Jedrska atomska energija. Atomska energija

Univerza za management"
Katedra za inovacijski management
v disciplini: “Pojmi sodobnega naravoslovja”
Predstavitev na temo: Jedrska energija
energija: njeno bistvo in
uporaba v tehnologiji in
tehnologije

Predstavitveni načrt

Uvod
Jedrska energija.
Zgodovina odkritja jedrske energije
Jedrski reaktor: zgodovina nastanka, struktura,
osnovni principi, klasifikacija reaktorjev
Področja uporabe jedrske energije
Zaključek
Uporabljeni viri

Uvod

Energetika je najpomembnejši sektor nacionalnega gospodarstva,
zajema energetske vire, proizvodnjo, transformacijo,
prenos in raba različnih vrst energije. To je osnova
državno gospodarstvo.
Svet je v procesu industrializacije, ki zahteva
dodatna poraba materialov, kar poveča stroške energije.
Z rastjo prebivalstva se povečuje poraba energije za obdelavo tal,
žetev, proizvodnja gnojil itd.
Trenutno je veliko naravnih virov lahko dostopnih
planetov zmanjkuje. Pridobivanje surovin traja dolgo časa
globoko ali na morskih policah. Omejene svetovne rezerve
zdi se, da nafta in plin postavljata človeštvo pred obete
energetska kriza.
Vendar uporaba jedrske energije daje človeštvu
možnost, da se temu izognete, saj rezultati temeljnih
raziskave fizike atomskega jedra omogočajo odvrnitev grožnje
energetsko krizo z uporabo sproščene energije
pri nekaterih reakcijah atomskih jeder

Jedrska energija

Jedrska energija (atomska energija) je energija
vsebovana v atomskih jedrih in sproščena
med jedrskimi reakcijami. Jedrske elektrarne,
tisti, ki proizvajajo to energijo, proizvedejo 13–14 %
svetovne proizvodnje električne energije. .

Zgodovina odkritja jedrske energije

1895 V. K. Roentgen odkrije ionizirajoče sevanje (rentgenske žarke)
1896 A. Becquerel odkrije pojav radioaktivnosti.
1898 M. Sklodowska in P. Curie odkrijeta radioaktivne elemente
Po (polonij) in Ra (radij).
1913 N. Bohr razvije teorijo zgradbe atomov in molekul.
1932 J. Chadwick odkrije nevtrone.
1939 O. Hahn in F. Strassmann preučujeta cepitev jeder U pod vplivom
počasnih nevtronov.
december 1942 - prva samostojna
nadzorovana verižna reakcija jedrske fisije na reaktorju SR-1 (Skupina
fiziki Univerze v Chicagu, ki jo vodi E. Fermi).
25. december 1946 - Zagnali so prvi sovjetski reaktor F-1
kritično stanje (skupina fizikov in inženirjev pod vodstvom
I.V. Kurchatova)
1949 - Zagnali so prvi reaktor za proizvodnjo Pu
27. junij 1954 - Prva jedrska elektrarna na svetu je začela delovati
elektrarna z električno močjo 5 MW v Obninsku.
Do začetka 90. let prejšnjega stoletja je delovalo več kot 430 jedrskih elektrarn v 27 državah po vsem svetu.
energetskih reaktorjev s skupno kapaciteto pribl. 340 GW.

Zgodovina nastanka jedrskega reaktorja

Enrico Fermi (1901-1954)
Kurchatov I.V. (1903-1960)
1942 v ZDA pod vodstvom E. Fermija prv
jedrski reaktor.
1946 Pod vodstvom je bil zagnan prvi sovjetski reaktor
Akademik I. V. Kurchatov.

Zasnova reaktorja jedrske elektrarne (poenostavljeno)

Bistveni elementi:
Aktivno območje z jedrskim gorivom in
retarder;
Okolica nevtronskega reflektorja
aktivno območje;
hladilna tekočina;
Sistem za nadzor verižne reakcije,
vključno z zaščito v sili
Zaščita pred sevanjem
Sistem daljinskega upravljanja
Glavne značilnosti reaktorja so
njegovo izhodno moč.
Moč 1 MW - 3·1016 razdelkov
v 1 sek.
Shema strukture jedrske elektrarne
Prerez heterogenega reaktorja

Zgradba jedrskega reaktorja

Faktor množenja nevtronov

Značilna je hitra rast števila
nevtronov in je enak razmerju števila
nevtronov v eni generaciji
verižna reakcija na število, ki jih je rodilo
nevtroni prejšnje generacije.
k=Si/Si-1
k<1 – Реакция затухает
k=1 – Reakcija poteka stacionarno
k=1,006 – Meja kontrolnosti
reakcije
k>1,01 – Eksplozija (za reaktor pri
sproščanje energije toplotnih nevtronov
raste 20.000-krat na sekundo).
Tipična verižna reakcija za uran;

10. Reaktor se krmili s palicami, ki vsebujejo kadmij ali bor.

Ločimo naslednje vrste palic (glede na namen uporabe):
Kompenzacijske palice – kompenzirajo začetni presežek
reaktivnost, podaljšana, ko gorivo izgori; do 100
stvari
Krmilne palice - za vzdrževanje kritične
stanja kadarkoli, za ustavitev, zagon
reaktor; nekaj
Opomba: Ločimo naslednje vrste palic (glede na namen
aplikacije):
Krmilne in kompenzacijske palice so neobvezne
predstavljajo različne strukturne elemente
registracija
Zasilne palice - ponastavitev s pomočjo gravitacije
do osrednjega dela jedra; nekaj. mogoče
Poleg tega se ponastavijo tudi nekatere krmilne palice.

11. Razvrstitev jedrskih reaktorjev po nevtronskem spektru

Reaktor s toplotnimi nevtroni ("toplotni reaktor")
Za doseganje toplote je potreben moderator hitrih nevtronov (voda, grafit, berilij).
energije (delci eV).
Majhne izgube nevtronov v moderatorju in konstrukcijskih materialih =>
kot gorivo se lahko uporablja naravni in rahlo obogateni uran.
Močni energetski reaktorji lahko uporabljajo uran z visoko
obogatitev - do 10%.
Potrebna je velika rezerva reaktivnosti.
Reaktor na hitrih nevtronih ("hitri reaktor")
Kot moderator in moderator se uporablja uranov karbid UC, PuO2 itd
Nevtronov je veliko manj (0,1-0,4 MeV).
Kot gorivo se lahko uporablja samo visoko obogateni uran. Ampak
hkrati pa je izkoristek goriva 1,5-krat večji.
Potreben je nevtronski reflektor (238U, 232Th). Vrnejo se v aktivno cono
hitri nevtroni z energijami nad 0,1 MeV. Nevtroni, ki jih ujamejo jedra 238U, 232Th,
se porabijo za pridobivanje cepljivih jeder 239Pu in 233U.
Izbira gradbenih materialov ni omejena z absorpcijskim presekom, Rezerva
veliko manj reaktivnosti.
Vmesni nevtronski reaktor
Hitri nevtroni se pred absorpcijo upočasnijo na energijo 1-1000 eV.
Velika obremenitev jedrskega goriva v primerjavi s toplotnimi reaktorji
nevtroni
Nemogoče je izvesti razširjeno reprodukcijo jedrskega goriva, kot v
hitri nevtronski reaktor.

12. Po postavitvi goriva

Homogeni reaktorji - gorivo in moderator predstavljata homogeno
mešanica
Jedrsko gorivo se nahaja v jedru reaktorja v obliki
homogena mešanica: raztopine uranovih soli; suspenzija uranovih oksidov v
lahka in težka voda; trdni moderator, impregniran z uranom;
staljene soli. Možnosti za homogene reaktorje z
plinasto gorivo (plinaste uranove spojine) ali suspenzija
uranov prah v plinu.
Toploto, ki nastaja v jedru, odvaja hladilno sredstvo (voda,
plin itd.), ki se premika po ceveh skozi jedro; ali mešanica
gorivo z moderatorjem samo služi kot hladilno sredstvo,
ki krožijo skozi toplotne izmenjevalce.
Ni široko uporabljen (visoka korozija strukturnih
materiali v tekočem gorivu, kompleksnost zasnove reaktorja
trdne zmesi, večja obremenitev šibko obogatenega urana
gorivo itd.)
Heterogeni reaktorji - gorivo je diskretno nameščeno v sredici
v obliki blokov, med katerimi je moderator
Glavna značilnost je prisotnost gorivnih elementov
(TVEL). Gorivne palice so lahko različnih oblik (palice, plošče
itd.), vendar je vedno jasna meja med gorivom,
moderator, hladilna tekočina itd.
Velika večina reaktorjev, ki so danes v uporabi, je
heterogena, kar je posledica njihovih oblikovnih prednosti v smislu
v primerjavi s homogenimi reaktorji.

13. Po naravi uporabe

Ime
Namen
Moč
Eksperimentalno
reaktorji
Študij različnih fizikalnih količin,
katerih vrednote so potrebne za
projektiranje in delovanje jedrske
reaktorji.
~103 W
Raziskovanje
reaktorji
Tokovi nevtronov in γ-kvantov, ustvarjenih v
aktivno območje, ki se uporablja za
raziskave na področju jedrske fizike,
fizika trdne snovi, radiacijska kemija,
biologija, za testiranje materialov,
zasnovan za delo v intenzivnih pogojih
nevtronski tokovi (vključno z jedrskimi deli
reaktorji) za proizvodnjo izotopov.
<107Вт
Izstopajoči
Sem energičen
običajno ne
rabljeno
Izotopski reaktorji
Za proizvodnjo izotopov, ki se uporabljajo v
jedrsko orožje, na primer 239Pu, in v
industrija.
~103 W
Energija
reaktorji
Za pridobitev električne in toplotne
energije, porabljene v energetiki, z
razsoljevanje vode, za pogon moči
ladijske naprave itd.
Do 3-5 109 W

14. Sestavljanje heterogenega reaktorja

V heterogenem reaktorju je jedrsko gorivo razporejeno v aktivno
cona diskretno v obliki blokov, med katerimi je
moderator nevtronov

15. Težkovodni jedrski reaktor

Prednosti
Manjši absorpcijski presek
Nevtroni => Izboljšano
ravnotežje nevtronov =>
Uporabite kot
gorivo iz naravnega urana
Možnost izdelave
industrijska težka voda
reaktorji za proizvodnjo
tritij in plutonij, kot tudi
širok razpon izotopov
izdelkov, vključno z
medicinske namene.
Napake
Visoki stroški devterija

16. Naravni jedrski reaktor

V naravi, pod pogoji, kot so
umetni reaktor, kan
ustvariti naravna območja
jedrski reaktor.
Edina poznana naravna
jedrski reaktor je obstajal 2 milijardi
pred leti v regiji Oklo (Gabon).
Izvor: zelo bogata žila uranovih rud prejema vodo iz
površino, ki ima vlogo moderatorja nevtronov. Naključen
razpad sproži verižno reakcijo. Ko je aktiven, voda zavre,
reakcija oslabi – samoregulacija.
Reakcija je trajala ~100.000 let. Zdaj to ni mogoče zaradi
zaloge urana, izčrpane zaradi naravnega razpada.
Izvajajo se terenske raziskave za preučevanje migracij
izotopi – pomembni za razvoj tehnik podzemnega odlaganja
radioaktivni odpadki.

