Цөмийн энергийг өргөнөөр ашиглах нь шинжлэх ухаан, технологийн дэвшлийн ачаар зөвхөн цэргийн салбарт төдийгүй энх тайвны зорилгоор эхэлсэн. Өнөөдөр үйлдвэрлэл, эрчим хүч, анагаах ухаанд үүнгүйгээр хийх боломжгүй юм.

Гэхдээ цөмийн эрчим хүчийг ашиглах нь давуу тал төдийгүй сул талтай. Энэ нь юуны түрүүнд хүн төрөлхтөнд ч, байгаль орчинд ч цацрагийн аюул юм.

Цөмийн энергийн хэрэглээ нь эрчим хүч, цацраг идэвхт изотопыг ашиглах гэсэн хоёр чиглэлээр хөгжиж байна.

Эхэндээ атомын энергийг зөвхөн цэргийн зориулалтаар ашиглах зорилготой байсан бөгөөд бүх бүтээн байгуулалт энэ чиглэлд явагдсан.

Цөмийн энергийг цэргийн салбарт ашиглах

Цөмийн зэвсэг үйлдвэрлэхэд маш их хэмжээний идэвхтэй материалыг ашигладаг. Мэргэжилтнүүдийн тооцоолсноор цөмийн цэнэгт хошуунд хэдэн тонн плутони агуулагддаг.

Цөмийн зэвсгийг өргөн уудам газар нутгийг сүйрүүлдэг учраас авч үздэг.

Цөмийн зэвсгийг хүрээ, цэнэгийн хүчин чадлаар нь дараахь байдлаар хуваадаг.

• Тактик.
• Үйл ажиллагааны-тактикийн.
• Стратегийн.

Цөмийн зэвсгийг атомын болон устөрөгчийн гэж хуваадаг. Цөмийн зэвсэг нь хүнд цөмийн задралын хяналтгүй гинжин урвал, гинжин урвалын хувьд уран эсвэл плутонийг ашигладаг.

Ийм их хэмжээний аюултай бодис хадгалах нь хүн төрөлхтөнд маш их аюул занал учруулж байна. Мөн цөмийн эрчим хүчийг цэргийн зориулалтаар ашиглах нь аймшигтай үр дагаварт хүргэж болзошгүй юм.

Цөмийн зэвсгийг анх 1945 онд Японы Хирошима, Нагасаки хотуудыг довтлоход ашиглаж байжээ. Энэ халдлагын үр дагавар нь сүйрлийн үр дагавар байв. Энэ нь цөмийн энергийг дайнд ашигласан анхны бөгөөд сүүлчийнх нь мэдэгдэж байна.

Олон улсын атомын энергийн агентлаг (IAEA)

ОУАЭА нь атомын энергийг энхийн зорилгоор ашиглах чиглэлээр улс орнуудын хамтын ажиллагааг хөгжүүлэх зорилгоор 1957 онд байгуулагдсан. Тус газар анхнаасаа “Цөмийн аюулгүй байдал, байгаль орчныг хамгаалах” хөтөлбөрийг хэрэгжүүлж ирсэн.

Гэхдээ хамгийн чухал үүрэг бол цөмийн салбарт улс орнуудын үйл ажиллагаанд хяналт тавих явдал юм. Тус байгууллага нь цөмийн эрчим хүчийг зөвхөн энх тайвны зорилгоор хөгжүүлэх, ашиглахыг баталгаажуулдаг.

Энэхүү хөтөлбөрийн зорилго нь цөмийн эрчим хүчийг аюулгүй ашиглах, хүн ам, байгаль орчныг цацрагийн нөлөөллөөс хамгаалахад оршино. Мөн тус агентлаг Чернобылийн атомын цахилгаан станцад гарсан ослын үр дагаврыг судалжээ.

Тус агентлаг нь цөмийн энергийг энхийн зорилгоор судлах, хөгжүүлэх, ашиглахад дэмжлэг үзүүлж, агентлагийн гишүүдийн хооронд үйлчилгээ, материал солилцоход зуучлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

ОУАЭА нь НҮБ-тай хамтран аюулгүй байдал, эрүүл ахуйн чиглэлээр стандартуудыг тодорхойлж, тогтоодог.

Цөмийн эрчим хүч

20-р зууны дөчөөд оны хоёрдугаар хагаст Зөвлөлтийн эрдэмтэд атомыг энхийн зорилгоор ашиглах анхны төслүүдийг боловсруулж эхлэв. Эдгээр бүтээн байгуулалтын гол чиглэл нь цахилгаан эрчим хүчний салбар байв.

Мөн 1954 онд ЗХУ-д станц баригдсан. Үүний дараа АНУ, Их Британи, Герман, Францад цөмийн эрчим хүчийг эрчимтэй хөгжүүлэх хөтөлбөрүүд боловсруулж эхэлсэн. Гэвч ихэнх нь хэрэгжээгүй. Атомын цахилгаан станц нь нүүрс, хий, мазутаар ажилладаг станцуудтай өрсөлдөх боломжгүй болсон.

Гэвч дэлхийн эрчим хүчний хямрал эхэлж, нефтийн үнэ өссөний дараа цөмийн эрчим хүчний эрэлт нэмэгдсэн. Өнгөрсөн зууны 70-аад оны үед бүх АЦС-ын хүч нь цахилгаан станцуудын тэн хагасыг орлож чадна гэж шинжээчид үзэж байсан.

1980-аад оны дундуур цөмийн эрчим хүчний өсөлт дахин удааширч, улс орнууд шинэ атомын цахилгаан станц барих төлөвлөгөөгөө эргэн харж эхэлсэн. Үүнд эрчим хүч хэмнэх бодлого, нефтийн үнэ буурсан, мөн Чернобылийн станцад болсон сүйрэл нь Украинд төдийгүй сөрөг үр дагаварт хүргэсэн.

Үүний дараа зарим орон атомын цахилгаан станц барих, ашиглахаа бүрэн зогсоосон.

Сансрын нислэгт зориулсан цөмийн эрчим хүч

Гурав гаруй цөмийн реакторууд сансарт нисч, эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашигласан.

Америкчууд анх 1965 онд сансарт цөмийн реактор ашиглаж байжээ. Уран-235-ыг түлш болгон ашигласан. Тэрээр 43 хоног ажилласан.

ЗХУ-д Ромашка реакторыг Атомын энергийн хүрээлэнд эхлүүлсэн. Үүнийг сансрын хөлөгт хамт ашиглах ёстой байсан ч бүх туршилтын дараа огторгуйд хөөргөсөнгүй.

Дараагийн Бук цөмийн суурилуулалтыг радарын тагнуулын хиймэл дагуул дээр ашигласан. Анхны төхөөрөмжийг 1970 онд Байконурын сансрын буудлаас хөөргөсөн.

Өнөөдөр Роскосмос, Росатом нар цөмийн пуужингийн хөдөлгүүрээр тоноглогдсон, сар, Ангараг гаригт хүрэх боломжтой сансрын хөлөг бүтээхийг санал болгож байна. Гэхдээ одоогоор энэ бүхэн санал болгох шатандаа байна.

Аж үйлдвэрт цөмийн эрчим хүчийг ашиглах

Цөмийн энергийг химийн шинжилгээний мэдрэмжийг нэмэгдүүлэх, бордоо хийхэд ашигладаг аммиак, устөрөгч болон бусад химийн бодисыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Химийн үйлдвэрт ашиглах нь шинэ химийн элементүүдийг олж авах боломжийг олгодог цөмийн энерги нь дэлхийн царцдас дахь процессыг сэргээхэд тусалдаг.

Цөмийн энергийг мөн давстай усыг давсгүйжүүлэхэд ашигладаг. Хар төмөрлөгийн салбарт ашиглах нь төмрийн хүдрээс төмрийг гаргаж авах боломжийг олгодог. Өнгөт - хөнгөн цагааны үйлдвэрлэлд ашигладаг.

Хөдөө аж ахуйд цөмийн эрчим хүчийг ашиглах

Хөдөө аж ахуйд цөмийн эрчим хүчийг ашиглах нь үржлийн асуудлыг шийдэж, хортон шавьжтай тэмцэхэд тусалдаг.

Цөмийн энергийг үрийн мутаци үүсгэхэд ашигладаг. Энэ нь илүү их ургац өгдөг, газар тариалангийн өвчинд тэсвэртэй шинэ сортуудыг авахын тулд хийгддэг. Тиймээс Италид гоймон хийхэд зориулж тариалсан улаан буудайн талаас илүү хувь нь мутацийн үр дүнд бий болсон.

Мөн бордоо хэрэглэх хамгийн сайн аргыг тодорхойлоход радиоизотопуудыг ашигладаг. Жишээлбэл, тэдний тусламжтайгаар будаа тариалахдаа азотын бордооны хэрэглээг багасгах боломжтой болохыг тогтоосон. Энэ нь мөнгө хэмнээд зогсохгүй байгаль орчныг хамгаалсан.

Цөмийн энергийн бага зэрэг хачирхалтай хэрэглээ бол шавьжны авгалдайн цацраг туяа юм. Үүнийг байгаль орчинд ээлтэй байдлаар арилгахын тулд хийдэг. Энэ тохиолдолд цацрагийн авгалдайгаас гарч буй шавж нь үр удамгүй, харин бусад талаараа нэлээд хэвийн байдаг.

Цөмийн анагаах ухаан

Анагаах ухаан нь үнэн зөв оношлохын тулд цацраг идэвхт изотопыг ашигладаг. Эмнэлгийн изотопууд нь хагас задралын хугацаа багатай бөгөөд бусдад болон өвчтөнд онцгой аюул учруулдаггүй.

Анагаах ухаанд цөмийн энергийн өөр нэг хэрэглээ саяхан нээгдсэн. Энэ бол позитрон ялгаралтын томограф юм. Энэ нь хорт хавдрыг эрт үе шатанд нь илрүүлэхэд тусална.

Тээвэрт цөмийн эрчим хүчийг ашиглах

Өнгөрсөн зууны 50-аад оны эхээр цөмийн хөдөлгүүртэй танк бүтээх оролдлого хийсэн. Хөгжил нь АНУ-д эхэлсэн боловч төсөл хэзээ ч амьдралд хэрэгжсэнгүй. Гол нь эдгээр танкуудад багийнхныг хамгаалах асуудлыг шийдэж чадаагүйтэй холбоотой юм.

Алдарт Форд компани цөмийн эрчим хүчээр ажиллах машин бүтээхээр ажиллаж байсан. Гэхдээ ийм машин үйлдвэрлэх нь хуурамч загвараас хэтэрсэнгүй.

Гол нь цөмийн суурилуулалт маш их зай эзэлдэг байсан бөгөөд машин нь маш том хэмжээтэй болсон. Компакт реакторууд хэзээ ч гарч ирээгүй тул амбицтай төслийг цуцалсан.

Цөмийн эрчим хүчээр ажилладаг хамгийн алдартай тээврийн хэрэгсэл бол цэргийн болон иргэний зориулалттай төрөл бүрийн хөлөг онгоцууд юм.

• Тээврийн хөлөг онгоцууд.
• Нисэх онгоц тээгч.
• Шумбагч онгоцууд.
• Крейсер.
• Цөмийн шумбагч онгоцууд.

Цөмийн энергийг ашиглахын давуу болон сул талууд

Өнөөдөр дэлхийн эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн эзлэх хувь ойролцоогоор 17 хувь байна. Хэдийгээр хүн төрөлхтөн үүнийг ашигладаг ч нөөц нь хязгааргүй юм.

Тиймээс үүнийг өөр хувилбар болгон ашигладаг боловч олж авах, ашиглах үйл явц нь амь нас, хүрээлэн буй орчинд маш их эрсдэлтэй холбоотой байдаг.

Мэдээжийн хэрэг, цөмийн реакторуудыг байнга сайжруулж, аюулгүй байдлын бүх арга хэмжээг авч байгаа боловч заримдаа энэ нь хангалтгүй юм. Үүний нэг жишээ бол Чернобыль, Фукушимад болсон осол юм.

Нэг талаараа зөв ажиллаж байгаа реактор байгаль орчинд ямар ч цацраг ялгаруулдаггүй бол дулааны цахилгаан станцууд агаар мандалд их хэмжээний хортой бодис ялгаруулдаг.

Хамгийн том аюул бол ашигласан түлш, түүнийг дахин боловсруулах, хадгалах явдал юм. Учир нь өнөөг хүртэл цөмийн хаягдлыг устгах бүрэн аюулгүй аргыг зохион бүтээгээгүй байна.

Цөмийн энергийг атомын бөмбөг бүтээх явцад олж илрүүлсэн. Эрдэмтэд олон тооны туршилт хийсний дараа цөмийн энерги нь эрчим хүч үйлдвэрлэх цэвэр, үр ашигтай арга гэдгийг олж мэдсэн. Анхны цөмийн реакторыг 1942 оны 12-р сарын 2-нд Чикагогийн их сургуульд Энрико Фермат бүтээжээ.

Эрчим хүчний шинэ эх үүсвэрийг нээсэн нь чухал үйл явдал байв. Цацраг идэвхит хоёр элемент болох плутони, ураныг бага хэмжээгээр ашигласнаар их хэмжээний энерги гаргаж авах боломжтой. Цөмийн энергийг задлах процесс эсвэл хайлуулах гэсэн хоёр аргаар гаргаж болно. Хуваалцах нь хүнд атомуудыг хөнгөн болгон хувиргах явдал юм. Цөмийн задралын урвалын үед нэг том цөмөөс ойролцоогоор ижил масстай хоёр жижиг цөм үүсдэг. Fusion нь хөнгөн атомыг хүнд атом болгон нэгтгэх арга юм.

Байгалийн баялгийн олборлолт хязгааргүй үргэлжлэх боломжгүй, энэ нь ойлгомжтой. Бага хэмжээний эрчим хүч авахын тулд маш их нүүрсустөрөгчийн нөөцийг дэмий үрдэг. Нөгөөтэйгүүр, өндөр хүчин чадалтай цөмийн эрчим хүч үйлдвэрлэхэд харьцангуй бага плутони, уран хэрэгтэй. Нүүрс, хий ашигладаг эрчим хүчний үйлдвэрлэлтэй харьцуулахад цөмийн эрчим хүч нь агаарын бохирдол багатай байдаг. Мөн нүүрс шатаах үед дулааны цахилгаан станц ажиллаж байгаа бүс нутгуудад хорт утаа ялгардаг. Цахилгаан эрчим хүчний үнэ өсөх хандлагатай байгаа тул хүн төрөлхтөн цөмийн реакторуудаас олдсон эрчим хүчний өөр эх үүсвэрийг хайхаас өөр аргагүй болсон.

Реакторын гол сул талуудын нэг нь байгаль орчинд хортой цөмийн хаягдал булшлах явдал юм. Цөмийн хог хаягдлыг булшлах бүх оролдлого амжилтгүй болсон. Ийм оролдлогуудын нэг нь тэднийг газрын гүнд нуух явдал байсан ч цөмийн хаягдал алдагдсанаас болж гүний усыг хордуулав. Өөр нэг оролдлого бол цөмийн хаягдлыг далайн гүнд байрлуулах явдал юм. Үүнийг олон нийт далайд хор хөнөөл учруулж болзошгүй тул олон улсын гэрээг зөрчсөн гэж үзжээ.

Энэхүү маргаантай асуудлын хамгийн том дутагдал нь гамшгийн аюул юм. Цөмийн энергитэй холбоотой хамгийн ноцтой хоёр нөхцөл байдал бол Чернобылийн гамшиг болон Хирошима, Нагасаки хотод атомын бөмбөг хаясан явдал байв. 1945 оны 8-р сарын 6-нд Хирошимад атомын бөмбөг хаяхад хүмүүс цөмийн энергийн хор хөнөөлийг анх олж мэдсэн. Дэлбэрэлтийн улмаас хотын 4.7 хавтгай дөрвөлжин миль газар сүйрчээ. 70,000 орчим хүн амь үрэгдэж, 700,000 орчим хүн шархаджээ. Цөмийн цацраг болон цацрагийн өвчний улмаас олон хүн нас баржээ. Хамгийн ноцтой цөмийн гамшиг бол 1986 оны 4-р сарын 26-нд болсон Чернобылийн гамшиг юм. Чернобылийн ослын шалтгааныг нууцалж байгаа тул энэ гамшгийн улмаас амиа алдагсдын нарийн тоог тогтооход маш хэцүү байдаг. Атомыг энх тайвны төлөө эсвэл дайны зорилгоор ашиглахаас үл хамааран хүн цөмийн цацрагийн аюулын эсрэг тэмцэх ёстой. Энэ цацраг нь түлэгдэх, өвчин тусах, үхэлд хүргэдэг. Энэ нь мутаци үүсгэж, хүмүүст хор хөнөөл учруулж болзошгүй юм.

