й великі завойовники. Ми можемо лише дякувати долі, яка не вклала ядерну зброю в руки А. Гітлера, який не забарився б застосувати її всюди і проти всіх. І хоч не здійснився передбачений футурологами ще на початку 40-х років минулого століття найгірший варіант розвитку подій, та не сталося й оптимального, бо після війни світ лишився розділеним на два величезні табори, які з усіх сил змагалися між собою, привертаючи до себе у спільники решту держав. Сила, престиж і політична вага країн тимчасово почали вимірюватися насамперед масою наявної у них ядерної вибухівки – плутонію і збагаченого урану. Нагадаємо, що природний уран складається з кількох ізотопів (різновидів ядер з різною кількістю нейтронів). Найбільше в ньому урану-238 (99,3%). Значно менший вміст легшого і менш стійкого урану-235 (235U92), якого лише 0,7%. Хоч легший ізотоп є прекрасною ядерною вибухівкою, але його дуже важко відділити від стійкішого «родича», якого спочатку не вдалося безпосередньо використати в ядерній зброї. А от в ядерних реакторах можна одночасно і отримати ядерну енергію, і перетворити уран-238 на плутоній. Останній хімічними методами порівняно просто відокремити від решти речовин і використати «за призначенням».

Наведемо ланцюжок перетворень, що веде до появи ядра плутонію з урану-238:

Формула (доступно при скачуванні повної версії)

У процесі нормальної роботи будь-якого ядерного реактора під час кожного поділу ядра урану-235 утворюється 2-4 нейтрони. Один з них необхідний для підтримки керованої реакції в реакторі, а решту можна використати для утворення плутонію за схемою (10.1). Поглинувши нейтрон, уран-238 втрачає стійкість і за кілька діб перетворюється на плутоній. Ми навели цю реакцію на доказ того, що в ядерних реакторах одні елементи перетворюються на інші (можна, наприклад, здійснити мрію алхіміків і ртуть перетворити на золото). Якщо перші (уран-238 у наведеному прикладі) мають малу активність і належать до природних, то наступним (уран-239, нептуній-239 і плутоній-239) притаманна незрівнянно більша активність. Це типові антропогенні, штучні радіонукліди. Висока активність робить їх набагато шкідливішими у разі проникнення у довкілля (як під час аварії на ЧАЕС у 1986 р. та в інших випадках). Понад десять років ядерні реактори будували лише для виробництва плутонію для ядерної зброї. Попутно вони виділяли багато тепла, але його не використовували. В СРСР воно нагрівало воду великих рік Сибіру, у США – рік Заходу. Коли таких «військових» реакторів спорудили «досить» (потім виявилося, що забагато), вчені дістали дозвіл політиків і генералів на створення більш корисних реакторів, які б окрім плутонію могли виробляти й електричну енергію. Якщо у США та інших капіталістичних країнах «стихія ринку» примусила виробників у змаганні між собою шукати найкращий і найбезпечніший варіант енергетичного реактора, то в Радянському Союзі для випередження інших країн «мирний атом» розпочався з пристосування реактора для підводних човнів до роботи на ядерних електростанціях (останні часто називають «атомними» або АЕС). Цей тип реактора називався в СРСР «канальним», а за кордоном – «радянським». Як невдовзі довело життя, це був не найкращий варіант. «Там» це зрозуміли швидко і хоч теж експериментували з канальним типом енергетичного реактора, але на практиці використали інші. Вони були досить різноманітними за конструкцією, використаними матеріалами, речовинами для відведення тепла з розпеченого серця реактора тощо. Зазначимо найголовніші їх деталі: всі закордонні енергетичні ядерні реактори мали дві або три захисні лінії (оболонки), завданням яких було виключити проникнення у довкілля таких «злих» радіонуклідів, як щойно згадані нептуній і плутоній, у разі пошкодження, аварії чи катастрофи реактора. Як правило, ці захисні споруди мали зовні вигляд величезного залізобетонного циліндра чи напівсфери. У розрізі всю конструкцію, в тому числі кількасоттонний ядерний реактор у формі величезного циліндра з товстими стінками.






Предыдущий:

Следующий: