Широкото използване на ядрената енергия започна благодарение на научно-техническия прогрес не само във военната област, но и за мирни цели. Днес е невъзможно без него в индустрията, енергетиката и медицината.

Използването на ядрената енергия обаче има не само предимства, но и недостатъци. На първо място, това е опасността от радиация, както за хората, така и за околната среда.

Използването на ядрената енергия се развива в две посоки: използване в енергетиката и използване на радиоактивни изотопи.

Първоначално атомната енергия беше предназначена да се използва само за военни цели и всички разработки вървяха в тази посока.

Използване на ядрената енергия във военната сфера

Голямо количество високоактивни материали се използват за производството на ядрени оръжия. Експертите смятат, че ядрените бойни глави съдържат няколко тона плутоний.

Ядрените оръжия се разглеждат, защото причиняват разрушения на огромни територии.

Въз основа на техния обхват и мощност на заряда ядрените оръжия се разделят на:

• тактически.
• Оперативно-тактически.
• Стратегически.

Ядрените оръжия се делят на атомни и водородни. Ядрените оръжия се основават на неконтролирани верижни реакции на делене на тежки ядра и реакции за верижна реакция се използва уран или плутоний.

Съхраняването на толкова голямо количество опасни материали е голяма заплаха за човечеството. А използването на ядрена енергия за военни цели може да доведе до тежки последици.

Ядрено оръжие е използвано за първи път през 1945 г. за атака срещу японските градове Хирошима и Нагасаки. Последствията от тази атака бяха катастрофални. Както е известно, това беше първото и последно използване на ядрена енергия във война.

Международна агенция за атомна енергия (МААЕ)

МААЕ е създадена през 1957 г. с цел развитие на сътрудничеството между страните в областта на използването на атомната енергия за мирни цели. От самото начало агенцията изпълнява програма „Ядрена безопасност и опазване на околната среда“.

Но най-важната функция е контролът върху дейността на държавите в ядрената сфера. Организацията гарантира, че развитието и използването на ядрена енергия се извършва само за мирни цели.

Целта на тази програма е да осигури безопасното използване на ядрената енергия, защитавайки хората и околната среда от въздействието на радиацията. Агенцията проучи и последствията от аварията в атомната електроцентрала в Чернобил.

Агенцията също така подкрепя изучаването, развитието и прилагането на ядрена енергия за мирни цели и действа като посредник при обмена на услуги и материали между членовете на агенцията.

Заедно с ООН МААЕ определя и определя стандарти в областта на безопасността и здравето.

Ядрената енергия

През втората половина на четиридесетте години на ХХ век съветските учени започват да разработват първите проекти за мирно използване на атома. Основната посока на тези разработки беше електроенергетиката.

И през 1954 г. е построена станция в СССР. След това програми за бързо развитие на ядрената енергетика започват да се разработват в САЩ, Великобритания, Германия и Франция. Но повечето от тях не бяха изпълнени. Както се оказа, атомната електроцентрала не може да се конкурира с централи, работещи с въглища, газ и мазут.

Но след началото на световната енергийна криза и покачването на цените на петрола търсенето на ядрена енергия се увеличи. През 70-те години на миналия век експертите смятаха, че мощността на всички атомни електроцентрали може да замени половината от електроцентралите.

В средата на 80-те години растежът на ядрената енергия отново се забави и страните започнаха да преразглеждат плановете си за изграждане на нови атомни електроцентрали. Това беше улеснено както от политиките за пестене на енергия и по-ниските цени на петрола, така и от аварията в Чернобилската централа, която имаше отрицателни последици не само за Украйна.

След това някои държави спряха изцяло да строят и експлоатират атомни електроцентрали.

Ядрена енергия за космически полети

Повече от три дузини ядрени реактори излетяха в космоса и бяха използвани за генериране на енергия.

За първи път американците използваха ядрен реактор в космоса през 1965 г. Като гориво е използван уран-235. Работил е 43 дни.

В Съветския съюз реакторът Ромашка беше пуснат в Института по атомна енергия. Трябваше да се използва на космически кораби заедно с Но след всички тестове той така и не беше изстрелян в космоса.

Следващата ядрена инсталация "Бук" беше използвана на спътник за радарно разузнаване. Първият апарат е изстрелян през 1970 г. от космодрума Байконур.

Днес Роскосмос и Росатом предлагат да се конструира космически кораб, който ще бъде оборудван с ядрен ракетен двигател и ще може да достигне Луната и Марс. Но засега всичко е на етап предложение.

Приложение на ядрената енергия в промишлеността

Ядрената енергия се използва за повишаване на чувствителността на химическия анализ и производството на амоняк, водород и други химикали, използвани за производството на торове.

Ядрената енергия, чието използване в химическата промишленост прави възможно получаването на нови химични елементи, помага да се пресъздадат процесите, протичащи в земната кора.

Ядрената енергия се използва и за обезсоляване на солена вода. Приложението в черната металургия позволява извличането на желязо от желязна руда. В цвят - използва се за производство на алуминий.

Използване на ядрената енергия в селското стопанство

Използването на ядрена енергия в селското стопанство решава проблемите на развъждането и помага при контрола на вредителите.

Ядрената енергия се използва за предизвикване на мутации в семената. Това се прави, за да се получат нови сортове, които дават по-голям добив и са устойчиви на болести по културите. По този начин повече от половината пшеница, отглеждана в Италия за производство на тестени изделия, е отгледана чрез мутации.

