Улучшение урожая и увеличение мировых ресурсов при помощи ядерной энергии
Добавил пользователь Дмитрий К. Обновлено: 19.09.2024
Термоядерные реакции
Масса покоя ядра урана больше суммы масс покоя осколков, на которые делится ядро.
Для легких ядер дело обстоит как раз наоборот.
Так, масса покоя ядра гелия значительно меньше суммы масс покоя двух ядер тяжелого водорода, на которые можно разделить ядро гелия.
Это означает, что при слиянии легких ядер масса покоя уменьшается и, следовательно, должна выделяться значительная энергия.
Подобного рода реакции слияния легких ядер могут протекать только при очень высоких температурах.
Поэтому они называются термоядерными.
Термоядерные реакции — это реакции слияния легких ядер при очень высокой температуре.
Для слияния ядер необходимо, чтобы они сблизились на расстояние около 10 -12 см, т. е. чтобы они попали в сферу действия ядерных сил.
Этому сближению препятствует кулоновское отталкивание ядер, которое может быть преодолено лишь за счет большой кинетической энергии теплового движения ядер.
Энергия, которая выделяется при термоядерных реакциях в расчете на один нуклон, превышает удельную энергию, выделяющуюся при цепных реакциях деления ядер.
Так, при слиянии тяжелого водорода — дейтерия — со сверхтяжелым изотопом водорода — тритием — выделяется около 3,5 МэВ на один нуклон.
При делении же урана выделяется примерно 1 МэВ энергии на один нуклон.
Термоядерные реакции играют большую роль в эволюции Вселенной.
Энергия излучения Солнца и звезд имеет термоядерное происхождение.
По современным представлениям, на ранней стадии развития звезда в основном состоит из водорода.
Температура внутри звезды столь велика, что в ней протекают реакции слияния ядер водорода с образованием гелия.
Затем при слиянии ядер гелия образуются и более тяжелые элементы.
Термоядерные реакции играют решающую роль в эволюции химического состава вещества во Вселенной.
Все эти реакции сопровождаются выделением энергии, обеспечивающей излучение света звездами на протяжении миллиардов лет.
Осуществление управляемых термоядерных реакций на Земле сулит человечеству новый, практически неисчерпаемый источник энергии.
Наиболее перспективной в этом отношении реакцией является реакция слияния дейтерия с тритием:
В этой реакции выделяется энергия 17,6 МэВ.
Поскольку трития в природе нет, он должен вырабатываться в самом термоядерном реакторе из лития.
Экономически выгодная реакция, как показывают расчеты, может идти только при нагревании реагирующих веществ до температуры порядка сотен миллионов кельвин при большой плотности вещества (10 14 —10 15 частиц в 1 см 3 ).
Такие температуры могут быть в принципе достигнуты путем создания в плазме мощных электрических разрядов.
Основная трудность на этом пути состоит в том, чтобы удержать плазму столь высокой температуры внутри установки в течение 0,1 — 1 с.
Никакие стенки из вещества здесь не годятся, так как при столь высокой температуре они сразу же превратятся в пар.
Единственно возможным является метод удержания высокотемпературной плазмы в ограниченном объеме с помощью очень сильных магнитных полей.
Однако до сих пор решить эту задачу не удалось из-за неустойчивости плазмы.
Неустойчивость приводит к диффузии части заряженных частиц сквозь магнитные стенки.
На этой установке удалось получить плазму температурой 1,3 • 10 7 К.
Однако проблема ее удержания еще не решена.
Помимо энергетического преимущества, при термоядерных реакциях не образуются радиоактивные отходы, т. е. не надо решать проблемы загрязнения окружающей среды.
В настоящее время существует уверенность в том, что рано или поздно термоядерные реакторы будут созданы.
Ученые нашей страны достигли больших успехов в создании управляемых термоядерных реакций.
Эти работы были начаты под руководством академиков Л. А. Арцимовича и М. А. Леонтовича и продолжаются их учениками.
Пока же удалось осуществить лишь неуправляемую реакцию синтеза взрывного типа в водородной (или термоядерной) бомбе.
Осуществление управляемых термоядерных реакций способно решить энергетическую проблему человечества.
Неуправляемые термоядерные реакции в водородных бомбах могут человечество уничтожить.
Применение ядерной энергии
Применение ядерной энергии для преобразования ее в электрическую впервые было осуществлено в нашей стране в 1954 г.
В г. Обнинске была введена в действие первая атомная электростанция (АЭС) мощностью 5000 кВт.
Энергия, выделяющаяся в ядерном реакторе, использовалась для превращения воды в пар, который вращал затем связанную с генератором турбину.
Развитие ядерной энергетики
По такому же принципу действуют введенные в эксплуатацию Нововоронежская, Ленинградская, Курская, Кольская и другие АЭС.
Реакторы этих станций имеют мощность 500-1000 МВт.
Атомные электростанции строятся прежде всего в европейской части страны.
Это связано с преимуществами АЭС по сравнению с тепловыми электростанциями, работающими на органическом топливе.
Ядерные реакторы не потребляют дефицитного органического топлива и не загружают перевозками угля железнодорожный транспорт.
Атомные электростанции не потребляют атмосферный кислород и не засоряют среду золой и продуктами сгорания.
Однако размещение АЭС в густонаселенных областях таит в себе потенциальную угрозу.
В реакторах на тепловых (т. е. медленных) нейтронах уран используется лишь на 1—2%.
Полное использование урана достигается в реакторах на быстрых нейтронах, в которых обеспечивается также воспроизводство нового ядерного горючего в виде плутония.
В 1980 г. на Белоярской АЭС состоялся пуск первого в мире реактора на быстрых нейтронах мощностью 600 МВт.
Ядерной энергетике, как и многим другим отраслям промышленности, присущи вредные или опасные факторы воздействия на окружающую среду.
Наибольшую потенциальную опасность представляет радиоактивное загрязнение.
Сложные проблемы возникают с захоронением радиоактивных отходов и демонтажем отслуживших свой срок атомных электростанций.
Срок их службы около 20 лет, после чего восстановление станций из-за многолетнего воздействия радиации на материалы конструкций невозможно.
АЭС проектируется с расчетом на максимальную безопасность персонала станции и населения.
Опыт эксплуатации АЭС во всем мире показывает, что биосфера надежно защищена от радиационного воздействия предприятий ядерной энергетики в нормальном режиме эксплуатации.
Однако взрыв четвертого реактора на Чернобыльской АЭС показал, что риск разрушения активной зоны реактора из-за ошибок персонала и просчетов в конструкции реакторов остается реальностью, поэтому принимаются строжайшие меры для снижения этого риска.
Ядерные реакторы устанавливаются также на атомных подводных лодках и ледоколах.
Ядерное оружие
Неуправляемая цепная реакция с большим коэффициентом увеличения нейтронов осуществляется в атомной бомбе.
Для того чтобы происходило почти мгновенное выделение энергии (взрыв), реакция должна идти на быстрых нейтронах (без применения замедлителей).
Взрывчатым веществом служит чистый уран или плутоний .
Чтобы мог произойти взрыв, размеры делящегося материала должны превышать критические.
Это достигается либо путем быстрого соединения двух кусков делящегося материала с докритическими размерами, либо же за счет резкого сжатия одного куска до размеров, при которых утечка нейтронов через поверхность падает настолько, что размеры куска оказываются надкритическими.
То и другое осуществляется с помощью обычных взрывчатых веществ.
При взрыве атомной бомбы температура достигает десятков миллионов кельвин.
При такой высокой температуре очень резко повышается давление и образуется мощная взрывная волна.
Одновременно возникает мощное излучение.
Продукты цепной реакции при взрыве атомной бомбы сильно радиоактивны и опасны для жизни живых организмов.
Атомные бомбы применили США в конце Второй мировой войны против Японии.
В 1945 г. были сброшены атомные бомбы на японские города Хиросима и Нагасаки.
В термоядерной (водородной) бомбе для инициирования реакции синтеза используется взрыв атомной бомбы, помещенной внутри термоядерной.
Нетривиальным решением оказалось то, что взрыв атомной бомбы используется не для повышения температуры, а для сильнейшего сжатия термоядерного топлива излучением, образующимся при взрыве атомной бомбы.
В нашей стране основные идеи создания термоядерной бомбы были выдвинуты после Великой Отечественной войны А. Д. Сахаровым.