17. Področja uporabe jedrske energije

Nuklearna elektrarna
Shema delovanja jedrske elektrarne z dvojnim krogom
tlačnovodni energetski reaktor (VVER)

18.

Poleg jedrskih elektrarn se jedrski reaktorji uporabljajo:
na jedrskih ledolomilcih
na jedrskih podmornicah;
med delovanjem jedrskih raket
motorjev (zlasti na AMS).

19. Jedrska energija v vesolju

vesoljska sonda
Cassini, ki ga je ustvaril
projekt Nase in Ese,
lansiran 15.10.1997 za
vrsto študij
predmeti Solar
sistemi.
Proizvodnja električne energije
izvajajo trije
radioizotop
termoelektrični
generatorji: Cassini
nosi 30 kg 238Pu na krovu,
ki se razpada,
sprošča toploto
pretvorljiv v
elektrika

20. Vesoljska ladja "Prometej 1"

NASA razvija jedrski reaktor
sposobni delati v pogojih
breztežnost.
Cilj je oskrba vesolja z energijo
ladja "Prometheus 1" po projektu
iskanje življenja na Jupitrovih lunah.

21. Bomba. Načelo nekontrolirane jedrske reakcije.

Edina fizična potreba je pridobiti kritično
mase za k>1,01. Razvoj nadzornega sistema ni potreben –
cenejši od jedrskih elektrarn.
Metoda "pištola".
Dva ingota urana s podkritično maso v kombinaciji presegata
kritično. Stopnja obogatitve 235U ni manjša od 80%.
Ta vrsta "otroške" bombe je bila odvržena na Hirošimo 06/08/45 8:15
(78-240 tisoč ubitih, 140 tisoč umrlo v 6 mesecih)

22. Metoda eksplozivnega stiskanja

Bomba na osnovi plutonija, ki z uporabo kompleksa
sisteme za hkratno detonacijo običajnih eksplozivov stisnemo na
superkritična velikost.
Na Nagasaki je bila odvržena bomba te vrste "Fat Man".
09/08/45 11:02
(75 tisoč ubitih in ranjenih).

23. Zaključek

Energetski problem je eden najpomembnejših problemov, ki
Danes se mora človeštvo odločiti. Take stvari so postale že običajne
dosežke znanosti in tehnologije kot sredstvo takojšnje komunikacije, hitr
promet, raziskovanje vesolja. Toda vse to zahteva
velika poraba energije.
Močno povečanje proizvodnje in porabe energije je prineslo novo
akuten problem onesnaževanja okolja, ki predstavlja
resna nevarnost za človeštvo.
Svetovne energetske potrebe v prihodnjih desetletjih
se bo hitro povečalo. Brez enega vira energije
jih bo lahko zagotovil, zato je treba razviti vse vire
energije in učinkovite rabe energetskih virov.
Na najbližji stopnji razvoja energetike (prva desetletja 21. stoletja)
Energija premoga in jedrska energija bosta ostali najbolj obetavni
energije s toplotnimi in hitrimi nevtronskimi reaktorji. Vendar pa lahko
upam, da se človeštvo ne bo ustavilo na poti napredka,
povezana s porabo energije v vedno večjih količinah.

Atomska energija je energija, ki se sprosti pri preoblikovanju atomskih jeder. Vir atomske energije je notranja energija atomskega jedra.

Bolj natančno ime za atomsko energijo je jedrska energija. Obstajata dve vrsti proizvodnje jedrske energije:
- izvajanje jedrske verižne reakcije cepitve težkih jeder;
- izvedba termonuklearne reakcije fuzije lahkih jeder.

Miti o jedrski energiji

Svetovne zaloge urana se izčrpavajo. Celo otrok ve za izčrpavanje naravnih virov v današnjem času. Zaloge številnih mineralov se namreč hitro izčrpavajo. Zaloge urana so trenutno ocenjene kot "razmeroma omejene", a te niso tako majhne. Za primerjavo, urana je toliko kot kositra in 600-krat več kot zlata. Po predhodnih ocenah znanstvenikov naj bi zaloge te radioaktivne kovine zadostovale človeštvu za naslednjih 500 let. Poleg tega lahko sodobni reaktorji uporabljajo torij kot gorivo, njegove svetovne zaloge pa trikrat presegajo zaloge urana.

Jedrska energija ima izjemno negativen vpliv na okolje. Predstavniki različnih protijedrskih kampanj pogosto trdijo, da jedrska energija vsebuje "skrite emisije" plinov, ki negativno vplivajo na okolje. A po vseh sodobnih informacijah in izračunih jedrska energija, tudi v primerjavi s sončno ali vodno energijo, ki veljata za tako rekoč okolju prijazni, vsebuje dokaj nizko vsebnost ogljika.

Energija vetra in valov je z okoljskega vidika veliko manj škodljiva. V resnici se vetrne elektrarne gradijo ali so že bile zgrajene na ključnih obalnih lokacijah, sama gradnja pa že zagotovo onesnažuje okolje. Toda gradnja valovnih postaj je še eksperimentalna, njen vpliv na okolje pa ni natančno znan, zato jih težko imenujemo okoljsko veliko bolj trajnostne v primerjavi z jedrsko energijo.

Na območjih, kjer so jedrski reaktorji, je pojavnost levkemije večja. Stopnja levkemije med otroki v bližini jedrskih elektrarn ni višja kot na primer na območjih v bližini tako imenovanih ekoloških kmetij. Območje širjenja te bolezni lahko zajema tako območje okoli jedrske elektrarne kot nacionalni park, stopnja nevarnosti je popolnoma enaka.

Jedrski reaktorji proizvajajo preveč odpadkov. Jedrska energija dejansko proizvaja minimalne odpadke, v nasprotju s trditvami okoljevarstvenikov. Zemlja sploh ni polna radioaktivnih odpadkov. Sodobne tehnologije proizvodnje jedrske energije bodo v naslednjih 20-40 letih omogočile zmanjšanje deleža skupne količine radioaktivnih odpadkov.

Jedrska energija prispeva k širjenju orožja v svetu. Povečanje števila jedrskih elektrarn bo vodilo ravno v zmanjšanje širjenja orožja. Jedrske bojne glave proizvajajo zelo kakovostno reaktorsko gorivo, reaktorske bojne glave pa proizvedejo približno 15 % svetovnega jedrskega goriva. Vse večje povpraševanje po reaktorskem gorivu naj bi "odvrnilo" takšne bojne glave od morebitnih teroristov.

Teroristi si za tarče izberejo jedrske reaktorje. Po tragediji 11. septembra 2001 so bile izvedene številne znanstvene študije, da bi ugotovili verjetnost napada na jedrske objekte. Nedavne britanske študije pa so dokazale, da so jedrske elektrarne povsem sposobne "zdržati" celo napad Boeinga 767-400. Nova generacija jedrskih reaktorjev bo zasnovana s povečano stopnjo zaščite pred morebitnimi napadi vseh obstoječih letal, načrtujejo pa tudi uvedbo posebnih varnostnih funkcij, ki jih je mogoče aktivirati brez človeškega posredovanja ali računalniškega nadzora.

Jedrska energija je zelo draga. Kontroverzna izjava. Po podatkih britanskega ministrstva za trgovino in industrijo stroški proizvodnje električne energije iz jedrskih elektrarn presegajo samo ceno plina in so 10- do 20-krat nižji od energije, ki jo proizvedejo vetrne elektrarne na kopnem. Poleg tega 10 % skupnih stroškov jedrske energije izvira iz urana, jedrska energija pa ni tako dovzetna za stalna nihanja cen goriv, ​​kot sta plin ali nafta.

Razgradnja jedrske elektrarne je zelo draga. Ta izjava velja samo za prej zgrajene jedrske elektrarne. Številni sedanji jedrski reaktorji so bili zgrajeni brez pričakovanja njihove poznejše razgradnje. Toda pri gradnji novih jedrskih elektrarn bo ta točka že upoštevana. Bo pa strošek razgradnje jedrske elektrarne vključen v strošek električne energije, ki jo plačujejo potrošniki. Sodobni reaktorji so zasnovani tako, da delujejo 40 let, stroški njihove razgradnje pa bodo plačani v tem dolgem obdobju in bodo zato imeli majhen vpliv na ceno električne energije.

Gradnja jedrske elektrarne traja predolgo. To je morda najbolj nemotivirana od vseh izjav protijedrskih kampanj. Gradnja jedrske elektrarne traja od 4 do 6 let, kar je primerljivo s časom gradnje »tradicionalnih« elektrarn. Modularna struktura novih jedrskih elektrarn lahko nekoliko pospeši proces gradnje jedrskih elektrarn.

Belov Maxim, Kaniseva INNA

Uporaba atomske energije v miroljubne namene. Delo so pripravili dijaki 1. letnika srednjega strokovnega izobraževanja................................. ........................ ........................ ................................. ..................... ................................................... ......................................... ......... ................................................. ... ................................................. ... ................................................ ......... ................................................ ............... ................................... ................... .........

Prenesi:

Predogled:

Državna proračunska izobraževalna ustanova srednjega poklicnega izobraževanja "Samara Trade and Economic College"

POROČILO

Uporaba atomske energije

Pripravljeno; Belov Maxim, Kaniseva Inna - študenti Samarske trgovinske in ekonomske šole.

Vodja: Urakova Ahslu Rashidovna, učiteljica fizike in matematike.

SAMARA 2012

Atomska energija

Že ob koncu 20. stoletja je problem iskanja alternativnih virov energije postal zelo pereč. Kljub temu, da je naš planet resnično bogat z naravnimi viri, kot so nafta, premog, les itd., so vsi ti viri žal omejeni. Poleg tega so potrebe človeštva vsak dan večje in moramo iskati novejše in naprednejše vire energije.
Človeštvo je že dolgo našlo takšno ali drugačno rešitev za vprašanje alternativnih virov energije, vendar je bil pravi preboj v zgodovini energetike pojav jedrske energije. Jedrska teorija je prehodila dolgo pot, preden so se jo ljudje naučili uporabljati za lastne namene. Vse se je začelo leta 1896, ko je A. Becquerel registriral nevidne žarke, ki jih je oddajala uranova ruda in so imeli veliko prodorno moč. Ta pojav so kasneje poimenovali radioaktivnost. Zgodovina razvoja jedrske energije vsebuje več deset izjemnih imen, vključno s sovjetskimi fiziki. Končno stopnjo razvoja lahko imenujemo leto 1939 - ko sta Yu.B. Khariton in Ya.B. Zeldovich teoretično pokazala možnost izvedbe verižne reakcije cepitve jeder urana-235. Nadalje je razvoj jedrske energije potekal skokovito. Po najbolj grobih ocenah se lahko energija, ki se sprosti pri cepljenju 1 kilograma urana, primerja z energijo, ki jo dobimo pri sežigu 2.500.000 kg premoga.

Toda zaradi izbruha vojne so se vse raziskave preusmerile na vojaško področje. Prvi primer jedrske energije, ki ga je človek lahko pokazal celemu svetu, je bila atomska bomba ... Nato vodikova bomba ... Šele leta kasneje je znanstvena skupnost usmerila pozornost na bolj miroljubna področja, kjer je uporaba jedrske energije bi lahko postala resnično uporabna.
Tako se je začela zora najmlajšega področja energije. Začele so se pojavljati jedrske elektrarne (JED), prva jedrska elektrarna na svetu pa je bila zgrajena v mestu Obninsk v regiji Kaluga. Danes je po svetu nekaj sto jedrskih elektrarn. Razvoj jedrske energije je bil neverjetno hiter. V manj kot 100 letih je uspelo doseči izjemno visoko stopnjo tehnološkega razvoja. Količina energije, ki se sprosti pri cepitvi uranovih ali plutonijevih jeder, je neprimerljivo velika - to je omogočilo ustvarjanje velikih jedrskih elektrarn industrijskega tipa.
Kako torej pridobiti to energijo? Gre za verižno reakcijo cepitve jeder nekaterih radioaktivnih elementov. Običajno se uporablja uran-235 ali plutonij. Jedrska cepitev se začne, ko vanj zadene nevtron - osnovni delec, ki nima naboja, vendar ima relativno veliko maso (0,14% več od mase protona). Posledično nastanejo fisijski drobci in novi nevtroni, ki imajo visoko kinetično energijo, ta pa se aktivno pretvori v toploto.
Ta vrsta energije se ne proizvaja samo v jedrskih elektrarnah. Uporablja se tudi na jedrskih podmornicah in jedrskih ledolomilcih.
Za normalno delovanje jedrske elektrarne potrebujejo še gorivo. Praviloma je to uran. Ta element je v naravi zelo razširjen, vendar ga je težko dobiti. V naravi ni nahajališč urana (na primer nafte), je tako rekoč "razmazan" po zemeljski skorji. Najbogatejše uranove rude, ki so zelo redke, vsebujejo do 10 % čistega urana. Uran se običajno nahaja v mineralih, ki vsebujejo uran, kot izomorfni nadomestni element. A kljub vsemu je skupna količina urana na planetu enormno velika. Morda bodo v bližnji prihodnosti najnovejše tehnologije povečale odstotek proizvodnje urana.
Toda tako močan vir energije in s tem moči ne more povzročiti skrbi. O njegovi zanesljivosti in varnosti potekajo nenehne razprave. Škodo, ki jo jedrska energija povzroča okolju, je težko oceniti. Ali je tako učinkovito in donosno zanemariti takšne izgube? Kako varno je? Poleg tega za razliko od katerega koli drugega energetskega sektorja ne govorimo le o okoljski varnosti. Vsi se zelo dobro spominjajo strašnih posledic dogodkov v Hirošimi in Nagasakiju. Ko ima človeštvo takšno moč, se postavlja vprašanje: ali je vredno takšne moči? Bomo znali ustrezno gospodariti s tem, kar imamo, in tega ne bomo uničili?
Če bi našemu planetu jutri zmanjkalo vseh zalog tradicionalnih virov energije, bi morda jedrska energija postala edino področje, ki bi jo dejansko lahko nadomestilo. Njegovih koristi ni mogoče zanikati, vendar ne smemo pozabiti na možne posledice.

Uporaba atomske energije

Energija jedrske fisijeuran oz plutonij uporablja v jedrskain termonuklearno orožje (kot zaganjalnik termonuklearne reakcije). Obstajali so eksperimentalni jedrski raketni motorji, ki pa so bili testirani le na Zemlji in v nadzorovanih pogojih, zaradi nevarnosti radioaktivne kontaminacije v primeru nesreče.

Vklopljeno jedrske elektrarneJedrska energija se uporablja za pridobivanje toplote, ki se uporablja za proizvodnjo električne energije in ogrevanja. Jedrske elektrarne so rešile problem ladij z neomejenim območjem plovbe (jedrski ledolomilci, jedrske podmornice, jedrske letalonosilke). V razmerah pomanjkanja energetskih virovNuklearna energija

Energija, ki se sprosti pri radioaktivnem razpadu, se uporablja v dolgoživih virih toplote in beta-galvanskih členih. Avtomatske medplanetarne postaje"Pionir" in Voyager uporabite radioizotopske termoelektrične generatorje. Izotopski vir toplote, ki ga je uporabljala Sovjetska zvezaLunohod-1.

Fuzijska energija se uporablja vvodikova bomba.

Jedrska energija se uporablja v medicini:

1. Funkcionalna diagnostika:scintigrafija in pozitronska emisijska tomografija
2. Diagnostika: radioimunologija
3. Zdravljenje raka ščitnice z izotopom 131 I
4. Protonska kirurgija

Nuklearna medicina danes omogoča preučevanje skoraj vseh organskih sistemov človeka in se uporablja pri

Černobilska katastrofa

Skoraj 25 let je minilo od strašnega dogodka, ki je pretresel ves svet. Odmevi te katastrofe stoletja bodo še dolgo burili duše ljudi, njene posledice pa bodo ljudi prizadele še večkrat.

