Paano makakuha ng nuclear energy. Application ng atomic energy. Malakas na tubig nuclear reactor

Ang malawakang paggamit ng nuclear energy ay nagsimula salamat sa siyentipiko at teknolohikal na pag-unlad hindi lamang sa larangan ng militar, kundi pati na rin para sa mapayapang layunin. Ngayon imposibleng gawin kung wala ito sa industriya, enerhiya at gamot.

Gayunpaman, ang paggamit ng nuclear energy ay hindi lamang mga pakinabang, kundi pati na rin ang mga disadvantages. Una sa lahat, ito ang panganib ng radiation, kapwa para sa mga tao at para sa kapaligiran.

Ang paggamit ng nuclear energy ay umuunlad sa dalawang direksyon: paggamit sa enerhiya at paggamit ng radioactive isotopes.

Sa una, ang atomic na enerhiya ay inilaan na gamitin lamang para sa mga layuning militar, at lahat ng mga pag-unlad ay napunta sa direksyong ito.

Paggamit ng enerhiyang nuklear sa larangan ng militar

Ang isang malaking halaga ng mataas na aktibong materyales ay ginagamit upang makabuo ng mga sandatang nuklear. Tinataya ng mga eksperto na ang mga nuclear warhead ay naglalaman ng ilang toneladang plutonium.

Ang mga sandatang nuklear ay isinasaalang-alang dahil nagdudulot ito ng pagkawasak sa malalawak na teritoryo.

Batay sa kanilang saklaw at kapangyarihan ng singil, ang mga sandatang nuklear ay nahahati sa:

Taktikal.
Operational-tactical.
Madiskarte.

Ang mga sandatang nuklear ay nahahati sa atomic at hydrogen. Ang mga sandatang nuklear ay batay sa hindi makontrol na chain reaction ng fission ng heavy nuclei at mga reaksyon Para sa chain reaction, uranium o plutonium ang ginagamit.

Ang pag-iimbak ng ganoong kalaking halaga ng mga mapanganib na materyales ay isang malaking banta sa sangkatauhan. At ang paggamit ng enerhiyang nuklear para sa mga layuning militar ay maaaring humantong sa mga kahihinatnan.

Ang mga sandatang nuklear ay unang ginamit noong 1945 upang salakayin ang mga lungsod ng Japan ng Hiroshima at Nagasaki. Ang mga kahihinatnan ng pag-atake na ito ay sakuna. Tulad ng nalalaman, ito ang una at huling paggamit ng nuclear energy sa digmaan.

International Atomic Energy Agency (IAEA)

Ang IAEA ay nilikha noong 1957 na may layuning bumuo ng kooperasyon sa pagitan ng mga bansa sa larangan ng paggamit ng atomic energy para sa mapayapang layunin. Sa simula pa lang, ipinapatupad na ng ahensya ang programang Nuclear Safety and Environmental Protection.

Ngunit ang pinakamahalagang tungkulin ay ang kontrol sa mga aktibidad ng mga bansa sa larangang nuklear. Tinitiyak ng organisasyon na ang pagbuo at paggamit ng enerhiyang nuklear ay nangyayari lamang para sa mapayapang layunin.

Ang layunin ng programang ito ay upang matiyak ang ligtas na paggamit ng nuclear energy, pagprotekta sa mga tao at kapaligiran mula sa mga epekto ng radiation. Pinag-aralan din ng ahensya ang mga kahihinatnan ng aksidente sa Chernobyl nuclear power plant.

Sinusuportahan din ng ahensya ang pag-aaral, pagpapaunlad at paggamit ng enerhiyang nukleyar para sa mapayapang layunin at kumikilos bilang isang tagapamagitan sa pagpapalitan ng mga serbisyo at materyales sa pagitan ng mga miyembro ng ahensya.

Kasama ng UN, ang IAEA ay tumutukoy at nagtatakda ng mga pamantayan sa larangan ng kaligtasan at kalusugan.

Nuclear power

Sa ikalawang kalahati ng apatnapu't ng ikadalawampu siglo, ang mga siyentipiko ng Sobyet ay nagsimulang bumuo ng mga unang proyekto para sa mapayapang paggamit ng atom. Ang pangunahing direksyon ng mga pagpapaunlad na ito ay ang industriya ng kuryente.

At noong 1954, isang istasyon ang itinayo sa USSR. Pagkatapos nito, ang mga programa para sa mabilis na paglaki ng enerhiyang nuklear ay nagsimulang bumuo sa USA, Great Britain, Germany at France. Ngunit karamihan sa kanila ay hindi naipatupad. Tulad ng nangyari, ang nuclear power plant ay hindi maaaring makipagkumpitensya sa mga istasyon na tumatakbo sa coal, gas at fuel oil.

Ngunit pagkatapos ng pagsisimula ng pandaigdigang krisis sa enerhiya at pagtaas ng presyo ng langis, tumaas ang pangangailangan para sa enerhiyang nuklear. Noong 70s ng huling siglo, ang mga eksperto ay naniniwala na ang kapangyarihan ng lahat ng nuclear power plant ay maaaring palitan ang kalahati ng mga power plant.

Noong kalagitnaan ng dekada 1980, bumagal muli ang paglago ng nuclear power, at nagsimulang muling isaalang-alang ng mga bansa ang mga planong magtayo ng mga bagong planta ng nuclear power. Ito ay pinadali ng parehong mga patakaran sa pag-save ng enerhiya at mas mababang presyo ng langis, pati na rin ang sakuna sa istasyon ng Chernobyl, na may negatibong kahihinatnan hindi lamang para sa Ukraine.

Pagkatapos, ang ilang mga bansa ay tumigil sa pagtatayo at pagpapatakbo ng mga nuclear power plant sa kabuuan.

Nuclear energy para sa mga flight sa kalawakan

Mahigit tatlong dosenang nuclear reactor ang lumipad sa kalawakan at ginamit upang makabuo ng enerhiya.