С созданием ядерного оружия победа в войне стала невозможной.
Ядерная война способна привести человечество к гибели, поэтому народы всего мира настойчиво борются за запрещение ядерного оружия.
Физика атомного ядра. Физика, учебник для 11 класса - Класс!ная физика
Водород является самым распространенным химическим элементом во Вселенной, но производство его в чистом виде для целого ряда промышленных процессов является энергоемким, со значительным углеродным следом. По данным МАГАТЭ, с 1975 года спрос на водород в мире вырос более чем втрое.
Традиционные направления производства водорода — это паровая конверсия углеводородов и электролиз воды. Водород находится в химически связанном состоянии, и, чтобы высвободить его, необходим источник энергии: как правило, высокотемпературный или электричество.
Водород используется в промышленных процессах, начиная от синтетического топлива и нефтехимии до производства полупроводников и питания электромобилей на топливных элементах. Основные виды потребления водорода: генерация энергии для транспорта, промышленности и коммунального хозяйства. На водороде может передвигаться абсолютно любой транспорт: поезда, самолеты, ракеты, автомобили и даже дроны. Водород в технологических процессах — это черная металлургия, энергетика, химическая и нефтехимическая промышленность.
Чтобы снизить воздействие на окружающую среду от ежегодного производства более 70 миллионов тонн водорода, некоторые страны обращаются к атомной энергетике.
Ядерные энергетические реакторы могут быть соединены с установкой по производству водорода, чтобы эффективно производить как энергию, так и водород. Для производства водорода когенерационная система оснащена компонентами для электролиза или термохимических процессов. Электролиз - это процесс индукции расщепления молекул воды с помощью постоянного электрического тока, производящего как водород, так и кислород. Электролиз воды работает при относительно низких температурах от 80°С до 120°С, в то время как паровой электролиз работает при гораздо более высоких температурах и поэтому более эффективен. Паровой электролиз может идеально подходит для интеграции с передовыми высокотемпературными атомными электростанциями, так как этот процесс требует ввода тепла при температуре от 700°C до 950°C.
Термохимические процессы могут производить водород, вызывая химические реакции с определенными соединениями при высоких температурах для расщепления молекул воды. Современные ядерные реакторы, способные работать при очень высоких температурах, также могут быть использованы для производства тепла для этих процессов.
В настоящее время несколько стран внедряют или изучают производство водорода с использованием атомных электростанций, чтобы помочь декарбонизировать энергетический, промышленный и транспортный секторы. Этот способ помогает увеличить рентабельность АЭС.
Международное энергетическое агентство оказывает поддержку странам, заинтересованным в производстве водорода, посредством инициатив, включая скоординированные исследовательские проекты и технические совещания. Разработана программа экономической оценки водорода (HEEP), инструмент для оценки экономики крупномасштабного производства водорода с помощью ядерной энергии. МАГАТЭ также выпустило электронный учебный курс по производству водорода с помощью ядерной когенерации в начале 2020 года.
Атомная электростанция Дэвис-Бесс в Огайо будет производить водород с использованием ядерной энергии (фото: B. Rayburn/Davis-Besse Nuclear Power Station)
Атомная электростанция Дэвис-Бесс в Огайо будет производить водород с использованием ядерной энергии (фото: B. Rayburn/Davis-Besse Nuclear Power Station)
Инициатива H2@Scale, запущенная в начале 2020 года Министерством энергетики США (DOE), изучает возможность разработки ядерных энергетических систем, которые производят водород в тандеме с низкоуглеродистой электроэнергией. Среди десятков проектов, финансируемых в рамках этой инициативы, Один будет реализован тремя коммерческими электроэнергетическими компаниями США в сотрудничестве с Национальной лабораторией Министерства энергетики штата Айдахо. Проект будет включать в себя технико-экономические оценки, а также экспериментальные демонстрации производства водорода на нескольких атомных электростанциях по всей территории США.
Одна из компаний, участвующих в проекте, Exelon, крупнейший производитель низкоуглеродистой энергии в США, в настоящее время предпринимает шаги по установке на одной из своих атомных электростанций мембранного электролиза с полимерным электролитом мощностью в один мегаватт и соответствующей инфраструктуры. Эта система, которая может быть введена в эксплуатацию к 2023 году, будет использоваться для демонстрации экономической жизнеспособности электролитически производимого водорода для удовлетворения местных потребностей систем, связанных с производством электроэнергии, а также будущих возможностей масштабирования.