Чернобылийн гамшгийн улмаас цацраг туяанд өртсөн эцэг эхчүүдэд генийн мутаци үүссэн гэж эрдэмтэд үзэж байна. Энэ мутаци нь хойч үеийнхний удамшлын мэдээллийг агуулсан эр бэлгийн эс, өндөгнөөс илэрсэн байна. ЗХУ-ын бохирдсон газруудад цацраг туяа нь хойч үеийнхний генетикийн бүтцийг өөрчилсөн нь тогтоогджээ. Түүнчлэн Украйн, Беларусь, ОХУ-д 1986 оноос хойш бамбай булчирхайн хорт хавдраар оношлогдсон хүүхдүүдийн тоо эрс нэмэгдсэн байна.

Цацраг туяаг энх тайвны зорилгоор ашиглах нь олон эерэг шинж тэмдгүүдтэй байдаг ч үүний зэрэгцээ сөрөг талууд ч олон байдаг. Засгийн газар ч, эрдэмтэд ч цөмийн байгууламжийн бүрэн аюулгүй байдлыг баталгаажуулж чадахгүй, иймээс дэлхий дахинд шууд аюул заналхийлж байна.

Сүүлийн 10 жилд цөмийн эрчим хүчний хэрэглээний талаарх олон нийтийн санаа зовнил эрс нэмэгдсэн. Цөмийн энерги нь цэвэр, байгалийн нөөцийг их хэмжээгээр ашиглахгүйгээр үйлдвэрлэж болно гэж маргаж болно. Цацраг туяа нь байгаль орчинд хор хөнөөлтэй, бүх амьд биетүүдэд аюултай гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Эрдэмтэд, хүн төрөлхтөн цөмийн цацрагийн эерэг, сөрөг талуудыг дэнсэлж, аль эрчим хүчний эх үүсвэр нь ирээдүйг, аль нь хүмүүст төдийгүй байгаль орчинд тустайг шийдэх ёстой.

Хөгжингүй эрчим хүч бол соёл иргэншлийн ирээдүйн хөгжил дэвшлийн үндэс суурь юм. Хэрэв дэлхийн болон дотоодын эрчим хүчний салбар үүсч эхлэхэд аж үйлдвэрт хамгийн их цахилгаан эрчим хүч гаргахыг чухалчилж байсан бол өнөөдөр цахилгаан станцуудын байгаль орчин, хүмүүст үзүүлэх нөлөөллийн асуудал олны анхаарлын төвд байна. Орчин үеийн эрчим хүч нь байгаль орчинд ихээхэн хор хөнөөл учруулж байгаа бөгөөд улс орнууд дулааны, атомын болон усан цахилгаан станцуудын хооронд хэцүү сонголт хийхэд хүрч байна.

Дулааны цахилгаан станцууд - өнгөрсөн үеийн "сайн байна уу"

20-р зууны эхэн үед манай улс дулааны цахилгаан станцад онцгой найдаж байсан. Тухайн үед тэд хангалттай давуу талтай байсан ч энэ төрлийн эрчим хүчний үйлдвэрлэл нь байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөллийн талаар бага бодолтой байсан. Дулааны цахилгаан станцууд нь хямд түлшээр ажилладаг бөгөөд ОХУ-ын хувьд баялаг бөгөөд тэдгээрийн бүтээн байгуулалт нь усан цахилгаан станц эсвэл атомын цахилгаан станц барихтай харьцуулахад тийм ч үнэтэй биш юм. Дулааны цахилгаан станцууд том талбай шаарддаггүй, аль ч газарт барьж болно. Дулааны станцуудад гарсан технологийн ослын үр дагавар нь бусад цахилгаан станцуудынх шиг хор хөнөөлтэй биш юм.

Дотоодын эрчим хүчний системд дулааны цахилгаан станцуудын эзлэх хувь хамгийн их байна: 2011 онд ОХУ-ын дулааны цахилгаан станцууд тус улсын нийт эрчим хүчний 67.8% (энэ нь 691 тэрбум кВт.ц) үйлдвэрлэжээ. Энэ хооронд дулааны цахилгаан станцууд бусад цахилгаан станцуудтай харьцуулахад байгаль орчинд хамгийн их хохирол учруулдаг.

Жил бүр дулааны цахилгаан станцууд агаар мандалд асар их хэмжээний хог хаягдал гаргадаг. "ОХУ-ын 2010 оны байгаль орчны төлөв байдал, хамгааллын тухай" улсын тайланд дурдсанаар агаарт бохирдуулагч бодис ялгаруулах хамгийн том эх үүсвэр нь улсын дүүргийн цахилгаан станцууд болох томоохон дулааны цахилгаан станцууд байв. Зөвхөн 2010 онд л гэхэд "Энел ОГК-5" ХК-ийн харьяа 4 цахилгаан станц - Рефтинская, Среднеуральская, Невинномысск, Конаковская муж улсын цахилгаан станцууд агаар мандалд 410,360 тонн бохирдуулагч бодис ялгаруулжээ.

Шатаалтын түлшийг шатаах үед азотын исэл, хүхрийн болон хүхрийн давхар исэл, шатаагүй нунтаг түлшний тоосонцор, үнс, дутуу шаталтын хийн бүтээгдэхүүн зэрэг шаталтын бүтээгдэхүүн үүсдэг. Мазут шатаах үед ванадийн нэгдлүүд, кокс, натрийн давс, хөө тортогуудын тоосонцор үүсч, нүүрсээр ажилладаг дулааны цахилгаан станцаас ялгарах утаанд хөнгөн цагаан, цахиурын исэл агуулагддаг. Мөн бүх дулааны цахилгаан станцууд ашигласан түлшнээс үл хамааран асар их хэмжээний нүүрстөрөгчийн давхар исэл ялгаруулж, дэлхийн дулаарлыг үүсгэдэг.

Хий нь цахилгааны өртөгийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг боловч түүнийг шатаахад үнс гарахгүй. Үнэн бол хүхрийн исэл, азотын исэл нь түлш шатаах үед агаар мандалд ордог. Мөн манай улсын дулааны цахилгаан станцууд гадаадынхаас ялгаатай нь утааны хийг цэвэрлэх үр дүнтэй системээр хангагдаагүй байна. Сүүлийн жилүүдэд энэ чиглэлд ноцтой ажил хийгдэж байна: уурын зуух, үнс цуглуулах үйлдвэр, цахилгаан тунадасжуулагчийг сэргээн засварлаж, байгаль орчны утааг хянах автоматжуулсан системийг нэвтрүүлж байна.

Дулааны цахилгаан станцын өндөр чанартай түлшний хомсдол нэлээд хурцаар тавигдаж байна. Олон станцууд чанар муутай түлшээр ажиллахаас өөр аргагүйд хүрч, шаталт нь утаатай хамт агаар мандалд их хэмжээний хортой бодис ялгаруулдаг.

Нүүрсний дулааны цахилгаан станцуудын гол асуудал бол үнсний овоолго. Тэд зөвхөн том газар нутгийг эзэлдэг төдийгүй хүнд металлын хуримтлалын халуун цэг бөгөөд цацраг идэвхт байдал нэмэгддэг.

Түүгээр ч зогсохгүй дулааны цахилгаан станцууд усан сан руу бүлээн ус хаяж, улмаар бохирдуулдаг. Үүний үр дүнд хүчилтөрөгчийн тэнцвэр алдагдаж, замагт дарагдаж, ихтиофаунад аюул учруулдаг. Нефтийн бүтээгдэхүүн агуулсан дулааны цахилгаан станцын ус, үйлдвэрлэлийн бохир ус нь усны биетийг бохирдуулдаг. Түүгээр ч барахгүй шингэн түлшээр ажилладаг дулааны цахилгаан станцуудад үйлдвэрийн усны урсац өндөр байдаг.

