Στο τέλος του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, δύο πυρηνικές βόμβες έπεσαν πάνω από τις ιαπωνικές πόλεις Χιροσίμα και Ναγκασάκι. Το νέο όπλο αποδείχθηκε το πιο θανατηφόρο στην ανθρώπινη ιστορία. Ο πυρηνικός αγώνας που ακολούθησε μεταξύ της ΕΣΣΔ και των ΗΠΑ επιδείνωσε περαιτέρω τους φόβους της παγκόσμιας κοινότητας για τον πυρηνικό παράγοντα. Ωστόσο, εκτός από τις ατομικές κεφαλές, εμφανίστηκε ένα ειρηνικό άτομο. Αυτή η φράση αναφέρεται στην πυρηνική ενέργεια.
Αρχή λειτουργίας NPP
Η λειτουργία οποιουδήποτε πυρηνικού σταθμού βασίζεται στην αντίδραση της σχάσης του ατόμου. Για να το ονομάσουμε, είναι απαραίτητο να διεξαχθεί ένας βομβαρδισμός νετρονίων των πυρήνων ουρανίου-235. Τα μικρότερα σωματίδια χωρίζονται σε θραύσματα, ενώ παράγουν τεράστια ποσότητα ακτίνων γάμμα και θερμικής ενέργειας.
Το ειρηνικό άτομο μπορεί να παραμείνει ειρηνικό μόνο υπό αυστηρό έλεγχο, υποχρεωτικό για πυρηνικούς σταθμούς. Το γεγονός είναι ότι κατά τη διάρκεια της σχάσης, προκύπτουν νετρόνια, τα οποία προκαλούν νέες αλυσιδωτές αντιδράσεις. Η ανεξέλεγκτη περιτύλιξη των πυρήνων οδηγεί σε έκρηξη. Αυτή η αρχή είναι που βασίζεται στη λειτουργία των ατομικών βομβών. Στα εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής, η διαδικασία ελέγχεται και η περίσσεια ενέργειας κατευθύνεται σε ένα χρήσιμο κανάλι για τους ανθρώπους.
Uranium-235
Το πυρηνικό καύσιμο τοποθετείται σε ειδικές ράβδους πριν από τη χρήση. Αποθηκεύεται με τη μορφή δισκίων από οξείδιο του ουρανίου. Πρέπει να γίνει κατανοητό ότι αυτή η ουσία είναι ετερογενής. Το 3% αυτών των δισκίων αποτελούνται από ουράνιο-235 (είναι αυτός που είναι σχάσιμος κατά τη διάρκεια της αντίδρασης), το υπόλοιπο είναι ουράνιο-238 (αυτό το ισότοπο δεν είναι σχάσιμο).
Γιατί είναι απαραίτητη αυτή η αναλογία; Για να κρατήσει τη διαδικασία υπό έλεγχο. Ένας αντιδραστήρας που λειτουργεί ξεκινά μια αντίδραση σχάσης. Στην πορεία της ανάπτυξής του, η ποσότητα του ουρανίου-235 μειώνεται. Ταυτόχρονα, ο όγκος των προϊόντων σχάσης αυξάνεται. Πρόκειται για πυρηνικά απόβλητα. Αποτελούν σοβαρό περιβαλλοντικό κίνδυνο και ως εκ τούτου πρέπει να απορρίπτονται σωστά. Μπορεί ένα άτομο να είναι ειρηνικό; Όπως φαίνεται από την περιγραφόμενη τεχνολογία, μόνο με αυστηρή τήρηση των οδηγιών και των κανόνων της παραγωγικής διαδικασίας.
Προϋποθέσεις εμφάνισης
Η πυρηνική (ατομική) ενέργεια προήλθε στα μέσα του 20ού αιώνα. Έκτοτε, εκατοντάδες πυρηνικοί σταθμοί έχουν κατασκευαστεί σε όλο τον κόσμο (σήμερα λειτουργούν 442). Το ειρηνικό άτομο παρέχει περισσότερο από το ήμισυ της ενέργειας που χρειάζονται η Γαλλία, η Πολωνία, η Λιθουανία, η Σλοβακία, η Σουηδία και η Νότια Κορέα. Στη Δυτική Ευρώπη, οι πυρηνικοί σταθμοί παράγουν περίπου το ένα τρίτο της ηλεκτρικής ενέργειας.
Όλα ξεκίνησαν το 1939, όταν ανακαλύφθηκε η σχάση ουρανίου στη Γερμανία. Οι έρευνες των Γερμανών ενδιαφέρθηκαν εξαιρετικά για την ΕΣΣΔ. Αμέσως έγινε σαφές στους επιστήμονες ότι η διαδικασία που ανακαλύφθηκε πρόσφατα επιτρέπει την παραγωγή γιγαντιαίων ποσοτήτων ενέργειας. Εάν οι ειδικοί μπορούσαν να μάθουν να ελέγχουν πολύπλοκες αντιδράσεις, αυτό θα έλυνε πολλά οικονομικά προβλήματα.προβλήματα. Η πρώτη σοβιετική έρευνα που σχετίζεται με το ειρηνικό άτομο πραγματοποιήθηκε στο RIAN (Ινστιτούτο Ραδίου της Ακαδημίας Επιστημών) υπό την καθοδήγηση του εξαιρετικού φυσικού Igor Kurchatov.
Πυρηνική κούρσα
Το έργο των Σοβιετικών επιστημόνων παρεμποδίστηκε από την απουσία των αποθεμάτων ουρανίου της ίδιας της ΕΣΣΔ. Επιπλέον, ο Μεγάλος Πατριωτικός Πόλεμος ξεκίνησε το 1941 και οι επαναστατικές ανακαλύψεις έπρεπε να ξεχαστούν για λίγο. Σε αυτό το πλαίσιο, η ημερήσια διάταξη υποκλαπεί στο Ηνωμένο Βασίλειο, τις ΗΠΑ και τη Γερμανία. Το παράδοξο έγκειται στο γεγονός ότι η πυρηνική ενέργεια εμφανίστηκε ως παρακλάδι ενός μιλιταριστικού σχεδίου. Φυσικά, οι εμπόλεμες χώρες προσπάθησαν πρώτα από όλα να αποκτήσουν τα πιο ισχυρά όπλα και μόνο τότε σκέφτηκαν ειρηνικούς τρόπους να χρησιμοποιήσουν τις ανακαλύψεις τους.
Ο πρώτος πειραματικός πυρηνικός αντιδραστήρας εκτοξεύτηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες τον Δεκέμβριο του 1942. Επικεφαλής του έργου ήταν ο Ιταλός επιστήμονας Enrico Fermi. Στην ΕΣΣΔ, ο πρώτος αντιδραστήρας εμφανίστηκε στα τέλη του 1946 στο Ινστιτούτο Ατομικής Ενέργειας. Μέχρι εκείνη τη στιγμή, οι αμερικανικοί βομβαρδισμοί της Χιροσίμα και του Ναγκασάκι είχαν ήδη πραγματοποιηθεί. Στην ΕΣΣΔ, η ατομική βόμβα δημιουργήθηκε το 1949 και η βόμβα υδρογόνου το 1953. Ο πόλεμος έχει ήδη τελειώσει και οι επιστήμονες άρχισαν να προετοιμάζουν έναν πυρηνικό αντιδραστήρα για να λειτουργήσει για την εθνική οικονομία της Σοβιετικής Ένωσης.
κατασκευή NPP
Ο πρώτος πυρηνικός σταθμός στον κόσμο εγκαινιάστηκε το καλοκαίρι του 1954. Αποδείχθηκε ότι ήταν ο πυρηνικός σταθμός του Obninsk, που βρίσκεται στην περιοχή Kaluga. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, με μια μικρή καθυστέρηση, άρχισαν να υλοποιούν και ένα έργο ατομικής ενέργειας. Το 1956 οι Αμερικανοί πέτυχαν για πρώτη φορά με τη βοήθεια τουαντιδραστήρα για να πάρει ηλεκτρική ενέργεια. Σταδιακά, όλο και περισσότεροι νέοι πυρηνικοί σταθμοί ιδρύθηκαν στις δύο υπερδυνάμεις. Καθένα από αυτά έσπασε άλλο ένα ρεκόρ ισχύος.
Η κορύφωση της ανάπτυξης της πυρηνικής ενέργειας ήρθε στο δεύτερο μισό της δεκαετίας του 1960. Στη συνέχεια, ο αριθμός των κατασκευών πυρηνικών σταθμών παραγωγής ενέργειας άρχισε να μειώνεται. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, έχει ξεκινήσει μια συζήτηση στο Κογκρέσο και την επιστημονική κοινότητα σχετικά με τα προβλήματα που σχετίζονται με την ασφάλεια του ειρηνικού ατόμου. Ωστόσο, μέχρι το 1986, η παραγωγή πυρηνικής ενέργειας έφτασε το 15% αυτής που παράγεται από συμβατικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής.