Оценки проводятся также в Великобритании. Некоммерческая инициатива в Великобритании моделирует всю энергетическую систему и теперь включает в себя возможность использования передовых ядерных технологий для производства водорода. Это позволяет взглянуть на потенциально самый дешевый энергетический баланс, который может обеспечить чистый нулевой выброс парниковых газов к 2050 году, и результаты показывают, что передовые ядерные технологии могут играть определенную роль в производстве водорода наряду с другими технологиями.
Водород будет использоваться для внутреннего потребления и экспорта. В настоящее время проводится технико-экономическая оценка экспорта части водорода в Японию.
Два источника энергии, которые популярны в экологических спорах. О них говорят, спорят на разных уровнях. Они популярны в отдельных местах земли. Таким же вопросом, что в заголовке, задался один из пользователей TJ, на который мы отвечаем.
Экология не пытается сделать все, что используется ноль-отходным или сделать мир без углеродных следов. Физически это невозможно, поэтому экология борется за их сокращение и минимальный вред окружающей среде. Поэтому для изучения этой темы стоит задаться вопросом: Что больше вредит природе?
По состоянию на 2017 год возобновляемая и невозобновляемая энергетика рознятся (в США). В год производится 805КВт атомной энергии, тогда как 331КВт приходят с невозобновляемой энергии.
По данным World Nuclear Industry Status Report, в мире насчитывается около 750 атомных реакторов, из них которые только 409 в рабочем состоянии и 51 на стадии строительства. Средний возраст реакторного парка около 31 лет, а доля атомной энергии в производстве электроэнергии 10%.
В России насчитывается 61 реакторов, из которых 38 работают и 3 еще строится. В среднем реакторам 29 лет, а их процент в общей статистике 20%. В последние десятилетия РФ резко увеличил количество реакторов за счет завершения проектов, которые стартовали во времена СССР. Таким образом реакторы завершаются через 35 лет, после начала.
Огромная энергоемкость
1 килограмм урана с обогащением до 4%, используемого в ядерном топливе, при полном выгорании выделяет энергию, эквивалентную сжиганию примерно 100 тонн высококачественного каменного угля или 60 тонн нефти.
Повторное использование
Расщепляющийся материал (уран-235) выгорает в ядерном топливе не полностью и может быть использован снова после регенерации (в отличие от золы и шлаков органического топлива). В перспективе возможен полный переход на замкнутый топливный цикл, что означает практически полное отсутствие отходов.
Снижение парникового эффекта
Интенсивное развитие ядерной энергетики можно считать одним из средств борьбы с глобальным потеплением. К примеру, атомные станции в Европе ежегодно позволяют избежать эмиссии 700 миллионов тонн СО2. Действующие АЭС России ежегодно предотвращают выброс в атмосферу около 210 млн тонн углекислого газа. По этому показателю Россия находится на четвертом месте в мире.
Загрязнение атмосферы при необходимости взрывных работ.
Производственный процесс по отделению скальных горных пород от массива с помощью взрыва. Этот процесс изымает земельные участки под строительство и обустройство санитарных зон. Это влечет собой изменение рельефа местности и уничтожение растительности из-за строительства. Не забываем про флору и фауну.
Выбросы в водные бассейны, атмосферу и на поверхности почв
Выброс тепла в атмосферу и в водные ресурсы, вызванный техногенной деятельностью, и наряду с выбросами парниковых газов, служащий одним из факторов глобального потепления. Меняются физические свойства воды, что неблагоприятно влияет на обитателей водоемов. Основным фактором ухудшения её качества является снижение растворимости кислорода, которая уменьшается на одну треть при температуре 30С, вызывая эвтрофикацию водоёмов и их видовой состав.
Ионизирующее излучение при выводе станции из эксплуатации
Обычно происходит при отклонении от инструкции при демонтаже. В ряде случаев более поздние эпидемиологические исследования на людях, которые подвергались воздействию в детском возрасте в медицинских целях (КТ в детском возрасте), позволяют сделать вывод о том, что вероятность рака может повышаться даже при более низких дозах. Дородовое воздействие ионизирующего излучения может вызвать повреждение мозга плода при сильной дозе. Эпидемиологические исследования свидетельствуют о том, что риск развития рака у плода после воздействия облучения аналогичен риску после воздействия облучения в раннем детском возрасте.
