Ядерні реактори

У 1954 році в США спустили першу ядерну підводний човен «Наутілус». Завдяки силовій установці на основі ядерного реактора їй не було потрібно час від часу підніматися на поверхню, щоб підзарядити батареї. Ядерні підводні човни здійснювали кругосвітні пла-

б Д. Азімов

«Світи всередині світів» вання без спливання, перетинали Північний Льодовитий океан під крижаним покривом.

Висока економічність ядерної силової установки спонукала інженерів шукати шляхи її застосування і на цивільних транспортних засобах. У 1959 році як в СРСР, так і в США були спущені на воду перший надводні кораблі з ядер-ним двигуном (атомний криголам «Ленін» і вантажне судно «Саванна»). Атомні станції почали використовувати і як джерело звичайної електричної енергії. Першу подібну станцію потужністю всього 5000 кіловат побудували в підмосковному Обнінську в 1954 році. Вже перші місяці її роботи показали високу рентабельність подібних підприємств. У 1956 році запрацювала перша англійська атомна електростанція потужністю 92 ТОВ кіловат в селищі Колдер-Холл. Трохи пізніше, в 1958 році, заробив перший американський реактор для мирного використання в містечку Шиппінгпорт (Пенсільванія). Вона забезпечувала електроенергією все місто і стала першою дійсно повномасштабної громадянської ядерної електростанцією в світі.

Нарешті людство отримало довгоочікуваний джерело дешевої енергії. Викопне паливо - вугілля, нафта і природний газ - використовувалося з такою інтенсивністю, що багато висловлювали припущення про те, що запаси газу і нафти зникнуть протягом найближчих десятиліть, а вугілля - кількох століть. Але виникало природне запитання - чи був новий джерело енергії дійсно невичерпним?

Чи не слід було забувати про те, що здатний до поділу ізотоп уран-235 становив всього 0,7% наявного на Землі урану.

Але в результаті досліджень вчених намітилася й інша перспектива, пов'язана з «ядерним паливом». Існував плутоній-239, який також ділився під впливом нейтронної бомбардування. Період його напіврозпаду становив 24 300 років, що дозволяло його використовувати.

Складність полягала в тому, що в природі цей елемент не існувало і його треба було якимось чином отримати в необхідній кількості. Здавалося, що це неможливо, але несподівано був знайдений досить простий вихід з положення. Поглинаючи нейтрони, атоми урану-238 спочатку перетворювалися на нептуний-239, а потім ставали плутонієм-239. Оскільки плутоній мав абсолютно іншими властивостями, ніж уран, їх можна було розділити, отримавши в потрібній кількості паливо для реактора.

Цей пристрій стали називати Брідер або реакторах. Дійсно, його конструкція була така, що кількість виробленого плутонію-239 перевищувало вихідну масу урану-235. Таким чином, весь природний уран (а не тільки уран-235) опинявся можливим ядерним паливом.

Перший ядерний реактор такого типу був завершений в Арко (Айдахо) у серпні 1951 року народження, і 20 грудня на його силовій установці вперше в світі отримали електрику. Однак брідерної реактори для промислового виробництва плутонію ще тільки належало побудувати.

Уран-233 також виявився ізотопом, здатним ділитися в ході нейтронної бомбардування. Він не зустрічається в природних умовах, але ще в 1942 році його отримав у лабораторії Гленн Сиборг зі своїми співробітниками. Період його напіврозпаду становить 162 ТОВ років. Сировиною для його отримання є зустрічається в природі торій-232. Поглинаючи нейтрон, він перетворюється на торій-233. Після цього він випускає 2 бета-частинки і стає спочатку протактиний-233, а потім ураном-233.

Якщо атомний реактор оточити оболонкою з торію, то всередині неї поступово утворюється шар урану-233, який легко розділяється з торієм.

З усього урану і торію, доступних для використання (включаючи і невеликий вміст цих елементів, наприклад в граніті), ми можемо отримати в 100 разів більше енергії, ніж від усіх запасів вугілля і нафти, які є на Землі. Однак у більшості випадків зміст цих елементів в гірських породах надзвичайно мало, так що їх виділення пов'язане з такими труднощами, які роблять невигідним їх практичне використання. Ось чому малоймовірно, що коли-небудь ми зможемо використовувати весь уран і торій, що містяться в земній корі.

Ще одна проблема пов'язана з результатами самої реакції поділу. У процесі поділу ядра урану-235 (або плутонію-239) розбиваються на безліч ядер середньої величини, які набагато більш радіоактивні, ніж природне паливо. Велика їх частина становила відходи. Лише вельми невелика частина продуктів, одержуваних у ході поділу, виявлялася придатною для подальшого практичного використання. Ці продукти відрізняються довгим періодом напіврозпаду і протягом десятиліть і навіть століть випускають смертоносну радіацію; тому їх необхідно розміщувати в спеціальних сховищах, не допускаючи проникнення в навколишнє середовище.

У ході наукових досліджень саме з таких «продуктів поділу» вперше в 1945 році отримали ізотоп 61-го елементу. Оскільки вони утворилися від ядерної вогню, в пам'ять про грецький міфологічному титана Прометея, який подарував людям вогонь, цей елемент назвали «Прометей».

Утворені в ході ділення продукти зберігали енергію, і деякі з них можна було використовувати в легенях «ядерних батареях». Вперше їх побудували в 1954 році. Батареї, де використовувався плутоній-238, використовуються як довготривалих джерел енергії на геостаціонарних штучних супутниках.

Інформація, релевантна " Ядерні реактори "

1. Азімов Айзек. Світи всередині світів. Історія відкриття і підкорення атомної енергії / Пер. з англ. С. Федорова. - М.: ЗАТ Центр-поліграф. - 172 с., 2004
   
   
2. (дод.) § 91. ПЕРСПЕКТИВИ АТОМНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ
   ядерна) енергетика - отримання електричної енергії з використанням ядерних реакторів, на яких вловлюється теплова енергія радіоактивного розпаду ядерного "палива" - збагаченого урану і деяких інших радіоактивних матеріалів. Головні аргументи на користь розвитку ядерної енергетики - це порівняльна дешевизна енергії, невелика кількість відходів (у перерахунку на
   
3. 1.3. Правові вимоги та заходи щодо поводження з радіоактивними речовинами та матеріалами
   ядерних речовин в енергетиці та інших сферах і ризик забруднення навколишнього середовища зумовлюють потребу в правовому регулюванні поводження з радіоактивними речовинами та матеріалами. Масштаби ризику шкоди для природи і людини можна, зокрема, оцінити по аварії на Чорнобильській АЕС. 532 XXII. Правові основи роботи з речовинами, матеріалами і відходами У законодавстві та науковій
   
4. 3.2. Правове регулювання поводження з радіоактивними відходами
   ядерні матеріали та радіоактивні речовини, подальше використання яких не передбачається. Різновидом радіоактивних відходів є, наприклад, відпрацьоване ядерне паливо. Деякі загальні положення, що стосуються радіоактивних відходів, передбачені Законами про охорону навколишнього середовища та про відходи виробництва і споживання, викладалися в даній главі вище. Інші вимоги про
   
5. Право міжнародної безпеки - Роззброювання ї обмеження озброєнь (Частина 3)
   ядерної зброї в атмосфері, у космічному просторі й под водою (набув ЧИННОСТІ в тому ж году). Положення про Заборона випробувань ядерної зброї такоже утрімуються в Договорі про Антарктику 1959 р., Договорі про космос 1967 р., Договорі Тлателолко й ін. У 1990 р. СРСР и США ратіфікувалі договори 1974 р. про обмеження підземніх випробувань ядерної зброї й про підземні ядерні вибухи в мирних цілях. З
   
6. Право міжнародної безпеки - Роззброювання ї обмеження озброєнь (Частина 4)
   ядерною зброєю або з іншімі видами зброї масового знищення Договір про Заборона размещения На дні морів и океанів и в его Надрах ядерної зброї ї других Видів зброї масового знищення 1971 р. (у сілі з 1972 р.) встановивши Заборона на размещения найбільше небезпечних Видів зброї На дні морів и СВІТОВОГО океану й у его Надрах за межами 12-мільної прібережної смуги (теріторіального моря). У
   
7. Військова сила - роль зберігається
   ядерної зброї в співвідношенні сил між провідними державами, забезпеченні їх обороноздатності та безпеки. Геостратегічне положення РФ і її відносини з іншими ядерними державами (відсутність ядерних союзників), велика площа і слабкий захист території, обмеженість бюджетних ресурсів ставлять її в специфічне положення в контексті проблеми розповсюдження зброї масового знищення.
   
8. "За що боролися ...-2м
   ядерних держав неминуче надали б найсильніший вплив на військову і зовнішню політику ядерних держав другого (Англія, Франція, Китай) і третього порядку (таємних і потенційних членів ядерного клубу). Яке, представити неважко. По-перше, для керівників цих держав ядерне зброю втратило б наліт "злоякісної містики" та ірраціональності. Вперше після першого
   
9. 8.4. Вимірювання ймовірностей в ядерній фізиці
   ядерній фізиці ймовірність деякої події, такого, наприклад, як ядерна реакція, відповідно З існуючою теорією (квантовою механікою) зазвичай задається повним поперечним перерізом для цієї події. В повному перерізі розсіяння кут розсіювання випадає. Оскільки інтенсивність розсіювання залежить від кута, то необхідно розглядати диференціальне перетин, або поперечний переріз на
   
10. 6.1.7. ПРОБЛЕМИ повеней, ураганів, ПОСУХИ, антропогенних АВАРІЙ
    ядерних вибухах. Тропічні урагани тільки в Бангладеш в 1970 і 1985 забрали 311000 чол., це 89% загального числа загиблих за 30 років. Від посухи в 70-х роки постраждало 24 млн. чол., а в 1980-х - 40 млн.чол. тільки в Африці. Величезної шкоди приносять пожежі. В 1982г.от пожеж в Індонезії загинуло 3, 6 млн. га лісу. Більше 2 млн. га постраждало в США в 1988 р. У результаті 75 000
    
11. Право міжнародної безпеки - Роззброювання ї обмеження озброєнь (Частина 5)
    ядерної зброї, у Південно-Східній Азії, что пошірюється на территории ціх держав и Покликання перетворіті цею регіон земної Кулі в без "ядерну зону. складових частин Бангкокского договором є Протокол про Гарантії статусу без" ядерної зони, Які повінні буті надані п "ятьма ядерними державами 11 квітня 1996 р. у Каїрі БУВ Відкритий для Підписання Договір про зону, Вільної від ядерної зброї в Афріці.
    
12. 12.2. Проблеми енергетики
    ядерна енергетика - 4 , некомерційні джерела (дрова, відходи сільськогосподарського виробництва та промисловості) - 4%, нетрадиційні джерела - 0,4%. Енергетика РБ в основному "вуглецева»: 97% енергії виходить за рахунок газу і мазуту (при співвідношенні їх 80% і 20%), і тільки 3% - за рахунок енергії річок. Флагманом теплоенергетики є Кармановская ГРЕС, яка має 6 енергоблоків
    
13. Енергія Сонця
    ядерний синтез виявився не єдиним способом отримання корисної ядерної енергії. Ще 1920 року Астон показав, що ядра середнього розміру упаковані більш щільно, ніж великі. Звідси випливало, що при утворенні великих ядер повинна виділятися енергія. Таким чином, в результаті поділу енергія утворювалася не тільки за рахунок руйнування масивних ядер, але і при об'єднанні получав
    
14. Ядерна бомба
    ядерної бомби здавалася ясною і простий, її реалізація потребувала значних зусиль. По-перше, щоб почалося поділ атомів урану, він повинен бути досить чистим. Інакше нейтрони будуть стикатися з ядрами інших елементів і просто поглинатися, виключаючи можливість ланцюгової реакції. Отримання чистого урану виявилося складним завданням, оскільки уран так рідко використовувався, що не мали в
    
15. 12.6. Забруднення води
    ядерних вибухів. При цьому утворювалися великі порожнини, стінки яких оплавлятися і виявлялися покритими досить міцною кіркою завтовшки не менше 10 см. Для виключення радіоактивного забруднення навколишнього середовища свердловина, після того як в неї опущений ядерний заряд, зашпаровується цементної пробкою товщиною в кілька сотень метрів. Через кілька місяців після вибуху, коли розпадуться
    
16. Радіоактивного забруднення.
      ядерна енергетика, яка за умови найсуворішого виконання необхідних вимог, більш екологічно чиста, ніж теплоенергетика, оскільки виключає шкідливі викиди в атмосферу. Так, у Франції швидке нарощування потужностей АЕС дозволила в останні роки значно зменшити викиди діоксиду сірки та оксидів азоту в секторі енергетики відповідно на 71% і 60%. У Японії для стабілізації
    
17. Прискорювачі часток
      ядерних реакцій? У 1928 році американський фізик російського походження Георгій Гамов (1904 - 1958) припустив, що замість альфа-частинок для бомбардування ядер можна використовувати протони. Правда, протони були вчетверо легше альфа-частинок і відповідно зіткнення виявлялося менш ефективним. Водночас протони володіли тільки половиною позитивного заряду альфа-частинок і не повинні
    
18. 92. Відповідальність за шкоду, заподіяну Джерелом підвіщеної небезпеки.
      ядерно шкоду регулюють ЗУ "Про Цивільну відповідальність за ядерну шкоду та ее фінансове забезпечення", "Про Використання ядерної ЕНЕРГІЇ та радіаційну безпеку" и Віденська конвенція про Цивільну відповідальність за ядерну шкоду. Особлівість правил про відшкодування ядерної Шкоди Полягає в тому, что для ВИНИКНЕННЯ деліктної відповідальності Необхідна наявність Тільки трьох підстав: - ядерної
    
19. Геополітичні погляди Галлуа.
      ядерній зброї, професор і автор низки монографій з міжнародних відносин і геополітиці. Він вважає, що сучасна фаза геополітичної еволюції світу характеризується провідною роллю в ній ракетно-ядерної зброї. Володіння ним як би вирівнює сили ядерних держав незалежно від їх географічного положення, чисельності населення і традиційних фізико-географічних умов території.
    
20. Ядерний спін
      ядерний спін ». У 1924 році австрійський фізик Вольфганг Паулі висунув гіпотезу, що вільні протони й електрони поводяться так, буд то вони обертаються навколо своєї осі. Це обертання (назване спіном) могло відбуватися в будь-якому напрямку (зі сходу на захід або з заходу на схід). Квантова теорія показує, що кожна частка має кутовим моментом спина. Протон і електрон мали спін '/ 2.