Шатахууны түлш харьцангуй хямд хэдий ч тэдгээр нь орлуулшгүй байгалийн баялаг хэвээр байна. Дэлхийн эрчим хүчний гол нөөц нь нүүрс (40%), газрын тос (27%), байгалийн хий (21%) бөгөөд зарим тооцоогоор өнөөгийн хэрэглээний хурдаар дэлхийн нөөц 270, 50, 70 жил үргэлжилнэ.

Усан цахилгаан станц - "зохиосон" элемент

Тэд 19-р зууны төгсгөлд усны элементийг номхотгож эхэлсэн бөгөөд улс даяар томоохон хэмжээний усан цахилгаан станц барих нь аж үйлдвэрийн хөгжил, шинэ газар нутгийг хөгжүүлэхтэй давхцаж байв. Усан цахилгаан станцууд баригдсанаар шинэ үйлдвэрүүдийг цахилгаан эрчим хүчээр хангах асуудлыг шийдээд зогсохгүй навигаци, газар нутгийг нөхөн сэргээх нөхцөл сайжирсан.

Усан цахилгаан станцуудын маневрлах чадвар нь эрчим хүчний системийн ажиллагааг оновчтой болгоход тусалдаг бөгөөд дулааны цахилгаан станцууд нь үйлдвэрлэсэн киловатт цаг тутамд түлшний зарцуулалт, хамгийн бага ялгаралттайгаар оновчтой горимд ажиллах боломжийг олгодог.

Усан цахилгаан станцын гол давуу талуудын нэг нь бусад цахилгаан станцтай харьцуулахад байгаль орчинд бага хохирол учруулдаг. Усан цахилгаан станцууд түлш хэрэглэдэггүй, өөрөөр хэлбэл үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүч нь хамаагүй хямд, өртөг нь газрын тос, нүүрсний үнийн хэлбэлзлээс хамаардаггүй, эрчим хүч үйлдвэрлэхэд агаар, усны бохирдол дагалддаггүй. Усан цахилгаан станцуудад цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэснээр жилд 50 сая тонн стандартын түлш хэмнэж байна. 250 сая тонн хэмнэлт гаргах боломжтой.

Ус бол сэргээгдэх цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэр бөгөөд чулуужсан түлшээс ялгаатай нь тоо томшгүй олон удаа ашиглах боломжтой. Усан цахилгаан станц нь бүх бүс нутгийг эрчим хүчээр хангах чадвартай сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэр юм. Өөр нэг давуу тал нь усан цахилгаан станцууд түлш шатдаггүй тул хог хаягдлыг зайлуулах, зайлуулах нэмэлт зардал гарахгүй.

Үүний зэрэгцээ усан цахилгаан станцууд нь байгаль орчны үүднээс хэд хэдэн сул талуудтай байдаг. Нам дор гол мөрөн дээр усан цахилгаан станц барихдаа тариалангийн талбайн том талбай үерт автдаг. Усан санг бий болгох нь экосистемийг эрс өөрчилдөг бөгөөд энэ нь зөвхөн ихтиофауна төдийгүй амьтны ертөнцөд нөлөөлдөг. Зарим экологичдын тэмдэглэснээр байгаль орчны цогц арга хэмжээг хэрэгжүүлснээр хэдэн арван жилийн дараа экосистемийг сэргээх боломжтой болно.

Атомын цахилгаан станц - ирээдүйн эрчим хүч?

Цөмийн энергийг харьцангуй саяхан нээж, дэлхийн анхны атомын цахилгаан станц 1954 онд Обнинск хотод ажиллаж эхэлсэн. Өнөөдөр цөмийн салбар идэвхтэй хөгжиж байгаа ч Фукушимагийн эмгэнэлт олон улс орон цөмийн цахилгаан станцын ирээдүйн талаарх үзэл бодлоо эргэн харахаас өөр аргагүйд хүрчээ.

Дотоодын эрчим хүчний системд үйлдвэрлэсэн эрчим хүчний багахан хэсгийг атомын цахилгаан станц эзэлдэг. 2011 онд тус улсын атомын цахилгаан станцууд 172.9 тэрбум кВт.цаг буюу дөнгөж 16.9%-ийг үйлдвэрлэсэн байна. Гэсэн хэдий ч "Росатом" төрийн корпорац Орос болон бусад оронд цөмийн үйлдвэрлэлийг хөгжүүлэх ноцтой төлөвлөгөөтэй байна.

Атомын цахилгаан станцууд хэдийгээр барилгын өртөг өндөртэй ч эдийн засгийн хувьд ашигтай: үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүч нь харьцангуй хямд байдаг. Мөн байгаль орчны үүднээс атомын цахилгаан станцууд хэд хэдэн давуу талтай.

Атомын цахилгаан станцууд түлшний шаталтаас үүссэн үнс болон бусад аюултай бодисыг агаар мандалд ялгаруулдаггүй. Агаар мандалд бохирдуулагч бодисын ялгаралтын гол хувийг ашиглалтад орсон бойлерууд, диспансерийн бойлерууд, үе үе асаалттай нөөц дизель генераторын станцууд эзэлдэг. Улсын тайланд дурдсанаар 2010 онд тус улсын бүх атомын цахилгаан станцууд агаар мандалд ердөө 1559 тонн бохирдуулагч бодис ялгаруулжээ (Харьцуулбал дээрх улсын 4 цахилгаан станц 410360 тонныг ялгаруулсан). Тус улсын бүх аж ахуйн нэгжийн агаар мандлын агаарт гаргаж буй бохирдуулагч бодисын нийт хэмжээ дэх атомын цахилгаан станцуудын эзлэх хувь олон жилийн турш 0.012% -иас бага байна.

Цөмийн түлшний нөөц - уран нь бусад төрлийн түлшнээс хамаагүй их юм. Орос улс дэлхийн ураны батлагдсан нөөцийн 8.9%-ийг эзэмшиж, нийт жагсаалтын дөрөвдүгээрт бичигдэж байна.

Гэсэн хэдий ч тодорхой давуу талуудыг үл харгалзан Герман, Швейцарь, Итали, Япон болон бусад хэд хэдэн орнууд цөмийн эрчим хүчээ орхисон. Германд эрчим хүчний системд атомын цахилгаан станцын эзлэх хувь 32% байгаа ч 2022 он гэхэд тус улсын сүүлчийн станц унтарна. Үүний гол шалтгаан нь атомын цахилгаан станцуудын байгаль орчин, хүн амын аюулгүй байдал юм. Агшин зуурын амар амгалан атом нь олон сая хүн, амьтны үхэл, хүнд өвчнийг хариуцаж, байгаль орчинд нөхөж баршгүй хохирол учруулж болзошгүй юм. Атомын цахилгаан станцын ослын гамшгийн үр дагавар нь эдгээр бүх давуу талыг шууд устгадаг.

Түүгээр ч барахгүй цөмийн реакторыг ажиллуулах явцад цацраг идэвхт хаягдал үүсдэг бөгөөд энэ нь байгаль орчинд бага эсвэл бага аюулгүй болох хүртэл хэдэн зуун мянган жилийн турш хадгалагдах ёстой. Тэдний хадгалалтыг аюулгүй болгох шийдлийг дэлхий хараахан олоогүй байна. Цөмийн хаягдлын нэг хэсгийг дараа нь ашиглахын тулд уран, плутонийг хэсэгчлэн олборлож боловсруулах (нөхөн сэргээх) руу илгээдэг (гэхдээ боловсруулалтын үр дүнд шинэ хог хаягдал үүсдэг, хэмжээ нь анхны хаягдлын хэмжээнээс хэдэн мянга дахин их байдаг), эсвэл газарт булах зориулалттай. Ураны олборлолт, түүнийг цөмийн түлш болгон хувиргах үйл явц нь байгаль орчны үүднээс ч бас алдаатай.

