Avantaje și dezavantaje nucleare. Aplicarea energiei nucleare: probleme și perspective

Avantajele și dezavantajele energiei nucleare
Peste 40 de ani de dezvoltare a energiei nucleare în lume, aproximativ 400 de unități de putere au fost construite în 26 de țări ale lumii, cu o capacitate de putere totală de aproximativ 300 de milioane de kW. Principalele avantaje ale energiei nucleare sunt rentabilitatea finală ridicată și absența emisiilor de produse de ardere în atmosferă (din acest punct de vedere, poate fi considerată ecologică), principalele dezavantaje sunt potențialul pericol de contaminare radioactivă a mediului. prin produse de fisiune. combustibil nuclearîn timpul unui accident (cum ar fi Cernobîl sau gară americană Tree Mile Island) și problema reprocesării combustibilului nuclear uzat.
Să ne uităm mai întâi la beneficii. Rentabilitatea energiei nucleare este alcătuită din mai multe componente. Una dintre ele este independența față de transportul combustibilului. Dacă o centrală electrică cu o capacitate de 1 milion kW necesită aproximativ 2 milioane de tone echivalent combustibil pe an. (sau aproximativ 5 milioane de cărbune de calitate scăzută), apoi pentru unitatea VVER-1000 va fi necesar să se livreze nu mai mult de 30 de tone de uraniu îmbogățit, ceea ce reduce practic costul transportului combustibilului la zero (la centralele pe cărbune). , aceste costuri se ridică la 50% din cost). Utilizarea combustibilului nuclear pentru producerea de energie nu necesită oxigen și nu este însoțită de o eliberare constantă de produse de ardere, care, în consecință, nu va necesita construirea de instalații pentru curățarea emisiilor în atmosferă. Orașele situate în apropierea centralelor nucleare sunt, practic, orașe verzi prietenoase cu mediul în toate țările lumii, iar dacă nu este cazul, atunci acest lucru se datorează influenței altor industrii și instalații situate pe același teritoriu. În acest sens, TPP-urile pictează o imagine complet diferită. O analiză a situației mediului din Rusia arată că centralele termice reprezintă mai mult de 25% din toate emisiile nocive în atmosferă. Aproximativ 60% din emisiile TPP sunt în partea europeană și în Urali, unde încărcătura de mediu depășește semnificativ limita. Cea mai dificilă situație ecologică s-a dezvoltat în regiunile Ural, Central și Volga, unde încărcăturile create de precipitațiile de sulf și azot le depășesc în unele locuri pe cele critice de 2-2,5 ori.
Dezavantajele energiei nucleare includ pericolul potențial al contaminării radioactive a mediului în timpul accidentelor grave precum Cernobîl. Acum, la centralele nucleare care utilizează reactoare de tip Cernobîl (RBMK), au fost luate măsuri suplimentare de siguranță, care, conform AIEA (Agenția Internațională pentru Energie Atomică), exclud complet un accident de această gravitate: deoarece resursa de proiectare este epuizată, astfel de reactoare ar trebui înlocuite cu reactoare de nouă generație de securitate sporită. Cu toate acestea, în opinia publică, un punct de cotitură în raport cu utilizare sigură energia nucleară nu se va întâmpla, aparent, în curând. Problema reciclării deseuri radioactive este foarte acută pentru întreaga comunitate mondială. Acum există deja metode de vitrificare, bituminizare și cimentare a deșeurilor radioactive din centralele nucleare, dar sunt necesare teritorii pentru construirea de cimitire, unde aceste deșeuri vor fi așezate pentru depozitare veșnică. Țările cu un teritoriu restrâns și cu o densitate mare a populației se confruntă cu dificultăți serioase în rezolvarea acestei probleme. #2

Combustibilul nuclear și baza energetică a Rusiei.

Lansarea în 1954 a primei centrale nucleare cu o capacitate de doar 5.000 kW a fost un eveniment de importanță mondială. A marcat începutul dezvoltării energiei nucleare, care poate furniza omenirii energie electrică și termică pentru o perioadă lungă de timp. Acum, lumea împărtășește energie electrica generat la centralele nucleare este relativ mic, aproximativ 17 la sută, dar în unele țări ajunge la 50-75 la sută. În Uniunea Sovietică a fost creată o puternică industrie a energiei nucleare, care a furnizat combustibil nu numai pentru centralele sale nucleare, ci și pentru centralele nucleare dintr-o serie de alte țări. În prezent, la centralele nucleare din Rusia, țările CSI și a Europei de Est Sunt operate 20 de unitati cu reactoare VVER-1000, 26 de unitati cu reactoare VVER-440, 15 unitati cu reactoare RBMK si 2 unitati cu reactoare cu neutroni rapizi. Furnizarea de combustibil nuclear acestor reactoare determină volumul producției industriale de bare de combustibil și ansambluri de combustibil în Rusia. Sunt fabricate la două fabrici: în Elektrostal - pentru reactoare VVER-440, RBMK și cu neutroni rapidi; în Novosibirsk - pentru reactoare VVER-1000. Tabletele pentru barele de combustibil VVER-1000 și RBMK sunt furnizate de o fabrică situată în Kazahstan (Ust-Kamenogorsk). #4
În prezent, din 15 centrale nucleare construite în URSS, 9 sunt situate pe teritoriul Rusiei; capacitatea instalată a celor 29 de unități de putere este de 21.242 megawați. Dintre unitățile de putere în funcțiune, 13 au reactoare VVER (reactor de putere răcit cu presiune, a cărui zonă activă este situată într-o carcasă de metal sau beton precomprimat, proiectată pentru presiunea totală a lichidului de răcire), 11 reactoare cu canal bloc RMBC-1000 (RMBC - reactor grafit-apă Lichidul de răcire din acest reactor curge prin conducte cu elemente de combustibil în interior), 4 unități - EGP (reactor cu canal apă-grafit cu lichid de răcire în fierbere) de 12 MW fiecare sunt instalate la Bilibino APEC și o altă unitate de putere este instalată echipat cu un reactor BN-600 pe neutroni rapizi. Trebuie remarcat faptul că flota principală a celei mai recente generații de reactoare sub presiune a fost situată în Ucraina (10 unități VVER-1000 și 2 unități VVER-440). #9

Unități de putere noi.
Construcția unei noi generații de unități de reactoare cu apă sub presiune începe în acest deceniu. Primele dintre acestea vor fi unități VVER-640, al căror design și parametri țin cont de experiența națională și internațională, precum și unități cu un reactor VVER-1000 îmbunătățit, cu rate crescute Securitate. Unitățile de alimentare cu cap VVER-640 sunt situate pe locațiile din Sosnovy Bor Regiunea Leningradși Kola NPP și pe baza VVER-1000 - la locul NPP Novovoronezh.
De asemenea, a fost dezvoltat un design pentru un reactor cu vas de putere medie VPBER-600 cu un aspect integrat. Centralele nucleare cu astfel de reactoare pot fi construite puțin mai târziu.
Tipurile de mai sus de echipamente, cu finalizarea la timp a tuturor cercetării și dezvoltării munca experimentala va asigura nevoile de bază de energie nucleară pentru perioada estimată de 15-20 de ani.
Există propuneri de a continua lucrările la reactoarele cu canal de grafit-apă, de a trece la o putere electrică de 800 de megawați și de a crea un reactor care să nu fie inferior reactorului VVER din punct de vedere al siguranței. Astfel de reactoare ar putea înlocui reactoarele RBMK existente. În viitor, este posibil să se construiască unități de putere cu reactoare moderne cu neutroni rapidi BN-800. Aceste reactoare pot fi, de asemenea, utilizate pentru a implica plutoniu de calitate și de calitate pentru arme în ciclul combustibilului, pentru a dezvolta tehnologii de ardere a actinidelor (elemente metalice radioactive, ai căror izotopi sunt toți radioactivi). #9

Perspective pentru dezvoltarea energiei nucleare.
Când se analizează problema perspectivelor energiei nucleare în viitorul apropiat (până la sfârșitul secolului) și îndepărtat, este necesar să se țină cont de influența multor factori: limitarea rezervelor naturale de uraniu, costul ridicat al capitalului. construcția de centrale nucleare comparativ cu centralele termice, negativ opinie publica, ceea ce a dus la adoptarea într-o serie de țări (SUA, Germania, Suedia, Italia) a unor legi care restricționau dreptul energiei nucleare de a utiliza o serie de tehnologii (de exemplu, utilizarea Pu etc.), ceea ce a dus la restrângerea a construcției de noi instalații și a dezafectării treptate a înlocuitorilor uzați pentru altele noi. În același timp, prezența unui stoc mare de uraniu deja extras și îmbogățit, precum și a uraniului și plutoniului eliberat în timpul demontării focoaselor nucleare, disponibilitatea tehnologiilor extinse de reproducere (unde combustibilul descărcat din reactor conține mai mulți izotopi fisionali). decât a fost încărcat) elimină problema limitării rezervelor naturale de uraniu, crescând posibilitățile de energie nucleară până la 200-300 Q. Acest lucru depășește resursele de combustibil organic și face posibilă formarea bazei energiei mondiale pentru 200-300 de ani înainte. .
Dar tehnologiile extinse de ameliorare (în special reactoarele rapide de generare de neutroni) nu au trecut la stadiul de producție în masă din cauza restanțelor din domeniul reprocesării și reciclării (extracția uraniului și plutoniului „util” din combustibilul uzat). Iar cele mai comune reactoare moderne de neutroni termici din lume folosesc doar 0,50,6% uraniu (în principal izotopul fisionabil U 238, a cărui concentrație în uraniu natural este de 0,7%). Cu o eficiență atât de scăzută a utilizării uraniului, potențialul energetic al energiei nucleare este estimat la doar 35 Q. Deși acest lucru poate fi acceptabil pentru comunitatea mondială pe termen scurt, având în vedere relația deja stabilită dintre energia nucleară și cea tradițională și stabilirea creșterii. rata centralelor nucleare din întreaga lume. În plus, tehnologia reproducerii extinse oferă o povară suplimentară semnificativă pentru mediu. Astăzi, specialiștilor le este destul de clar că energia nucleară este, în principiu, singura sursă reală și semnificativă de energie electrică pentru omenire pe termen lung, ceea ce nu provoacă fenomene atât de negative pentru planetă precum efectul de seră, ploaia acide etc. . După cum știți, astăzi, energia bazată pe combustibili fosili, adică arderea cărbunelui, petrolului și gazelor, stă la baza producției de energie electrică în lume Dorința de a conserva combustibilii fosili, care sunt și materii prime valoroase, obligația să stabilească limite pentru emisiile de CO; sau să reducă nivelul acestora, iar perspectivele limitate pentru utilizarea pe scară largă a energiei regenerabile indică necesitatea creșterii contribuției energiei nucleare.
Având în vedere toate cele de mai sus, putem concluziona că perspectivele de dezvoltare a energiei nucleare în lume vor fi diferite pentru regiuni diferiteși țările individuale, pe baza nevoilor și a energiei electrice, a mărimii teritoriului, a disponibilității rezervelor de combustibili fosili, a posibilității de a atrage resurse financiare pentru construirea și exploatarea unei astfel de tehnologii destul de costisitoare, influența opiniei publice într-un anumit țară și o serie de alte motive. #2
Vom lua în considerare separat perspectivele energiei nucleare în Rusia. Complexul închis de cercetare și producție al întreprinderilor legate tehnologic creat în Rusia acoperă toate domeniile necesare funcționării industriei nucleare, inclusiv extracția și prelucrarea minereului, metalurgia, chimia și radiochimia, fabricarea de mașini și instrumente și potențialul de construcție. Potențialul științific și ingineresc al industriei este unic. Potențialul industrial și al materiilor prime al industriei face deja posibilă asigurarea funcționării centralelor nucleare din Rusia și CSI pentru mulți ani de acum încolo, în plus, sunt planificate lucrări pentru a implica uraniu și plutoniu acumulat de calitate pentru arme în ciclul combustibilului. Rusia poate exporta uraniu natural și îmbogățit pe piața mondială, având în vedere că nivelul tehnologiei de extracție și prelucrare a uraniului în unele zone depășește nivelul mondial, ceea ce face posibilă menținerea pozițiilor pe piața mondială a uraniului în fața concurenței globale.
Dar dezvoltarea în continuare a industriei fără a reveni la ea încrederea publicului imposibil. Pentru a face acest lucru, pe baza deschiderii industriei, este necesar să se formeze o opinie publică pozitivă și să se asigure posibilitatea funcționării în siguranță a centralelor nucleare sub controlul AIEA. Ținând cont de dificultățile economice ale Rusiei, industria se va concentra în curând pe funcționarea în siguranță a capacităților existente cu înlocuirea treptată a unităților uzate din prima generație cu cele mai avansate reactoare rusești (VVER-1000, 500, 600) și se va produce o ușoară creștere a capacităților din cauza finalizării construcției centralelor deja demarate. Pe termen lung, este probabil ca Rusia să-și mărească capacitatea în tranziția către centralele nucleare ale noii generații, nivelul de siguranță și indicatori economici care va fi asigurat dezvoltare durabilă industrii pentru viitor.

Energia nucleară este una dintre cele mai promițătoare modalități de a satisface foamea energetică a omenirii în fața problemelor energetice asociate cu utilizarea combustibililor fosili.

Avantajele centralelor nucleare 1. Consumă puțin combustibil 2. Mai ecologic decât centralele nucleare și centralele hidroelectrice (care funcționează cu păcură, turbă și alți combustibili.): deoarece centralele nu funcționează cu uraniu și parțial cu gaz. 3. Puteți construi oriunde. 4. Nu depinde de o sursă suplimentară de energie:

Costul transportului combustibilului nuclear, spre deosebire de cel tradițional, este neglijabil. În Rusia, acest lucru este deosebit de important în partea europeană, deoarece livrarea cărbunelui din Siberia este prea scumpă. Vagon pentru transportul combustibilului nuclear

Un avantaj uriaș al unei centrale nucleare este curățenia relativă a mediului. La TPP-urile, emisiile totale anuale de substanțe nocive la 1.000 MW de capacitate instalată sunt de aproximativ 13.000 până la 165.000 de tone pe an.

O centrală termică cu o capacitate de 1000 MW consumă 8 milioane de tone de oxigen pe an pentru oxidarea combustibilului, în timp ce centralele nucleare nu consumă deloc oxigen.

Cele mai puternice centrale nucleare din lume Fukushima Bar Graveline Zaporizhzhya Pickering Palo Verde Leningradskaya Trikasten

Dezavantajele CNE 1. Poluarea termică a mediului; Randamentul la centralele nucleare moderne este de aproximativ 30-35%, iar la termocentrale 35-40%. Aceasta înseamnă că cea mai mare parte a energiei termice (60-70%) este eliberată în mediu inconjurator. 2. Scurgeri de radioactivitate (egajări și evacuări radioactive) 3. Transport de deșeuri radioactive; 4. Accidentele reactoarelor nucleare;

În plus, o eliberare specifică mai mare (pe unitate de energie electrică produsă) de substanțe radioactive este produsă de o centrală electrică pe cărbune. Cărbunele conține întotdeauna substanțe radioactive naturale; atunci când cărbunele este ars, ele cad aproape complet Mediul extern. Totodată, activitatea specifică a emisiilor de la termocentrale este de câteva ori mai mare decât cea a centralelor nucleare.

Volumul deșeurilor radioactive este foarte mic, este foarte compact și poate fi depozitat în condiții care să asigure că nu se scurg în exterior.

Costurile construcției unei centrale nucleare sunt aproximativ aceleași cu cele ale construcției unei centrale termice, sau puțin mai mari. Bilibino NPP este singura centrală nucleară din zona de permafrost.

Centralele nucleare sunt mai economice decât centralele termice convenționale și, cel mai important, dacă sunt exploatate corespunzător, sunt surse curate de energie.

Atomul pașnic trebuie să trăiască! Energia nucleară, după ce a experimentat lecțiile grele de la Cernobîl și alte accidente, continuă să se dezvolte, asigurând siguranță și fiabilitate maximă! Centralele nucleare generează energie electrică în cel mai ecologic mod. Dacă oamenii sunt responsabili și alfabetizați în operarea centralelor nucleare, atunci viitorul aparține energiei nucleare. Oamenii nu trebuie să se teamă de atomul pașnic, deoarece accidentele apar din vina omului.

Energia nucleară este singura modalitate de a satisface nevoia în creștere a umanității de energie electrică.

Nicio altă sursă de energie nu este capabilă să producă suficientă energie electrică. Consumul său global a crescut cu 39% din 1990 până în 2008 și crește în fiecare an. Energia solară nu poate satisface nevoile industriale de electricitate. Rezervele de petrol și cărbune sunt epuizate. În 2016, în lume funcționau 451 de unități nucleare. În total, unitățile electrice au generat 10,7% din producția mondială de energie electrică. 20% din toată energia electrică produsă în Rusia este produsă de centrale nucleare.

Energia eliberată în timpul reacție nucleară, depășește semnificativ cantitatea de căldură degajată în timpul arderii.

1 kg de uraniu îmbogățit la 4% eliberează o cantitate de energie echivalentă cu arderea a 60 de tone de petrol sau a 100 de tone de cărbune.

Funcționarea în siguranță a centralelor nucleare în comparație cu cele termice.

De la construirea primelor instalații nucleare au avut loc aproximativ trei duzini de accidente, în patru cazuri s-a produs o eliberare de substanțe nocive în atmosferă. Numărul de incidente asociate cu explozia de metan din minele de cărbune este de zeci. Din cauza echipamentelor învechite, numărul accidentelor la centralele termice crește în fiecare an. Ultimul accident major din Rusia a avut loc în 2016 pe Sahalin. Atunci 20 de mii de ruși au rămas fără electricitate. O explozie din 2013 la TPP Uglegorsk (regiunea Donețk, Ucraina) a provocat un incendiu care nu a putut fi stins timp de 15 ore. A fost eliberat în atmosferă un numar mare de substante toxice.

Independență față de sursele de energie fosilă.

Rezervele de combustibil natural sunt epuizate. Resturile de cărbune și petrol sunt estimate la 0,4 IJ (1 IJ = 10 24 J). Rezervele de uraniu depășesc 2,5 IJ. În plus, uraniul poate fi refolosit. Combustibilul nuclear este ușor de transportat, iar costurile de transport sunt minime.

Economie comparativă a centralelor nucleare.

În 2013, emisiile globale generate de utilizarea combustibililor fosili pentru a genera electricitate s-au ridicat la 32 de gigatone. Acestea includ hidrocarburi și aldehide, dioxid de sulf, oxizi de azot. Centralele nucleare nu consumă oxigen, în timp ce centralele termice folosesc oxigenul pentru a oxida combustibilul și pentru a produce sute de mii de tone de cenușă pe an. Emisiile de la centralele nucleare apar rareori. efect secundar activitatea lor este emisia de radionuclizi, care se dezintegrează în câteva ore.

„Efectul de seră” încurajează țările să limiteze cantitatea de cărbune și petrol arse. Centralele nucleare din Europa reduc anual emisiile de CO2 cu 700 de milioane de tone.

Impact pozitiv asupra economiei.

Construcția unei centrale nucleare creează locuri de muncă la uzină și în industriile conexe. CNE Leningrad, de exemplu, oferă local întreprinderile industriale incalzire si apa calda tehnica. Stația este o sursă de oxigen medical pentru instituțiile medicale și azot lichid pentru întreprinderi. Magazinul hidrotehnic livrează consumatorilor bând apă. Volumul producției de energie din centralele nucleare este direct legat de creșterea bunăstării regiunii.

O cantitate mică de deșeuri cu adevărat periculoase.

Combustibilul nuclear uzat este o sursă de energie. Deșeurile radioactive reprezintă 5% din combustibilul uzat. Din 50 kg de deșeuri, doar 2 kg au nevoie de depozitare pe termen lung și necesită izolare serioasă.

Substanțele radioactive sunt amestecate cu sticlă lichidă și turnate în recipiente cu pereți groși de oțel aliat. Containerele de fier sunt gata să ofere depozitare în siguranță substanțe periculoase timp de 200-300 de ani.

Construcția de centrale nucleare plutitoare (FNPP) va furniza energie electrică ieftină în zonele greu accesibile, inclusiv în zonele predispuse la cutremure.

Centralele nucleare sunt vitale în zonele greu accesibile Orientul îndepărtatși Nordul Îndepărtat, dar construcția de stații staționare nu este justificată economic în zonele slab populate. Calea de ieșire va fi utilizarea unor centrale termice nucleare plutitoare mici. Primul FNPP din lume „Akademik Lomonosov” va fi lansat în toamna anului 2019 pe coasta peninsulei Chukotka din Pevek. Construcția unei unități de putere plutitoare (FPU) se realizează la șantierul naval Baltic din Sankt Petersburg. În total, este planificată punerea în funcțiune a 7 FNPP până în 2020. Printre avantajele utilizării centralelor nucleare plutitoare:

• furnizarea de energie electrică și căldură ieftine;
• obţinându-se 40-240 mii metri cubi apa dulce pe zi;
• nu este nevoie de evacuare urgentă a populației în caz de accidente la FPU;
• rezistență crescută la impact a unităților de putere;
• un potențial salt în dezvoltarea economiei regiunilor cu FNPP.

Trimiteți faptele dvs

Contra energiei nucleare

Costuri mari pentru construcția centralelor nucleare.

Construcția unei centrale nucleare moderne este estimată la 9 miliarde de dolari. Potrivit unor experți, costurile ar putea ajunge la 20-25 de miliarde de euro. Costul unui reactor, în funcție de capacitatea și furnizorul acestuia, variază între 2-5 miliarde de dolari. Acesta este de 4,4 ori mai mare decât costul energiei eoliene și de 5 ori mai scump decât solar. Perioada de amortizare a stației este destul de mare.

Rezervele de uraniu-235, care sunt folosite de aproape toate centralele nucleare, sunt limitate.

Rezervele de uraniu-235 vor dura 50 de ani. Trecerea la utilizarea unei combinații de uraniu-238 și toriu ne va permite să generăm energie pentru omenire pentru încă o mie de ani. Problema este că uraniul-235 este necesar pentru a trece la uraniu-238 și toriu. Folosirea tuturor stocurilor de uraniu-235 ar face tranziția imposibilă.

Costurile de generare a energiei nucleare depășesc costurile de exploatare ale parcurilor eoliene.

Cercetătorii Târgului de Energie au prezentat un raport care demonstrează inutilitatea economică a utilizării energiei nucleare. 1 MWh produs de o centrală nucleară costă cu 60 de lire sterline (96 de dolari) mai mult decât o cantitate similară de energie produsă de morile de vânt. Funcționarea stațiilor pentru scindarea atomului costă 202 lire sterline (323 USD) pe 1 MW / oră, instalația de energie eoliană - 140 lire sterline (224 USD).

Consecințele grave ale accidentelor la centralele nucleare.

Riscul de accidente la instalații există pe toată durata de viață a reactoarelor nucleare. Un exemplu viu este accidentul de la centrala nucleară de la Cernobîl, pentru eliminarea căruia au fost trimiși 600 de mii de oameni. În 20 de ani de la accident, 5.000 de lichidatori au murit. Râuri, lacuri, păduri, mici și mari aşezări(5 milioane de hectare de teren) au devenit nelocuibile. 200 mii km2 au fost contaminați. Accidentul a provocat mii de morți, o creștere a numărului de pacienți cu cancer tiroidian. În Europa, au fost înregistrate ulterior 10 mii de cazuri de naștere de copii cu deformări.

Nevoia de eliminare a deșeurilor radioactive.

Fiecare etapă a divizării atomului este asociată cu formarea deșeurilor periculoase. Se construiesc depozite pentru a izola substanțele radioactive până când acestea se descompun complet, ocupând suprafețe mari de pe suprafața Pământului, situate în locuri îndepărtate ale oceanelor lumii. Cele 55 de milioane de tone de deșeuri radioactive îngropate pe o suprafață de 180 de hectare în Tadjikistan sunt expuse riscului de a scăpa în mediu. Începând cu 2009, doar 47% din deșeurile radioactive de la întreprinderile rusești sunt într-o stare sigură.

Energia nucleară este asociată în mare parte cu dezastrul de la Cernobîl care a avut loc în 1986. Atunci întreaga lume a fost șocată de consecințele exploziei unui reactor nuclear, în urma căreia mii de oameni au primit probleme serioase sănătate sau moarte. Mii de hectare de teritoriu poluat unde este imposibil să trăiești, să lucrezi și să cultivi culturi, sau un mod ecologic de obținere a energiei, care va fi un pas către un viitor mai luminos pentru milioane de oameni?

Avantajele energiei nucleare

Construcția centralelor nucleare rămâne profitabilă datorită costului minim de producere a energiei. După cum știți, cărbunele este necesar pentru funcționarea centralelor termice, iar consumul său zilnic este de aproximativ un milion de tone. Pe lângă costul cărbunelui se adaugă și costul transportului combustibilului, care costă și foarte mult. În ceea ce privește centralele nucleare, acesta este uraniu îmbogățit, în legătură cu care se fac economii la costul transportului combustibilului și la achiziționarea acestuia.


De asemenea, este imposibil să nu remarcăm compatibilitatea cu mediul în funcționarea centralelor nucleare, deoarece pentru o lungă perioadă de timp Se credea că energia nucleară va pune capăt poluării mediului. Orașele care sunt construite în jurul centralelor nucleare sunt prietenoase cu mediul, deoarece funcționarea reactoarelor nu este însoțită de o eliberare constantă de substanțe nocive în atmosferă, iar utilizarea combustibilului nuclear nu necesită oxigen. Ca urmare, catastrofie ecologică orașele pot suferi doar de gazele de eșapament și de funcționarea altor instalații industriale.

În acest caz, se fac economii de costuri și datorită faptului că nu este necesar să se construiască facilitati de tratament pentru a reduce emisiile de produse de ardere în mediu. Problema poluării orașelor mari de astăzi devine din ce în ce mai urgentă, deoarece adesea nivelul de poluare din orașele în care sunt construite TPP-uri depășește cu 2–2,5 indicatorii critici ai poluării aerului cu sulf, cenușă zburătoare, aldehide, oxizi de carbon și azot. ori.

Dezastrul de la Cernobîl a devenit o mare lecție pentru comunitatea mondială, în legătură cu care se poate spune că funcționarea centralelor nucleare devine din ce în ce mai sigură. Practic, la toate centralele nucleare au fost instalate măsuri suplimentare de siguranță, care au redus foarte mult posibilitatea ca un accident precum dezastrul de la Cernobîl să se producă. Reactoarele de tip Cernobîl RBMK au fost înlocuite cu reactoare de nouă generație cu siguranță sporită.

Contra energiei nucleare

Principalul dezavantaj al energiei nucleare este amintirea modului în care, în urmă cu aproape 30 de ani, s-a produs un accident la un reactor, o explozie la care a fost considerată imposibilă și practic nerealistă, ceea ce a provocat o tragedie la nivel mondial. S-a întâmplat pentru că accidentul a afectat nu numai URSS, ci întreaga lume - un nor radioactiv din actuala Ucraina a mers mai întâi spre Belarus, după Franța, Italia și astfel a ajuns în Statele Unite.

Chiar și gândul că într-o zi acest lucru s-ar putea întâmpla din nou determină mulți oameni și oameni de știință să se opună construcției de noi centrale nucleare. Apropo, dezastrul de la Cernobîl nu este considerat singurul accident de acest gen, evenimentele accidentului din Japonia la Centrala nucleară OnagawaȘi Centrala nucleară Fukushima - 1 unde a izbucnit un incendiu ca urmare a unui puternic cutremur. A provocat topirea combustibilului nuclear în reactorul blocului nr. 1, din cauza căreia a început o scurgere de radiații. Aceasta a fost o consecință a evacuării populației, care locuia la o distanță de 10 km de stații.

De asemenea, merită amintit un accident major la, când 4 persoane au murit și peste 200 de persoane au fost rănite din cauza aburului fierbinte de la turbina celui de-al treilea reactor. În fiecare zi, din vina omului sau ca urmare a elementelor, sunt posibile accidente la centralele nucleare, în urma cărora deșeurile radioactive vor pătrunde în alimente, apă și mediu, otrăvind milioane de oameni. Acesta este considerat azi principalul dezavantaj al energiei nucleare.

În plus, problema eliminării deșeurilor radioactive este foarte acută, sunt necesare suprafețe mari pentru construirea de cimitire, ceea ce reprezintă o mare problemă pentru țările mici. În ciuda faptului că deșeurile sunt bituminoase și sunt ascunse în spatele grosimii fierului și a cimentului, nimeni nu poate asigura cu exactitate pe toată lumea că va rămâne în siguranță pentru oameni mulți ani. De asemenea, nu uitați că eliminarea deșeurilor radioactive este foarte costisitoare, datorită economiilor de costuri la vitrificare, incinerare, compactare și cimentare a deșeurilor radioactive, scurgerea acestora este posibilă. Cu o finanțare stabilă și un teritoriu mare al țării, această problemă nu există, dar nu orice stat se poate lăuda cu asta.

