Otrā pasaules kara beigās virs Japānas pilsētām Hirosimas un Nagasaki tika nomestas divas kodolbumbas. Jaunais ierocis izrādījās nāvējošākais cilvēces vēsturē. Sekojošās kodolsacensības starp PSRS un ASV vēl vairāk saasināja pasaules sabiedrības bažas par kodolfaktoru. Tomēr papildus atomu kaujas galviņām parādījās arī miermīlīgs atoms. Šī frāze attiecas uz kodolenerģiju.
AES darbības princips
Jebkuras atomelektrostacijas darbības pamatā ir atoma skaldīšanas reakcija. Lai to nosauktu, ir jāveic urāna-235 kodolu neitronu bombardēšana. Mazākās daļiņas tiek sadalītas fragmentos, vienlaikus radot milzīgu daudzumu gamma staru un siltumenerģijas.
Mierīgs atoms var palikt mierīgs tikai stingrā kontrolē, kas ir obligāta atomelektrostacijām. Fakts ir tāds, ka skaldīšanas laikā rodas neitroni, kas izraisa jaunas ķēdes reakcijas. Nekontrolēta kodolu aptveršana izraisa sprādzienu. Tieši šis princips ir pamatā atombumbu darbībai. Elektrostacijās process tiek kontrolēts, un liekā enerģija tiek novirzīta cilvēkiem noderīgā kanālā.
Urāns-235
Kodoldegvielu pirms lietošanas ievieto īpašos stieņos. To uzglabā tablešu veidā, kas izgatavotas no urāna oksīda. Jāsaprot, ka šī viela ir neviendabīga. 3% no šīm tabletēm sastāv no urāna-235 (tas ir tas, kurš reakcijas laikā skaldās), pārējais ir urāns-238 (šis izotops nav skaldāms).
Kāpēc šī attiecība ir nepieciešama? Lai process būtu kontrolēts. Darbojošs reaktors sāk skaldīšanas reakciju. Tā izstrādes gaitā urāna-235 daudzums samazinās. Tajā pašā laikā palielinās dalīšanās produktu apjoms. Tie ir kodolatkritumi. Tie rada nopietnu apdraudējumu videi, un tāpēc tie ir pareizi jāiznīcina. Vai atoms var būt mierīgs? Kā redzams no aprakstītās tehnoloģijas, tikai stingri ievērojot ražošanas procesa instrukcijas un noteikumus.
Priekšnoteikumi izskatam
Kodolenerģija (atom) radās 20. gadsimta vidū. Kopš tā laika visā pasaulē ir uzbūvētas simtiem atomelektrostaciju (šobrīd darbojas 442). Miermīlīgais atoms nodrošina vairāk nekā pusi no Francijai, Polijai, Lietuvai, Slovākijai, Zviedrijai un Dienvidkorejai nepieciešamās enerģijas. Rietumeiropā atomelektrostacijas saražo aptuveni trešdaļu elektroenerģijas.
Viss sākās 1939. gadā, kad Vācijā tika atklāta urāna skaldīšanās. Vāciešu pētījumi bija ārkārtīgi ieinteresēti PSRS. Zinātniekiem uzreiz kļuva skaidrs, ka jaunatklātais process ļauj saražot milzīgus enerģijas daudzumus. Ja speciālisti varētu iemācīties kontrolēt sarežģītas reakcijas, tas atrisinātu daudzas ekonomiskas problēmas.problēmas. Pirmie padomju pētījumi saistībā ar mierīgo atomu notika RIAN (Zinātņu akadēmijas Radija institūtā) izcilā fiziķa Igora Kurčatova vadībā.
Kodolsacensības
Padomju zinātnieku darbu apgrūtināja pašas PSRS urāna rezervju trūkums. Turklāt 1941. gadā sākās Lielais Tēvijas karš, un revolucionārie atklājumi kādu laiku bija jāaizmirst. Uz šī fona darba kārtība tika pārtverta Apvienotajā Karalistē, ASV un Vācijā. Paradokss slēpjas faktā, ka kodolenerģija parādījās kā militāristiska projekta atzars. Protams, karojošās valstis vispirms centās iegūt jaudīgākos ieročus un tikai pēc tam domāja par miermīlīgiem veidiem, kā izmantot savus atklājumus.
Pirmais eksperimentālais kodolreaktors tika palaists ASV 1942. gada decembrī. Projekta vadītājs bija itāļu zinātnieks Enriko Fermi. PSRS pirmais reaktors parādījās 1946. gada beigās Atomenerģijas institūtā. Līdz tam laikam amerikāņu bombardēšana Hirosimu un Nagasaki jau bija notikusi. PSRS atombumba tika izveidota 1949. gadā, bet ūdeņraža bumba 1953. gadā. Karš jau ir beidzies, un zinātnieki ir sākuši gatavot kodolreaktoru, lai tas darbotos Padomju Savienības tautsaimniecības labā.
AES celtniecība
Pasaulē pirmā atomelektrostacija tika palaista 1954. gada vasarā. Izrādījās, ka tā ir Obninskas atomelektrostacija, kas atrodas Kalugas reģionā. Amerikas Savienotajās Valstīs ar nelielu nokavēšanos viņi arī sāka īstenot atomenerģijas projektu. 1956. gadā amerikāņiem tas pirmo reizi izdevās ar palīdzībureaktoru, lai iegūtu elektrību. Pamazām abās lielvalstīs tika dibinātas arvien jaunas atomelektrostacijas. Katrs no viņiem pārspēja vēl vienu jaudas rekordu.
Kodolenerģijas attīstības maksimums bija 20. gadsimta 60. gadu otrajā pusē. Tad atomelektrostaciju būvniecības skaits sāka samazināties. Amerikas Savienotajās Valstīs Kongresā un zinātnieku aprindās sākusies diskusija par problēmām, kas saistītas ar miermīlīgā atoma drošību. Tomēr līdz 1986. gadam kodolenerģijas ražošana sasniedza 15% no tradicionālajās elektrostacijās saražotās enerģijas.
Kodolenerģijas simbols
1958. gadā Briselē tika atvērts Atomium, kur notika nākamā Pasaules izstāde. Dizaina koncepciju izstrādāja arhitekts Andrē Voterkeiners. Atoms izskatās kā palielināts dzelzs kristāliskais režģis: deviņi atomi ir savienoti kopā. Konstrukcijas svars ir 2400 tonnas, bet augstums - 102 metri. Apmeklētāji var iekļūt sešās no deviņām valstībām. Šie atomu modeļi, kas palielināti simtiem miljardu reižu, ir savienoti viens ar otru ar divdesmit 23 metru caurulēm. To iekšpusē ir koridori un eskalatori.
Mierīgā atoma fotogrāfija, kas parādījās Briselē atomu laikmeta kulminācijā, ātri izplatījās visā pasaulē, un Atomium kļuva par visas kodolenerģijas simbolu un ideju, ka revolucionāriem zinātniskiem atklājumiem. izmantot cilvēces labā, nevis kariem un iznīcināšanai. Beļģijas piemineklis ir minēts slaveno padomju zinātniskās fantastikas rakstnieku brāļu Strugatsku romānā "Pirmdiena sākas sestdien". Miermīlīgā atoma simbols ir redzams daudzos zīmējumos, kā arī uz kodolenerģijai veltītām emblēmām.
Vides faktors
Vides piesārņojuma problēma ar radioaktīvajiem atkritumiem ar katru gadu kļūst arvien aktuālāka. Piemēram, mūsdienu Krievijā 10 atomelektrostaciju personāls nodarbojas ar miermīlīgu kodolenerģiju. Visiem šiem uzņēmumiem ir jāpievērš īpaša vides aizstāvju un valdības departamentu uzmanība.
Eiropas Savienībā ik gadu uzkrājas 50 000 kubikmetru radioaktīvo atkritumu. Galvenā problēma ir tā, ka šādi atkritumi paliek bīstami tūkstošiem gadu (piemēram, plutonija-239 sabrukšanas periods ir 24 tūkstoši gadu).
Atkritumu apsaimniekošana
Šodien ir vairāki jēdzieni par to, kā vislabāk atbrīvoties no radioaktīvajiem atkritumiem. Pirmā ideja ir izveidot apbedījumus, kas atrodas okeānu dzelmē. Tas ir diezgan sarežģīts īstenošanas veids. Konteineri jānovieto ievērojamā dziļumā, turklāt tos var sabojāt jūras straumes.
Otro ideju apsver NASA, ierosinot nosūtīt kodolatkritumus kosmosā. Šī metode ir droša Zemei, taču ir saistīta ar pārmērīgiem tēriņiem. Ir arī citas idejas: atkritumus vest uz neapdzīvotām salām vai apglabāt Antarktīdas ledū. Mūsdienās vispieņemamākais variants ir apbedījumu ierīkošana akmeņainos pazemes iežos. Ar šo ideju saistītie pētījumi turpinās Vācijā un Šveicē.
Černobiļas stunda
Ilgu laiku kodolenerģija tika uzskatīta par neapstrīdamu. VairākiemGadu desmitiem mierīgais atoms PSRS un citās valstīs turpināja savu ekonomisko ekspansiju. Taču 1986. gadā Černobiļā notika traģēdija, kas piespieda cilvēci pārdomāt savu attieksmi pret atomelektrostacijām. Stacijā netālu no Pripjatas notika sprādziens, kura rezultātā tika iznīcināts reaktors un vidē nonāca ievērojams daudzums veselībai bīstamu radioaktīvo vielu.