Радиоизотопите се използват и за определяне на най-добрите методи за прилагане на торове. Например, с тяхна помощ беше установено, че при отглеждане на ориз е възможно да се намали прилагането на азотни торове. Това не само спестява пари, но и запазва околната среда.

Малко странно използване на ядрената енергия е облъчването на ларви на насекоми. Това се прави с цел премахването им по екологичен начин. В този случай насекомите, излизащи от облъчените ларви, нямат потомство, но в други отношения са съвсем нормални.

Ядрена медицина

Медицината използва радиоактивни изотопи за поставяне на точна диагноза. Медицинските изотопи имат кратък полуживот и не представляват особена опасност както за околните, така и за пациента.

Друго приложение на ядрената енергия в медицината беше открито съвсем наскоро. Това е позитронно-емисионна томография. Може да помогне за откриване на рак в ранните му стадии.

Приложение на ядрената енергия в транспорта

В началото на 50-те години на миналия век бяха направени опити за създаване на танк с ядрен двигател. Разработката започва в САЩ, но проектът никога не е реализиран. Главно поради факта, че в тези танкове не можеха да решат проблема с екранирането на екипажа.

Известната компания Ford работи върху автомобил, който ще работи с ядрена енергия. Но производството на такава машина не надхвърли макета.

Работата е там, че ядрената инсталация зае много място и колата се оказа много голяма. Компактни реактори така и не се появиха, така че амбициозният проект беше отхвърлен.

Вероятно най-известният транспорт, който работи с ядрена енергия, са различни кораби за военни и граждански цели:

• Транспортни съдове.
• Самолетоносачи.
• Подводници.
• Крайцери.
• Атомни подводници.

Плюсове и минуси на използването на ядрена енергия

Днес делът на световното производство на енергия е приблизително 17 процента. Въпреки че човечеството го използва, запасите му не са безкрайни.

Поради това се използва като алтернатива, но процесът на получаване и използване е свързан с голям риск за живота и околната среда.

Разбира се, ядрените реактори непрекъснато се подобряват, вземат се всички възможни мерки за безопасност, но понякога това не е достатъчно. Пример са авариите в Чернобил и Фукушима.

От една страна, правилно работещият реактор не излъчва никаква радиация в околната среда, докато топлоелектрическите централи отделят голямо количество вредни вещества в атмосферата.

Най-голяма е опасността от отработеното гориво, неговата преработка и съхранение. Защото до днес не е изобретен напълно безопасен метод за обезвреждане на ядрените отпадъци.

Ядрената енергия е открита по време на създаването на атомната бомба. След като учените проведоха голям брой експерименти, те откриха, че ядрената енергия е чист и ефективен начин за производство на енергия. Първият ядрен реактор е създаден на 2 декември 1942 г. в Чикагския университет от Енрико Ферма.

Откриването на нов източник на енергия беше важно събитие. Чрез използването на малки количества плутоний и уран, два радиоактивни елемента, могат да бъдат произведени големи количества енергия. Ядрената енергия може да се произвежда по два начина: процес на делене или синтез. Деленето включва превръщането на тежки атоми в по-леки. При реакция на ядрено делене две по-малки ядра с приблизително еднаква маса се получават от едно голямо ядро. Ядреният синтез е метод, който комбинира по-леки атоми в по-тежки.

Добивът на природни ресурси не може да продължава безкрайно и това е ясно. Много въглеводородни ресурси се губят, за да се получи малко количество енергия. От друга страна, относително малко плутоний и уран са необходими за производството на ядрена енергия с висока мощност. В сравнение с производството на енергия, което използва въглища и газ, ядрената енергия произвежда по-малко замърсяване на въздуха. А когато се изгарят въглища, се отделят токсични изпарения, които могат да причинят заболяване на хората в региони, където работят топлоелектрически централи. Тъй като цената на електроенергията нараства, човечеството е принудено да търси алтернативен източник на енергия, който е открит в ядрените реактори.

Един от основните недостатъци на реактора е заравянето на ядрени отпадъци, което е вредно за околната среда. Всички опити за изхвърляне на ядрени отпадъци са неуспешни. Един такъв опит беше да се скрият дълбоко под земята, но изтичането на ядрени отпадъци отрови подпочвените води. Друг опит е да се поставят ядрени отпадъци в океанските дълбини. Това беше отхвърлено от обществеността като нарушение на международното споразумение поради потенциала за увреждане на океана.

Най-същественият недостатък в този спорен въпрос е заплахата от бедствия. Двете най-сериозни ситуации, свързани с ядрената енергия, бяха катастрофата в Чернобил и хвърлянето на атомни бомби над Хирошима и Нагасаки. Първият път, когато хората откриха опасностите от ядрената енергия, беше, когато атомната бомба беше хвърлена върху Хирошима на 6 август 1945 г. Експлозията унищожи 4,7 квадратни мили от града. Около 70 000 души бяха убити и около 700 000 други бяха ранени. Мнозина умират по-късно от ядрена радиация и лъчева болест. Най-сериозната ядрена катастрофа е катастрофата в Чернобил, която се случи на 26 април 1986 г. Точният брой на смъртните случаи в резултат на това бедствие е много трудно да се определи поради секретността на причините за аварията в Чернобил. Независимо дали използва атома за мир или за война, човекът трябва да се бори с опасностите от ядрената радиация. Тази радиация може да причини изгаряния, заболяване и смърт. Може да навреди на хората, като причини мутации.