Ang mga Amerikano ay unang gumamit ng nuclear reactor sa kalawakan noong 1965. Ang Uranium-235 ay ginamit bilang panggatong. Nagtrabaho siya ng 43 araw.

Sa Unyong Sobyet, ang Romashka reactor ay inilunsad sa Institute of Atomic Energy. Dapat itong gamitin sa spacecraft kasama ng Ngunit pagkatapos ng lahat ng mga pagsubok, hindi ito inilunsad sa kalawakan.

Ang susunod na Buk nuclear installation ay ginamit sa isang radar reconnaissance satellite. Ang unang aparato ay inilunsad noong 1970 mula sa Baikonur Cosmodrome.

Ngayon, iminungkahi ng Roscosmos at Rosatom na gumawa ng isang spacecraft na nilagyan ng nuclear rocket engine at makakarating sa Buwan at Mars. Ngunit sa ngayon ang lahat ay nasa yugto ng panukala.

Application ng nuclear energy sa industriya

Ang enerhiyang nuklear ay ginagamit upang mapataas ang sensitivity ng pagsusuri ng kemikal at ang produksyon ng ammonia, hydrogen at iba pang mga kemikal na ginagamit sa paggawa ng mga pataba.

Ang enerhiyang nuklear, ang paggamit nito sa industriya ng kemikal ay ginagawang posible na makakuha ng mga bagong elemento ng kemikal, ay tumutulong upang muling likhain ang mga prosesong nagaganap sa crust ng lupa.

Ang enerhiyang nuklear ay ginagamit din sa pag-desalinate ng tubig-alat. Ang aplikasyon sa ferrous metalurgy ay nagbibigay-daan sa pagbawi ng bakal mula sa iron ore. Sa kulay - ginagamit para sa produksyon ng aluminyo.

Paggamit ng nuclear energy sa agrikultura

Ang paggamit ng nuclear energy sa agrikultura ay lumulutas sa mga problema sa pag-aanak at nakakatulong sa pagkontrol ng peste.

Ang enerhiyang nuklear ay ginagamit upang maging sanhi ng mutasyon sa mga buto. Ginagawa ito upang makakuha ng mga bagong uri na nagbubunga ng mas maraming ani at lumalaban sa mga sakit sa pananim. Kaya, higit sa kalahati ng trigo na itinanim sa Italya para sa paggawa ng pasta ay pinalaki sa pamamagitan ng mga mutasyon.

Ginagamit din ang mga radioisotop upang matukoy ang pinakamahusay na paraan ng paglalagay ng mga pataba. Halimbawa, sa kanilang tulong ay natukoy na kapag lumalaki ang palay posible na bawasan ang paglalagay ng mga nitrogen fertilizers. Ito ay hindi lamang nakatipid ng pera, ngunit napanatili din ang kapaligiran.

Ang isang bahagyang kakaibang paggamit ng nuclear energy ay ang pag-iilaw ng larvae ng insekto. Ginagawa ito upang maalis ang mga ito sa paraang pangkalikasan. Sa kasong ito, ang mga insekto na umuusbong mula sa irradiated larvae ay walang mga supling, ngunit sa ibang mga aspeto ay medyo normal.

Nuclear na gamot

Gumagamit ang gamot ng radioactive isotopes upang makagawa ng tumpak na diagnosis. Ang mga medikal na isotopes ay may maikling kalahating buhay at hindi nagdudulot ng partikular na panganib sa kapwa at sa pasyente.

Ang isa pang aplikasyon ng nuclear energy sa medisina ay natuklasan kamakailan lamang. Ito ay positron emission tomography. Makakatulong ito sa pagtuklas ng kanser sa mga maagang yugto nito.

Application ng nuclear energy sa transportasyon

Noong unang bahagi ng 50s ng huling siglo, ang mga pagtatangka ay ginawa upang lumikha ng isang nuclear-powered tank. Nagsimula ang pag-unlad sa USA, ngunit ang proyekto ay hindi nabuhay. Pangunahin dahil sa ang katunayan na sa mga tangke na ito ay hindi nila malutas ang problema ng pagprotekta sa mga tripulante.

Ang sikat na kumpanya ng Ford ay nagtatrabaho sa isang kotse na tatakbo sa nuclear energy. Ngunit ang paggawa ng naturang makina ay hindi lumampas sa mock-up.

Ang bagay ay ang pag-install ng nuklear ay tumagal ng maraming espasyo, at ang kotse ay naging napakalaki. Ang mga compact reactor ay hindi kailanman lumitaw, kaya ang ambisyosong proyekto ay binasura.

Marahil ang pinakatanyag na transportasyon na tumatakbo sa enerhiyang nukleyar ay iba't ibang mga barko para sa parehong militar at sibilyan na layunin:

Mga sasakyang pang-transportasyon.
Mga sasakyang panghimpapawid.
Mga submarino.
Mga cruiser.
Mga submarino ng nukleyar.

Mga kalamangan at kahinaan ng paggamit ng nuclear energy

Ngayon ang bahagi ng pandaigdigang produksyon ng enerhiya ay humigit-kumulang 17 porsiyento. Bagaman ginagamit ito ng sangkatauhan, ang mga reserba nito ay hindi walang katapusan.

Samakatuwid, ito ay ginagamit bilang isang alternatibo, ngunit ang proseso ng pagkuha at paggamit nito ay nauugnay sa isang malaking panganib sa buhay at kapaligiran.

Siyempre, ang mga nuclear reactor ay patuloy na pinapabuti, ang lahat ng posibleng mga hakbang sa kaligtasan ay ginagawa, ngunit kung minsan ito ay hindi sapat. Ang isang halimbawa ay ang mga aksidente sa Chernobyl at Fukushima.

Sa isang banda, ang isang maayos na operating reactor ay hindi naglalabas ng anumang radiation sa kapaligiran, habang ang mga thermal power plant ay naglalabas ng isang malaking halaga ng mga nakakapinsalang sangkap sa kapaligiran.

Ang pinakamalaking panganib ay nagmumula sa ginastos na gasolina, ang muling pagproseso at pag-iimbak nito. Dahil hanggang ngayon, ang isang ganap na ligtas na paraan para sa pagtatapon ng nuclear waste ay hindi pa naimbento.

Nasa pagtatapos ng ika-20 siglo, ang problema sa paghahanap ng mga alternatibong mapagkukunan ng enerhiya ay naging napaka-kagyat. Sa kabila ng katotohanan na ang ating planeta ay tunay na mayaman sa likas na yaman, tulad ng langis, karbon, troso, atbp., lahat ng mga mapagkukunang ito, sa kasamaang-palad, ay may hangganan. Bilang karagdagan, ang mga pangangailangan ng sangkatauhan ay lumalaki araw-araw at kailangan nating maghanap ng mas bago at mas advanced na mga mapagkukunan ng enerhiya.
Sa loob ng mahabang panahon, natagpuan ng sangkatauhan ang isa o isa pang solusyon sa isyu ng mga alternatibong mapagkukunan ng enerhiya, ngunit ang tunay na tagumpay sa kasaysayan ng enerhiya ay ang paglitaw ng nuclear energy. Malayo na ang narating ng teoryang nuklear bago natutunan ng mga tao na gamitin ito para sa kanilang sariling mga layunin. Nagsimula ang lahat noong 1896, nang irehistro ni A. Becquerel ang mga di-nakikitang sinag na ibinubuga ng uranium ore, at kung saan ay may mahusay na pagtagos na kapangyarihan. Ang kababalaghang ito ay tinawag na radioactivity. Ang kasaysayan ng pag-unlad ng enerhiyang nuklear ay naglalaman ng ilang dosenang mga natitirang pangalan, kabilang ang mga pisikong Sobyet. Ang huling yugto ng pag-unlad ay maaaring tawaging 1939 - nang si Yu.B Khariton at Ya.B. Dagdag pa, ang pag-unlad ng enerhiyang nuklear ay nagpatuloy sa mga paglukso at hangganan. Ayon sa pinaka-magaspang na mga pagtatantya, ang enerhiya na inilabas kapag nahati ang 1 kilo ng uranium ay maihahambing sa enerhiya na nakuha sa pamamagitan ng pagsunog ng 2,500,000 kg ng karbon.

Ngunit dahil sa pagsiklab ng digmaan, ang lahat ng pananaliksik ay na-redirect sa larangan ng militar. Ang unang halimbawa ng enerhiyang nuklear na naipamalas ng tao sa buong mundo ay ang bombang atomika... Pagkatapos ay ang bombang hydrogen... Pagkaraan lamang ng ilang taon ay nabaling ang atensyon ng siyentipikong komunidad sa mas mapayapang mga lugar kung saan ang paggamit ng enerhiyang nuklear. maaaring maging tunay na kapaki-pakinabang.
Kaya nagsimula ang bukang-liwayway ng pinakabagong larangan ng enerhiya. Ang mga nuclear power plant (NPPs) ay nagsimulang lumitaw, at ang unang nuclear power plant sa mundo ay itinayo sa lungsod ng Obninsk, Kaluga Region. Ngayon ay may ilang daang nuclear power plant sa buong mundo. Ang pag-unlad ng enerhiyang nuklear ay hindi kapani-paniwalang mabilis. Sa mas mababa sa 100 taon, nagawa nitong makamit ang napakataas na antas ng pag-unlad ng teknolohiya. Ang dami ng enerhiya na inilabas sa panahon ng fission ng uranium o plutonium nuclei ay hindi maihahambing na malaki - ito ay naging posible upang lumikha ng malalaking pang-industriya na uri ng nuclear power plant.
Kaya paano mo makukuha ang enerhiya na ito? Ang lahat ay tungkol sa chain reaction ng fission ng nuclei ng ilang radioactive elements. Karaniwang ginagamit ang uranium-235 o plutonium. Ang nuclear fission ay nagsisimula kapag ang isang neutron ay tumama dito - isang elementarya na particle na walang bayad, ngunit may medyo malaking masa (0.14% higit pa kaysa sa mass ng isang proton). Bilang isang resulta, ang mga fragment ng fission at mga bagong neutron ay nabuo, na may mataas na kinetic energy, na kung saan ay aktibong na-convert sa init.

Ang ganitong uri ng enerhiya ay ginawa hindi lamang sa mga nuclear power plant. Ginagamit din ito sa mga nuclear submarine at nuclear icebreaker.
Para gumana nang normal ang mga nuclear power plant, kailangan pa rin nila ng gasolina. Bilang isang tuntunin, ito ay uranium. Ang elementong ito ay laganap sa kalikasan, ngunit mahirap makuha. Walang mga deposito ng uranium sa kalikasan (tulad ng langis, halimbawa); ito ay, kumbaga, "napahid" sa buong crust ng lupa. Ang pinakamayamang uranium ores, na napakabihirang, ay naglalaman ng hanggang 10% purong uranium. Ang uranium ay karaniwang matatagpuan sa mga mineral na naglalaman ng uranium bilang isang isomorphic na kapalit na elemento. Ngunit sa kabila ng lahat ng ito, ang kabuuang halaga ng uranium sa planeta ay napakalaki. Marahil sa malapit na hinaharap, ang mga pinakabagong teknolohiya ay tataas ang porsyento ng produksyon ng uranium.
Ngunit tulad ng isang malakas na pinagmumulan ng enerhiya, at samakatuwid lakas, ay hindi maaaring maging sanhi ng pag-aalala. Mayroong patuloy na debate tungkol sa pagiging maaasahan at kaligtasan nito. Mahirap masuri ang pinsalang dulot ng nuclear energy sa kapaligiran. Ito ba ay napakabisa at kumikita upang mapabayaan ang gayong mga pagkalugi? Gaano ito ligtas? Bukod dito, hindi tulad ng anumang iba pang sektor ng enerhiya, pinag-uusapan natin hindi lamang ang tungkol sa kaligtasan sa kapaligiran. Naaalala ng lahat ang kakila-kilabot na kahihinatnan ng mga kaganapan sa Hiroshima at Nagasaki. Kapag ang sangkatauhan ay may ganoong kapangyarihan, ang tanong ay lumitaw: ito ba ay karapat-dapat sa gayong kapangyarihan? Magagawa ba natin ng sapat na pamahalaan kung ano ang mayroon tayo at hindi ito sirain?
Kung bukas ang ating planeta ay maubusan ng lahat ng mga reserba ng tradisyonal na mapagkukunan ng enerhiya, kung gayon ang enerhiyang nuklear ay, marahil, ang magiging tanging lugar na maaaring aktwal na palitan ito. Ang mga benepisyo nito ay hindi maitatanggi, ngunit hindi natin dapat kalimutan ang tungkol sa mga posibleng kahihinatnan.

Ang enerhiya ng atom ay ang enerhiya na inilabas sa panahon ng pagbabagong-anyo ng atomic nuclei. Ang pinagmulan ng atomic energy ay ang panloob na enerhiya ng atomic nucleus.

Ang isang mas tumpak na pangalan para sa atomic energy ay nuclear energy. Mayroong dalawang uri ng produksyon ng enerhiyang nukleyar:
- pagpapatupad ng isang nuclear chain reaction ng fission ng heavy nuclei;
- pagpapatupad ng isang thermonuclear reaksyon ng pagsasanib ng light nuclei.

Mga alamat tungkol sa nuclear energy

Ubos na ang reserbang uranium sa mundo. Kahit isang bata ay alam ang tungkol sa pagkaubos ng likas na yaman sa kasalukuyan. Sa katunayan, ang mga reserba ng maraming mineral ay mabilis na nauubos. Ang mga reserbang uranium ay kasalukuyang tinasa bilang "medyo limitado", ngunit hindi ito gaanong kaliit. Para sa paghahambing, mayroong kasing dami ng uranium gaya ng lata at 600 beses na higit pa kaysa sa ginto. Ayon sa mga paunang pagtatantya ng mga siyentipiko, ang mga reserba ng radioactive metal na ito ay dapat sapat para sa sangkatauhan sa susunod na 500 taon. Bilang karagdagan, ang mga modernong reactor ay maaaring gumamit ng thorium bilang gasolina, at ang mga reserbang mundo nito, sa turn, ay lumampas sa mga reserbang uranium ng 3 beses.

Ang enerhiyang nuklear ay may lubhang negatibong epekto sa kapaligiran. Ang mga kinatawan ng iba't ibang mga kampanyang anti-nuklear ay madalas na sinasabi na ang enerhiyang nuklear ay naglalaman ng "mga nakatagong emisyon" ng mga gas na may negatibong epekto sa kapaligiran. Ngunit ayon sa lahat ng modernong impormasyon at mga kalkulasyon, ang enerhiyang nuklear, kahit na kumpara sa solar o hydropower, na itinuturing na praktikal na kapaligiran, ay naglalaman ng isang medyo mababang antas ng carbon.

Ang enerhiya ng hangin at alon ay hindi gaanong nakakapinsala mula sa pananaw sa kapaligiran. Sa katotohanan, ang mga wind farm ay itinatayo o naitayo na sa mga pangunahing lugar sa baybayin, at ang mismong konstruksiyon ay tiyak na nagpaparumi sa kapaligiran. Ngunit ang pagtatayo ng mga istasyon ng alon ay pang-eksperimento pa rin, at ang epekto nito sa kapaligiran ay hindi tiyak na kilala, kaya mahirap na tawagan ang mga ito na mas napapanatiling kapaligiran kumpara sa nuclear energy.

Sa mga lugar kung saan matatagpuan ang mga nuclear reactor, mas mataas ang saklaw ng leukemia. Ang antas ng leukemia sa mga bata sa paligid ng mga nuclear power plant ay hindi mas mataas kaysa, halimbawa, sa mga lugar na malapit sa tinatawag na mga organic na sakahan. Ang lugar ng pagkalat ng sakit na ito ay maaaring masakop ang parehong lugar sa paligid ng nuclear power plant at ang pambansang parke ay ganap na pareho;

Ang mga nuclear reactor ay gumagawa ng labis na basura. Ang enerhiyang nuklear ay talagang gumagawa ng kaunting basura, taliwas sa mga sinasabi ng mga environmentalist. Ang mundo ay hindi napuno ng radioactive na basura. Ang mga makabagong teknolohiya sa paggawa ng enerhiyang nuklear ay gagawing posible na mabawasan ang bahagi ng kabuuang dami ng radioactive na basura sa susunod na 20-40 taon.

Ang enerhiyang nuklear ay nakakatulong sa paglaganap ng mga armas sa mundo. Ang pagtaas sa bilang ng mga nuclear power plant ay tiyak na hahantong sa isang pagbawas sa paglaganap ng mga armas. Ang mga nuclear warhead ay gumagawa ng napakahusay na kalidad ng reactor fuel, at ang mga reactor warhead ay gumagawa ng humigit-kumulang 15% ng nuclear fuel sa mundo. Ang pagtaas ng demand para sa reactor fuel ay inaasahang "ilihis" ang mga naturang warhead mula sa mga potensyal na terorista.

Pinipili ng mga terorista ang mga nuclear reactor bilang target. Matapos ang trahedya noong Setyembre 11, 2001, isang bilang ng mga siyentipikong pag-aaral ang isinagawa upang matukoy ang posibilidad ng pag-atake sa mga pasilidad ng nukleyar. Gayunpaman, napatunayan ng mga kamakailang pag-aaral sa Britanya na ang mga nuclear power plant ay lubos na may kakayahan na "makatiis" kahit isang Boeing 767-400 raid. Ang bagong henerasyon ng mga nuclear reactor ay idinisenyo na may mas mataas na antas ng proteksyon laban sa mga potensyal na pag-atake mula sa lahat ng umiiral na sasakyang panghimpapawid, at mayroon ding mga plano na magpakilala ng mga espesyal na tampok sa kaligtasan na maaaring i-activate nang walang interbensyon ng tao o kontrol ng computer.

Napakamahal ng nuclear energy. Kontrobersyal na pahayag. Ayon sa British Department of Trade and Industry, ang halaga ng paggawa ng kuryente mula sa mga nuclear power plant ay lumalampas lamang sa presyo ng gas, at 10-20 beses na mas mababa kaysa sa enerhiya na ginawa ng onshore wind farms. Bilang karagdagan, 10% ng kabuuang halaga ng enerhiyang nuklear ay nagmumula sa uranium, at ang enerhiyang nuklear ay hindi madaling kapitan sa patuloy na pagbabagu-bago ng presyo para sa mga gatong gaya ng gas o langis.

Ang pag-decommission ng isang nuclear power plant ay napakamahal. Ang pahayag na ito ay nalalapat lamang sa mga nuclear power plant na itinayo nang mas maaga. Marami sa mga kasalukuyang nuclear reactor ang itinayo nang hindi inaasahan ang kanilang kasunod na pag-decommissioning. Ngunit sa panahon ng pagtatayo ng mga bagong nuclear power plant ang puntong ito ay isasaalang-alang na. Gayunpaman, ang halaga ng pag-decommission ng isang nuclear power plant ay isasama sa halaga ng kuryente na binabayaran ng mga mamimili. Ang mga modernong reactor ay idinisenyo upang gumana sa loob ng 40 taon, at ang halaga ng pag-decommission sa mga ito ay babayaran sa mahabang panahon na ito, at samakatuwid ay magkakaroon ng maliit na epekto sa presyo ng kuryente.

Masyadong matagal ang pagtatayo ng nuclear power plant. Ito marahil ang pinaka-unmotivated sa lahat ng mga pahayag ng anti-nuclear campaign. Ang pagtatayo ng isang nuclear power plant ay tumatagal mula 4 hanggang 6 na taon, na maihahambing sa oras ng pagtatayo ng "tradisyonal" na mga planta ng kuryente. Ang modular na istraktura ng mga bagong nuclear power plant ay medyo maaaring mapabilis ang proseso ng pagtatayo ng mga nuclear power plant.

Panimula

Noong 1939, posibleng hatiin ang isang uranium atom sa unang pagkakataon. Lumipas ang isa pang 3 taon, at isang reaktor ang nilikha sa USA upang magsagawa ng isang kinokontrol na reaksyong nuklear. Pagkatapos noong 1945 Ang atomic bomb ay ginawa at nasubok, at noong 1954. Ang unang nuclear power plant sa mundo ay inilagay sa operasyon sa ating bansa. Sa lahat ng mga kasong ito, ginamit ang napakalaking enerhiya ng pagkabulok ng atomic nucleus. Ang isang mas malaking halaga ng enerhiya ay inilabas bilang isang resulta ng pagsasanib ng atomic nuclei. Noong 1953, sinubukan ng isang thermonuclear bomb sa unang pagkakataon sa USSR, at natutunan ng tao na magparami ng mga prosesong nagaganap sa araw. Sa ngayon, ang nuclear fusion ay hindi maaaring gamitin para sa mapayapang layunin, ngunit kung ito ay magiging posible, ang mga tao ay magbibigay sa kanilang sarili ng murang enerhiya para sa bilyun-bilyong taon. Ang problemang ito ay isa sa pinakamahalagang lugar ng modernong pisika sa nakalipas na 50 taon.

Ang enerhiyang nuklear ay inilalabas sa panahon ng pagkabulok o pagsasanib ng atomic nuclei. Anumang enerhiya - pisikal, kemikal, o nukleyar - ay ipinapakita sa pamamagitan ng kakayahang magsagawa ng trabaho, naglalabas ng init o radiation. Ang enerhiya sa anumang sistema ay palaging natipid, ngunit maaari itong ilipat sa ibang sistema o baguhin ang anyo.

Hanggang sa mga 1800, kahoy ang pangunahing panggatong. Ang enerhiya ng kahoy ay nakukuha mula sa solar energy na nakaimbak sa mga halaman sa panahon ng kanilang buhay. Mula noong Rebolusyong Industriyal, ang mga tao ay umaasa sa mga mineral tulad ng karbon at langis, na ang enerhiya ay nagmula rin sa nakaimbak na solar energy. Kapag ang isang gasolina tulad ng karbon ay sinunog, ang hydrogen at carbon atoms na nakapaloob sa karbon ay nagsasama sa mga atomo ng oxygen ng hangin. Kapag nagkaroon ng hydrous o carbon dioxide, isang mataas na temperatura ang ilalabas, katumbas ng humigit-kumulang 1.6 kilowatt-hours kada kilo o humigit-kumulang 10 electron volts bawat carbon atom. Ang dami ng enerhiya na ito ay tipikal para sa mga reaksiyong kemikal na humahantong sa mga pagbabago sa elektronikong istruktura ng mga atomo. Ang ilan sa mga enerhiya na inilabas sa anyo ng init ay sapat upang mapanatili ang reaksyon.

Ang isang atom ay binubuo ng isang maliit, napakalaking, positibong sisingilin na nucleus na napapalibutan ng mga electron. Binubuo ng nucleus ang bulto ng masa ng isang atom. Binubuo ito ng mga neutron at proton (karaniwang tinatawag na mga nucleon) na pinagsasama-sama ng napakalakas na puwersang nuklear, na higit na mas malaki kaysa sa mga puwersang elektrikal na nagbubuklod sa mga electron sa nucleus. Ang enerhiya ng isang nucleus ay natutukoy sa pamamagitan ng kung gaano kalakas ang mga neutron at proton nito ay pinagsasama-sama ng mga puwersang nuklear. Ang enerhiya ng nucleon ay ang enerhiya na kinakailangan upang alisin ang isang neutron o proton mula sa isang nucleus. Kung ang dalawang magaan na nuclei ay nagsasama-sama upang bumuo ng isang mas mabigat na nucleus, o kung ang isang mabigat na nucleus ay nahati sa dalawang mas magaan, parehong naglalabas ng malaking halaga ng enerhiya.