Černobilska katastrofa in njene posledice

Posledice černobilske katastrofe so se pokazale že v prvih mesecih po eksploziji. Ljudje, ki so živeli na območjih, ki mejijo na kraj tragedije, so umrli zaradi krvavitev in apopleksije.
Utrpeli so posledice nesreče likvidatorji: od skupnega števila likvidatorjev 600.000 okoli 100.000 ljudi ni več med živimi - umrli so zaradi malignih tumorjev in uničenja hematopoetskega sistema. Obstoja drugih likvidatorjev ni mogoče imenovati brez oblaka - trpijo zaradi številnih bolezni, vključno z rakom, motnjami živčnega in endokrinega sistema.

Toda kljub temu v razmerah pomanjkanja energetskih virovNuklearna energijavelja za najbolj obetavno v prihodnjih desetletjih.

Bibliografija

1. Ignatenko. E. I. Černobil: dogodki in lekcije. M., 1989

2. Jedrska energija. Zgodovina in sodobnost. M., Znanost. 1991

Energija jedrske reakcije je koncentrirana v jedru atoma. Atom je majhen delec, ki sestavlja vso snov v vesolju.

Količina energije iz jedrske fisije je ogromna in jo je mogoče uporabiti za ustvarjanje električne energije, vendar jo je treba najprej sprostiti iz atoma.

Pridobivanje energije

Izkoriščanje energije iz jedrske reakcije poteka prek opreme, ki lahko nadzoruje atomsko fisijo za proizvodnjo električne energije.

Gorivo za reaktorje in proizvodnjo energije so najpogosteje kroglice elementa urana. V jedrskem reaktorju atomi urana prisilno razpadejo. Ko se razcepijo, atomi sprostijo drobne delce, imenovane cepitveni produkti. Produkti cepitve delujejo na druge atome urana, da se razcepijo in sprožijo verižno reakcijo. Jedrska energija, ki se sprošča pri tej verižni reakciji, ustvarja toploto. Toplota iz jedrskega reaktorja ga močno segreje, zato se mora ohladiti. Tehnološko najboljše hladilno sredstvo je običajno voda, vendar nekateri jedrski reaktorji uporabljajo tekoče kovine ali staljene soli. Hladilno sredstvo, segreto iz jedra, proizvaja paro. Para deluje na parno turbino in jo obrača. Turbina je preko mehanskega prenosa povezana z generatorjem, ki proizvaja električno energijo.
Reaktorje krmilimo s krmilnimi palicami, ki jih je mogoče prilagoditi količini proizvedene toplote. Krmilne palice so izdelane iz materiala, kot so kadmij, hafnij ali bor, da absorbirajo nekatere produkte, ki nastanejo pri jedrski fisiji. Med verižno reakcijo so prisotne palice za nadzor reakcije. Odstranitev palic bo omogočila nadaljnji razvoj verižne reakcije in ustvarjanje več elektrike.

Približno 15 odstotkov svetovne električne energije proizvedejo jedrske elektrarne.

Združene države imajo več kot 100 reaktorjev, čeprav ZDA večino električne energije proizvedejo iz fosilnih goriv in hidroelektrične energije.

V Rusiji je 33 elektrarn v 10 jedrskih elektrarnah - 15% energetske bilance države.

Litva, Francija in Slovaška večino električne energije porabijo iz jedrskih elektrarn.

Jedrsko gorivo, ki se uporablja za pridobivanje energije

Uran je gorivo, ki se najpogosteje uporablja za proizvodnjo energije jedrske reakcije. To je zato, ker atomi urana relativno zlahka razpadejo. Posebna vrsta proizvedenega urana, imenovana U-235, je redka. U-235 predstavlja manj kot en odstotek svetovnega urana.

Uran pridobivajo v Avstraliji, Kanadi, Kazahstanu, Rusiji in Uzbekistanu in ga je treba pred uporabo predelati.

Ker se jedrsko gorivo lahko uporablja za izdelavo orožja, je proizvodnja predmet pogodbe o neširjenju orožja za uvoz urana ali plutonija ali drugega jedrskega goriva. Pogodba spodbuja miroljubno uporabo goriva in omejuje širjenje te vrste orožja.

Tipičen reaktor vsako leto porabi približno 200 ton urana. Zapleteni postopki omogočajo ponovno obogatitev ali predelavo nekaterih uranov in plutonijev. To zmanjša količino rudarjenja, pridobivanja in predelave.

Jedrska energija in ljudje

Jedrska jedrska energija proizvaja elektriko, ki se lahko uporablja za napajanje domov, šol, podjetij in bolnišnic.

Prvi reaktor za proizvodnjo električne energije je bil zgrajen v Idahu v ZDA in se je leta 1951 poskusno začel napajati sam.

Leta 1954 je bila v Obninsku v Rusiji zgrajena prva jedrska elektrarna, namenjena zagotavljanju energije ljudem.

Gradnja reaktorjev za pridobivanje energije jedrske reakcije zahteva visoko raven tehnologije in samo države, ki so podpisale pogodbo o neširjenju orožja, lahko pridobijo potreben uran ali plutonij. Zaradi teh razlogov je večina jedrskih elektrarn v razvitih državah sveta.