Учените смятат, че в резултат на катастрофата в Чернобил е настъпила генетична мутация при родители, които са били изложени на радиация. Мутацията е открита в спермата и яйцеклетките, които съдържат генетичната информация на бъдещите поколения. Установено е, че в замърсените райони на Съветския съюз радиацията е променила генетичната структура на бъдещите поколения. Освен това в Украйна, Беларус и Руската федерация броят на децата, диагностицирани с рак на щитовидната жлеза, се е увеличил значително от 1986 г. насам.

Използването на радиация за мирни цели има много положителни признаци, но в същото време има повече отрицателни. Нито правителството, нито учените могат да гарантират пълната безопасност на ядрените инсталации и следователно съществува непосредствена опасност за света.

Обществената загриженост относно използването на ядрена енергия се увеличи значително през последното десетилетие. Може да се твърди, че ядрената енергия е чиста и може да се генерира без използване на големи количества природни ресурси. Трябва също да се отбележи, че радиацията е вредна за околната среда и опасна за всички живи същества. Учените и човечеството трябва да претеглят положителните и отрицателните аспекти на ядрената радиация и след това да решат кой източник на енергия е бъдещето и кой ще бъде от полза не само за хората, но и за околната среда.

Развитата енергетика е в основата на бъдещия прогрес на цивилизацията. Ако в зората на световната и родна енергийна индустрия акцентът беше върху получаването на максимална електроенергия за индустрията, днес въпросът за въздействието на електроцентралите върху околната среда и хората излезе на преден план. Съвременната енергетика нанася значителна вреда на околната среда и страните трябва да направят труден избор между термични, ядрени и водноелектрически централи.

Топлоелектрически централи - „здравей“ от миналото

В началото на 20 век страната ни залага именно на топлоелектрическите централи. По онова време те имаха достатъчно предимства, но малко се замисляше за въздействието на този вид производство на енергия върху околната среда. Топлоелектрическите централи работят с евтино гориво, на което Русия е богата, и тяхното изграждане не е толкова скъпо в сравнение с изграждането на водноелектрически централи или атомни електроцентрали. Топлоелектрическите централи не изискват големи площи и могат да бъдат построени във всяка област. Последствията от технологични аварии в топлоцентралите не са толкова разрушителни, колкото в други електроцентрали.

Делът на топлоелектрическите централи в местната енергийна система е най-голям: през 2011 г. топлоелектрическите централи в Русия са генерирали 67,8% (това е 691 милиарда kWh) от цялата енергия в страната. Междувременно топлоелектрическите централи нанасят най-значимите щети на околната среда в сравнение с другите електроцентрали.

Всяка година топлоелектрическите централи отделят огромни количества отпадъци в атмосферата. Според държавния доклад „За състоянието и опазването на околната среда на Руската федерация през 2010 г.“ най-големите източници на емисии на замърсители във въздуха са държавните централи - големи топлоелектрически централи. Само през 2010 г. 4 държавни електроцентрали, собственост на OJSC Enel OGK-5 - Рефтинская, Среднеуралская, Невинномисска и Конаковска държавни електроцентрали - изхвърлиха в атмосферата 410 360 тона замърсители.

При изгаряне на изкопаеми горива се образуват продукти от горенето, съдържащи азотен оксид, серен и серен диоксид, частици от неизгоряло прахообразно гориво, летлива пепел и газообразни продукти от непълно изгаряне. При изгаряне на мазут се образуват ванадиеви съединения, кокс, натриеви соли и частици сажди, а емисиите от топлоелектрически централи, работещи с въглища, съдържат оксиди на алуминий и силиций. И всички топлоелектрически централи, независимо от използваното гориво, отделят огромни количества въглероден диоксид, който причинява глобалното затопляне.

Газът значително оскъпява електроенергията, но при изгарянето му не се образува пепел. Вярно е, че серният оксид и азотните оксиди също влизат в атмосферата, както при изгаряне на мазут. А топлоелектрическите централи у нас, за разлика от чуждите, не са оборудвани с ефективни системи за пречистване на димните газове. През последните години се работи сериозно в тази насока: реконструират се котли и пепелоуловителни инсталации, електрофилтри, внедряват се автоматизирани системи за екологичен мониторинг на емисиите.

Проблемът с недостига на висококачествено гориво за топлоелектрическите централи е доста остър. Много станции са принудени да работят с нискокачествено гориво, чието изгаряне отделя голямо количество вредни вещества в атмосферата заедно с дима.

Основният проблем на въглищните ТЕЦ са пепелните депа. Те не само заемат големи площи, но са и горещи точки за натрупване на тежки метали и са с повишена радиоактивност.

Освен това топлоелектрическите централи изхвърлят топла вода в резервоари и по този начин ги замърсяват. В резултат на това кислородният баланс е нарушен и обрасъл с водорасли, което представлява заплаха за ихтиофауната. Водните тела и промишлените отпадъчни води от топлоелектрическите централи, които съдържат петролни продукти, замърсяват водните тела. Освен това в топлоелектрическите централи, работещи с течно гориво, заустванията на промишлени води са по-високи.

Въпреки относителната евтиност на изкопаемите горива, те все още са незаменим природен ресурс. Основните енергийни ресурси в света са въглища (40%), нефт (27%) и газ (21%) и според някои оценки при настоящите нива на потребление глобалните запаси ще стигнат съответно за 270, 50 и 70 години.

Водноелектрическа централа - "опитомен" елемент

Те започват да укротяват водната стихия в края на 19 век, а мащабното изграждане на водноелектрически централи в цялата страна съвпада с развитието на индустрията и развитието на нови територии. Изграждането на водноелектрически централи не само реши въпроса за осигуряване на електроенергия за нови индустрии, но и подобри условията за корабоплаване и мелиорация.

Маневреността на водноелектрическите централи помага за оптимизиране на работата на енергийната система, позволявайки на топлоелектрическите централи да работят в оптимален режим с минимален разход на гориво и минимални емисии за всеки киловатчас произведена електроенергия.

Едно от основните предимства на водноелектрическите централи е, че причиняват по-малко щети на околната среда в сравнение с други електроцентрали. Водноелектрическите централи не използват гориво, което означава, че генерираната от тях електроенергия е много по-евтина, цената й не зависи от колебанията в цените на петрола или въглищата, а производството на енергия не е придружено от замърсяване на въздуха и водата. Производството на електроенергия във водноелектрическите централи осигурява годишно спестяване на 50 милиона тона условно гориво. Потенциалът за спестяване е 250 милиона тона.

Водата е възобновяем източник на електроенергия и за разлика от изкопаемите горива може да се използва безброй пъти. Водноелектрическата енергия е най-развитият вид възобновяем енергиен източник; тя е в състояние да осигури енергия на цели региони. Друг плюс, тъй като водноелектрическите централи не изгарят гориво, няма допълнителни разходи за изхвърляне и изхвърляне на отпадъци.

В същото време водноелектрическите централи имат и редица недостатъци от екологична гледна точка. При изграждането на водноелектрически централи в равнинни реки трябва да се наводнят големи площи обработваема земя. Създаването на резервоари значително променя екосистемата, което засяга не само ихтиофауната, но и животинския свят. Вярно е, както отбелязват някои еколози, с прилагането на набор от екологични мерки възстановяването на екосистемата е възможно след няколко десетилетия.

Атомната електроцентрала - енергията на бъдещето?

Ядрената енергия е открита сравнително наскоро и първата атомна електроцентрала в света започва работа през 1954 г. в Обнинск. Днес ядрената индустрия се развива с активни темпове, но трагедията във Фукушима принуди много страни да преразгледат възгледите си за бъдещето на атомните електроцентрали.

В местната енергийна система атомните електроцентрали представляват малка част от произведената енергия. През 2011 г. атомните електроцентрали в страната са произвели 172,9 млрд. kWh, което е едва 16,9%. Въпреки това държавната корпорация "Росатом" има сериозни планове за развитие на ядрената индустрия в Русия и извън нея.

Атомните електроцентрали, въпреки високата цена на строителството, са икономически изгодни: електроенергията, която произвеждат, е сравнително евтина. А от екологична гледна точка атомните централи имат редица предимства.

Атомните електроцентрали не изхвърлят в атмосферата пепел и други опасни вещества в резултат на изгаряне на гориво. Основният дял от емисиите на замърсители в атмосферата идват от пускови котелни, котелни на диспансери и периодично включени резервни дизелови генераторни станции. Според държавния доклад през 2010 г. всички атомни електроцентрали в страната са изхвърлили в атмосферата едва 1559 тона замърсители (за сравнение горните 4 държавни централи са изхвърлили 410 360 тона). Делът на атомните електроцентрали в общия обем на емисиите на замърсители в атмосферния въздух от всички предприятия в страната от много години е под 0,012%.

Запасите от ядрено гориво - уран - са значително по-големи от другите видове гориво. Русия притежава 8,9% от доказаните световни запаси на уран, като е на четвърто място в общия списък.

Но въпреки очевидните предимства страни като Германия, Швейцария, Италия, Япония и редица други се отказаха от ядрената енергия. В Германия делът на атомните централи в енергийната система е 32%, но до 2022 г. и последната централа в страната ще бъде изключена. Основната причина е безопасността на атомните електроцентрали за околната среда и населението. Един мирен атом в един миг може да стане отговорен за смъртта и тежките заболявания на милиони хора и животни и да причини непоправими щети на околната среда. Катастрофалните последици от авариите в атомните електроцентрали незабавно анулират всички тези предимства.

Освен това по време на работата на ядрените реактори се генерират радиоактивни отпадъци, които трябва да се съхраняват стотици хиляди години, докато станат повече или по-малко безопасни за околната среда. И светът все още не е намерил решение да направи тяхното съхранение безопасно. Част от ядрените отпадъци се изпращат за преработка (регенерация) с частично извличане на уран и плутоний за последваща употреба (но в резултат на преработката се генерират нови отпадъци, чийто обем надвишава първоначалното количество отпадъци хиляди пъти), или за погребване в земята. Процесът на добив на уран и превръщането му в ядрено гориво също е погрешен от екологична гледна точка.

Струва си да се отбележи, че дори при правилно работещи атомни електроцентрали някои радиоактивни материали навлизат във въздуха и водата. И въпреки че това са малки дози, трудно е да се предвиди какво въздействие ще имат върху околната среда в дългосрочен план.

