Jau 20. gadsimta beigās ļoti aktuāla kļuva alternatīvo enerģijas avotu atrašanas problēma. Neskatoties uz to, ka mūsu planēta ir patiesi bagāta ar dabas resursiem, piemēram, naftu, oglēm, kokmateriāliem utt., visas šīs bagātības, diemžēl, ir izsmeļamas. Turklāt cilvēces vajadzības pieaug ar katru dienu un mums ir jāmeklē arvien jauni un perfekti enerģijas avoti.
Cilvēce jau ilgu laiku ir atradusi vienu vai otru veidu, kā atrisināt alternatīvo enerģijas avotu jautājumu, taču patiesais izrāviens enerģētikas vēsturē bija kodolenerģijas parādīšanās. Kodolenerģijas teorija ir gājusi garu attīstības ceļu, pirms cilvēki iemācījās to izmantot saviem mērķiem. Viss sākās tālajā 1896. gadā, kad A. Bekerels reģistrēja neredzamos starus, ko izstaro urāna rūda un kam bija liela caurstrādes spēja. Vēlāk šo parādību sauca par radioaktivitāti. Kodolenerģijas attīstības vēsturē ir vairāki desmiti izcilu vārdu, tostarp padomju fiziķi. Par pēdējo attīstības posmu var saukt 1939. gadu, kad Ju.B.Kharitons un Ja.B.Zeldovičs teorētiski parādīja urāna-235 kodolu skaldīšanas ķēdes reakcijas iespējamību. Atomenerģijas turpmākā attīstība noritēja ar lēcieniem un robežām. Saskaņā ar aptuvenākajiem aprēķiniem enerģiju, kas izdalās, sadaloties 1 kilogramam urāna, var salīdzināt ar enerģiju, kas iegūta, sadedzinot 2 500 000 kg ogļu.

Bet kara uzliesmojuma dēļ visi pētījumi tika novirzīti uz militāro jomu. Pirmais kodolenerģijas piemērs, ko cilvēks spēja demonstrēt visai pasaulei, bija atombumba... Tad ūdeņraža bumba... Tikai gadus vēlāk zinātnieku aprindas pievērsa uzmanību mierīgākiem apgabaliem, kur tika izmantota kodolenerģija. enerģija varētu būt patiešām noderīga.
Tā sākās jaunākā enerģijas lauka rītausma. Sāka parādīties atomelektrostacijas (AES), un Kalugas apgabala Obninskas pilsētā tika uzcelta pasaulē pirmā AES. Mūsdienās visā pasaulē ir vairāki simti atomelektrostaciju. Kodolenerģijas attīstība ir bijusi neticami ātra. Mazāk nekā 100 gadu laikā viņa spēja sasniegt īpaši augstu tehnoloģiskās attīstības līmeni. Enerģijas daudzums, kas izdalās urāna vai plutonija kodolu skaldīšanas laikā, ir nesalīdzināmi liels - tas ļāva izveidot lielas rūpnieciska tipa atomelektrostacijas.
Tātad, kā iegūt šo enerģiju? Tas viss ir saistīts ar dažu radioaktīvo elementu kodola skaldīšanas ķēdes reakciju. Parasti izmanto urānu-235 vai plutoniju. Kodola skaldīšana sākas, kad tajā nonāk neitrons - elementārdaļiņa, kurai nav lādiņa, bet ir salīdzinoši liela masa (par 0,14% vairāk nekā protona masa). Rezultātā veidojas skaldīšanas fragmenti un jauni neitroni, kuriem ir augsta kinētiskā enerģija, kas savukārt aktīvi pārvēršas siltumā.

Šāda veida enerģiju ražo ne tikai atomelektrostacijās. To izmanto arī kodolzemūdenēs un kodolledlaužos.
Normālai atomelektrostaciju darbībai tām joprojām ir nepieciešama degviela. Parasti tas ir urāns. Šis elements dabā ir plaši izplatīts, taču tam ir grūti piekļūt. Dabā nav urāna (piemēram, naftas) atradņu, tas ir it kā "izsmērēts" pa visu zemes garozu. Bagātākās urāna rūdas, kas ir ļoti reti sastopamas, satur līdz 10% tīra urāna. Urāns parasti ir atrodams urānu saturošajos minerālos kā izomorfs aizstājējs. Bet ar to visu kopējais urāna daudzums uz planētas ir grandiozi liels. Iespējams, ka tuvākajā nākotnē jaunākās tehnoloģijas palielinās urāna ražošanas procentuālo daudzumu.
Bet tik spēcīgs enerģijas avots un līdz ar to arī spēks var radīt bažas. Pastāvīgas diskusijas par tā uzticamību un drošību. Ir grūti novērtēt, kādu kaitējumu kodolenerģija nodara videi. Vai tas ir tik efektīvi un izdevīgi, ka šādus zaudējumus var atstāt novārtā? Cik tas ir droši? Turklāt atšķirībā no jebkuras citas enerģētikas nozares tas attiecas ne tikai uz vides drošību. Ikviens atceras Hirosimas un Nagasaki notikumu briesmīgās sekas. Kad cilvēcei ir tāds spēks, rodas jautājums, vai tā ir tāda spēka cienīga? Vai spēsim adekvāti atbrīvoties no tā, kas mums ir, nevis iznīcināt?
Ja rīt mūsu planētai beigtos visas tradicionālo enerģijas avotu rezerves, tad kodolenerģija, iespējams, kļūtu par vienīgo jomu, kas to patiešām varētu aizstāt. Tās priekšrocības nevar noliegt, taču nevajadzētu aizmirst arī par iespējamām sekām.

Atom Tas sastāv no kodola, ap kuru griežas daļiņas, ko sauc par elektroniem.

Atomu kodoli ir mazākās daļiņas. Tie ir visas vielas un matērijas pamats.

Tie satur lielu daudzumu enerģijas.

Šī enerģija tiek atbrīvota kā starojums, kad daži radioaktīvie elementi sadalās. Radiācija ir bīstama visai dzīvībai uz zemes, bet tajā pašā laikā to izmanto elektrības ražošanā un medicīnā.

Radioaktivitāte ir nestabilu atomu kodolu īpašība izstarot enerģiju. Lielākā daļa smago atomu ir nestabili, un vieglākiem atomiem ir radioizotopi, t.i. radioaktīvie izotopi. Radioaktivitātes parādīšanās iemesls ir tas, ka atomi cenšas iegūt stabilitāti. Mūsdienās ir zināmi trīs radioaktīvā starojuma veidi: alfa, beta un gamma. Tie tika nosaukti pēc grieķu alfabēta pirmajiem burtiem. Kodols vispirms izstaro alfa vai beta starus. Bet, ja tas joprojām paliek nestabils, tad iznāk gamma stari. Trīs atomu kodoli var būt nestabili, un katrs no tiem var izstarot jebkura veida starus.

Attēlā parādīti trīs atomu kodoli.

Tie ir nestabili, un katrs no tiem izstaro vienu no trim staru veidiem.

Alfa daļiņām ir divi protoni un divi neitroni. Hēlija atoma kodolam ir tieši tāds pats sastāvs. Alfa daļiņas pārvietojas lēni, tāpēc tās var noturēt jebkurš materiāls, kas ir biezāks par papīra loksni. Tie daudz neatšķiras no hēlija atomu kodoliem. Lielākā daļa zinātnieku izvirza versiju, ka hēlijam uz Zemes ir dabiska radioaktīva izcelsme.

Beta daļiņas ir elektroni ar milzīgu enerģiju. To veidošanās notiek neitronu sabrukšanas laikā. Beta daļiņas arī nav ļoti ātras, tās var lidot pa gaisu līdz vienam metram. Tāpēc milimetru bieza vara loksne var kļūt par šķērsli viņu ceļā. Un, ja jūs uzstādāt 13 mm svina barjeru vai 120 metrus gaisa, varat uz pusi samazināt gamma starojumu.

Gamma stari ir lielas enerģijas elektromagnētiskais starojums. Tās kustības ātrums ir vienāds ar gaismas ātrumu.

Radioaktīvo vielu transportēšana tiek veikta īpašos svina konteineros ar biezām sienām, lai novērstu starojuma noplūdi.

Radiācijas iedarbība ir ārkārtīgi bīstama cilvēkiem.

Tas izraisa apdegumus, kataraktu, provocē vēža attīstību.

Radiācijas līmeni palīdz izmērīt īpaša ierīce – Geigera skaitītājs, kas, parādoties starojuma avotam, rada klikšķināšanas skaņas.

Kad kodols izstaro daļiņas, tas pārvēršas par cita elementa kodolu, tādējādi mainot tā atomskaitli. To sauc par elementa sabrukšanas periodu. Bet, ja jaunizveidotais elements joprojām ir nestabils, tad sabrukšanas process turpinās. Un tā tālāk, līdz elements kļūst stabils. Daudziem radioaktīvajiem elementiem šis periods ilgst desmitiem, simtiem un pat tūkstošiem gadu, tāpēc ir ierasts mērīt pussabrukšanas periodu. Ņemiet, piemēram, plutonija-2 atomu ar masu 242. Pēc alfa daļiņu izstarošanas ar relatīvo atommasu 4, tas kļūst par urāna-238 atomu ar tādu pašu atommasu.

