Antrojo pasaulinio karo pabaigoje virš Japonijos miestų Hirosimos ir Nagasakio buvo numestos dvi branduolinės bombos. Naujasis ginklas pasirodė esąs mirtiniausias žmonijos istorijoje. Po to prasidėjusios SSRS ir JAV branduolinės lenktynės dar labiau sustiprino pasaulio bendruomenės baimę dėl branduolinio faktoriaus. Tačiau, be atominių kovinių galvučių, atsirado ir taikus atomas. Ši frazė reiškia branduolinę energiją.
AE veikimo principas
Bet kurios atominės elektrinės veikimas pagrįstas atomo dalijimosi reakcija. Norint tai pavadinti, būtina atlikti urano-235 branduolių bombardavimą neutronais. Mažiausios dalelės yra suskirstytos į fragmentus, tuo pačiu generuodamos didžiulį kiekį gama spindulių ir šiluminės energijos.
Taikus atomas gali išlikti taikus tik griežtai kontroliuojamas, privalomas atominėms elektrinėms. Faktas yra tas, kad dalijimosi metu atsiranda neutronų, kurie sukelia naujas grandinines reakcijas. Nekontroliuojamas branduolių apgaubimas sukelia sprogimą. Būtent šiuo principu grindžiamas atominių bombų veikimas. Elektrinėse procesas yra kontroliuojamas, o energijos perteklius nukreipiamas į žmonėms naudingą kanalą.
Uranas-235
Branduolinis kuras prieš naudojimą dedamas į specialius strypus. Jis laikomas tablečių, pagamintų iš urano oksido, pavidalu. Reikėtų suprasti, kad ši medžiaga yra nevienalytė. 3% šių tablečių sudaro uranas-235 (tai jis yra dalijamasis reakcijos metu), likusi dalis yra uranas-238 (šis izotopas nėra skilus).
Kodėl šis santykis reikalingas? Kad procesas būtų kontroliuojamas. Veikiantis reaktorius pradeda dalijimosi reakciją. Jo vystymosi metu urano-235 kiekis mažėja. Tuo pačiu metu didėja dalijimosi produktų kiekis. Tai yra branduolinės atliekos. Jie kelia rimtą pavojų aplinkai, todėl turi būti tinkamai šalinami. Ar atomas gali būti taikus? Kaip matyti iš aprašytos technologijos, tik griežtai laikantis instrukcijų ir gamybos proceso taisyklių.
Būtinos išvaizdos sąlygos
Branduolinė (atominė) energija atsirado XX amžiaus viduryje. Nuo tada visame pasaulyje buvo pastatyta šimtai atominių elektrinių (šiandien veikia 442). Taikus atomas suteikia daugiau nei pusę energijos, reikalingos Prancūzijai, Lenkijai, Lietuvai, Slovakijai, Švedijai ir Pietų Korėjai. Vakarų Europoje atominės elektrinės pagamina apie trečdalį elektros energijos.
Viskas prasidėjo 1939 m., kai Vokietijoje buvo aptiktas urano skilimas. Vokiečių tyrinėjimai itin domėjosi SSRS. Mokslininkams iškart tapo aišku, kad naujai atrastas procesas leidžia pagaminti milžiniškus energijos kiekius. Jei specialistai išmoktų valdyti sudėtingas reakcijas, tai išspręstų daug ekonominių problemų.problemų. Pirmieji sovietiniai tyrimai, susiję su taikiu atomu, buvo atlikti RIAN (Mokslų akademijos Radžio institute), vadovaujant iškiliam fizikui Igoriui Kurchatovui.
Branduolinės lenktynės
Sovietų mokslininkų darbą apsunkino pačios SSRS urano atsargų nebuvimas. Be to, 1941 metais prasidėjo Didysis Tėvynės karas, o revoliucinius atradimus kuriam laikui teko pamiršti. Atsižvelgiant į tai, darbotvarkė buvo perimta JK, JAV ir Vokietijoje. Paradoksas slypi tame, kad branduolinė energija atsirado kaip militaristinio projekto atšaka. Žinoma, kariaujančios šalys pirmiausia stengėsi gauti galingiausius ginklus, o tik tada galvojo apie taikius būdus panaudoti savo atradimus.
Pirmasis eksperimentinis branduolinis reaktorius buvo paleistas JAV 1942 m. gruodžio mėn. Projekto vadovas buvo italų mokslininkas Enrico Fermi. SSRS pirmasis reaktorius pasirodė 1946 metų pabaigoje Atominės energetikos institute. Iki to laiko amerikiečiai jau buvo susprogdinę Hirosimą ir Nagasakį. SSRS atominė bomba buvo sukurta 1949 m., o vandenilinė – 1953 m. Karas jau baigėsi, o mokslininkai pradėjo ruošti branduolinį reaktorių, kuris veiktų Sovietų Sąjungos nacionalinei ekonomikai.