Jedrske elektrarne proizvajajo obnovljive, okolju prijazne vire. Ne onesnažujejo zraka in ne proizvajajo emisij toplogrednih plinov. Lahko so zgrajeni v mestih ali na podeželju in ne spreminjajo radikalno okolja okoli sebe.

Radioaktivni material iz elektrarn

Radioaktivni material v str Reaktor je varen, ker se hladi v ločeni strukturi, imenovani hladilni stolp. Para se spremeni nazaj v vodo in jo je mogoče ponovno uporabiti za proizvodnjo električne energije. Odvečna para se preprosto reciklira v ozračje, kjer ni škodljiva kot čista voda.

Vendar ima energija iz jedrske reakcije stranski produkt v obliki radioaktivnega materiala. Radioaktivni material je skupek nestabilnih jeder. Ta jedra izgubijo svojo energijo in lahko vplivajo na številne materiale okoli sebe, vključno z živimi organizmi in okoljem. Radioaktivni material je lahko izjemno strupen, povzroča bolezni, povečuje tveganje za raka, krvne bolezni in propadanje kosti.

Radioaktivni odpadki so tisti, ki ostanejo od delovanja jedrskega reaktorja.

Radioaktivni odpadki zajemajo zaščitna oblačila, ki so jih nosili delavci, orodje in tkanine, ki so bile v stiku z radioaktivnim prahom. Radioaktivni odpadki so dolgotrajni. Materiali, kot so oblačila in orodje, lahko ostanejo radioaktivni tisoče let. Vlada ureja, kako se ti materiali odlagajo, da ne onesnažijo ničesar drugega.

Uporabljeno gorivo in palice so izjemno radioaktivne. Uporabljene uranove kroglice morajo biti shranjene v posebnih posodah, ki so videti kot veliki bazeni, nekateri obrati pa gorivo, ki ga uporabljajo, hranijo v nadzemnih suhih skladiščih.

Voda, ki hladi gorivo, ne pride v stik z radioaktivnostjo in je zato varna.

Znani so tudi takšni, ki imajo nekoliko drugačen princip delovanja.

Uporaba jedrske energije in sevalna varnost

Kritike uporabe energije jedrske reakcije skrbi, da bodo skladišča radioaktivnih odpadkov puščala, počila ali se zrušila. Radioaktivni material bi lahko nato onesnažil zemljo in podtalnico v bližini lokacije. To lahko povzroči resne zdravstvene težave ljudi in živih organizmov na tem območju. Vsi ljudje bi se morali evakuirati.

To se je zgodilo v Černobilu v Ukrajini leta 1986. Eksplozija pare v eni od elektrarn četrtega jedrskega reaktorja jo je uničila in izbruhnil je požar. Nastal je oblak radioaktivnih delcev, ki so padli na tla ali jih odnesli z vetrom, delci pa so kot dež vstopili v vodni krog v naravi. Večina radioaktivnih padavin je padla v Belorusijo.

Okoljske posledice černobilske katastrofe so se pojavile takoj. Kilometre okoli mesta se je borov gozd posušil, zaradi rdeče barve odmrlih borovcev pa je območje dobilo vzdevek Rdeči gozd. Ribe iz bližnje reke Pripjat so postale radioaktivne in ljudje jih ne bodo mogli več jesti. Poginila govedo in konji. Po katastrofi so evakuirali več kot 100.000 ljudi, število človeških žrtev Černobila pa je težko določiti.

Posledice zastrupitve z obsevanjem se pokažejo šele po dolgih letih. Za bolezni, kot je rak, je težko določiti izvor.

Prihodnost jedrske energije

Reaktorji za proizvodnjo energije uporabljajo cepitev ali cepitev atomov.

Energija jedrske reakcije se lahko proizvede tudi s spajanjem ali spajanjem atomov. V izdelavi. Sonce je na primer nenehno podvrženo jedrski fuziji vodikovih atomov, da nastane helij. Ker je življenje na našem planetu odvisno od Sonca, lahko rečemo, da cepitev omogoča življenje na Zemlji.

Jedrske elektrarne še nimajo zmožnosti varne in zanesljive proizvodnje energije z jedrsko fuzijo (fuzijo), vendar znanstveniki raziskujejo jedrsko fuzijo, ker je proces verjetno varen in stroškovno učinkovitejši kot alternativna oblika energije.

Energija jedrske reakcije je ogromna in jo morajo ljudje izkoristiti.

Atom sestoji iz jedra, okoli katerega krožijo delci, imenovani elektroni.

Jedra atomov so najmanjši delci. So osnova za vso snov in snov.

Vsebujejo veliko zalogo energije.

Ta energija se sprosti kot sevanje, ko nekateri radioaktivni elementi razpadejo. Sevanje je nevarno za vse življenje na zemlji, hkrati pa se uporablja za proizvodnjo električne energije in v medicini.

Radioaktivnost je lastnost jeder nestabilnih atomov, da oddajajo energijo. Večina težkih atomov je nestabilnih, lažji atomi pa imajo radioizotope, tj. radioaktivni izotopi. Vzrok za pojav radioaktivnosti je v tem, da si atomi prizadevajo doseči stabilnost. Danes poznamo tri vrste radioaktivnega sevanja: alfa, beta in gama. Ime so dobili po prvih črkah grške abecede. Jedro najprej oddaja alfa ali beta žarke. Če pa še vedno ostane nestabilen, se oddajajo žarki gama. Tri atomska jedra so lahko nestabilna in vsako od njih lahko oddaja poljubno vrsto žarkov.