Не стоит забывать про техногенные риски, возможные в атомной энергетике. Среди них:
В природе существует естественная радиация. Но для экологии опасно интенсивное радиационное воздействие АЭС в случае аварии, а также тепловое, химическое и механическое. Также весьма актуальна проблема с утилизацией ядерных отходов. Для безопасного существования биосферы нужны особые защитные меры и средства. Отношение к строительству атомных электростанций в мире крайне неоднозначно, особенно после ряда крупных катастроф на ядерных объектах.
В 2015 году 19,3% мирового потребления энергии поступало из возобновляемых источников. Доля традиционной биомассы постепенно сокращается, в то время как доля современной возобновляемой энергии растёт. С 2004 по 2013 годы доля электроэнергии, производимой в Евросоюзе из возобновляемых источников, выросла с 14% до 25%. В 2018 году в Германии из возобновляемых источников было произведено 38% электроэнергии.
В первую очередь это возобновляемость, обильность и постоянство
Говоря о солнечной энергии, в первую очередь, необходимо упомянуть, что это — возобновляемый источник энергии, в отличие от ископаемых видов топлива — угля, нефти, газа, которые не восстанавливаются. Потенциал солнечной энергии огромен — поверхность Земли облучается 120 тыс. тераваттами солнечного света, а это в 20 тыс. раз превышает общемировую потребность в ней. Кроме того, солярная энергия неисчерпаема и постоянна — ее нельзя перерасходовать в процессе удовлетворения нужд человечества в энергоносителях, так что ее хватит в избытке и на долю будущих поколений.
Низкие эксплуатационные расходы
Перейдя на солнечные батареи в качестве автономного источника энергии, собственники частых домов получают ощутимую экономию. Немаловажно и то, что обслуживание систем энергоснабжения на солнечных батареях характеризуется низкими затратами — необходимо лишь несколько раз в год подвергать чистке солнечные элементы, а гарантия производителя на них, как правило, составляет 20-25 лет.
Стоимость одного атомного реактора составляет от 4 с половиной до 7 тысяч долларов за киловатт установленной мощности.
Для солнечной электростанции 1 кВт установленной мощности стоит 45-60 тыс. руб.
Простое техобслуживание
Солнечные панели нуждаются лишь в очистке несколько раз в год. Известные производители выпускают оборудование с гарантией до 25 лет.
Затраты энергии на производство солнечных панелей не окупаются
Солнечная энергия, выработанная одной панелью в южных широтах, окупит её производство за шесть лет. Атомные, а также гидро- и теплоэлектростанции не окупаются вовсе, так как для выработки некоего количества энергии, они потребляют топливо. Хотя, если потребления будет больше, эту проблему можно решить.
Утилизация солнечных пластин
На самом деле, в настоящее время существует два способа утилизировать данные приборы — механически, с помощью прессов, и термически, в автоклавных печах. В Европе создана организация PV CYCLE, занимающаяся вопросами утилизации солнечных панелей. Опять же, если потребления будет больше, эту проблему можно также решить.
Жизненный цикл (только солнечные панели)
Среднее время работы инвертора — 10-15 лет. Однако его эффективность не снижается постепенно, как в солнечной панели. Однажды он просто перестает работать. Обычно именно так происходит с так называемыми центральными инверторами. Однако в то же время есть хорошая альтернатива — микро-инверторы, которые можно устанавливать на каждой отдельной солнечной панели. Их срок службы должен быть выше чем у традиционных инверторов и может доходить до 25 лет.
Оба источника энергии по-своему хороши. Для маленьких экономик ВЭ, а те, кто могут позволить — АЭ. Однако стоит понимать, что про АЭ мы уверенно говорим, так как этим пользуются почти во всем мире.
Лучшее, что можно сделать в такой ситуации — продолжать во что бы то ни стало исследования, пытаясь сделать солнечную, ветряную и геотермальную энергетику ещё эффективней и ещё доступней. Процесс идёт, прогресс не в тупике, и мир медленно, но уверенно отказывается от ископаемого топлива, пока его использование не стало слишком дорогим и опасным.