De asemenea, este de remarcat faptul că în timpul funcționării centralelor nucleare, ca în orice producție, au loc accidente, care provoacă eliberarea de deșeuri radioactive în atmosferă, sol și râuri. cele mai mici particule uraniul și alți izotopi sunt prezenți în aerul orașelor în care sunt construite centrale nucleare, ceea ce provoacă otrăvire a mediului.

concluzii

Deși energia nucleară rămâne o sursă de poluare și de posibile dezastre, trebuie remarcat că dezvoltarea ei va continua, fie și doar din motivul că modalitate ieftină de a obține energie, iar depozitele de combustibil de hidrocarburi se epuizează treptat. În mâini pricepute, energia nucleară poate deveni într-adevăr o modalitate sigură și prietenoasă cu mediul de a genera energie, dar este totuși demn de remarcat faptul că majoritatea dezastrelor au avut loc tocmai din cauza omului.

În problemele legate de eliminarea deșeurilor radioactive, cooperarea internațională este foarte importantă, deoarece numai ea poate asigura o finanțare suficientă pentru eliminarea sigură și pe termen lung a deșeurilor radioactive și a combustibilului nuclear uzat.

Utilizarea energiei nucleare în lumea modernă este atât de importantă încât dacă mâine ne-am trezi și energia unei reacții nucleare ar dispărea, lumea așa cum o știm, probabil, ar înceta să mai existe. Pacea este baza producției industriale și a vieții în țări precum Franța și Japonia, Germania și Marea Britanie, SUA și Rusia. Și dacă ultimele două țări mai sunt capabile să înlocuiască surse nucleare energie către centralele termice, atunci pentru Franța sau Japonia acest lucru este pur și simplu imposibil.

Utilizarea energiei nucleare creează multe probleme. Practic, toate aceste probleme sunt legate de faptul că folosind energia de legare a nucleului atomic (pe care o numim energie nucleară) în beneficiul propriu, o persoană primește un rău semnificativ sub formă de deșeuri foarte radioactive care nu pot fi pur și simplu aruncate. Deșeurile din sursele de energie nucleară trebuie procesate, transportate, îngropate și depozitate pentru o lungă perioadă de timp în condiții de siguranță.

Avantaje și dezavantaje, beneficii și daune ale utilizării energiei nucleare

Luați în considerare avantajele și dezavantajele utilizării energiei atomo-nucleare, beneficiile, daunele și semnificația acestora în viața omenirii. Este evident că doar țările industrializate au nevoie de energie nucleară astăzi. Adică, energia nucleară pașnică își găsește aplicația principală în principal la instalații precum fabrici, fabrici de procesare etc. Sunt industriile consumatoare de energie, îndepărtate de sursele de energie electrică ieftină (cum ar fi centralele hidroelectrice) care folosesc centralele nucleare pentru a-și asigura și dezvolta procesele interne.

Regiunile și orașele agrare nu prea au nevoie de energie nucleară. Este foarte posibil să-l înlocuiți cu stații termice și alte stații. Se dovedește că stăpânirea, achiziția, dezvoltarea, producerea și utilizarea energiei nucleare are ca scop în cea mai mare parte satisfacerea nevoilor noastre de produse industriale. Să vedem ce fel de industrii sunt acestea: industria auto, industria militară, metalurgia, industria chimică, complexul de petrol și gaze etc.

Dorește o persoană modernă să conducă o mașină nouă? Vrei să te îmbraci în materiale sintetice la modă, să mănânci materiale sintetice și să împachetezi totul în materiale sintetice? Vrei bunuri strălucitoare forme diferite si dimensiuni? Vrei toate telefoanele, televizoarele, computerele noi? Vrei să cumperi multe, să schimbi des echipamentul în jurul tău? Vrei să mănânci alimente chimice gustoase din pachete colorate? Vrei să trăiești în pace? Vrei să auzi discursuri dulci de pe ecranul televizorului? Vrei să ai o mulțime de tancuri, precum și rachete și crucișătoare, precum și obuze și tunuri?

Și el primește totul. Nu contează că în cele din urmă discrepanța dintre cuvânt și faptă duce la război. Nu contează că este nevoie și de energie pentru eliminarea acesteia. Până acum, persoana este calmă. Mănâncă, bea, merge la muncă, vinde și cumpără.

Și toate acestea necesită energie. Și asta necesită mult petrol, gaze, metal etc. Și toate acestea procese industriale nevoie de energie nucleară. Prin urmare, indiferent de ce ar spune cineva, până când primul reactor industrial de fuziune termonucleară nu va fi pus în serie, energia nucleară se va dezvolta doar.

În avantajele energiei nucleare, putem nota în siguranță tot ceea ce ne-am obișnuit. În dezavantaj, perspectiva tristă a morții iminente în colapsul epuizării resurselor, problemele deșeurilor nucleare, creșterea populației și degradarea terenurilor arabile. Cu alte cuvinte, energia atomică a permis omului să înceapă să stăpânească și mai puternic natura, forțând-o peste măsură atât de mult încât în ​​câteva decenii a depășit pragul de reproducere a resurselor de bază, demarând între anii 2000 și 2010 procesul de colaps al consumului. Acest proces nu mai depinde în mod obiectiv de persoană.

Toată lumea va trebui să mănânce mai puțin, să trăiască mai puțin și să se bucure mai puțin natură. Aici se află un alt plus sau minus de energie atomică, care constă în faptul că țările care au stăpânit atomul vor putea redistribui mai eficient resursele epuizate ale celor care nu au stăpânit atomul. Mai mult, doar dezvoltarea programului de fuziune termonucleară va permite omenirii să supraviețuiască pur și simplu. Acum să explicăm pe degete ce fel de „fiară” este – energie atomică (nucleară) și cu ce se mănâncă.

Masa, materia si energia atomica (nucleara).