Ang enerhiyang nuklear, na sinusukat sa milyun-milyong electron volts, ay ginawa sa pamamagitan ng pagsasanib ng dalawang light nuclei kapag ang dalawang isotopes ng hydrogen (deuterium) ay pinagsama sa sumusunod na reaksyon:

Sa kasong ito, isang helium atom na may mass na 3 amu ay nabuo. , isang libreng neutron, at 3.2 MeV, o 5.1 * 10 6 J (1.2 * 10 3 cal).

Nagagawa rin ang enerhiyang nuklear kapag ang isang mabigat na nucleus (halimbawa, ang nucleus ng isotope uranium-235) ay nahati dahil sa pagsipsip ng isang neutron:

Bilang resulta, nabubulok sa cesium-140, rubidium-93, tatlong neutron, at 200 MeV, o 3.2 10 16 J (7.7 10 8 cal). Ang isang nuclear fission reaction ay naglalabas ng 10 milyong beses na mas maraming enerhiya kaysa sa isang katulad na kemikal na reaksyon.

Nuclear fusion

Ang paglabas ng nuclear energy ay maaaring mangyari sa ibabang dulo ng energy curve kapag ang dalawang light nuclei ay pinagsama sa isang mas mabigat. Ang enerhiya na ibinubuga ng mga bituin, tulad ng araw, ay resulta ng parehong mga reaksyon ng pagsasanib sa kanilang kalaliman.

Sa napakalaking presyon at temperatura na 15 milyong degrees C 0. Ang hydrogen nuclei na umiiral doon ay pinagsama ayon sa equation (1) at bilang resulta ng kanilang synthesis, ang enerhiya ng araw ay nabuo.

Ang nuclear fusion ay unang nakamit sa Earth noong unang bahagi ng 1930s. Sa cyclotron - isang accelerator ng elementarya na mga particle - ang pambobomba ng deuterium nuclei ay isinagawa. Sa kasong ito, ang isang mataas na temperatura ay inilabas, gayunpaman, ang enerhiya na ito ay hindi magagamit. Noong 1950s, ang unang malakihan ngunit walang kontrol na pagpapalabas ng fusion energy ay ipinakita sa thermonuclear weapons test ng United States, Soviet Union, Great Britain at France. Gayunpaman, ito ay isang panandalian at hindi makontrol na reaksyon na hindi magagamit upang makabuo ng kuryente.

Sa mga reaksyon ng pagkabulok, ang isang neutron, na walang singil sa kuryente, ay madaling lumapit at tumugon sa isang fissionable nucleus, tulad ng uranium-235. Sa isang tipikal na reaksyon ng pagsasani, gayunpaman, ang tumutugon na nuclei ay may positibong singil sa kuryente at samakatuwid ay tinataboy ng batas ng Coulomb, kaya ang mga puwersang dulot ng batas ng Coulomb ay dapat na madaig bago ang nuclei ay maaaring pagsamahin. Ito ay nangyayari kapag ang temperatura ng reacting gas - medyo mataas mula 50 hanggang 100 milyong digri C 0 . Sa isang gas ng mabibigat na hydrogen isotopes ng deuterium at tritium sa temperaturang ito, nangyayari ang isang reaksyon ng synthesis:

naglalabas ng humigit-kumulang 17.6 MeV. Ang enerhiya ay unang lumilitaw bilang ang kinetic energy ng helium-4 at ang neutron, ngunit sa lalong madaling panahon ay nagpapakita ng sarili bilang mataas na temperatura sa mga nakapalibot na materyales at gas.

Kung sa ganoong kataas na temperatura, ang density ng gas ay 10 -1 atmospheres (i.e. halos isang vacuum), kung gayon ang aktibong helium-4 ay maaaring maglipat ng enerhiya nito sa nakapaligid na hydrogen. Kaya, ang isang mataas na temperatura ay pinananatili at ang mga kondisyon ay nilikha para sa isang kusang reaksyon ng synthesis na mangyari. Sa ilalim ng mga kondisyong ito, nangyayari ang "nuclear ignition".

Ang pagkamit ng mga kondisyon para sa kinokontrol na thermonuclear fusion ay nahahadlangan ng ilang malalaking problema. Una, kailangan mong painitin ang gas sa napakataas na temperatura. Pangalawa, kinakailangang kontrolin ang bilang ng tumutugon na nuclei sa loob ng sapat na mahabang panahon. Pangatlo, ang halaga ng enerhiya na inilabas ay dapat na mas malaki kaysa sa kung ano ang ginugol sa init at limitahan ang density ng gas. Ang susunod na problema ay ang pag-iimbak ng enerhiya na ito at pag-convert nito sa kuryente.

Sa mga temperatura kahit na 100,000 C 0 lahat ng hydrogen atoms ay ganap na na-ionize. Ang gas ay binubuo ng isang electrically neutral na istraktura: positively charged nuclei at negatively charged free electron. Ang estado na ito ay tinatawag na plasma.

Ang plasma ay sapat na mainit para sa pagsasanib, ngunit hindi matatagpuan sa mga ordinaryong materyales. Ang plasma ay lalamig nang napakabilis, at ang mga dingding ng sisidlan ay masisira ng pagkakaiba ng temperatura. Gayunpaman, dahil ang plasma ay binubuo ng mga sisingilin na nuclei at mga electron na umiikot sa paligid ng mga linya ng magnetic field, ang plasma ay maaaring mapaloob sa loob ng isang magnetic field-confined na rehiyon nang hindi tumutugon sa mga dingding ng lalagyan.