Σύμβολο πυρηνικής ενέργειας
Το 1958, το Atomium άνοιξε στις Βρυξέλλες, όπου πραγματοποιήθηκε η επόμενη Παγκόσμια Έκθεση. Η ιδέα του σχεδιασμού αναπτύχθηκε από τον αρχιτέκτονα André Waterkeyner. Το άτομο μοιάζει με ένα διευρυμένο κρυσταλλικό πλέγμα σιδήρου: εννέα άτομα ενωμένα μεταξύ τους. Το βάρος της δομής είναι 2400 τόνοι και το ύψος είναι 102 μέτρα. Οι επισκέπτες μπορούν να εισέλθουν σε έξι από τα εννέα βασίλεια. Αυτά τα μοντέλα ατόμων, που μεγεθύνονται εκατοντάδες δισεκατομμύρια φορές, συνδέονται μεταξύ τους με είκοσι σωλήνες 23 μέτρων. Μέσα είναι διάδρομοι και κυλιόμενες σκάλες.
Η φωτογραφία του «ειρηνικού ατόμου», που εμφανίστηκε στις Βρυξέλλες στο απόγειο της ατομικής εποχής, εξαπλώθηκε γρήγορα σε όλο τον κόσμο και το Atomium έγινε σύμβολο όλης της πυρηνικής ενέργειας και της ιδέας ότι οι επαναστατικές επιστημονικές ανακαλύψεις πρέπει να να χρησιμοποιηθεί προς όφελος της ανθρωπότητας και όχι για πολέμους και καταστροφές. Το βελγικό ορόσημο αναφέρεται στο μυθιστόρημα των διάσημων σοβιετικών συγγραφέων επιστημονικής φαντασίας των αδερφών Στρουγκάτσκι «Η Δευτέρα αρχίζει το Σάββατο». Το σύμβολο του ειρηνικού ατόμου εμφανίζεται σε πολλά σχέδια, καθώς και σε εμβλήματα αφιερωμένα στην πυρηνική ενέργεια.
Περιβαλλοντικός παράγοντας
Το πρόβλημα της περιβαλλοντικής ρύπανσης με ραδιενεργά απόβλητα γίνεται όλο και πιο επείγον κάθε χρόνο. Για παράδειγμα, στη σύγχρονη Ρωσία, το προσωπικό 10 πυρηνικών σταθμών παραγωγής ενέργειας ασχολείται με ειρηνική πυρηνική ενέργεια. Όλες αυτές οι επιχειρήσεις χρειάζονται ιδιαίτερη προσοχή από περιβαλλοντολόγους και κυβερνητικές υπηρεσίες.
50.000 κυβικά μέτρα ραδιενεργών αποβλήτων συσσωρεύονται στην Ευρωπαϊκή Ένωση κάθε χρόνο. Το βασικό πρόβλημα είναι ότι τέτοια συντρίμμια παραμένουν επικίνδυνα για χιλιάδες χρόνια (για παράδειγμα, η περίοδος αποσύνθεσης του πλουτωνίου-239 είναι 24 χιλιάδες χρόνια).
Διαχείριση απορριμμάτων
Σήμερα υπάρχουν διάφορες έννοιες για τον καλύτερο τρόπο απόρριψης ραδιενεργών αποβλήτων. Η πρώτη ιδέα είναι να δημιουργηθούν ταφικοί χώροι που βρίσκονται στον πυθμένα των ωκεανών. Αυτός είναι ένας μάλλον δύσκολος τρόπος εφαρμογής. Τα εμπορευματοκιβώτια πρέπει να βρίσκονται σε σημαντικό βάθος, επιπλέον, μπορεί να καταστραφούν από τα θαλάσσια ρεύματα.
Η δεύτερη ιδέα εξετάζεται από τη NASA, όπου προτείνει την αποστολή πυρηνικών αποβλήτων στο διάστημα. Αυτή η μέθοδος είναι ασφαλής για τη Γη, αλλά γεμάτη με υπερβολικές δαπάνες. Υπάρχουν και άλλες ιδέες: να μεταφέρουμε τα απόβλητα σε ακατοίκητα νησιά ή να τα θάβουμε στους πάγους της Ανταρκτικής. Η πιο αποδεκτή επιλογή σήμερα είναι η κατασκευή ταφικών χώρων σε βραχώδεις υπόγειους βράχους. Η έρευνα που σχετίζεται με αυτήν την ιδέα συνεχίζεται στη Γερμανία και την Ελβετία.
μάθημα Τσερνομπίλ
Για μεγάλο χρονικό διάστημα, η πυρηνική ενέργεια θεωρούνταν αδιαμφισβήτητη. Για πολλούςΓια δεκαετίες, το ειρηνικό άτομο στην ΕΣΣΔ και σε άλλες χώρες συνέχισε την οικονομική του επέκταση. Ωστόσο, το 1986, μια τραγωδία συνέβη στο Τσερνόμπιλ που ανάγκασε την ανθρωπότητα να επανεξετάσει τη στάση της απέναντι στους πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Έκρηξη σημειώθηκε σε σταθμό κοντά στο Pripyat, η οποία είχε ως αποτέλεσμα την καταστροφή του αντιδραστήρα και την απελευθέρωση στο περιβάλλον σημαντικής ποσότητας ραδιενεργών ουσιών επικίνδυνων για την υγεία.
Το διάσημο σοβιετικό σύνθημα «Ειρηνικό άτομο σε κάθε σπίτι» παραβιάστηκε. Τους πρώτους μήνες μετά το δυστύχημα έχασαν τη ζωή τους 30 άνθρωποι. Ωστόσο, τα πραγματικά αποτελέσματα της έκθεσης ήρθαν αργότερα. Τα επόμενα χρόνια, δεκάδες άλλοι άνθρωποι πέθαναν με αγωνία από μια τρομερή ασθένεια. Χιλιάδες πολίτες της ΕΣΣΔ βρίσκονταν στη ζώνη μόλυνσης. Σημαντικά εδάφη της Λευκορωσίας, της Ουκρανίας και της Ρωσίας έγιναν ακατάλληλα για τη γεωργία. Το ατύχημα στον πυρηνικό σταθμό του Τσερνομπίλ οδήγησε σε ξέσπασμα δημόσιας φοβίας σε σχέση με την πυρηνική ενέργεια. Μετά από αυτή την τραγωδία, πολλοί σταθμοί σε όλο τον κόσμο έκλεισαν.
Μολονότι τα μέτρα ασφαλείας σε τέτοιες επιχειρήσεις έχουν βελτιωθεί σημαντικά μέσα σε 30 χρόνια, θεωρητικά, μια τραγωδία παρόμοια με το Τσερνόμπιλ θα μπορούσε να συμβεί ξανά. Υπήρξαν ατυχήματα τόσο πριν όσο και μετά τον πυρηνικό σταθμό του Τσερνομπίλ: το 1957 - στο Ηνωμένο Βασίλειο (Windscale), το 1979 - στις ΗΠΑ (Three Mile Island), το 2011 - στην Ιαπωνία (Fukushima). Σήμερα, ο ΔΟΑΕ έχει συλλέξει πληροφορίες για περισσότερες από 1.000 καταστάσεις έκτακτης ανάγκης σε σταθμούς. Αιτίες ατυχημάτων: ανθρώπινος παράγοντας (80% των περιπτώσεων), λιγότερο συχνά - ελαττώματα σχεδιασμού. Στη Φουκουσίμα της Ιαπωνίας, σημειώθηκε έκτακτη ανάγκη λόγω ενός ισχυρού σεισμού και του τσουνάμι που ακολούθησε.
Προοπτικές για την πυρηνική ενέργεια
Το ερώτημα εάν το ειρηνικό άτομο έχει μέλλον είναι περίπλοκο από οικονομική άποψη και προκαλεί πολλές διαμάχες μεταξύ των ειδικών. Λόγω ενός μεγάλου αριθμού αντικρουόμενων παραγόντων, το μέλλον του είναι ασαφές και ομιχλώδες. Οι τελευταίες προβλέψεις του Διεθνούς Οργανισμού Ενέργειας υποδηλώνουν ότι, εάν συνεχιστούν οι τρέχουσες τάσεις, το μερίδιο της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από πυρηνικούς σταθμούς θα μειωθεί από 15% σε 9% έως το 2030.
Μέχρι πρόσφατα, η πυρηνική ενέργεια ήταν σε ζήτηση, μεταξύ άλλων λόγω των υψηλών τιμών του πετρελαίου. Ωστόσο, το 2014 έπεσαν κατακόρυφα. Έτσι, εμφανίστηκε μια άλλη φθηνότερη εναλλακτική λύση για τους πυρηνικούς σταθμούς. Είναι επίσης σημαντικό το ειρηνικό άτομο να παρέχει στους ανθρώπους μόνο ηλεκτρισμό (δηλαδή, ακόμη και με ευρεία χρήση, δεν μπορεί να απαλλάξει εντελώς την κοινωνία από την ενεργειακή εξάρτηση).
Λάδι ή ηλεκτρισμός;
Το πετρέλαιο, παρ' όλα αυτά, είναι σημαντικό για τη βιομηχανία και τις μεταφορές. Περίπου το 40% της ενέργειας που καταναλώνουν οι ΗΠΑ παρέχεται από αυτόν τον πόρο. Η Ιαπωνία και η Γαλλία δεν μπορούσαν να απαλλαγούν από την εξάρτηση από το πετρέλαιο (αν και χρησιμοποιούν ενεργά πυρηνικούς σταθμούς). Έχει λοιπόν μέλλον το ειρηνικό άτομο ή είναι καταδικασμένο να παραμείνει στη σκιά του «μαύρου χρυσού»; Αυτές οι τάσεις υποδηλώνουν ότι οι πυρηνικοί σταθμοί ενδέχεται να ανήκουν στο παρελθόν. Ωστόσο, ορισμένες πρόσφατες εξελίξεις έδωσαν νέα πνοή στην πυρηνική ενέργεια.
Μιλάμε για την εμφάνιση αυτοκινήτων που λειτουργούν με ηλεκτρισμό αντί για βενζίνη. Σήμερα, τέτοιες μεταφορές κατακτούν όλο και περισσότερο τις αγορές των ΗΠΑ και της Ευρώπης. Σε λίγες δεκαετίες ηλεκτρικά οχήματαθα γίνει ο κανόνας. Είναι αυτή τη στιγμή που το ειρηνικό άτομο μπορεί και πάλι να σώσει την παγκόσμια οικονομία. Οι πυρηνικοί σταθμοί είναι σε θέση να λύσουν το πρόβλημα της συνεχώς αυξανόμενης ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας από διάφορες χώρες.
Ενέργεια σύντηξης
Υπάρχει μια άλλη προοπτική στην οποία το ειρηνικό άτομο μπορεί να κάνει έναν οικονομικό θρίαμβο. Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που σχετίζονται με τη λειτουργία των πυρηνικών σταθμών είναι η περιβαλλοντική ασφάλεια. Το ζήτημα της πολυπλοκότητας της διάθεσης ραδιενεργών αποβλήτων και αναλωμένων καυσίμων δημιούργησε την ιδέα της αναδιαμόρφωσης των πυρηνικών αντιδραστήρων σε νέους αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης. Τέτοιες επιχειρήσεις θα είναι απολύτως ασφαλείς για το περιβάλλον. Αλλά προτού εισαχθεί στην παραγωγή αυτή η ειρηνική τεχνολογία ατόμων, οι ειδικοί θα πρέπει να κάνουν πολύ δρόμο.
Ομάδες από 33 χώρες του κόσμου εργάζονται ήδη σε ένα θερμοπυρηνικό έργο. Η παγκόσμια φύση της ιδέας του θερμοπυρηνικού καυσίμου οφείλεται στα πολλά πλεονεκτήματά του. Δεν είναι μόνο ασφαλές από την άποψη της οικολογίας, αλλά και ανεξάντλητο. Ο απαραίτητος πόρος για τους επιστήμονες είναι το δευτέριο, το οποίο λαμβάνεται από τους ωκεανούς. Η κύρια τεχνολογική διαφορά μεταξύ ενός θερμοπυρηνικού σταθμού και ενός πυρηνικού σταθμού είναι ότι η πυρηνική σύντηξη θα λάβει χώρα σε νέες επιχειρήσεις (η σχάση πυρήνων πραγματοποιείται σε πρώην πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής). Ίσως αυτή η τεχνολογία είναι το μέλλον του ειρηνικού ατόμου.