Se aude adesea afirmația că „masa și energia sunt aceleași”, sau astfel de judecăți în care expresia E = mc2 explică explozia unei bombe atomice (nucleare). Acum că ai o primă înțelegere a energiei nucleare și a aplicațiilor sale, ar fi cu adevărat neînțelept să te confundăm cu afirmații precum „masa este egală cu energie”. În orice caz, acest mod de a interpreta marea descoperire nu este cel mai bun. Aparent, acesta este doar inteligența tinerilor reformiști, „galileenii timpului nou”. De fapt, predicția teoriei, care a fost verificată de multe experimente, spune doar că energia are masă.

Acum vom explica punctul de vedere modern și vom oferi o scurtă privire de ansamblu asupra istoriei dezvoltării sale.
Când energia oricărui corp material crește, masa sa crește și atribuim această masă suplimentară creșterii energiei. De exemplu, atunci când radiația este absorbită, absorbantul devine mai fierbinte și masa acestuia crește. Cu toate acestea, creșterea este atât de mică încât rămâne în afara preciziei de măsurare în experimentele convenționale. Dimpotrivă, dacă o substanță emite radiații, atunci își pierde o picătură din masă, care este purtată de radiații. Apare o întrebare mai largă: nu este întreaga masă de materie condiționată de energie, adică nu există un depozit enorm de energie conținut în toată materia? Cu mulți ani în urmă, transformările radioactive au răspuns pozitiv la aceasta. Când un atom radioactiv se descompune, este eliberată o cantitate uriașă de energie (mai ales sub formă de energie cinetică) și o mică parte din masa atomului dispare. Măsurătorile sunt clare în acest sens. Astfel, energia duce masa cu ea, reducând astfel masa materiei.

În consecință, o parte din masa materiei este interschimbabilă cu masa radiației, a energiei cinetice etc. De aceea spunem: „energia și materia sunt parțial capabile de transformări reciproce”. Mai mult, acum putem crea particule de materie care au masă și sunt capabile să se transforme complet în radiație, care are și masă. Energia acestei radiații poate intra în alte forme, transferându-și masa acestora. În schimb, radiația poate fi transformată în particule de materie. Deci, în loc de „energia are masă”, putem spune „particulele de materie și radiații sunt interconvertibile și, prin urmare, capabile de transformări reciproce cu alte forme de energie”. Aceasta este crearea și distrugerea materiei. Astfel de evenimente distructive nu pot avea loc în domeniul fizicii, chimiei și ingineriei obișnuite, ci trebuie căutate fie în procesele microscopice, dar active studiate. fizica nucleara, sau în creuzetul de temperatură ridicată al bombelor atomice, asupra Soarelui și a stelelor. Cu toate acestea, ar fi nerezonabil să spunem că „energia este masă”. Spunem: „energia, ca și materia, are masă”.

Masa de materie obisnuita

Spunem că masa materiei obișnuite conține un depozit uriaș de energie interna, egal cu produsul masei si (viteza luminii)2. Dar această energie este conținută în masă și nu poate fi eliberată fără dispariția a cel puțin unei părți din ea. Cum a apărut o idee atât de uimitoare și de ce nu a fost descoperită mai devreme? A fost propus mai devreme - experiment și teorie sub diferite forme - dar până în secolul al XX-lea, schimbarea energiei nu a fost observată, deoarece în experimentele obișnuite aceasta corespunde unei modificări incredibil de mică a masei. Cu toate acestea, acum suntem siguri că un glonț zburător, datorită energiei sale cinetice, are o masă suplimentară. Chiar și la 5.000 m/sec, un glonț care cântărea exact 1g în repaus ar avea o masă totală de 1,00000000001g. Platina încinsă cu o greutate de 1kg ar adăuga un total de 0,000000000004kg și practic nicio cântărire nu ar putea înregistra aceste modificări. Numai atunci când cantități uriașe de energie sunt eliberate din nucleul atomic sau când „proiectile” atomice sunt accelerate la viteze apropiate de viteza luminii, o masă de energie devine vizibilă.

Pe de altă parte, chiar și o diferență abia perceptibilă de masă marchează posibilitatea eliberării unei cantități uriașe de energie. Astfel, atomii de hidrogen și heliu au mase relative de 1,008 și 4,004. Dacă patru nuclee de hidrogen s-ar putea combina într-un singur nucleu de heliu, atunci masa de 4,032 s-ar schimba la 4,004. Diferența este mică, doar 0,028 sau 0,7%. Dar ar însemna o eliberare gigantică de energie (în principal sub formă de radiație). 4,032 kg de hidrogen ar da 0,028 kg de radiație, care ar avea o energie de aproximativ 600000000000 Cal.

Comparați acest lucru cu 140.000 de cal eliberați atunci când aceeași cantitate de hidrogen este combinată cu oxigen într-o explozie chimică.
Energia cinetică obișnuită are o contribuție semnificativă la masa de protoni foarte rapizi produși de ciclotroni, iar acest lucru creează dificultăți atunci când se lucrează cu astfel de mașini.

De ce mai credem că E=mc2

Acum percepem acest lucru ca o consecință directă a teoriei relativității, dar primele suspiciuni au apărut deja spre sfârșitul secolului al XIX-lea, în legătură cu proprietățile radiațiilor. Apoi părea probabil ca radiația să aibă masă. Și din moment ce radiația poartă, ca pe aripi, cu o viteză a energiei, mai precis, este energia însăși, atunci a apărut un exemplu de masă aparținând ceva „imaterial”. Legile experimentale ale electromagnetismului au prezis că undele electromagnetice trebuie să aibă „masă”. Dar înainte de crearea teoriei relativității, doar fantezia nestăpânită putea extinde raportul m=E/c2 la alte forme de energie.

Toate tipurile de radiații electromagnetice (unde radio, lumină infraroșie, vizibilă și ultravioletă etc.) sunt caracterizate de unele aspecte comune: toate se propagă în gol cu ​​aceeași viteză și toate poartă energie și impuls. Ne imaginăm lumina și alte radiații sub formă de unde care se propagă cu o viteză mare, dar definită c=3*108 m/sec. Când lumina lovește o suprafață absorbantă, se generează căldură, ceea ce indică faptul că fluxul de lumină transportă energie. Această energie trebuie să se propagă împreună cu fluxul cu aceeași viteză a luminii. De fapt, viteza luminii se măsoară exact în acest fel: prin timpul de zbor pe o distanță mare de o porțiune de energie luminoasă.

Când lumina lovește suprafața unor metale, ea elimină electronii, care zboară exact ca și cum ar fi loviti de o minge compactă. , aparent, este distribuită în porțiuni concentrate, pe care le numim „quanta”. Aceasta este natura cuantică a radiației, în ciuda faptului că aceste porțiuni, aparent, sunt create de unde. Fiecare porțiune de lumină cu aceeași lungime de undă are aceeași energie, un anumit „cuantum” de energie. Astfel de porțiuni se grăbesc cu viteza luminii (de fapt, sunt ușoare), transferând energie și impuls (momentum). Toate acestea fac posibilă atribuirea unei anumite mase radiației - o anumită masă este atribuită fiecărei porțiuni.

Când lumina este reflectată dintr-o oglindă, nu se eliberează căldură, deoarece fasciculul reflectat transportă toată energia, dar asupra oglinzii acționează o presiune, similară presiunii bilelor elastice sau moleculelor. Dacă, în loc de o oglindă, lumina lovește o suprafață neagră absorbantă, presiunea devine la jumătate. Aceasta indică faptul că fasciculul poartă impulsul rotit de oglindă. Prin urmare, lumina se comportă ca și cum ar avea masă. Dar există vreo altă modalitate de a ști că ceva are masă? Există masa în sine, cum ar fi lungimea, verdele sau apa? Sau este un concept artificial definit de comportamente precum Modestia? Masa, de fapt, ne este cunoscută în trei manifestări:

• A. O afirmație vagă care caracterizează cantitatea de „substanță” (Masa din acest punct de vedere este inerentă substanței – o entitate pe care o putem vedea, atinge, împinge).
• B. Anumite afirmații care îl leagă de alte mărimi fizice.
• B. Masa este conservată.

Rămâne de definit masa în termeni de impuls și energie. Atunci orice lucru în mișcare cu impuls și energie trebuie să aibă „masă”. Masa sa ar trebui să fie (impuls)/(viteză).

Teoria relativitatii

Dorința de a lega împreună o serie de paradoxuri experimentale privind spațiul și timpul absolut a dat naștere teoriei relativității. Cele două tipuri de experimente cu lumină au dat rezultate contradictorii, iar experimentele cu electricitate au exacerbat și mai mult acest conflict. Apoi Einstein a propus să schimbe regulile geometrice simple ale adunării vectoriale. Această schimbare este esența „teoriei sale speciale a relativității”.

Pentru viteze mici (de la cel mai lent melc la cea mai rapidă dintre rachete), noua teorie este în concordanță cu cea veche.
La viteze mari, comparabilă cu viteza luminii, măsurarea noastră a lungimii sau a timpului este modificată de mișcarea corpului față de observator, în special, masa corpului devine mai mare, cu cât se mișcă mai repede.

Atunci teoria relativității a proclamat că această creștere a masei era de natură complet generală. La viteze normale, nu există modificări și doar la o viteză de 100.000.000 km/h masa crește cu 1%. Cu toate acestea, pentru electronii și protonii emiși de la atomii radioactivi sau acceleratorii moderni, ajunge la 10, 100, 1000%... Experimentele cu astfel de particule de înaltă energie oferă dovezi excelente pentru relația dintre masă și viteză.

La celălalt capăt se află radiația care nu are masă de repaus. Nu este o substanță și nu poate fi ținut nemișcat; are doar masă și se mișcă cu viteza c, deci energia sa este mc2. Vorbim de cuante ca de fotoni atunci când vrem să observăm comportamentul luminii ca flux de particule. Fiecare foton are o anumită masă m, o anumită energie E=mс2 și o anumită cantitate de mișcare (momentum).

Transformări nucleare

În unele experimente cu nuclee, masele atomilor după explozii violente nu se adună pentru a da aceeași masă totală. Energia eliberată ia cu ea o parte din masă; piesa lipsă de material atomic pare să fi dispărut. Totuși, dacă atribuim o masă E/c2 energiei măsurate, constatăm că masa este conservată.

Anihilarea materiei

Suntem obișnuiți să ne gândim la masă ca la o proprietate inevitabilă a materiei, așa că trecerea masei de la materie la radiație - de la o lampă la un fascicul de lumină zburător arată aproape ca distrugerea materiei. Încă un pas - și vom fi surprinși să descoperim ce se întâmplă de fapt: electronii pozitivi și negativi, particulele de materie, atunci când sunt combinate împreună, se transformă complet în radiație. Masa materiei lor se transformă într-o masă egală de radiație. Acesta este un caz de dispariție a materiei în sensul cel mai literal. Ca în focalizare, într-un fulger de lumină.

Măsurătorile arată că (energie, radiații în timpul anihilării) / c2 este egal cu masa totală a ambilor electroni - pozitivi și negativi. Un antiproton, atunci când este combinat cu un proton, se anihilează, de obicei cu eliberarea de particule mai ușoare cu energie cinetică mare.

Crearea substanței

Acum că am învățat cum să gestionăm radiațiile de înaltă energie (razele X cu undă super-scurtă), putem pregăti particule de materie din radiații. Dacă o țintă este bombardată cu astfel de fascicule, acestea produc uneori o pereche de particule, de exemplu, electroni pozitivi și negativi. Și dacă folosim din nou formula m=E/c2 atât pentru radiație, cât și pentru energia cinetică, atunci masa se va conserva.

Cam despre complex - Energie nucleară (atomică).

• Galerie de imagini, poze, fotografii.
• Energia nucleară, energia atomică - fundamente, oportunități, perspective, dezvoltare.
• Fapte interesante, informații utile.
• Știri verzi - Energia nucleară, energia atomului.
• Referințe la materiale și surse - Energie nucleară (atomică).