Sa anumang kinokontrol na fusion device, ang paglabas ng enerhiya ay dapat lumampas sa enerhiya na kinakailangan upang makulong at mapainit ang plasma. Ang kundisyong ito ay maaaring matugunan kapag ang plasma confinement time t at ang density nito n ay lumampas sa humigit-kumulang 10 14 . Relasyon tn > 10 14 ay tinatawag na Lawson's criterion.

Maraming magnetic plasma confinement scheme ang nasubok mula noong 1950 sa United States, USSR, Great Britain, Japan at sa iba pang lugar. Ang mga reaksyon ng thermonuclear ay naobserbahan, ngunit ang pamantayan ng Lawson ay bihirang lumampas sa 10 12 . Gayunpaman, ang isang aparato, "Tokamak" (ang pangalan na ito ay isang pagdadaglat ng mga salitang Ruso: TOroidal CHAMBER na may Magnetic Coils), na orihinal na iminungkahi sa USSR nina Igor Tamm at Andrei Sakharov, ay nagsimulang magbigay ng magagandang resulta noong unang bahagi ng 1960s.

Ang tokamak ay isang toroidal vacuum chamber na naglalaman ng mga coils na lumilikha ng isang malakas na toroidal magnetic field. Ang isang toroidal magnetic field na humigit-kumulang 50,000 Gauss ay pinananatili sa loob ng silid na ito ng malalakas na electromagnets. Ang isang longhitudinal na daloy ng ilang milyong amperes ay nilikha sa plasma ng mga transformer coils. Ang mga saradong linya ng magnetic field ay matatag na nakakulong sa plasma.

Batay sa tagumpay ng maliit na eksperimentong Tokamak, dalawang malalaking device ang itinayo sa ilang laboratoryo noong unang bahagi ng 1980s, isa sa Princeton University sa United States at isa sa USSR. Sa Tokamak, ang mataas na temperatura ng plasma ay lumitaw bilang isang resulta ng pagpapalabas ng init dahil sa paglaban ng isang malakas na daloy ng toroidal, pati na rin sa pamamagitan ng karagdagang pag-init kapag ang isang neutral na sinag ay ipinakilala, na kung saan ay dapat humantong sa pag-aapoy.

Ang isa pang posibleng paraan upang makakuha ng enerhiya ng pagsasanib ay mayroon ding mga inertial na katangian. Sa kasong ito, ang gasolina - tritium o deuterium - ay nakapaloob sa loob ng isang maliit na bola, binomba mula sa ilang panig ng isang pulsed laser beam. Nagiging sanhi ito ng pagsabog ng bola, na lumilikha ng isang thermonuclear reaction na nag-aapoy sa gasolina. Kasalukuyang sinisiyasat ng ilang laboratoryo sa Estados Unidos at sa ibang lugar ang posibilidad na ito. Nangangako ang pag-unlad sa pagsasaliksik ng pagsasanib, ngunit ang hamon sa paglikha ng mga praktikal na sistema para sa isang napapanatiling reaksyon ng pagsasanib na gumagawa ng mas maraming enerhiya kaysa sa natupok nito ay nananatiling hindi nalutas at mangangailangan ng mas maraming oras at pagsisikap.

Belov Maxim, Kaniseva INNA

Ang paggamit ng atomic energy para sa mapayapang layunin Ang gawain ay inihanda ng mga mag-aaral sa 1st year ng secondary vocational education............................. ....................... .............................. ............................ ...................... ................................... ................ ......................................... ......... ................................................... ................................................... ... ................................................... ......... ......................................... ............................................... ..................... .........

I-download:

Preview:

Ang institusyong pang-edukasyon sa badyet ng estado ng pangalawang bokasyonal na edukasyon "Samara Trade and Economic College"

ULAT

Application ng atomic energy

Inihanda; Belov Maxim, Kaniseva Inna - mga mag-aaral ng Samara Trade and Economic College.

Pinuno: Urakova Ahslu Rashidovna, guro ng pisika at matematika.