Slika prikazuje tri atomska jedra.

So nestabilni in vsak od njih oddaja enega od treh vrst žarkov.

Alfa delci vsebujejo dva protona in dva nevtrona. Povsem enako sestavo ima jedro atoma helija. Delci alfa se premikajo počasi in jih zato lahko zadrži vsak material, debelejši od lista papirja. Ne razlikujejo se veliko od jeder atomov helija. Večina znanstvenikov je predstavila različico, da ima helij na Zemlji naravni radioaktivni izvor.

Beta delci so elektroni, ki imajo ogromno energije. Njihov nastanek se pojavi med razpadom nevtronov. Beta delci tudi niso posebno hitri, po zraku lahko potujejo do enega metra. Zato jim lahko milimeter debela bakrena pločevina postane ovira. In če postavite pregrado iz 13 mm svinca ali 120-metrsko plast zraka, lahko sevanje gama zmanjšate za polovico.

Žarki gama so elektromagnetno sevanje z ogromno energijo. Njegova hitrost gibanja je enaka svetlobni hitrosti.

Radioaktivne snovi se prevažajo v posebnih svinčenih posodah z debelimi stenami, ki preprečujejo uhajanje sevanja.

Izpostavljenost sevanju je za človeka izjemno nevarna.

Povzroča opekline, katarakte in izzove razvoj raka.

Pri merjenju ravni sevanja pomaga posebna naprava - Geigerjev števec, ki ob pojavu vira sevanja zasliši klikanje.

Ko jedro oddaja delce, se spremeni v jedro drugega elementa in s tem spremeni svoje atomsko število. To se imenuje razpadna doba elementa. Če pa je novonastali element še vedno nestabilen, se proces razpadanja nadaljuje. In tako naprej, dokler element ne postane stabilen. Za mnoge radioaktivne elemente traja to obdobje na desetine, stotine in celo tisoče let, zato je običajno merjenje razpolovne dobe. Vzemimo za primer atom plutonija-2 z maso 242. Ko odda delce alfa z relativno atomsko maso 4, postane atom urana-238 z enako atomsko maso.

Jedrske reakcije.

Jedrske reakcije delimo na dve vrsti: jedrsko fuzijo in jedrsko cepitev.

Sinteza ali drugače "spojina" pomeni združitev dveh jeder v eno veliko pod vplivom zelo visoke temperature. V tem trenutku se sprosti velika količina energije.

Med cepitvijo in cepitvijo pride do procesa jedrske cepitve, pri čemer se sprosti jedrska energija.

To se zgodi, ko je jedro obstreljeno z nevtroni v posebni napravi, imenovani pospeševalnik delcev.

Ko se jedro razcepi in oddajajo nevtroni, se sprosti ogromna količina energije.

Znano je, da je za pridobivanje velike količine električne energije potrebna le enota mase radijskega goriva.S čim takim se ne more pohvaliti nobena druga elektrarna.

Jedrska energija.

Tako se energija, ki se sprosti med jedrsko reakcijo, uporablja za pridobivanje električne energije ali kot vir energije v podvodnih in površinskih plovilih. Proces pridobivanja električne energije v jedrski elektrarni temelji na cepitvi jeder v jedrskih reaktorjih. V ogromnem rezervoarju so palice radioaktivne snovi (na primer uran).

Napadejo jih nevtroni in se razcepijo, pri čemer se sprosti energija. Novi nevtroni se cepijo vedno dlje. To se imenuje verižna reakcija. Učinkovitost tega načina pridobivanja električne energije je neverjetno visoka, vendar so varnostni ukrepi in pogoji odlaganja predragi.

Vendar človeštvo uporablja jedrsko energijo ne le v miroljubne namene. Sredi 20. stoletja so jedrsko orožje testirali in testirali.

Njegovo delovanje je sproščanje ogromnega toka energije, ki povzroči eksplozijo. Ko se je druga svetovna vojna končala, so ZDA proti Japonski uporabile jedrsko orožje. Na mesti Hirošima in Nagasaki so odvrgli atomske bombe.

Posledice so bile preprosto katastrofalne.

Samo človeških žrtev je bilo več sto tisoč.

Toda znanstveniki se niso ustavili pri tem in razvili vodikovo orožje.

Razlikujeta se po tem, da jedrske bombe temeljijo na reakcijah jedrske cepitve, vodikove bombe pa na reakcijah fuzije.

Radiokarbonska metoda.

Za pridobitev informacij o času smrti organizma se uporablja metoda radiokarbonskega datiranja. Znano je, da živo tkivo vsebuje določeno količino ogljika-14, ki je radioaktivni izotop ogljika. Razpolovna doba je 5700 let. Po smrti organizma se zaloge ogljika-14 v tkivih zmanjšajo, izotop razpade, čas smrti organizma pa je določen z njegovo preostalo količino. Na primer, lahko ugotovite, pred koliko časa je izbruhnil vulkan. To lahko prepoznamo po žuželkah in cvetnem prahu, zamrznjenem v lavi.

Kako se še uporablja radioaktivnost?

Sevanje se uporablja tudi v industrijskem sektorju.

Žarki gama se uporabljajo za obsevanje hrane, da se ohrani njena svežina.

V medicini se sevanje uporablja za preučevanje notranjih organov.

Obstaja tudi tehnika, imenovana radioterapija. Takrat bolnika obsevajo z majhnimi odmerki, ki uničijo rakave celice v njegovem telesu.