Kodolreakcijas.

Kodolreakcijas ir sadalītas divos veidos: kodolsintēze un kodola skaldīšana (sadalīšana).

Sintēze vai citādi "savienojums" nozīmē divu kodolu savienošanu vienā lielā ļoti augstas temperatūras ietekmē. Šajā brīdī tiek atbrīvots liels enerģijas daudzums.

Dalīšanās un skaldīšanas laikā notiek kodola skaldīšanas process, vienlaikus atbrīvojot kodolenerģiju.

Tas notiek, kad kodols tiek bombardēts ar neitroniem īpašā ierīcē, ko sauc par "daļiņu paātrinātāju".

Kodola dalīšanās un neitronu starojuma laikā izdalās tikai milzīgs enerģijas daudzums.

Ir zināms, ka liela elektroenerģijas daudzuma iegūšanai nepieciešama tikai radiodegvielas masas vienība.Neviena cita spēkstacija nevar lepoties ar kaut ko līdzīgu.

Kodolenerģija.

Tādējādi kodolreakcijas laikā izdalītā enerģija tiek izmantota elektroenerģijas ražošanai vai kā enerģijas avots zemūdens un virszemes kuģos. Elektroenerģijas ražošanas process atomelektrostacijā ir balstīts uz kodola skaldīšanu kodolreaktoros. Milzīgā tvertnē atrodas radioaktīvas vielas (piemēram, urāna) stieņi.

Viņiem uzbrūk neitroni un tie sadalās, atbrīvojot enerģiju. Jauni neitroni tiek sadalīti arvien tālāk. To sauc par ķēdes reakciju. Šīs elektroenerģijas ražošanas metodes efektivitāte ir neticami augsta, taču drošības pasākumi un apbedīšanas apstākļi ir pārāk dārgi.

Taču cilvēce kodolenerģiju izmanto ne tikai miermīlīgiem nolūkiem. 20. gadsimta vidū tika pārbaudīti un pārbaudīti kodolieroči.

Tās darbība ir atbrīvot milzīgu enerģijas plūsmu, kas izraisa sprādzienu. Otrā pasaules kara beigās ASV pret Japānu izmantoja kodolieročus. Viņi nometa atombumbas uz Hirosimas un Nagasaki pilsētām.

Sekas bija vienkārši postošas.

Daži cilvēku upuri bija vairāki simti tūkstošu.

Bet zinātnieki ar to neapstājās un izstrādāja ūdeņraža ieročus.

To atšķirība ir tāda, ka kodolbumbas ir balstītas uz kodola skaldīšanas reakcijām, bet ūdeņraža bumbas - uz kodolsintēzes reakcijām.

radiooglekļa metode.

Lai iegūtu informāciju par organisma nāves laiku, tiek izmantota radiooglekļa analīzes metode. Ir zināms, ka dzīvie audi satur zināmu daudzumu oglekļa-14, kas ir radioaktīvs oglekļa izotops. Kuru pussabrukšanas periods ir 5700 gadi. Pēc organisma nāves audos samazinās oglekļa-14 rezerves, izotops sadalās, un no tā atlikušā daudzuma tiek noteikts organisma nāves laiks. Tā, piemēram, var uzzināt, cik sen izvirdās vulkāns. To var atpazīt pēc lavā sasalušiem kukaiņiem un ziedputekšņiem.

Kā vēl tiek izmantota radioaktivitāte?

Radiāciju izmanto arī rūpniecībā.

Gamma starus izmanto, lai apstarotu pārtiku, lai tā būtu svaiga.

Medicīnā starojumu izmanto iekšējo orgānu izpētē.

Ir arī metode, ko sauc par staru terapiju. Tas ir tad, kad pacients tiek apstarots ar nelielām devām, iznīcinot vēža šūnas viņa organismā.

Atomenerģija ir enerģija, kas izdalās atomu kodolu transformācijas procesā. Atomenerģijas avots ir atoma kodola iekšējā enerģija.

Precīzāks atomenerģijas nosaukums ir kodolenerģija. Ir divi kodolenerģijas ražošanas veidi:
- smago kodolu skaldīšanas kodolķēdes reakcijas īstenošana;
- vieglo kodolu kodolsintēzes reakcijas īstenošana.

Mīti par atomenerģiju

Pasaules urāna rezerves beidzas. Pat bērns zina par mūsu laika dabas resursu izsīkšanu. Un patiešām daudzu derīgo izrakteņu rezerves strauji izžūst. Urāna rezerves pašlaik tiek novērtētas kā "salīdzinoši ierobežotas", taču tas nav nemaz tik mazs. Salīdzinājumam, urāna ir tikpat daudz kā alvas un 600 reizes vairāk nekā zelta. Pēc zinātnieku provizoriskiem aprēķiniem, šī radioaktīvā metāla rezervēm cilvēcei vajadzētu pietikt nākamajiem 500 gadiem. Turklāt mūsdienu reaktori var izmantot toriju kā degvielu, un tā pasaules rezerves, savukārt, 3 reizes pārsniedz urāna rezerves.

Kodolenerģijai ir ārkārtīgi negatīva ietekme uz vidi. Dažādu pret kodolenerģiju vērstu kampaņu pārstāvji nereti apgalvo, ka kodolenerģija satur gāzu "slēptās emisijas", kas negatīvi ietekmē vidi. Bet saskaņā ar visu mūsdienu informāciju un aprēķiniem kodolenerģija, pat salīdzinot ar saules vai hidroenerģiju, kas tiek uzskatīta par praktiski videi draudzīgu, satur diezgan zemu oglekļa līmeni.

Vēja un viļņu enerģija no vides viedokļa ir daudz mazāk kaitīga. Reāli vēja parki tiek būvēti vai jau ir uzbūvēti svarīgākajās piekrastes vietās, un pati būvniecība jau noteikti piesārņo vidi. Un viļņu staciju būvniecība joprojām ir eksperimentāla, un tās ietekme uz vidi nav precīzi zināma, tāpēc tās diez vai var nosaukt par daudz ekoloģiski ilgtspējīgākām salīdzinājumā ar kodolenerģiju.

Teritorijā, kur atrodas kodolreaktori, leikēmijas līmenis ir augstāks. Leikēmijas līmenis bērnu vidū atomelektrostacijas apkaimē nav augstāks kā, piemēram, teritorijās pie tā dēvētajām bioloģiskajām saimniecībām. Šīs slimības izplatības teritorija var aptvert gan teritoriju ap atomelektrostaciju, gan nacionālo parku, bīstamības pakāpe ir absolūti vienāda.

Kodolreaktori rada pārāk daudz atkritumu. Faktiski kodolenerģija rada minimālu atkritumu daudzumu, pretēji vides aizstāvju apgalvojumiem. Zeme nemaz nav piepildīta ar radioaktīviem atkritumiem. Modernās kodolenerģijas ražošanas tehnoloģijas turpmākajos 20-40 gados ļaus samazināt kopējo radioaktīvo atkritumu daļu.

Atomenerģija veicina ieroču izplatību pasaulē. Atomelektrostaciju skaita pieaugums novedīs tieši pie ieroču izplatības samazināšanās. Kodolgalviņas ražo ļoti labas kvalitātes reaktoru degvielu, un reaktoru kaujas galviņas ražo aptuveni 15% no pasaules kodoldegvielas. Paredzams, ka pieaugošais pieprasījums pēc reaktoru degvielas "novērsīs" šādu kaujas galviņu uzmanību no potenciālajiem teroristiem.

Teroristi kā mērķi izvēlas kodolreaktorus. Pēc 2001. gada 11. septembra traģēdijas tika veikti vairāki zinātniski pētījumi, lai noteiktu uzbrukuma iespējamību kodoliekārtām. Tomēr jaunākie britu pētījumi liecina, ka atomelektrostacijas ir diezgan spējīgas "pārdzīvot" pat Boeing 767-400 reidu. Jaunās paaudzes kodolreaktori tiks izstrādāti ar paaugstinātu aizsardzības līmeni pret iespējamiem uzbrukumiem no visām esošajām lidmašīnām, kā arī plānots ieviest īpašas drošības funkcijas, kuras var aktivizēt bez cilvēka iejaukšanās vai datora vadības.

Kodolenerģija ir ļoti dārga. Pretrunīgs apgalvojums. Saskaņā ar Lielbritānijas Tirdzniecības un rūpniecības departamenta datiem, izmaksas par elektroenerģijas ražošanu atomelektrostacijās pārsniedz tikai gāzes cenu un 10-20 reizes mazākas nekā sauszemes vēja parku saražotā enerģija. Turklāt 10% no kopējām kodolenerģijas izmaksām nāk no urāna, un kodolenerģija nav tik pakļauta pastāvīgām degvielas, piemēram, gāzes vai naftas, cenu svārstībām.

Atomelektrostacijas ekspluatācijas pārtraukšana ir ļoti dārga.Šis apgalvojums attiecas tikai uz agrāk uzbūvētajām atomelektrostacijām. Daudzi no esošajiem kodolreaktoriem tika uzbūvēti, negaidot to turpmāku ekspluatācijas pārtraukšanu. Bet, būvējot jaunas atomelektrostacijas, šis punkts jau tiks ņemts vērā. Taču izmaksas par atomelektrostacijas ekspluatācijas pārtraukšanu tiks iekļautas elektroenerģijas izmaksās, ko maksās patērētāji. Mūsdienu reaktori ir paredzēti darbam 40 gadus, un ekspluatācijas pārtraukšanas maksa tiks maksāta tik ilgā laika posmā, un tāpēc tie maz ietekmēs elektroenerģijas cenu.

Atomelektrostacijas celtniecība aizņem pārāk ilgu laiku. Tas, iespējams, ir visnemotivētākais no visiem pret kodolenerģiju vērstajiem kampaņas paziņojumiem. Atomelektrostacijas būvniecība ilgst no 4 līdz 6 gadiem, kas ir salīdzināms ar "tradicionālo" elektrostaciju būvniecības laiku. Jaunu atomelektrostaciju moduļu struktūra var nedaudz paātrināt atomelektrostaciju būvniecības procesu.

Kodolreakcijas enerģija ir koncentrēta atoma kodolā. Atoms ir niecīga daļiņa, kas veido visu matēriju Visumā.

Enerģijas daudzums kodola skaldīšanās laikā ir milzīgs, un to var izmantot elektrības radīšanai, taču vispirms tā ir jāatbrīvo no atoma.

Enerģijas iegūšana

Kodolreakcijas enerģijas izmantošana notiek ar iekārtu palīdzību, kas var kontrolēt atomu skaldīšanu, lai ražotu elektroenerģiju.

Reaktoros un elektroenerģijas ražošanā izmantotā degviela visbiežāk ir urāna elementa granulas. Kodolreaktorā urāna atomi ir spiesti sadalīties. Atdaloties, atomi izdala sīkas daļiņas, ko sauc par dalīšanās produktiem. Sadalīšanās produkti iedarbojas uz citiem urāna atomiem, lai atdalītos – sākas ķēdes reakcija. Galvenā enerģija, kas izdalās no šīs ķēdes reakcijas, rada siltumu. Kodolreaktora siltums padara to ļoti karstu, tāpēc tas ir jāatdzesē. Tehnoloģiski labākais dzesēšanas šķidrums parasti ir ūdens, bet dažos kodolreaktoros tiek izmantoti šķidrie metāli vai izkausēti sāļi. Dzesēšanas šķidrums, kas tiek uzkarsēts no serdes, rada tvaiku. Tvaiks iedarbojas uz tvaika turbīnu, to griežot. Turbīna ir mehāniski savienota ar ģeneratoru, kas ražo elektroenerģiju.
Reaktorus kontrolē ar vadības stieņiem, kurus var pielāgot saražotā siltuma daudzumam. Vadības stieņi ir izgatavoti no tādiem materiāliem kā kadmijs, hafnijs vai bors, lai absorbētu dažus kodola skaldīšanas radītos produktus. Stieņi atrodas ķēdes reakcijas laikā, lai kontrolētu reakciju. Stieņu noņemšana ļaus ķēdes reakcijai attīstīties spēcīgāk un radīt vairāk elektrības.

Aptuveni 15 procentus no pasaules elektroenerģijas saražo atomelektrostacijas.

ASV ir vairāk nekā 100 reaktoru, lai gan ASV lielāko daļu elektroenerģijas ražo no fosilā kurināmā un hidroelektrostacijas.

Krievijā 10 atomelektrostacijās ir 33 energobloki - 15% no valsts energobilances.

Lietuva, Francija un Slovākija lielāko daļu elektroenerģijas patērē no atomelektrostacijām.

Kodoldegviela, ko izmanto enerģijas ražošanai

Urāns ir degviela, ko visplašāk izmanto kodolreakcijas enerģijas ražošanai. Tas ir tāpēc, ka urāna atomi sadalās salīdzinoši viegli. Ražošanai paredzēts īpašs urāna veids, ko sauc par U-235, ir reti sastopams. U-235 veido mazāk nekā vienu procentu no pasaules urāna.

Urāns tiek iegūts Austrālijā, Kanādā, Kazahstānā, Krievijā un Uzbekistānā, un tas ir jāapstrādā, pirms to var izmantot.

Tā kā kodoldegvielu var izmantot ieroču radīšanai, ražošana attiecas uz ieroču neizplatīšanas līgumu, importējot urānu vai plutoniju vai citu kodoldegvielu. Līgums veicina degvielas miermīlīgu izmantošanu, kā arī ierobežo šāda veida ieroču izplatību.

Kodolenerģija un cilvēki

Kodolenerģija ražo elektroenerģiju, ko var izmantot māju, skolu, uzņēmumu un slimnīcu barošanai.

Pirmais reaktors, kas ražoja elektroenerģiju, tika uzbūvēts Aidaho, ASV, un eksperimentāli sāka darboties 1951. gadā.

1954. gadā Obņinskā, Krievijā, tika izveidota pirmā atomelektrostacija, kas paredzēta cilvēku nodrošināšanai ar enerģiju.

Lai izveidotu reaktorus kodolreakcijas enerģijas iegūšanai, ir nepieciešama augsta līmeņa tehnoloģija, un tikai valstis, kas ir parakstījušas neizplatīšanas līgumu, var iegūt nepieciešamo urānu vai plutoniju. Šo iemeslu dēļ lielākā daļa atomelektrostaciju atrodas attīstītajās pasaules valstīs.

Atomelektrostacijas ražo atjaunojamus, videi draudzīgus resursus. Tie nepiesārņo gaisu un nerada siltumnīcefekta gāzu emisijas. Tos var būvēt pilsētās vai laukos, un tie krasi nemaina vidi sev apkārt.

Elektrostaciju radioaktīvie materiāli

radioaktīvais materiāls r Reaktors ir drošs, jo tas tiek dzesēts atsevišķā struktūrā, ko sauc par dzesēšanas torni. Tvaiks atkal pārvēršas ūdenī un to var atkal izmantot elektrības ražošanai. Pārmērīgs tvaiks tiek vienkārši pārstrādāts atmosfērā, kur tas nekaitē kā tīrs ūdens.

Tomēr kodolreakcijas enerģijai ir blakusprodukts radioaktīva materiāla veidā. Radioaktīvais materiāls ir nestabilu kodolu kopums. Šie kodoli zaudē savu enerģiju un var ietekmēt daudzus apkārtējos materiālus, tostarp dzīvos organismus un vidi. Radioaktīvais materiāls var būt ārkārtīgi toksisks, izraisot slimības, palielinot vēža, asins slimību un kaulu sabrukšanas risku.

Radioaktīvie atkritumi ir tie, kas paliek pāri no kodolreaktora darbības.

Radioaktīvie atkritumi aptver darbinieku aizsargapģērbu, darbarīkus un audumus, kas bijuši saskarē ar radioaktīvajiem putekļiem. Radioaktīvie atkritumi ir izturīgi. Materiāli, piemēram, drēbes un instrumenti, var būt radioaktīvi tūkstošiem gadu. Valdība regulē, kā šie materiāli tiek utilizēti, lai nepiesārņotu neko citu.

Izmantotā degviela un stieņi ir ārkārtīgi radioaktīvi. Izlietotās urāna granulas jāuzglabā speciālos konteineros, kas izskatās pēc lieliem baseiniem.Dažas rūpnīcas izlietoto degvielu uzglabā virszemes sausās uzglabāšanas tvertnēs.

Ūdens, kas dzesē degvielu, nesaskaras ar radioaktivitāti un tāpēc ir drošs.

Ir zināmi arī tie, kuru darbības princips ir nedaudz atšķirīgs.

Atomenerģijas izmantošana un radiācijas drošība

Kodolreakcijas enerģijas izmantošanas kritiķi uztraucas, ka radioaktīvo atkritumu glabātavās noplūdīs, saplaisās vai sabruks. Pēc tam radioaktīvais materiāls varētu piesārņot augsni un gruntsūdeņus objekta tuvumā. Tas var radīt nopietnas veselības problēmas apkārtnē esošajiem cilvēkiem un dzīvajiem organismiem. Visiem cilvēkiem būtu jāevakuējas.

Lūk, kas notika Černobiļā, Ukrainā, 1986. gadā. Tvaika sprādziens vienā no ceturtā kodolreaktora spēkstacijām to iznīcināja un izraisīja ugunsgrēku. Radās radioaktīvo daļiņu mākonis, kas nokrita zemē vai dreifēja līdz ar vēju, un daļiņas dabā lietus veidā nokļuva ūdens apritē. Lielākā daļa radioaktīvo nokrišņu nokrita Baltkrievijā.

Černobiļas katastrofas sekas uz vidi parādījās nekavējoties. Kilometrus ap vietu priežu mežs ir izžuvis, un nokaltušo priežu sarkanā krāsa šajā apgabalā ir saukta par Sarkano mežu. Zivis no tuvējās Pripjatas upes ir saņēmušas radioaktivitāti, un cilvēki to vairs nevarēs patērēt. Nomira liellopi un zirgi. Kopš katastrofas evakuēti vairāk nekā 100 000 cilvēku, taču Černobiļas upuru skaitu ir grūti noteikt.

Radiācijas saindēšanās sekas parādās tikai pēc daudziem gadiem. Tādās slimībās kā vēzis ir grūti noteikt avotu.

Kodolenerģijas nākotne

Enerģijas ražošanai reaktori izmanto atomu skaldīšanu vai sadalīšanu.

Kodolreakcijas enerģiju var iegūt arī, sapludinot vai savienojot atomus. Ražots. Piemēram, saulē pastāvīgi notiek ūdeņraža atomu kodolsintēze, veidojot hēliju. Tā kā dzīvība uz mūsu planētas ir atkarīga no Saules, var teikt, ka šķelšanās padara dzīvību uz Zemes iespējamu.

Atomelektrostacijām vēl nav iespējas droši un uzticami ražot enerģiju, izmantojot kodolsintēzi (kodolsintēzi), taču zinātnieki pēta kodolsintēzi, jo šis process, visticamāk, būs drošāks un rentablāks kā alternatīvs enerģijas veids.

Kodolreakcijas enerģija ir milzīga, un cilvēkiem tā ir jāizmanto.

Pagājušā gadsimta beigās zinātnieki bija pārsteigti, atklājot, ka atomi vai, pareizāk sakot, atomu kodoli, sadalās paši no sevis, izdalot starus un siltumu. Viņi sauca šo fenomenu. Un, kad viņi aprēķināja, viņi bija vēl vairāk pārsteigti: 1 g rādija, ja tas pilnībā sadalās, var dot tik daudz siltuma, cik 500 kg ogļu, sadedzinot. Taču izmantot šo īpašību nav iespējams – atomi sadalās tik lēni, ka 2000 gadu laikā izdalās tikai puse no siltuma.

Tas ir kā liels dambis. Dambis ir aizvērts, un ūdens plūst mazā straumē, kas nekam neder.

Tagad, ja aizsprosts tiktu atvērts, ja cilvēki iemācītos iznīcināt atomus!.. Viņi saņemtu bezgalīgu enerģijas okeānu. Bet kā to izdarīt?

Viņi saka, ka viņi nešauj uz zvirbuli no lielgabala, viņiem vajag mazu granulu. Un kur dabūt granulu atoma kodola sadalīšanai?

Zinātnieki visā pasaulē ir smagi strādājuši vairākus gadu desmitus. Šajā laikā viņi uzzināja, kā tas darbojas, un atrada tam "šāvienu". Izrādījās, ka tā ir viena no daļiņām, kas ir daļa no kodola – neitrona. Tas viegli iekļūst atomā un sadala kodolu.

Un tad izrādījās, ka urāna metāla atomi, sadaloties, izdala jaunus neitronus, kas iznīcina blakus esošos atomus. Ja paņem urāna gabalu, kurā vienlaikus sadalīsies daudzi kodoli un izdalīsies daudz jaunu neitronu, skaldīšanas process augs kā lavīna kalnos. Atombumba uzsprāgs.

Kodolreaktora iekārtas shēma. Biezi melni stieņi ir neitronu absorbētāji. Reaktorā ūdeni uzsilda un pēc tam silda ūdeni siltummainī līdz vārīšanās temperatūrai. Iegūtais tvaiks rotē spēkstacijas turbīnu.

Iedomājieties, ka ir sabrucis liels dambis. Aiz tā visa savāktais ūdens nekavējoties spēcīgi plūst lejup. Straumes spēks ir liels, bet tikai kaitējums no tā, jo tas aizslauka visu savā ceļā. Tā tas ir ar atomu: sprādziena kolosālā enerģija var tikai iznīcināt. Un cilvēkiem ir vajadzīga atomenerģija, lai celtu. Tagad, ja atoms atdotu savas rezerves tādās porcijās, kā mēs vēlamies! Enerģija nav nepieciešama - aizvēra aizbīdni. Pagāja - (Cik daudz vajag?) atvēra divus vai trīs amortizatorus: “Saņem tik, cik prasi!”

Un vīrietis savaldīja sprādzienu.

Kurš ir galvenais "strādnieks" "atomelektrostacijā"? Neitrons. Tas ir tas, kurš salauž urāna kodolus. Un ja mēs daļu strādnieku izņemsim no "rūpnīcas"? Darbs ritēs lēnāk.

Šādi darbojas atomu katls jeb kodolreaktors. Šī ir liela aka ar biezām betona sienām (tās vajadzīgas, lai cilvēkiem kaitīgais starojums neizietu ārā). Aka ir piepildīta ar grafītu, to pašu materiālu, ko izmanto zīmuļu pievadu izgatavošanai. Grafīta pildījumā ir caurumi, kur ievietoti urāna stieņi. Kad to ir pietiekami daudz, parādās nepieciešamais "strādājošo" neitronu skaits un sākas atomu reakcija.

Lai to kontrolētu, citos caurumos ir metāla stieņi, kas uztver un absorbē neitronus. Tas ir "atloki" dambī.

Enerģija nav nepieciešama vai pastāv sprādziena draudi, slēģu stieņi tiek uzreiz nolaisti, no urāna kodoliem izdalītie neitroni tiek absorbēti, pārstāj darboties, un reakcija apstājas.

Ir nepieciešams, lai reakcija sāktos, slēģu stieņi tiek pacelti, reaktorā atkal parādās “strādājoši” neitroni, un katlā paaugstinās temperatūra (Cik daudz enerģijas vajag? Saņem!).

Kodolreaktorus var novietot uz atomelektrostacijām, uz kodolzemūdenēm, uz kodolledlauža. Tie, tāpat kā parastie tvaika katli, paklausīgi pārvērš ūdeni tvaikā, kas griezīs turbīnas. Pieci simti kilogramu atomdegvielas – tikai desmit koferu satura – pietiek, lai ledlauzis Ļeņins kuģotu visu gadu. Vai varat iedomāties, cik tas ir izdevīgi: jums nav jāved līdzi simtiem tonnu degvielas, tā vietā varat paņemt kādu noderīgāku kravu; jūs nevarat doties uz ostu uzpildīt degvielu veselu gadu, jo īpaši tāpēc, ka ziemeļos tas ne vienmēr ir viegli izdarāms. Jā, un mašīnas var padarīt stiprākas ...

Esošajos kodolreaktoros enerģiju iegūst, iznīcinot kodolus, kas sastāv no liela skaita daļiņu (piemēram, urāna kodolos to ir vairāk nekā divi simti). Un, lai gan uz Zemes joprojām ir daudz šādas degvielas, bet kādreiz tā beigsies ... Vai ir kāds veids, kā iegūt kodolenerģiju no citām vielām? Un zinātnieki ir atraduši!

Izrādījās, ka atomi, kuru kodolā ir tikai divas daļiņas: viens protons un viens neitrons, var kalpot arī par enerģijas avotu. Bet viņi to neatdod, kad sadalās, bet kad apvieno, jeb, kā saka, sintēzes laikā, divus kodolus.

Ūdeņraža atomi šim nolūkam ir jāuzsilda līdz daudziem miljoniem grādu. Šajā temperatūrā to kodoli sāk kustēties lielā ātrumā un, paātrinoties, var pārvarēt elektriskos atgrūšanas spēkus, kas pastāv starp tiem. Kad tie nonāk pietiekami tuvu, sāk darboties kodola pievilkšanas spēki un kodoli saplūst. Tūkstošiem reižu vairāk siltuma izdalās nekā kodola skaldīšanas laikā.

Šo enerģijas iegūšanas metodi sauc par kodoltermisko reakciju. Šīs reakcijas plosās gan tālu zvaigžņu, gan tuvējās Saules dzīlēs, kas dod mums gaismu un siltumu. Taču uz Zemes tās līdz šim ir izpaudušās postoša ūdeņraža bumbas sprādziena veidā.

Tagad zinātnieki strādā, lai ūdeņraža kodoli pakāpeniski apvienotos. Un, kad mēs iemācīsimies kontrolēt kodoltermiskās reakcijas, mēs varēsim izmantot neierobežotās enerģijas rezerves, ko satur ūdens, kas sastāv no ūdeņraža un kura rezerves ir neizsmeļamas.