Slavenais padomju sauklis "Mierīgs atoms katrā mājā" tika apdraudēts. Pirmajos mēnešos pēc avārijas gāja bojā 30 cilvēki. Tomēr patiesās iedarbības sekas parādījās vēlāk. Turpmākajos gados vēl desmitiem cilvēku nomira agonijā no briesmīgas slimības. Infekcijas zonā atradās tūkstošiem PSRS pilsoņu. Nozīmīgas B altkrievijas, Ukrainas un Krievijas teritorijas kļuva lauksaimniecībai nepiemērotas. Avārija Černobiļas atomelektrostacijā izraisīja sabiedrības fobijas uzliesmojumu saistībā ar kodolenerģiju. Pēc šīs traģēdijas daudzas stacijas visā pasaulē tika slēgtas.
Lai gan drošības pasākumi šādos uzņēmumos 30 gadu laikā ir ievērojami uzlabojušies, teorētiski Černobiļai līdzīga traģēdija varētu atkārtoties. Avārijas notikušas gan pirms, gan pēc Černobiļas atomelektrostacijas: 1957.gadā - Lielbritānijā (Windscale), 1979.gadā - ASV (Trīsjūdžu sala), 2011.gadā - Japānā (Fukušimā). Šodien SAEA ir apkopojusi informāciju par vairāk nekā 1000 ārkārtas situācijām stacijās. Negadījumu cēloņi: cilvēciskais faktors (80% gadījumu), retāk - konstrukcijas trūkumi. Fukušimā, Japānā, notika ārkārtas situācija spēcīgas zemestrīces un tai sekojošā cunami dēļ.
Kodolenerģijas izredzes
Jautājums par to, vai mierīgajam atomam ir nākotne, ir sarežģīts no ekonomiskā viedokļa un izraisa daudz strīdu speciālistu vidū. Daudzu pretrunīgu faktoru dēļ tās nākotne ir neskaidra un miglaina. Jaunākās Starptautiskās Enerģētikas aģentūras prognozes liecina, ka, turpinoties pašreizējām tendencēm, atomelektrostacijās saražotās elektroenerģijas īpatsvars līdz 2030. gadam samazināsies no 15% līdz 9%.
Vēl nesen kodolenerģija bija pieprasīta, tostarp augsto naftas cenu dēļ. Tomēr 2014. gadā tie strauji samazinājās. Līdz ar to ir parādījusies vēl viena lētāka alternatīva atomelektrostacijām. Svarīgi ir arī tas, ka mierīgais atoms nodrošina cilvēkus tikai ar elektrību (tas ir, pat plaši izmantojot, tas nevar pilnībā atbrīvot sabiedrību no enerģētiskās atkarības).
Eļļa vai elektrība?
Nafta, neskatoties uz visu, ir svarīga rūpniecībai un transportam. Aptuveni 40% no ASV patērētās enerģijas nodrošina šis resurss. Japāna un Francija nevarēja atbrīvoties no atkarības no naftas (lai gan tās aktīvi izmanto atomelektrostacijas). Tātad, vai mierīgajam atomam ir nākotne vai arī tas ir lemts palikt "melnā zelta" ēnā? Šīs tendences liecina, ka atomelektrostacijas var būt pagātne. Tomēr daži nesenie notikumi ir devuši kodolenerģijai jaunu elpu.
Mēs runājam par tādu automašīnu parādīšanos, kas darbojas ar elektrību, nevis benzīnu. Mūsdienās šāds transports arvien vairāk iekaro ASV un Eiropas tirgus. Pēc dažām desmitgadēm elektriskie transportlīdzekļikļūs par normu. Tieši šajā brīdī mierīgais atoms atkal var nākt palīgā pasaules ekonomikai. Atomelektrostacijas spēj atrisināt dažādu valstu arvien pieaugošā pieprasījuma pēc elektroenerģijas problēmu.
Kodolsintēzes enerģija
Ir vēl viena perspektīva, kurā miermīlīgais atoms var triumfēt ekonomikā. Viena no svarīgākajām problēmām, kas saistīta ar atomelektrostaciju darbību, ir vides drošība. Jautājums par radioaktīvo atkritumu un lietotās kodoldegvielas apglabāšanas sarežģītību radīja ideju par kodolreaktoru pārformatēšanu jaunos kodolsintēzes reaktoros. Šādi uzņēmumi būs pilnīgi droši videi. Taču, pirms šī mierīgā atoma tehnoloģija tiks ieviesta ražošanā, speciālistiem būs jāveic tāls ceļš.
Komandas no 33 pasaules valstīm jau strādā pie kodoltermiskā projekta. Kodoldegvielas idejas globālais raksturs ir saistīts ar tās daudzajām priekšrocībām. Tas ir ne tikai drošs no ekoloģijas viedokļa, bet arī neizsmeļams. Zinātniekiem nepieciešamais resurss ir deitērijs, ko iegūst no okeāniem. Galvenā tehnoloģiskā atšķirība starp kodoltermisko staciju un atomelektrostaciju ir tāda, ka kodolsintēze notiks jaunos uzņēmumos (kodola skaldīšana tiek veikta bijušajās atomelektrostacijās). Iespējams, šī tehnoloģija ir miermīlīgā atoma nākotne.