Зөв ажиллаж байгаа атомын цахилгаан станцад ч зарим цацраг идэвхт бодис агаар, усанд ордог гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хэдийгээр эдгээр нь бага хэмжээний тун боловч урт хугацаанд байгаль орчинд ямар нөлөө үзүүлэхийг таамаглахад хэцүү байдаг.

Ахиц дэвшил зогсохгүй, ирээдүйн эрчим хүчний салбар яг ямар байхыг хэлэхэд хэцүү. Гэхдээ хүний ​​бусад үйл ажиллагааны нэгэн адил энерги нь байгаль орчинд тодорхой хэмжээний сөрөг нөлөө үзүүлдэг гэдгийг бид ойлгох ёстой. Харамсалтай нь үүнээс бүрэн зайлсхийх боломжгүй юм. Гэхдээ байгальд учруулсан хохирлыг багасгахын тулд бүх хүчин чармайлт гаргах бүрэн боломжтой. Жишээлбэл, байгаль орчинд ээлтэй технологиудыг (үнэтэй ч гэсэн) сонго. Ийнхүү байгаль орчны үүднээс авч үзвэл олон тооны сул талуудтай ч сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэр болох усыг ашигладаг ийм хэмжээний цорын ганц усан цахилгаан станц нь бусад цахилгаан эрчим хүчний байгууламжуудтай харьцуулахад байгаль орчинд хамгийн бага хохирол учруулдаг хэвээр байна.

Уг ажлыг 11-р ангийн сурагч В.Селиверстов, Н.Руденко нар гүйцэтгэсэн.

Цөмийн эрчим хүчний хэрэгцээ.

• Бид цахилгаан эрчим хүчийг нөхөн сэргээгдэхгүй газрын тос, байгалийн хий, сэргээгдэх эх үүсвэрээс ус, салхи, нарнаас авч сурсан. Гэвч нар эсвэл салхины энерги нь манай соёл иргэншлийн идэвхтэй амьдралыг хангахад хангалтгүй юм. Гэвч усан цахилгаан станц, дулааны цахилгаан станцууд орчин үеийн амьдралын хэмнэлд шаардагдах шиг цэвэр, хэмнэлттэй биш юм.

Цөмийн энергийн физик үндэс.

Зарим хүнд элементүүдийн цөмүүд, жишээлбэл, плутони, ураны зарим изотопууд нь тодорхой нөхцөлд задарч, асар их хэмжээний энерги ялгаруулж, бусад изотопуудын цөм болж хувирдаг. Энэ процессыг цөмийн задрал гэж нэрлэдэг. Цөм бүр хуваагдахдаа "гинжин хэлхээний дагуу" хөршүүдээ задлахад оролцдог тул энэ процессыг гинжин урвал гэж нэрлэдэг. Түүний явцыг тусгай технологи ашиглан байнга хянаж байдаг тул бас хянадаг. Энэ бүхэн реакторт тохиолддог бөгөөд асар их энерги ялгардаг. Энэ энерги нь усыг халааж, цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэдэг хүчирхэг турбинуудыг эргүүлдэг.

Атомын цахилгаан станцуудын ажиллах зарчим

Дэлхийн цөмийн эрчим хүч.

• Цөмийн эрчим хүчний үйлдвэрлэлээрээ дэлхийд тэргүүлэгч нь АНУ, Япон, Их Британи, Франц, мэдээжийн хэрэг Орос зэрэг техникийн хувьд хамгийн өндөр хөгжилтэй орнууд юм. Одоогоор дэлхий даяар 450 орчим цөмийн реактор ажиллаж байна.

• Хаягдсан атомын цахилгаан станцууд: Герман, Швед, Австри, Итали.

Оросын атомын цахилгаан станцууд.

• Балаковская

• Белоярская

• Волгодонская

• Калининская

• Кола

• Курск

• Ленинградская

• Нововоронежская

• Смоленская

Оросын цөмийн эрчим хүч.

ОХУ-ын цөмийн энергийн түүх 1945 оны 8-р сарын 20-нд "Урантай ажиллах тусгай хороо" байгуулагдаж, 9 жилийн дараа Обнинск хэмээх анхны атомын цахилгаан станц баригдсанаас эхэлжээ. Дэлхийд анх удаа атомын энергийг номхруулж, энх тайвны зорилгоор ашигласан. 50 жил өө сэвгүй ажилласан Обнинскийн атомын цахилгаан станц домог болж, ашиглалтын хугацаа нь дууссаны дараа унтарчээ.

• Одоогийн байдлаар Орос улсад 10 атомын цахилгаан станцад 31 атомын цахилгаан станц ажиллаж байгаа нь тус улсын бүх гэрлийн чийдэнгийн дөрөвний нэгийг хангадаг.

Балаковская атом.

Балаковская атом.

Балаково АЦС бол Оросын хамгийн том цахилгаан үйлдвэрлэгч юм. Жилд 30 гаруй тэрбум кВт үйлдвэрлэдэг. цаг цахилгаан эрчим хүч (улс орны бусад цөмийн, дулааны болон усан цахилгаан станцаас илүү). Балаково АЦС нь Волга Холбооны дүүргийн цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн дөрөвний нэгийг, тус улсын бүх атомын цахилгаан станцын үйлдвэрлэлийн тавны нэгийг хангадаг. Түүний цахилгаан эрчим хүчийг Волга бүс (нийлүүлдэг цахилгаан эрчим хүчний 76%), Төв (13%), Урал (8%), Сибирь (3%) зэрэг хэрэглэгчдэд найдвартай хангадаг. Балаково АЦС-аас авах цахилгаан нь Оросын бүх атомын цахилгаан станц, дулааны цахилгаан станцуудын дунд хамгийн хямд нь юм. Балаково АЦС-ын суурилагдсан хүчин чадлын ашиглалтын коэффициент (IUR) 80 гаруй хувьтай байна.

техникийн үзүүлэлтүүд.

• Реакторын төрөл VVER-1000 (V-320)

• 1000 МВт-ын нэрлэсэн хүч, 1500 эрг / мин эргэлтийн хурдтай K-1000-60/1500-2 төрлийн турбины нэгж;

• 1000 МВт чадалтай, 24 кВ хүчдэлтэй ТВВ-1000-4 төрлийн генераторууд.

• Жилд 30-32 тэрбум кВт гаруй цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэдэг (2009 - 31,299 тэрбум кВт.ц).

• Суурилуулсан хүчин чадлын ашиглалтын коэффициент 89.3% байна.

Балаково атомын цахилгаан станцын түүх.

• 1977 оны 10-р сарын 28 - анхны чулууг тавьсан.

• 1985 оны 12-р сарын 12 - 1-р эрчим хүчний блок ашиглалтад оров.

• 1985 оны 12-р сарын 24 - анхны урсгал.

• 1987 оны 10-р сарын 10 - 2-р эрчим хүчний блок.

• 1988 оны 12-р сарын 28 - эрчим хүчний нэгж 3.

• 1993 оны 5-р сарын 12 - 4-р эрчим хүчний нэгж.

Атомын цахилгаан станцын давуу талууд:

• Ашигласан түлшний хэмжээ бага, боловсруулсны дараа дахин ашиглах боломж.

• Өндөр нэгжийн хүч: эрчим хүчний нэгж тутамд 1000-1600 МВт;

• Эрчим хүчний, ялангуяа дулааны харьцангуй бага зардал;

• Усны эрчим хүчний томоохон нөөц, томоохон орд газруудаас алслагдсан бүс нутагт, нар, салхины эрчим хүчийг ашиглах боломж хязгаарлагдмал газруудад байрлуулах боломж;

• Атомын цахилгаан станцын ашиглалтын явцад тодорхой хэмжээний ионжуулсан хий агаар мандалд ялгардаг ч ердийн дулааны цахилгаан станц нь нүүрсэнд агуулагдах цацраг идэвхт элементийн байгалийн агууламжаас шалтгаалан утааны хамт илүү их хэмжээний цацраг ялгаруулдаг.