SAMARA 2012

Atomic Energy

Ngunit dahil sa pagsiklab ng digmaan, ang lahat ng pananaliksik ay na-redirect sa larangan ng militar. Ang unang halimbawa ng enerhiyang nuklear na naipamalas ng tao sa buong mundo ay ang bombang atomika... Pagkatapos ay ang bombang hydrogen... Pagkaraan lamang ng ilang taon ay nabaling ang atensyon ng siyentipikong komunidad sa mas mapayapang mga lugar kung saan ang paggamit ng enerhiyang nuklear. maaaring maging tunay na kapaki-pakinabang.
Kaya nagsimula ang bukang-liwayway ng pinakabagong larangan ng enerhiya. Ang mga nuclear power plant (NPPs) ay nagsimulang lumitaw, at ang unang nuclear power plant sa mundo ay itinayo sa lungsod ng Obninsk, Kaluga Region. Ngayon ay may ilang daang nuclear power plant sa buong mundo. Ang pag-unlad ng enerhiyang nuklear ay hindi kapani-paniwalang mabilis. Sa mas mababa sa 100 taon, nagawa nitong makamit ang napakataas na antas ng pag-unlad ng teknolohiya. Ang dami ng enerhiya na inilabas sa panahon ng fission ng uranium o plutonium nuclei ay hindi maihahambing na malaki - ito ay naging posible upang lumikha ng malalaking pang-industriya na uri ng nuclear power plant.
Kaya paano mo makukuha ang enerhiya na ito? Ang lahat ay tungkol sa chain reaction ng fission ng nuclei ng ilang radioactive elements. Karaniwang ginagamit ang uranium-235 o plutonium. Ang nuclear fission ay nagsisimula kapag ang isang neutron ay tumama dito - isang elementarya na particle na walang bayad, ngunit may medyo malaking masa (0.14% higit pa kaysa sa mass ng isang proton). Bilang isang resulta, ang mga fragment ng fission at mga bagong neutron ay nabuo, na may mataas na kinetic energy, na kung saan ay aktibong na-convert sa init.
Ang ganitong uri ng enerhiya ay ginawa hindi lamang sa mga nuclear power plant. Ginagamit din ito sa mga nuclear submarine at nuclear icebreaker.
Para gumana nang normal ang mga nuclear power plant, kailangan pa rin nila ng gasolina. Bilang isang tuntunin, ito ay uranium. Ang elementong ito ay laganap sa kalikasan, ngunit mahirap makuha. Walang mga deposito ng uranium sa kalikasan (tulad ng langis, halimbawa); ito ay, kumbaga, "napahid" sa buong crust ng lupa. Ang pinakamayamang uranium ores, na napakabihirang, ay naglalaman ng hanggang 10% purong uranium. Ang uranium ay karaniwang matatagpuan sa mga mineral na naglalaman ng uranium bilang isang isomorphic na kapalit na elemento. Ngunit sa kabila ng lahat ng ito, ang kabuuang halaga ng uranium sa planeta ay napakalaki. Marahil sa malapit na hinaharap, ang mga pinakabagong teknolohiya ay tataas ang porsyento ng produksyon ng uranium.
Ngunit tulad ng isang malakas na pinagmumulan ng enerhiya, at samakatuwid lakas, ay hindi maaaring maging sanhi ng pag-aalala. Mayroong patuloy na debate tungkol sa pagiging maaasahan at kaligtasan nito. Mahirap masuri ang pinsalang dulot ng nuclear energy sa kapaligiran. Ito ba ay napakabisa at kumikita upang mapabayaan ang gayong mga pagkalugi? Gaano ito ligtas? Bukod dito, hindi tulad ng anumang iba pang sektor ng enerhiya, pinag-uusapan natin hindi lamang ang tungkol sa kaligtasan sa kapaligiran. Naaalala ng lahat ang kakila-kilabot na kahihinatnan ng mga kaganapan sa Hiroshima at Nagasaki. Kapag ang sangkatauhan ay may ganoong kapangyarihan, ang tanong ay lumitaw: ito ba ay karapat-dapat sa gayong kapangyarihan? Magagawa ba natin ng sapat na pamahalaan kung ano ang mayroon tayo at hindi ito sirain?
Kung bukas ang ating planeta ay maubusan ng lahat ng mga reserba ng tradisyonal na mapagkukunan ng enerhiya, kung gayon ang enerhiyang nuklear ay, marahil, ang magiging tanging lugar na maaaring aktwal na palitan ito. Ang mga benepisyo nito ay hindi maitatanggi, ngunit hindi natin dapat kalimutan ang tungkol sa mga posibleng kahihinatnan.

Application ng atomic energy

Nuclear fission energyuranium o plutonium ginamit sa nuklearat mga sandatang thermonuclear (bilang isang thermonuclear reaction starter). Mayroong mga eksperimentong nuclear rocket engine, ngunit nasubok lamang sila sa Earth at sa ilalim ng mga kontroladong kondisyon, dahil sa panganib ng radioactive contamination sa kaganapan ng isang aksidente.

Naka-on nuclear power plantsAng enerhiyang nuklear ay ginagamit upang makabuo ng init na ginagamit upang makabuo ng kuryente at pag-init. Nalutas ng mga nuclear power plant ang problema ng mga barko na may walang limitasyong navigation area (nuclear icebreakers, mga submarinong nukleyar, nuclear aircraft carrier). Sa mga kondisyon ng kakulangan ng mga mapagkukunan ng enerhiyaenerhiyang nuklear

Ang enerhiya na inilabas sa panahon ng radioactive decay ay ginagamit sa matagal nang pinagmumulan ng init at mga beta-galvanic na selula. Mga awtomatikong interplanetary station"Pioneer" At Manlalakbay gumamit ng radioisotope thermoelectric generators. Ang isotope heat source na ginamit ng SovietLunokhod-1.

Ang fusion energy ay ginagamit sabomba ng hydrogen.

Ang enerhiyang nuklear ay ginagamit sa medisina:

Mga functional na diagnostic:scintigraphy At positron emission tomography
Diagnostics: radioimmunology
Paggamot ng thyroid cancer na may isotope 131 I
Pag-opera ng proton

Sa ngayon, ginagawang posible ng nuclear medicine na pag-aralan ang halos lahat ng organ system ng tao at ginagamit sa

Sakuna sa Chernobyl

Halos 25 taon na ang lumipas mula noong malagim na pangyayari na gumulat sa buong mundo. Ang mga dayandang ng sakuna na ito ng siglo ay magpapakilos sa mga kaluluwa ng mga tao sa loob ng mahabang panahon, at ang mga kahihinatnan nito ay makakaapekto sa mga tao nang higit sa isang beses.

Ang sakuna sa Chernobyl at ang mga kahihinatnan nito

Ang mga kahihinatnan ng sakuna sa Chernobyl ay naramdaman sa mga unang buwan pagkatapos ng pagsabog. Ang mga taong nakatira sa mga lugar na katabi ng lugar ng trahedya ay namatay dahil sa pagdurugo at apoplexy.
Ang mga liquidator ng mga kahihinatnan ng aksidente ay nagdusa: mula sa kabuuang bilang ng mga liquidator na 600,000, halos 100,000 katao ang hindi na buhay - namatay sila mula sa mga malignant na tumor at pagkasira ng hematopoietic system. Ang pagkakaroon ng iba pang mga liquidator ay hindi matatawag na walang ulap - nagdurusa sila sa maraming mga sakit, kabilang ang cancer, mga karamdaman ng nervous at endocrine system.

Ngunit gayunpaman, sa mga kondisyon ng kakulangan ng mga mapagkukunan ng enerhiyaenerhiyang nuklearitinuturing na pinaka-promising sa mga darating na dekada.

Bibliograpiya

1. Ignatenko. E.I. Chernobyl: mga kaganapan at aralin. M., 1989

2. Enerhiya ng nukleyar. Kasaysayan at modernidad. M., Agham. 1991