Напредъкът не стои неподвижен и е трудно да се каже точно какъв ще бъде енергийният сектор на бъдещето. Но трябва да разберем, че енергията, както всяка друга човешка дейност, има известно отрицателно въздействие върху околната среда. И, за съжаление, е невъзможно да се избегне напълно. Но е напълно възможно да се положат всички усилия, за да се сведат до минимум щетите, причинени на природата. Например, изберете тези технологии (дори скъпи), които са най-екологични. Така водноелектрическата централа, която единствена в такъв мащаб използва възобновяем източник на енергия – водата, въпреки редицата си недостатъци от екологична гледна точка, все пак нанася минимални щети на околната среда в сравнение с други електроенергийни съоръжения.

Работата беше завършена от учениците от 11 клас В. Селиверстов, Н. Руденко.

Необходимостта от ядрена енергия.

• Научихме се да получаваме електрическа енергия от невъзобновяеми ресурси - нефт и газ, и от възобновяеми - вода, вятър, слънце. Но енергията на слънцето или вятъра не е достатъчна, за да осигури активния живот на нашата цивилизация. Но водноелектрическите централи и топлоелектрическите централи не са толкова чисти и икономични, колкото се изисква от съвременния ритъм на живот

Физически основи на ядрената енергетика.

Ядрата на някои тежки елементи - например някои изотопи на плутоний и уран - се разпадат при определени условия, освобождавайки огромни количества енергия и превръщайки се в ядра на други изотопи. Този процес се нарича ядрено делене. Всяко ядро, когато се разделя, „по веригата” включва своите съседи в разделянето, поради което процесът се нарича верижна реакция. Напредъкът му се следи непрекъснато с помощта на специални технологии, така че също се контролира. Всичко това се случва в реактора, придружено с освобождаване на огромна енергия. Тази енергия загрява водата, която завърта мощни турбини, които генерират електричество.

Принцип на работа на атомни електроцентрали

Световна ядрена енергетика.

• Водещите производители на ядрена енергия в света са почти всички най-напреднали в техническо отношение страни: САЩ, Япония, Великобритания, Франция и, разбира се, Русия. В момента по света работят около 450 ядрени реактора.

• Изоставени атомни електроцентрали: Германия, Швеция, Австрия, Италия.

Руски атомни електроцентрали.

• Балаковская

• Белоярская

• Волгодонская

• Калининская

• Кола

• Курск

• Ленинградская

• Нововоронежская

• Смоленская

Руска ядрена енергетика.

Историята на ядрената енергетика в Русия започва на 20 август 1945 г., когато е създаден „Специален комитет за управление на работата с уран“, а 9 години по-късно е построена първата атомна електроцентрала Обнинск. За първи път в света атомната енергия беше опитомена и поставена в услуга на мирни цели. Работила безупречно в продължение на 50 години, Обнинската атомна електроцентрала се превърна в легенда и след изчерпване на срока на експлоатация беше изключена.

• В момента в Русия работят 31 атомни енергоблока в 10 атомни електроцентрали, които захранват една четвърт от всички електрически крушки в страната.

Балаковская атомна.

Балаковская атомна.

Балаковската АЕЦ е най-големият производител на електроенергия в Русия. Той произвежда повече от 30 милиарда kW годишно. час електроенергия (повече от всяка друга ядрена, топлоелектрическа и водноелектрическа централа в страната). Балаковската АЕЦ осигурява една четвърт от производството на електроенергия в Приволжкия федерален окръг и една пета от производството на всички атомни електроцентрали в страната. Електроенергията му се осигурява надеждно на потребителите в региона на Волга (76% от електроенергията, която доставя), Центъра (13%), Урал (8%) и Сибир (3%). Електричеството от Балаковската АЕЦ е най-евтиното сред всички атомни електроцентрали и ТЕЦ в Русия. Коефициентът на използване на инсталираната мощност (IUR) в Балаковската АЕЦ е над 80 процента.

спецификации.

• Тип реактор ВВЕР-1000 (В-320)

• Турбинен агрегат тип К-1000-60/1500-2 с номинална мощност 1000 MW и скорост на въртене 1500 об/мин;

• Генератори тип ТВВ-1000-4 с мощност 1000 MW и напрежение 24 kV.

• Годишното производство на електроенергия е над 30-32 милиарда kWh (2009 г. - 31,299 милиарда kWh.

• Коефициентът на използване на инсталираната мощност е 89,3%.

История на Балаковската атомна електроцентрала.

• 28 октомври 1977 г. – полагане на първия камък.

• 12 декември 1985 г. – пуск на 1-ви енергоблок.

• 24 декември 1985 г. – първи ток.

• 10.10.1987 г. – 2-ри енергоблок.

• 28 декември 1988 г. – енергоблок 3.

• 12 май 1993 г. – 4-ти енергоблок.

Предимства на атомните електроцентрали:

• Малък обем използвано гориво и възможност за повторното му използване след обработка.

• Висока единична мощност: 1000-1600 MW на енергоблок;

• Относително ниска цена на енергия, особено топлинна;

• Възможност за разполагане в райони, далеч от големи водни енергийни ресурси, големи находища, на места, където възможностите за използване на слънчева или вятърна енергия са ограничени;

• Въпреки че по време на работа на атомна електроцентрала известно количество йонизиран газ се отделя в атмосферата, конвенционалната топлоелектрическа централа, заедно с дима, отделя още по-голямо количество радиационни емисии поради естественото съдържание на радиоактивни елементи във въглищата.

Недостатъци на атомните електроцентрали:

• Облъченото гориво е опасно: изисква сложни, скъпи, отнемащи време мерки за обработка и съхранение;

• Работата с променлива мощност не е желателна за реактори с топлинни неутрони;

• От статистическа гледна точка големи аварии са много малко вероятни, но последствията от такъв инцидент са изключително тежки, което прави застраховката, която обикновено се използва за икономическа защита срещу аварии, трудно приложима;

• Големи капиталови инвестиции, както специфични, за 1 MW инсталирана мощност за блокове с мощност под 700-800 MW, така и общи, необходими за изграждането на станцията, нейната инфраструктура, както и за последващото изхвърляне на използвани блокове ;

• Тъй като за атомните електроцентрали е необходимо да се осигурят особено внимателни процедури за ликвидация (поради радиоактивността на облъчените конструкции) и особено дългосрочно наблюдение на отпадъците - време, значително по-дълго от периода на експлоатация на самата атомна електроцентрала - това прави икономическият ефект от атомната електроцентрала е двусмислен и правилното му изчисляване трудно.

Използването на ядрената енергия в съвременния свят се оказва толкова важно, че ако утре се събудим и енергията от ядрената реакция е изчезнала, светът, какъвто го познаваме, вероятно ще престане да съществува. Мирът е в основата на индустриалното производство и живота в страни като Франция и Япония, Германия и Великобритания, САЩ и Русия. И ако последните две страни все още са в състояние да заменят ядрените енергийни източници с топлоцентрали, то за Франция или Япония това е просто невъзможно.

Използването на ядрена енергия създава много проблеми. По принцип всички тези проблеми са свързани с факта, че използвайки енергията на свързване на атомното ядро ​​(което наричаме ядрена енергия) за своя полза, човек получава значително зло под формата на силно радиоактивни отпадъци, които не могат просто да бъдат изхвърлени. Отпадъците от ядрени енергийни източници трябва да бъдат преработени, транспортирани, погребани и съхранявани дълго време при безопасни условия.

Плюсове и минуси, ползи и вреди от използването на ядрена енергия

Нека разгледаме плюсовете и минусите на използването на атомно-ядрена енергия, техните ползи, вреда и значение в живота на човечеството. Очевидно е, че ядрената енергия днес е необходима само на индустриализираните страни. Тоест мирната ядрена енергия се използва предимно в съоръжения като фабрики, преработвателни предприятия и др. Именно енергоемките индустрии, които са отдалечени от източници на евтина електроенергия (като водноелектрически централи), използват атомни електроцентрали, за да осигурят и развият вътрешните си процеси.

Аграрните региони и градове нямат голяма нужда от ядрена енергия. Напълно възможно е да се замени с термични и други станции. Оказва се, че овладяването, придобиването, развитието, производството и използването на ядрена енергия в по-голямата си част е насочено към задоволяване на нуждите ни от индустриални продукти. Нека да видим какви индустрии са: автомобилостроене, военно производство, металургия, химическа промишленост, нефтен и газов комплекс и др.

Иска ли съвременният човек да кара нова кола? Искате да се обличате в модерна синтетика, да ядете синтетика и да опаковате всичко в синтетика? Искате цветни продукти в различни форми и размери? Иска всички нови телефони, телевизори, компютри? Искате ли да купувате много и често да сменяте оборудването около вас? Искате ли да хапнете вкусна химическа храна от цветни опаковки? Искате ли да живеете в мир? Искате ли да чуете сладки речи от телевизионния екран? Иска ли да има много танкове, както и ракети и крайцери, както и снаряди и оръдия?

И той получава всичко. Няма значение, че накрая разминаването между дума и дело води до война. Няма значение, че рециклирането му също изисква енергия. За сега човекът е спокоен. Яде, пие, ходи на работа, продава и купува.

И всичко това изисква енергия. А това също изисква много петрол, газ, метал и т.н. И всички тези промишлени процеси изискват ядрена енергия. Следователно, каквото и да казва някой, докато не бъде пуснат в производство първият промишлен реактор за термоядрен синтез, ядрената енергетика само ще се развива.

Спокойно можем да изброим всичко, с което сме свикнали като предимства на ядрената енергия. Недостатъкът е тъжната перспектива за неизбежна смърт поради колапса на изчерпването на ресурсите, проблемите с ядрените отпадъци, нарастването на населението и деградацията на обработваемата земя. С други думи, ядрената енергия позволи на човека да започне да поема още повече контрол над природата, изнасилвайки я безмерно до такава степен, че за няколко десетилетия той преодоля прага на възпроизводство на основните ресурси, стартирайки процеса на срив на потреблението между 2000 г. и 2010г. Този процес обективно вече не зависи от човека.

Всеки ще трябва да яде по-малко, да живее по-малко и да се радва по-малко на естествената среда. Тук се крие още един плюс или минус на ядрената енергия, който е, че страните, които са овладели атома, ще могат по-ефективно да преразпределят оскъдните ресурси на тези, които не са овладели атома. Освен това само развитието на програмата за термоядрен синтез ще позволи на човечеството просто да оцелее. Сега нека обясним подробно какъв вид „звяр“ е това - атомна (ядрена) енергия и с какво се яде.