Атомын цахилгаан станцын сул тал:

• Цацраг түлш нь аюултай: нарийн төвөгтэй, үнэтэй, цаг хугацаа шаардсан боловсруулалт, хадгалалтын арга хэмжээ шаарддаг;

• Дулааны нейтрон реакторын хувьд хувьсах чадлын үйл ажиллагаа нь хүсээгүй;

• Статистикийн үүднээс авч үзвэл томоохон осол гарах магадлал маш бага боловч ийм ослын үр дагавар нь маш хүнд байдаг тул ослоос эдийн засгийн хамгаалалтад ихэвчлэн ашигладаг даатгалыг хэрэглэхэд хэцүү болгодог;

• 700-800 МВт-аас бага хүчин чадалтай нэгжийн суурилагдсан хүчин чадлын 1 МВт-д ногдох тодорхой хэмжээний томоохон хөрөнгийн хөрөнгө оруулалт, ерөнхийдөө станц барих, түүний дэд бүтцийг байгуулах, түүнчлэн ашигласан нэгжийг дараа нь устгахад шаардлагатай. ;

• Атомын цахилгаан станцын хувьд татан буулгах (цацрагт байгууламжийн цацраг идэвхт байдлын улмаас) онцгой болгоомжтой, хог хаягдлыг удаан хугацааны ажиглалтаар хангах шаардлагатай байдаг - энэ нь атомын цахилгаан станцын ашиглалтын хугацаанаас мэдэгдэхүйц урт хугацаа юм. Атомын цахилгаан станцын эдийн засгийн үр нөлөө хоёрдмол утгатай бөгөөд зөв тооцоолоход хэцүү байдаг.

Орчин үеийн ертөнцөд цөмийн эрчим хүчийг ашиглах нь маш чухал бөгөөд хэрэв бид маргааш сэрээд цөмийн урвалын энерги алга болсон бол бидний мэдэх дэлхий оршин тогтнохоо болино. Франц, Япон, Герман, Их Британи, АНУ, Орос зэрэг орнуудын аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэл, амьдралын үндэс нь энх тайван байдаг. Хэрэв сүүлийн хоёр улс цөмийн эрчим хүчний эх үүсвэрийг дулааны станцаар сольж чадаж байгаа бол Франц эсвэл Японы хувьд энэ нь ердөө л боломжгүй юм.

Цөмийн эрчим хүчийг ашиглах нь олон асуудал үүсгэдэг. Үндсэндээ эдгээр бүх асуудал нь атомын цөмийн (бидний цөмийн энерги гэж нэрлэдэг) холболтын энергийг ашиг тусын тулд ашигласнаар хүн зүгээр л хаях боломжгүй өндөр цацраг идэвхт хог хаягдал хэлбэрээр ихээхэн хор хөнөөлийг хүлээн авдагтай холбоотой юм. Цөмийн энергийн эх үүсвэрээс гарсан хог хаягдлыг аюулгүй нөхцөлд боловсруулж, тээвэрлэж, булж, удаан хугацаагаар хадгалах ёстой.

Цөмийн энергийг ашиглахын давуу болон сул талууд, ашиг тус, хор хөнөөл

Атом-цөмийн энергийг ашиглахын давуу болон сул талууд, тэдгээрийн ашиг тус, хор хөнөөл, хүн төрөлхтний амьдрал дахь ач холбогдлыг авч үзье. Цөмийн эрчим хүч өнөөдөр зөвхөн аж үйлдвэржсэн орнуудад л хэрэгтэй байгаа нь ойлгомжтой. Өөрөөр хэлбэл, энх тайвны цөмийн энергийг ихэвчлэн үйлдвэр, боловсруулах үйлдвэр гэх мэт байгууламжид ашигладаг. Энэ нь хямд цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэрээс (усан цахилгаан станц гэх мэт) алслагдсан эрчим хүч их шаарддаг үйлдвэрүүд бөгөөд дотоод үйл явцыг хангах, хөгжүүлэхийн тулд атомын цахилгаан станцуудыг ашигладаг.

Газар тариалангийн бүс нутаг, хотуудад цөмийн эрчим хүчний хэрэгцээ тийм ч их байдаггүй. Үүнийг дулааны болон бусад станцаар солих бүрэн боломжтой. Цөмийн энергийг эзэмших, олж авах, хөгжүүлэх, үйлдвэрлэх, ашиглах нь ихэвчлэн аж үйлдвэрийн бүтээгдэхүүний хэрэгцээг хангахад чиглэгддэг. Автомашины үйлдвэр, цэргийн үйлдвэрлэл, металлурги, химийн үйлдвэр, газрын тос, байгалийн хийн цогцолбор гэх мэт ямар төрлийн үйлдвэрүүд болохыг харцгаая.

Орчин үеийн хүн шинэ машин жолоодохыг хүсдэг үү? Загварлаг синтетик хувцас өмсөж, синтетик хоол идэж, бүх зүйлийг синтетикаар боохыг хүсч байна уу? Янз бүрийн хэлбэр, хэмжээтэй өнгөлөг бүтээгдэхүүн хүсч байна уу? Та бүх шинэ утас, зурагт, компьютер авахыг хүсч байна уу? Та маш их худалдан авч, эргэн тойрныхоо тоног төхөөрөмжийг байнга солихыг хүсч байна уу? Та өнгөт савлагаатай химийн амттай хоол идмээр байна уу? Та тайван амьдармаар байна уу? Телевизийн дэлгэцээс сайхан яриа сонсохыг хүсч байна уу? Тэр маш олон танк, түүнчлэн пуужин, крейсер, түүнчлэн хясаа, буу байхыг хүсч байна уу?

Тэгээд тэр бүгдийг нь авдаг. Эцсийн дүндээ үг, үйлийн зөрүү дайнд хүргэнэ гэдэг хамаагүй. Үүнийг дахин боловсруулахад бас эрчим хүч шаардагддаг нь хамаагүй. Одоогоор тэр хүн тайван байна. Тэр идэж, ууж, ажилдаа явж, зарж, худалдаж авдаг.

Мөн энэ бүхэн эрчим хүч шаарддаг. Энэ нь бас маш их газрын тос, хий, металл гэх мэтийг шаарддаг. Мөн энэ бүх үйлдвэрлэлийн үйл явц нь цөмийн эрчим хүч шаарддаг. Тиймээс хэн ч юу ч гэж хэлсэн аж үйлдвэрийн анхны термоядролын хайлуулах реакторыг үйлдвэрлэлд оруулах хүртэл цөмийн эрчим хүч л хөгжинө.

Цөмийн энергийн давуу тал гэж бидний хэрэглэж заншсан бүх зүйлийг найдвартай жагсааж болно. Сул тал нь нөөцийн хомсдол, цөмийн хаягдлын асуудал, хүн амын өсөлт, тариалангийн талбайн доройтлын улмаас үхэлд хүргэх гунигтай төлөв юм. Өөрөөр хэлбэл, цөмийн эрчим хүч нь хүн төрөлхтөнд байгалиа улам бүр хяналтандаа авч эхлэх боломжийг олгож, түүнийг хэмжээлшгүй их хэмжээгээр хүчирхийлж, хэдэн арван жилийн дотор үндсэн нөөцөө нөхөн үржих босгыг даван туулж, 2000 оны хооронд хэрэглээний уналтын процессыг эхлүүлсэн юм. болон 2010 он. Энэ үйл явц нь объектив байдлаар хүнээс хамаарахаа больсон.

Хүн бүр бага идэж, бага амьдарч, байгаль орчноо бага таашаах болно. Цөмийн энергийн бас нэг нэмэх, хасах нь энд байгаа бөгөөд атомыг эзэмшсэн улс орнууд атомыг эзэмшээгүй хүмүүсийн ховор нөөцийг илүү үр дүнтэй дахин хуваарилах боломжтой болно. Түүгээр ч барахгүй зөвхөн термоядролыг нэгтгэх хөтөлбөрийг хөгжүүлснээр хүн төрөлхтөн зүгээр л амьд үлдэх боломжтой болно. Одоо энэ нь ямар төрлийн "араатан" болох атомын (цөмийн) энерги, юугаар хооллодог талаар дэлгэрэнгүй тайлбарлая.

Масс, бодис ба атомын (цөмийн) энерги

Бид "масс ба энерги нь ижил зүйл" гэсэн үг эсвэл E = mc2 илэрхийлэл нь атомын (цөмийн) бөмбөг дэлбэрснийг тайлбарладаг гэсэн дүгнэлтийг олонтаа сонсдог. Одоо та цөмийн эрчим хүч, түүний хэрэглээний талаар анхны ойлголттой болсон тул “масс нь энергитэй тэнцүү” гэх мэтээр андуурах нь үнэхээр ухаалаг хэрэг биш юм. Ямар ч тохиолдолд агуу нээлтийг тайлбарлах ийм арга нь хамгийн сайн зүйл биш юм. Энэ бол шинэчлэгч залуус болох "Шинэ цагийн галилчууд"-ын ухаан л бололтой. Үнэн хэрэгтээ, олон туршилтаар батлагдсан онолын таамаглал нь зөвхөн энерги масстай гэж хэлдэг.

Одоо бид орчин үеийн үзэл бодлыг тайлбарлаж, түүний хөгжлийн түүхийг товч тоймлон өгөх болно.
Аливаа материаллаг биеийн энерги нэмэгдэхэд масс нь нэмэгддэг бөгөөд бид энэ нэмэлт массыг эрчим хүчний өсөлттэй холбон тайлбарладаг. Жишээлбэл, цацрагийг шингээх үед шингээгч илүү халуун болж, масс нь нэмэгддэг. Гэсэн хэдий ч энэ өсөлт нь маш бага тул ердийн туршилтын хэмжилтийн нарийвчлалаас давсан хэвээр байна. Эсрэгээр, хэрэв бодис цацраг ялгаруулдаг бол цацраг туяагаар зөөгдөж буй массынхаа дусал дуслыг алддаг. Илүү өргөн асуулт гарч ирнэ: бүх материйн массыг энергиээр тодорхойлдоггүй гэж үү, өөрөөр хэлбэл бүх бодист агуулагдах эрчим хүчний асар их нөөц байдаггүй гэж үү? Олон жилийн өмнө цацраг идэвхт өөрчлөлтүүд үүнд эерэг хариу өгсөн. Цацраг идэвхт атом задрахад асар их энерги ялгардаг (ихэвчлэн кинетик энерги хэлбэрээр) атомын массын багахан хэсэг алга болдог. Хэмжилтүүд үүнийг тодорхой харуулж байна. Тиймээс энерги нь массыг авч явдаг бөгөөд ингэснээр материйн массыг бууруулдаг.

Иймээс материйн массын нэг хэсэг нь цацрагийн масс, кинетик энерги гэх мэт солигдох боломжтой байдаг. Тийм ч учраас бид: "Энерги ба бодис нь хэсэгчлэн харилцан хувирах чадвартай" гэж хэлдэг. Түүгээр ч барахгүй одоо бид масстай, мөн масстай цацрагт бүрэн хувирах чадвартай материйн бөөмсийг үүсгэж чадна. Энэ цацрагийн энерги нь бусад хэлбэрт хувирч, массаа тэдэнд шилжүүлж чаддаг. Харин эсрэгээр цацраг нь бодисын бөөмс болж хувирдаг. Тиймээс бид "эрчим хүч нь масстай" гэхийн оронд "матери ба цацрагийн бөөмсүүд хоорондоо хувирах чадвартай тул бусад энергийн хэлбэрүүдтэй харилцан хувирах чадвартай" гэж хэлж болно. Энэ бол матери үүсэх, устгах явдал юм. Ийм хор хөнөөлтэй үйл явдлууд энгийн физик, хими, технологийн салбарт тохиолдох боломжгүй, тэдгээрийг цөмийн физикийн судлагдсан микроскоп боловч идэвхтэй үйл явцаас эсвэл атомын бөмбөгний өндөр температурт тигель, нар, одноос хайх ёстой. Гэсэн хэдий ч "эрчим хүч бол масс" гэж хэлэх нь үндэслэлгүй болно. Бид "энерги нь матери шиг масстай" гэж хэлдэг.

Энгийн бодисын масс

Энгийн материйн масс нь (гэрлийн хурд)2-ын массын үржвэртэй тэнцэх хэмжээний дотоод энергийн асар их нөөцийг агуулдаг гэж бид хэлдэг. Гэхдээ энэ энерги нь массад агуулагддаг бөгөөд ядаж нэг хэсэг нь алга болохгүйгээр ялгарах боломжгүй юм. Ийм гайхалтай санаа яаж гарч ирсэн бэ, яагаад үүнийг эрт илрүүлээгүй юм бэ? Үүнийг өмнө нь янз бүрийн хэлбэрээр туршилт, онолоор санал болгож байсан боловч 20-р зууныг хүртэл энергийн өөрчлөлт ажиглагдаагүй, учир нь ердийн туршилтаар энэ нь массын гайхалтай бага өөрчлөлттэй тохирч байв. Гэсэн хэдий ч бид одоо нисдэг сум нь кинетик энергийн улмаас нэмэлт масстай гэдэгт итгэлтэй байна. 5000 м/сек хурдтай ч гэсэн тайван байдалд яг 1 г жинтэй суманд 1 кг жинтэй цагаан халуун цагаан алт ердөө 0.00000000004 кг нэмэх бөгөөд бараг ямар ч жинг бүртгэх боломжгүй болно. өөрчлөлтүүд. Атомын цөмөөс эрчим хүчний асар их нөөц ялгарах, эсвэл атомын "харваа"-г гэрлийн хурдтай ойролцоо хурдтай болгох үед л энергийн масс мэдэгдэхүйц болдог.

Нөгөөтэйгүүр, массын нарийн ялгаа ч гэсэн асар их хэмжээний энерги ялгарах боломжийг харуулж байна. Тиймээс устөрөгч ба гелийн атомууд харьцангуй масстай 1.008 ба 4.004 байна. Хэрэв дөрвөн устөрөгчийн цөм нэг гелий цөмд нэгдэж чадвал 4.032-ын масс 4.004 болж өөрчлөгдөнө. Ялгаа нь бага, ердөө 0.028 буюу 0.7% байна. Гэхдээ энэ нь асар их энерги ялгаруулна (гол төлөв цацраг хэлбэрээр). 4.032 кг устөрөгч нь 0.028 кг цацраг үүсгэх бөгөөд энэ нь ойролцоогоор 600000000000 Калори энергитэй байх болно.

Химийн дэлбэрэлтэд ижил хэмжээний устөрөгч хүчилтөрөгчтэй нийлэхэд ялгардаг 140,000 калитай үүнийг харьцуул.
Энгийн кинетик энерги нь циклотрон дахь маш хурдан протонуудын массад ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд энэ нь ийм машинтай ажиллахад хүндрэл учруулдаг.

Бид яагаад E=mc2 гэдэгт итгэсээр байна вэ?

Одоо бид үүнийг харьцангуйн онолын шууд үр дагавар гэж ойлгож байгаа боловч цацрагийн шинж чанартай холбоотой анхны сэжиг 19-р зууны төгсгөлд гарч ирэв. Тэр үед цацраг нь масстай байх магадлалтай юм шиг санагдсан. Цацраг нь далавчинд байгаа мэт энергийн хурдаар, эс тэгвээс энэ нь өөрөө эрчим хүч болдог тул "материаллаг бус" зүйлд хамаарах массын жишээ гарч ирэв. Цахилгаан соронзон долгион нь "масстай" байх ёстой гэж цахилгаан соронзон долгионы туршилтын хуулиуд таамаглаж байсан. Гэхдээ харьцангуйн онолыг бүтээхээс өмнө зөвхөн хязгааргүй төсөөлөл л m=E/c2 харьцааг энергийн бусад хэлбэрт шилжүүлж чаддаг байв.

Бүх төрлийн цахилгаан соронзон цацраг (радио долгион, хэт улаан туяа, үзэгдэх ба хэт ягаан туяа гэх мэт) нь нийтлэг шинж чанартай байдаг: тэд бүгд ижил хурдтай вакуум орчинд тархдаг бөгөөд бүх энерги, импульсийг дамжуулдаг. Бид гэрэл болон бусад цацрагийг өндөр боловч тодорхой хурдтайгаар c = 3*108 м/сек тархаж буй долгион хэлбэрээр төсөөлдөг. Гэрэл шингээгч гадаргуу дээр тусах үед дулаан үүсдэг бөгөөд энэ нь гэрлийн урсгал нь энергийг зөөдөг болохыг харуулж байна. Энэ энерги нь урсгалын хамт гэрлийн ижил хурдаар тархах ёстой. Үнэн хэрэгтээ гэрлийн хурдыг яг ингэж хэмждэг: гэрлийн энергийн тодорхой хэсгийг хол зайд туулах цаг хугацаа.

Зарим металлын гадаргуу дээр гэрэл тусах үед яг л авсаархан бөмбөлөгт цохиулсан мэт нисдэг электронуудыг устгадаг. , бидний "квант" гэж нэрлэдэг төвлөрсөн хэсгүүдэд тархсан бололтой. Хэдийгээр эдгээр хэсгүүд нь долгионоор үүсгэгддэг ч цацрагийн квант шинж чанар нь энэ юм. Ижил долгионы урттай гэрлийн хэсэг бүр ижил энергитэй, тодорхой "квант" энергитэй байдаг. Ийм хэсгүүд нь гэрлийн хурдаар (үнэндээ тэд хөнгөн), энерги, импульс (момент) дамжуулдаг. Энэ бүхэн нь тодорхой массыг цацрагт хамааруулах боломжийг олгодог - хэсэг бүрт тодорхой массыг хуваарилдаг.

Толин тусгалаас гэрэл тусах үед дулаан ялгардаггүй, учир нь ойсон туяа нь бүх энергийг авч явдаг боловч толин тусгал нь уян харимхай бөмбөлөгүүд эсвэл молекулуудын даралттай төстэй дарамтанд ордог. Хэрэв толины оронд гэрэл шингээгч хар гадаргуу дээр тусвал даралт нь хагас дахин их болно. Энэ нь туяа нь толины эргэлдэх хөдөлгөөний хэмжээг дамжуулж байгааг харуулж байна. Тиймээс гэрэл нь масстай юм шиг ажилладаг. Гэхдээ ямар нэг зүйл масстай гэдгийг мэдэх өөр арга бий юу? Масс нь урт, ногоон өнгө, ус гэх мэт бие даасан байдлаар байдаг уу? Эсвэл даруу байдал шиг зан авираар тодорхойлогддог зохиомол ойлголт уу? Масс нь үнэндээ бидэнд гурван илрэлээр мэдэгддэг.

• A. "Бодисын" хэмжээг тодорхойлсон тодорхой бус мэдэгдэл (Энэ үүднээс авч үзвэл масс нь материйн төрөл зүйл юм - бидний харж, хүрч, түлхэж чадах зүйл).
• B. Үүнийг бусад физик хэмжигдэхүүнтэй холбосон зарим мэдэгдлүүд.
• B. Масс хадгалагдана.

Энэ нь импульс ба энергийн массыг тодорхойлоход үлддэг. Тэгвэл импульс, энергитэй хөдөлж буй аливаа зүйл "масс"-тай байх ёстой. Түүний масс нь (эрч хүч) / (хурд) байх ёстой.

Харьцангуйн онол

Үнэмлэхүй орон зай, цаг хугацааны талаархи хэд хэдэн туршилтын парадоксуудыг хооронд нь холбох хүсэл нь харьцангуйн онолыг бий болгосон. Гэрэлтэй хийсэн хоёр төрлийн туршилт нь хоорондоо зөрчилдсөн үр дүнг өгч, цахилгаантай хийсэн туршилтууд энэ зөрчлийг улам хурцатгасан. Дараа нь Эйнштейн вектор нэмэх энгийн геометрийн дүрмийг өөрчлөхийг санал болгов. Энэхүү өөрчлөлт нь түүний “харьцангуйн тусгай онол”-ын мөн чанар юм.

Бага хурдны хувьд (хамгийн удаан эмгэн хорхойноос хамгийн хурдан пуужин хүртэл) шинэ онол нь хуучин онолтой тохирч байна.
Гэрлийн хурдтай харьцуулж болох өндөр хурдтай үед бидний урт эсвэл цаг хугацааны хэмжилт нь ажиглагчтай харьцуулахад биеийн хөдөлгөөнөөр өөрчлөгддөг, ялангуяа биеийн жин нь илүү хурдан хөдөлдөг.

Дараа нь харьцангуйн онол энэ массын өсөлтийг бүхэлд нь ерөнхий гэж зарлав. Хэвийн хурдтай үед ямар ч өөрчлөлт гардаггүй бөгөөд зөвхөн 100,000,000 км/ц хурдтай үед масс 1%-иар нэмэгддэг. Гэсэн хэдий ч цацраг идэвхт атом эсвэл орчин үеийн хурдасгуураас ялгардаг электрон ба протоны хувьд 10, 100, 1000% хүрдэг. Ийм өндөр энергитэй бөөмстэй хийсэн туршилтууд нь масс ба хурдны хамаарлыг маш сайн баталж өгдөг.

Нөгөө ирмэг дээр ямар ч тайван массгүй цацраг байдаг. Энэ нь бодис биш бөгөөд тайван байдалд байлгах боломжгүй; Энэ нь зүгээр л масстай бөгөөд c хурдтай хөдөлдөг тул түүний энерги mc2-тэй тэнцүү байна. Бид гэрлийн хөдөлгөөнийг бөөмсийн урсгал хэлбэрээр тэмдэглэхийг хүсч байхдаа квантуудыг фотон гэж ярьдаг. Фотон бүр тодорхой m масстай, тодорхой энерги E=mс2, импульс (импульс) байна.

Цөмийн өөрчлөлтүүд

Цөмтэй хийсэн зарим туршилтуудад хүчтэй дэлбэрэлтийн дараах атомын масс нь нийт масстай тэнцэхгүй байна. Гарсан энерги нь массын зарим хэсгийг дагуулдаг; алга болсон атомын материалын хэсэг алга болсон бололтой. Гэсэн хэдий ч, хэрэв бид хэмжсэн энергид E/c2 массыг оноовол масс хадгалагдаж байгааг олж мэднэ.

Материйн устах

Бид массыг материйн зайлшгүй шинж чанар гэж үзэж дассан тул массын бодисоос цацраг туяа руу - чийдэнгээс зугтаж буй гэрлийн туяа руу шилжих нь бараг л материйг устгахтай адил юм. Дахиад нэг алхам - тэгээд юу болж байгааг олж мэдээд бид гайхах болно: эерэг ба сөрөг электронууд, бодисын бөөмсүүд хоорондоо нэгдэж, цацраг болж бүрэн хувирдаг. Тэдний бодисын масс нь цацрагийн ижил масс болж хувирдаг. Энэ бол хамгийн шууд утгаараа материйн алга болсон тохиолдол юм. Яг л анхаарлаа төвлөрүүлж байгаа шиг, гэрлийн гялбаанд.

Хэмжилтээс харахад (энерги, устгах үеийн цацраг)/ c2 нь эерэг ба сөрөг электронуудын нийт масстай тэнцүү байна. Антипротон нь протонтой нийлж устгадаг бөгөөд ихэвчлэн өндөр кинетик энергитэй хөнгөн хэсгүүдийг ялгаруулдаг.

Матери үүсэх

Одоо бид өндөр энергийн цацрагийг (хэт богино долгионы рентген туяа) удирдаж сурсан тул цацрагаас бодисын бөөмсийг бэлтгэх боломжтой. Хэрэв бай ийм туяагаар бөмбөгдвөл тэд заримдаа эерэг ба сөрөг электрон гэх мэт хос бөөмс үүсгэдэг. Цацрагийн болон кинетик энергийн хувьд m=E/c2 томъёог дахин ашиглавал масс хадгалагдана.

Цөмийн (атомын) эрчим хүчний цогцолборын тухай

• Зураг, зураг, гэрэл зургийн галерей.
• Цөмийн эрчим хүч, атомын энерги - үндэс, боломж, хэтийн төлөв, хөгжил.
• Сонирхолтой баримт, хэрэгтэй мэдээлэл.
• Ногоон мэдээ – Цөмийн энерги, атомын энерги.
• Материал ба эх сурвалжийн холбоос - Цөмийн (атомын) энерги.