AE statyba
Pirmoji pasaulyje atominė elektrinė buvo paleista 1954 m. vasarą. Paaiškėjo, kad tai Obninsko atominė elektrinė, esanti Kalugos srityje. Jungtinėse Valstijose šiek tiek vėluodami pradėjo įgyvendinti ir atominės energijos projektą. 1956 metais amerikiečiams pirmą kartą pavyko su pagalbareaktorių, kad gautų elektros energiją. Palaipsniui dviejose supervalstybėse buvo steigiama vis daugiau naujų atominių elektrinių. Kiekvienas iš jų sumušė dar vieną galios rekordą.
Branduolinės energetikos plėtros pikas buvo antroje septintojo dešimtmečio pusėje. Tada pradėjo mažėti atominių elektrinių statybų skaičius. Jungtinėse Valstijose Kongrese ir mokslo bendruomenėje prasidėjo diskusija apie problemas, susijusias su taikaus atomo saugumu. Nepaisant to, iki 1986 m. branduolinės energijos gamyba pasiekė 15 % tradicinėse elektrinėse pagamintos energijos.
Branduolinės energijos simbolis
1958 m. „Atomium“buvo atidarytas Briuselyje, kur buvo surengta kita pasaulinė paroda. Dizaino koncepciją sukūrė architektas André Waterkeyner. Atomas atrodo kaip išsiplėtusi geležies kristalinė gardelė: devyni atomai susijungę. Konstrukcijos svoris – 2400 tonų, o aukštis – 102 metrai. Lankytojai gali patekti į šešias iš devynių sferų. Šie šimtus milijardų kartų padidinti atomų modeliai yra sujungti vienas su kitu dvidešimt 23 metrų vamzdžių. Viduje yra koridoriai ir eskalatoriai.
Atominės eros įkarštyje Briuselyje pasirodžiusi „taikaus atomo“nuotrauka greitai išplito visame pasaulyje, o Atomium tapo visos branduolinės energijos simboliu ir idėjos, kad revoliuciniai mokslo atradimai turėtų būti būti panaudoti žmonijos labui, o ne karams ir sunaikinimui. Belgijos orientyras minimas garsių sovietų mokslinės fantastikos rašytojų brolių Strugackių romane „Pirmadienis prasideda šeštadienį“. Taikaus atomo simbolis yra daugelyje piešinių, taip pat emblemose, skirtose branduolinei energijai.
Aplinkos veiksnys
Aplinkos taršos radioaktyviosiomis atliekomis problema kasmet tampa vis aktualesnė. Pavyzdžiui, šiuolaikinėje Rusijoje 10 atominių elektrinių darbuotojai užsiima taikia branduoline energija. Visoms šioms įmonėms reikia ypatingo aplinkosaugininkų ir vyriausybės departamentų dėmesio.
Kasmet Europos Sąjungoje susikaupia 50 000 kubinių metrų radioaktyviųjų atliekų. Pagrindinė problema yra ta, kad tokios nuolaužos išlieka pavojingos tūkstančius metų (pavyzdžiui, plutonio-239 skilimo laikotarpis yra 24 tūkst. metų).
Atliekų tvarkymas
Šiandien yra keletas koncepcijų, kaip geriausia šalinti radioaktyviąsias atliekas. Pirmoji idėja – sukurti kapines, esančias vandenynų dugne. Tai gana sunkus įgyvendinimo būdas. Konteineriai turi būti dideliame gylyje, be to, juos gali pažeisti jūros srovės.
NASA svarsto antrąją idėją, kuri siūlo branduolines atliekas siųsti į kosmosą. Šis metodas yra saugus Žemei, tačiau kupinas pernelyg didelių išlaidų. Yra ir kitų idėjų: atliekas išvežti į negyvenamas salas arba užkasti Antarktidos lede. Šiandien priimtiniausias variantas yra kapaviečių statyba akmenuotose požeminėse uolienose. Su šia idėja susiję tyrimai tęsiami Vokietijoje ir Šveicarijoje.
Černobylio pamoka
Ilgą laiką branduolinė energija buvo laikoma neginčijama. KeletuiDešimtmečius taikus atomas SSRS ir kitose šalyse tęsė savo ekonominę plėtrą. Tačiau 1986 metais Černobylyje įvyko tragedija, privertusi žmoniją permąstyti savo požiūrį į atomines elektrines. Netoli Pripjato esančioje stotyje įvyko sprogimas, dėl kurio reaktorius buvo sunaikintas ir į aplinką pateko didelis kiekis sveikatai pavojingų radioaktyvių medžiagų.
Žymusis sovietų šūkis „Taikus atomas kiekvienuose namuose“buvo pažeistas. Per pirmuosius mėnesius po avarijos žuvo 30 žmonių. Tačiau tikrasis poveikio poveikis pasirodė vėliau. Vėlesniais metais dar dešimtys žmonių mirė iš agonijos nuo baisios ligos. Tūkstančiai SSRS piliečių buvo infekcijos zonoje. Didelės B altarusijos, Ukrainos ir Rusijos teritorijos tapo netinkamos žemės ūkiui. Černobylio atominės elektrinės avarija sukėlė visuomenės fobijos, susijusios su branduoline energija, protrūkį. Po šios tragedijos daugelis stočių visame pasaulyje buvo uždarytos.
Nors saugumo priemonės tokiose įmonėse per 30 metų žymiai pagerėjo, teoriškai į Černobylį panaši tragedija gali pasikartoti. Avarijų būta ir prieš Černobylio atominę elektrinę, ir po jos: 1957 metais – JK (Windscale), 1979 metais – JAV (Three Mile Island), 2011 metais – Japonijoje (Fukušimoje). Šiandien TATENA surinko informaciją apie daugiau nei 1000 avarinių situacijų stotyse. Nelaimingų atsitikimų priežastys: žmogiškasis faktorius (80 proc. atvejų), rečiau – projektavimo trūkumai. Fukušimoje, Japonijoje, dėl galingo žemės drebėjimo ir po jo kilusio cunamio įvyko ekstremali situacija.
Atominės energetikos perspektyvos
Klausimas, ar taikus atomas turi ateitį, yra sudėtingas ekonominiu požiūriu ir sukelia daug ginčų tarp specialistų. Dėl daugybės prieštaringų veiksnių jos ateitis neaiški ir miglota. Naujausios Tarptautinės energetikos agentūros prognozės rodo, kad jei išliks dabartinės tendencijos, iki 2030 m. atominėse elektrinėse pagaminamos elektros dalis sumažės nuo 15% iki 9%.
Dar neseniai branduolinė energija buvo paklausi, be kita ko, dėl didelių naftos kainų. Tačiau 2014 metais jos smarkiai sumažėjo. Taip atsirado dar viena pigesnė alternatyva atominėms elektrinėms. Taip pat svarbu, kad taikus atomas aprūpintų žmones tik elektra (ty net plačiai naudojant jis negali visiškai atsikratyti visuomenės nuo energetinės priklausomybės).
Nalyva ar elektra?
Nafta, nepaisant visko, yra svarbi pramonei ir transportui. Apie 40% JAV suvartojamos energijos suteikia šis išteklius. Japonija ir Prancūzija negalėjo atsikratyti priklausomybės nuo naftos (nors aktyviai naudoja atomines elektrines). Taigi ar taikus atomas turi ateitį, ar jis pasmerktas likti „juodojo aukso“šešėlyje? Šios tendencijos rodo, kad atominės elektrinės gali būti praeitis. Tačiau kai kurie pastarojo meto įvykiai suteikė branduolinei energijai naują gyvenimą.
Kalbame apie automobilių, varomų elektra, o ne benzinu, atsiradimą. Šiandien toks transportas vis labiau užkariauja JAV ir Europos rinkas. Po kelių dešimtmečių elektromobiliaitaps norma. Būtent šiuo metu taikus atomas vėl gali gelbėti pasaulio ekonomiką. Atominės elektrinės gali išspręsti nuolat didėjančios įvairių šalių elektros energijos paklausos problemą.
Susiliejimo energija
Yra kita perspektyva, pagal kurią taikus atomas gali pasiekti ekonominį triumfą. Viena iš svarbiausių problemų, susijusių su atominių elektrinių eksploatavimu, yra aplinkos sauga. Radioaktyviųjų atliekų ir panaudoto kuro laidojimo sudėtingumo klausimas sukėlė idėją pertvarkyti branduolinius reaktorius į naujus branduolinės sintezės reaktorius. Tokios įmonės bus visiškai saugios aplinkai. Tačiau prieš pradedant gaminti šią taikią atomo technologiją, specialistai turės nueiti ilgą kelią.
Komandos iš 33 pasaulio šalių jau dirba prie termobranduolinio projekto. Termobranduolinio kuro idėjos globalumą lemia daugybė jos pranašumų. Jis ne tik saugus ekologijos požiūriu, bet ir neišsenkantis. Mokslininkams būtinas išteklius yra deuteris, gaunamas iš vandenynų. Pagrindinis termobranduolinės stoties ir atominės elektrinės technologinis skirtumas yra tas, kad branduolių sintezė vyks naujose įmonėse (branduolių dalijimasis vykdomas buvusiose atominėse elektrinėse). Galbūt ši technologija yra taikaus atomo ateitis.