Маса, материя и атомна (ядрена) енергия

Често чуваме твърдението, че „масата и енергията са едно и също нещо“ или такива преценки, че изразът E = mc2 обяснява експлозията на атомна (ядрена) бомба. Сега, след като имате първо разбиране за ядрената енергия и нейните приложения, би било наистина неразумно да ви объркваме с твърдения като „маса е равна на енергия“. Във всеки случай този начин на тълкуване на голямото откритие не е най-добрият. Явно това е само остроумието на младите реформисти, „галилейците на новото време“. Всъщност прогнозата на теорията, която е проверена от много експерименти, казва само, че енергията има маса.

Сега ще обясним съвременната гледна точка и ще направим кратък преглед на историята на нейното развитие.
Когато енергията на всяко материално тяло се увеличи, неговата маса се увеличава и ние приписваме тази допълнителна маса на увеличаването на енергията. Например, когато радиацията се абсорбира, абсорберът става по-горещ и масата му се увеличава. Увеличението обаче е толкова малко, че остава отвъд точността на измерванията в обикновените експерименти. Напротив, ако дадено вещество излъчва радиация, то губи капка от масата си, която се отнася от радиацията. Възниква по-широк въпрос: не се ли определя цялата маса на материята от енергията, т.е. няма ли огромен запас от енергия, който се съдържа в цялата материя? Преди много години радиоактивните трансформации реагираха положително на това. Когато радиоактивен атом се разпада, се освобождава огромно количество енергия (най-вече под формата на кинетична енергия) и малка част от масата на атома изчезва. Измерванията ясно показват това. По този начин енергията отнася масата със себе си, като по този начин намалява масата на материята.

Следователно част от масата на материята е взаимозаменяема с масата на излъчване, кинетична енергия и т.н. Ето защо казваме: „енергията и материята са частично способни на взаимни трансформации“. Нещо повече, сега можем да създадем частици материя, които имат маса и могат да бъдат напълно преобразувани в радиация, която също има маса. Енергията на това лъчение може да се трансформира в други форми, като им предава масата си. Обратно, радиацията може да се превърне в частици материя. Така че вместо „енергията има маса“, можем да кажем „частиците материя и радиация са взаимопреобразуеми и следователно способни на взаимно преобразуване с други форми на енергия“. Това е създаването и унищожаването на материята. Такива разрушителни събития не могат да се случат в сферата на обикновената физика, химия и технология, те трябва да се търсят или в микроскопичните, но активни процеси, изучавани от ядрената физика, или във високотемпературния тигел на атомни бомби, в Слънцето и звездите. Въпреки това би било неразумно да се каже, че „енергията е маса“. Казваме: „енергията, подобно на материята, има маса“.

Маса на обикновена материя

Ние казваме, че масата на обикновената материя съдържа в себе си огромно количество вътрешна енергия, равна на произведението на масата от (скоростта на светлината)2. Но тази енергия се съдържа в масата и не може да се освободи, без да изчезне поне част от нея. Как се появи такава невероятна идея и защо не беше открита по-рано? Беше предлагано и преди - експеримент и теория в различни форми - но до двадесети век промяната в енергията не беше наблюдавана, защото в обикновените експерименти тя съответства на невероятно малка промяна в масата. Сега обаче сме уверени, че летящият куршум, поради своята кинетична енергия, има допълнителна маса. Дори при скорост от 5000 m/sec, куршум, който тежи точно 1 g в покой, ще има обща маса от 1,00000000001 g, нажежена до бяло платина с тегло 1 kg ще добави само 0,000000000004 kg и практически никакво претегляне няма да може да ги регистрира. промени. Едва когато от атомното ядро ​​се отделят огромни запаси от енергия или когато атомните "снаряди" се ускорят до скорости, близки до скоростта на светлината, масата на енергията става забележима.

От друга страна, дори едва доловима разлика в масата означава възможността за освобождаване на огромно количество енергия. Така водородните и хелиевите атоми имат относителни маси от 1,008 и 4,004. Ако четири водородни ядра могат да се комбинират в едно хелиево ядро, масата от 4,032 ще се промени на 4,004. Разликата е малка, само 0,028 или 0,7%. Но това би означавало гигантско освобождаване на енергия (основно под формата на радиация). 4,032 kg водород ще произведе 0,028 kg радиация, която ще има енергия от около 600000000000 Cal.

Сравнете това с 140 000 Cals, освободени, когато същото количество водород се комбинира с кислород в химическа експлозия.
Обикновената кинетична енергия има значителен принос към масата на много бързите протони, произведени в циклотроните, и това създава трудности при работа с такива машини.

Защо все още вярваме, че E=mс2

Сега възприемаме това като пряко следствие от теорията на относителността, но първите подозрения възникват към края на 19 век във връзка със свойствата на радиацията. Тогава изглеждаше вероятно радиацията да има маса. И тъй като радиацията се носи, сякаш на крила, със скорост с енергия, или по-скоро самата тя е енергия, се появи пример за маса, която принадлежи на нещо „нематериално“. Експерименталните закони на електромагнетизма предвиждат, че електромагнитните вълни трябва да имат "маса". Но преди създаването на теорията на относителността само необузданото въображение можеше да разшири отношението m=E/c2 към други форми на енергия.

Всички видове електромагнитно излъчване (радиовълни, инфрачервена, видима и ултравиолетова светлина и т.н.) имат някои общи черти: всички те се разпространяват във вакуум с еднаква скорост и всички предават енергия и импулс. Представяме си светлина и друго излъчване под формата на вълни, разпространяващи се с висока, но определена скорост c = 3*108 m/sec. Когато светлината удари абсорбираща повърхност, се генерира топлина, което показва, че потокът от светлина носи енергия. Тази енергия трябва да се разпространява заедно с потока със същата скорост на светлината. Всъщност скоростта на светлината се измерва точно по този начин: с времето, необходимо на част от светлинната енергия, за да измине голямо разстояние.