При правильном и умном использованием АЭС может стать перспективным для экологии, не считая выбросы в виде бассейнов. Однако это не мешает развиваться обеим источникам. Если внедрять практику Франции (80% энергии АЭ), может быть это лучший способ добывать энергию.
Мы хотим сказать, что сейчас лучше использовать ядерную энергетику, а в будущем, когда мы выйдем из тумана — солнце. Нужно продвинуть переработку и утилизацию солнечных панелей. А гидро- и ветряные станции распространять, чтобы они не стали убыточными.
Задавайте вопросы в комментариях любых постов. Мы ответим!
Энергия ядерной реакции сосредоточена в ядре атома. Атом — крошечная частица из которых состоит вся материя во Вселенной.
Количество энергии при ядерном делении огромно и она может использоваться для создания электричества, но её сначала необходимо освободить от атома.
Получение энергии
Использование энергии ядерной реакции происходит с помощью оборудования, которое может управлять атомным делением для производства электроэнергии.
Топливо, используемое для реакторов и производства энергии чаще всего гранулы элемента урана. В ядерном реакторе атомы урана вынуждены разваливаться. Когда они разделились, атомы выделяют мельчайшие частицы, называемые продуктами деления. Продукты деления воздействуют на другие атомы урана для разделения — начинается цепная реакция. Энергия ядра, выделяющаяся из этой цепной реакции создает тепло. Тепло от атомного реактора сильно нагревает его, поэтому он должен охлаждаться.
Технологически лучший охлаждающий агент обычно вода, но некоторые ядерные реакторы используют жидкий металл или расплавленные соли. Охлаждающее вещество, нагретое от ядра, производит пар. Пар воздействует на паровую турбину поворачивая её. Турбина через механическую передачу подключена к генератору, который вырабатывает электричество. Реакторы управляются с помощью управляющих стержней которые можно настроить на количество вырабатываемого тепла. Управляющие стержни изготавливают из материала, как кадмий, гафний или бор чтобы поглощать некоторые из продуктов созданные ядерным делением. Стержни присутствуют во время цепной реакции для контроля реакции. Удаление стержней позволит сильнее развиться цепной реакции и создать больше электроэнергии.
Около 15 процентов мирового электричества генерируется атомными электростанциями.
Соединенные Штаты имеют более чем 100 реакторов, хотя США создает большую часть своей электроэнергии от ископаемого топлива и гидроэлектроэнергии.
В России 33 энергоблока на 10 атомных электростанциях -15% энергобаланса страны.
Литва, Франция и Словакия потребляют большую часть электроэнергии от атомных электростанций.
Ядерное топливо используемое для получения энергии
Уран — это топливо наиболее широко используемое для того чтобы производилась энергия ядерной реакции. Это потому что атомы урана относительно легко делятся на части. Конкретный тип урана для производства под названием U-235, встречается редко. U-235 составляет менее одного процента урана в мире.
Уран добывается в Австралии, Канаде, Казахстане, России, Узбекистане и должен быть обработан, прежде чем его можно будет использовать.
Поскольку ядерное топливо может использоваться для создания оружия, то производство относится к договору о нераспространении такого оружия по импортированию урана или плутония или другого ядерного топлива. Договор способствует мирному использованию топлива, а также ограничению распространения такого типа оружия.
Типичный реактор использует около 200 тонн урана каждый год . Сложные процессы позволяют некоторой части урана и плутония повторно обогащаться или перерабатываться. Это уменьшает количество добычи, извлечения и обработки.
Ядерная энергии и люди
Ядерная атомная энергия производит электричество, которое может использоваться для электропитания домов, школ, предприятий и больниц.
Первый реактор для производства электроэнергии был сооружен в штате Айдахо, США и экспериментально начал питать себя в 1951 году.
В 1954 году в Обнинске, Россия, была создана первая атомная электростанция, предназначенных для обеспечения энергии для людей.
Строительство реакторов с извлечением энергия ядерной реакции требует высокий уровень технологий и только страны, которые подписали договор о нераспространении могут получать уран или плутоний, который требуется. По этим причинам большинство атомных станций расположены в развитых странах мира.