Когато светлината удари повърхността на някои метали, тя избива електрони, които излитат навън, все едно са били ударени от компактна топка. , очевидно, се разпределя в концентрирани порции, които наричаме „кванти“. Това е квантовата природа на радиацията, въпреки факта, че тези части очевидно са създадени от вълни. Всяко парче светлина с еднаква дължина на вълната има една и съща енергия, определен „квант“ енергия. Такива части се втурват със скоростта на светлината (всъщност те са светлина), прехвърляйки енергия и импулс (инерция). Всичко това позволява да се припише определена маса на радиацията - на всяка порция се приписва определена маса.

Когато светлината се отразява от огледалото, не се отделя топлина, тъй като отразеният лъч отнася цялата енергия, но огледалото е подложено на натиск, подобен на натиска на еластични топки или молекули. Ако вместо огледало светлината попадне върху черна абсорбираща повърхност, налягането става наполовина по-малко. Това показва, че лъчът носи количеството движение, завъртяно от огледалото. Следователно светлината се държи така, сякаш има маса. Но има ли друг начин да разберем, че нещо има маса? Съществува ли маса сама по себе си, като дължина, зелен цвят или вода? Или това е изкуствена концепция, дефинирана от поведение като Скромност? Масата всъщност ни е позната в три проявления:

• A. Неясно твърдение, характеризиращо количеството „субстанция“ (Масата от тази гледна точка е присъща на материята – същност, която можем да видим, докоснем, бутнем).
• B. Някои твърдения, които го свързват с други физически величини.
• B. Масата е запазена.

Остава да се определи масата по импулс и енергия. Тогава всяко движещо се нещо с инерция и енергия трябва да има "маса". Масата му трябва да бъде (импулс)/(скорост).

Теория на относителността

Желанието да се свържат поредица от експериментални парадокси относно абсолютното пространство и време породи теорията на относителността. Два вида експерименти със светлина дадоха противоречиви резултати, а експериментите с електричество допълнително влошиха този конфликт. Тогава Айнщайн предложи промяна на простите геометрични правила за добавяне на вектори. Тази промяна е същността на неговата „специална теория на относителността“.

За ниски скорости (от най-бавния охлюв до най-бързата ракета) новата теория е в съответствие със старата.
При високи скорости, сравними със скоростта на светлината, нашето измерване на дължини или време се променя от движението на тялото спрямо наблюдателя, по-специално масата на тялото става по-голяма, колкото по-бързо се движи.

Тогава теорията на относителността обяви, че това увеличение на масата е напълно общо. При нормални скорости няма промяна, а само при скорост от 100 000 000 км/ч масата нараства с 1%. Въпреки това, за електрони и протони, излъчени от радиоактивни атоми или съвременни ускорители, той достига 10, 100, 1000%…. Експериментите с такива високоенергийни частици предоставят отлично потвърждение на връзката между маса и скорост.

На другия край има радиация, която няма маса на покой. Не е вещество и не може да се поддържа в покой; той просто има маса и се движи със скорост c, така че енергията му е равна на mc2. Говорим за кванти като фотони, когато искаме да отбележим поведението на светлината като поток от частици. Всеки фотон има определена маса m, определена енергия E=mс2 и импулс (импулс).

Ядрени трансформации

В някои експерименти с ядра, масите на атомите след силни експлозии не се събират до същата обща маса. Освободената енергия също отнася част от масата; липсващото парче атомен материал изглежда е изчезнало. Въпреки това, ако присвоим масата E/c2 на измерената енергия, откриваме, че масата се запазва.

Унищожаване на материята

Ние сме свикнали да мислим за масата като за неизбежно свойство на материята, така че преходът на масата от материя към радиация - от лампа към избягащ лъч светлина - изглежда почти като унищожаване на материята. Още една стъпка - и ще бъдем изненадани да открием какво всъщност се случва: положителните и отрицателните електрони, частици материя, съединявайки се, напълно се превръщат в радиация. Масата на тяхната материя се превръща в равна маса на радиация. Това е случай на изчезване на материята в най-буквалния смисъл. Като на фокус, в проблясък на светлина.

Измерванията показват, че (енергия, излъчване при анихилация)/ c2 е равна на общата маса на двата електрона - положителен и отрицателен. Антипротонът се комбинира с протон и анихилира, обикновено освобождавайки по-леки частици с висока кинетична енергия.

Създаване на материя

Сега, след като се научихме да управляваме високоенергийно лъчение (свръхкъсовълнови рентгенови лъчи), можем да подготвим частици материя от лъчението. Ако целта бъде бомбардирана с такива лъчи, те понякога произвеждат двойка частици, например положителни и отрицателни електрони. И ако отново използваме формулата m=E/c2 както за радиация, така и за кинетична енергия, тогава масата ще се запази.

Просто за комплекса – Ядрена (Атомна) енергия

• Галерия от изображения, снимки, снимки.
• Ядрена енергетика, атомна енергетика - основи, възможности, перспективи, развитие.
• Интересни факти, полезна информация.
• Зелени новини – ядрена енергия, атомна енергия.
• Връзки към материали и източници – Ядрена (атомна) енергия.