Атомные электростанции производят возобновляемую, экологически чистые ресурсы. Они не загрязняют воздух или производят выбросы парниковых газов. Они могут быть построены в городской или сельской местности и радикально не изменяют окружающую среду вокруг них.
Радиоактивный материал электростанций
Радиоактивный материал в р еакторе безопасен так как охлаждается в отдельной структуре, называемой градирни. Пар превращается обратно в воду и может снова использоваться для производства электроэнергии. Избыточный пар просто перерабатывается в атмосферу, где он не вредит как чистая вода.
Однако, энергия ядерной реакции имеет побочный продукт в виде радиоактивного материала. Радиоактивный материал представляет собой совокупность нестабильных ядер. Эти ядра теряют свою энергию и могут повлиять на многие материалы вокруг них, в том числе живые организмы и окружающую среду. Радиоактивный материал может быть чрезвычайно токсичным, вызывая болезни, увеличивая риск для рака, болезни крови и распад костей.
Радиоактивными отходами является то, что осталось от эксплуатации ядерного реактора.
Радиоактивные отходы покрывают защитную одежду, которую носили рабочие, инструменты и ткани, которые были в контакте с радиоактивной пылью. Радиоактивные отходы долговечны. Материалы, как одежда и инструменты, могут быть радиоактивны тысячи лет. Государство регулирует, как эти материалы удаляются, чтобы не загрязнять что-нибудь еще.
Используемое топливо и стержни чрезвычайно радиоактивны. Гранулы используемого урана должны храниться в специальных контейнерах, которые выглядят как большие бассейны.Некоторые заводы хранят используемое топливо в надземных резервуарах сухого хранения.
Вода, охлаждающая топливо, не контактирует с радиоактивностью поэтому безопасна.
Известны также радиоизотопные источники энергии у которых принцип работы несколько другой.
Использование атомной энергии и радиационная безопасность
Критики использования энергии ядерной реакции беспокоятся, что хранилища для радиоактивных отходов будут течь, иметь трещины или разрушаться. Радиоактивный материал затем мог бы загрязнять почвы и грунтовых вод вблизи объекта. Это может привести к серьезным проблемам со здоровьем людей и живых организмов в этом районе. Всем людям пришлось бы эвакуироваться.
Это то, что произошло в Чернобыле, Украина, в 1986 году. Паровой взрыв в одном из электростанций четвертого ядерного реактора разрушил его и возник пожар. Образовалось облако радиоактивных частиц, который упал на землю или дрейфовал с ветром, а частицы вошли в круговорот воды в природе как дождь. Большинство радиоактивных выпадений упали в Белоруссии.
Экологические последствия Чернобыльской катастрофы произошли немедленно. В километрах вокруг объекта сосновый лес засох, а красный цвет мертвых сосен получил в этом районе прозвище Рыжий лес. Рыба от близлежащей реки Припять получила радиоактивность и люди больше не смогут её употребить. Крупный рогатый скот и лошади умерли. Более 100 000 человек эвакуированы после катастрофы, но количество человеческих жертв Чернобыля трудно определить.
Последствия радиационного отравления появляются только после многих лет. У таких болезней как рак трудно определить источник.
Будущее ядерной энергии
Реакторы используют деление или расщепление атомов для производства энергии.
Энергия ядерной реакции может также производиться путем слияния или присоединения атомов вместе. Производится термоядерная энергия . Солнце, например, постоянно подвергается ядерному синтезу водородных атомов формируя гелий. Так как жизнь на нашей планете зависит от Солнца, можно сказать, что расщепление делает возможным жизнь на Земле.
Атомные электростанции пока не имеют возможности безопасно и надежно производить энергию путем ядерного синтеза (соединения), но ученые исследуют ядерный синтез, потому что этот процесс скорее всего будет безопасным и экономически более эффективным как альтернативный вид энергии.
Энергия ядерной реакции огромна и должна использоваться людьми. Трудностью для получения этой энергии является множество конкурирующих конструкций с различными хладагентами, рабочими температурами и давлениями теплоносителя, замедлителями и т.д., в дополнение к диапазону проектных выходных мощностей. Таким образом, производственный опыт и опыт эксплуатации будет играть ключевую роль.
Читайте также: