Екінші дүниежүзілік соғыстың соңында Жапонияның Хиросима мен Нагасаки қалаларына екі ядролық бомба тасталды. Жаңа қару адамзат тарихындағы ең қауіпті қару болды. Осыдан кейін КСРО мен АҚШ арасындағы ядролық жарыс әлемдік қоғамдастықтың ядролық факторға деген қорқынышын одан әрі күшейтті. Дегенмен, атомдық оқтұмсықтардан басқа, бейбіт атом пайда болды. Бұл сөз тіркесі ядролық энергияға қатысты.
АЭС жұмыс принципі
Кез келген атом электр станциясының жұмысы атомның бөліну реакциясына негізделген. Оны атау үшін уран-235 ядроларының нейтрондық бомбалауын жүргізу керек. Ең кішкентай бөлшектер гамма-сәулелердің үлкен көлемін және жылу энергиясын өндіре отырып, фрагменттерге бөлінеді.
Бейбіт атом тек қатаң бақылауда ғана бейбіт күйде қала алады, бұл атом электр станциялары үшін міндетті. Бөліну кезінде нейтрондар пайда болады, олар жаңа тізбекті реакцияларды тудырады. Ядролардың бақылаусыз қапталуы жарылысқа әкеледі. Дәл осы принцип атом бомбаларының әрекетінің негізінде жатыр. Электр станцияларында процесс бақыланады, ал артық энергия адамдар үшін пайдалы арнаға бағытталады.
Уран-235
Ядролық отынды қолданар алдында арнайы штангаларға салады. Ол уран оксидінен жасалған таблеткалар түрінде сақталады. Бұл заттың гетерогенді екенін түсіну керек. Бұл таблеткалардың 3%-ы уран-235 (реакция кезінде ыдырайтын адам), қалғаны уран-238 (бұл изотоп ыдырайтын емес).
Бұл қатынас не үшін қажет? Процесті бақылауда ұстау үшін. Жұмыс істеп тұрған реактор бөліну реакциясын бастайды. Оны игеру барысында уран-235 мөлшері азаяды. Сонымен бірге ыдырау өнімдерінің көлемі артады. Бұл ядролық қалдықтар. Олар қоршаған ортаға елеулі қауіп төндіреді, сондықтан оларды дұрыс жою керек. Атом бейбіт болуы мүмкін бе? Сипатталған технологиядан көрініп тұрғандай, өндіріс процесінің нұсқаулары мен ережелерін қатаң сақтау арқылы ғана.
Сыртқы болудың алғышарттары
Ядролық (атомдық) энергия 20 ғасырдың ортасында пайда болды. Содан бері дүние жүзінде жүздеген атом электр станциялары салынды (бүгінгі таңда 442-сі жұмыс істейді). Бейбіт атом Франция, Польша, Литва, Словакия, Швеция және Оңтүстік Кореяға қажетті энергияның жартысынан көбін қамтамасыз етеді. Батыс Еуропада атом электр станциялары электр энергиясының шамамен үштен бірін өндіреді.
Бәрі 1939 жылы Германияда уранның бөлінуі анықталған кезде басталды. Немістердің зерттеулері КСРО-ға ерекше қызығушылық танытты. Ғалымдар жаңадан ашылған процесс энергияның орасан зор мөлшерін өндіруге мүмкіндік беретіні бірден белгілі болды. Егер мамандар күрделі реакцияларды басқаруды үйренсе, бұл көптеген экономикалық мәселелерді шешер еді.проблемалар. Бейбіт атомға қатысты алғашқы кеңестік зерттеулер көрнекті физик Игорь Курчатовтың жетекшілігімен RIAN-да (Ғылым академиясының Радиум институты) жүргізілді.
Ядролық жарыс
КСРО-ның өз уран қорының жоқтығы кеңес ғалымдарының жұмысына кедергі келтірді. Сонымен қатар, 1941 жылы Ұлы Отан соғысы басталып, революциялық жаңалықтарды біраз уақытқа ұмытуға тура келді. Осының аясында күн тәртібі Ұлыбританияда, АҚШ-та және Германияда ұсталды. Парадокс мынада: атом энергетикасы милитаристік жобаның тармағы ретінде пайда болды. Әрине, соғысушы елдер ең алдымен ең қуатты қару-жарақ алуға тырысты, содан кейін ғана өздерінің ашқан жаңалықтарын бейбіт жолмен пайдалану туралы ойлады.
Бірінші тәжірибелік ядролық реактор 1942 жылы желтоқсанда АҚШ-та іске қосылды. Жоба жетекшісі итальяндық ғалым Энрико Ферми болды. КСРО-да бірінші реактор 1946 жылдың аяғында Атом энергиясы институтында пайда болды. Осы уақытқа дейін Хиросима мен Нагасакиді американдық бомбалау болды. КСРО-да атом бомбасы 1949 жылы, сутегі бомбасы 1953 жылы жасалды. Соғыс аяқталды, ал ғалымдар Кеңес Одағының халық шаруашылығына жұмыс істеу үшін ядролық реактор дайындауға кірісті.
АЭС құрылысы
Әлемдегі бірінші атом электр станциясы 1954 жылдың жазында іске қосылды. Бұл Калуга облысында орналасқан Обнинск атом электр станциясы болып шықты. АҚШ-та олар да аздап кешігумен атом энергетикасы жобасын жүзеге асыруға кірісті. 1956 жылы американдықтар бірінші рет көмегімен жетістікке жеттіэлектр энергиясын алуға арналған реактор. Екі алпауыт державада бірте-бірте жаңа атом электр станциялары көптеп салынды. Олардың әрқайсысы тағы бір қуат рекордын жаңартты.
Атом энергетикасының даму шыңы 1960 жылдардың екінші жартысында болды. Одан кейін АЭС құрылысының саны азая бастады. Америка Құрама Штаттарында Конгресте және ғылыми қоғамдастықта бейбіт атомның қауіпсіздігіне байланысты проблемалар туралы пікірталас басталды. Соған қарамастан, 1986 жылға қарай атом энергиясын өндіру кәдімгі электр станциялары өндіретін энергияның 15%-ына жетті.
Ядролық энергия символы
1958 жылы келесі Дүниежүзілік көрме өткен Брюссельде атомиум ашылды. Дизайн тұжырымдамасын сәулетші Андре Уотеркейнер әзірлеген. Атом темірдің үлкейген кристалдық торына ұқсайды: тоғыз атом біріктірілген. Құрылымның салмағы 2400 тонна, ал биіктігі 102 метр. Келушілер тоғыз патшалықтың алтауына кіре алады. Жүздеген миллиард есе үлкейтілген атомдардың бұл үлгілері бір-бірімен 23 метрлік жиырма құбыр арқылы жалғанған. Олардың ішінде дәліздер мен эскалаторлар бар.
Атом дәуірінің қызған шағында Брюссельде пайда болған «бейбіт атомның» фотосуреті бүкіл әлемге тез тарады, ал Атомий бүкіл ядролық энергияның символына айналды және революциялық ғылыми жаңалықтар қажет деген идеяға айналды. соғыстар мен қираулар үшін емес, адамзат игілігі үшін пайдаланылуы керек. Бельгияның көрнекті орны атақты кеңестік фантаст-жазушылар ағайынды Стругацкийлердің «Дүйсенбі сенбіден басталады» романында айтылған. Бейбіт атомның символы көптеген сызбаларда, сондай-ақ атом энергиясына арналған эмблемаларда кездеседі.
Қоршаған орта факторы
Қоршаған ортаны радиоактивті қалдықтармен ластау мәселесі жыл өткен сайын өзекті болып келеді. Мысалы, қазіргі Ресейде 10 атом электр станциясының қызметкерлері бейбіт атом энергетикасымен айналысады. Бұл кәсіпорындардың барлығы экологтар мен мемлекеттік органдардың ерекше назарын қажет етеді.
50 000 текше метр радиоактивті қалдықтар Еуропалық Одақта жыл сайын жиналады. Негізгі мәселе, мұндай қоқыс мыңдаған жылдар бойы қауіпті болып қала береді (мысалы, плутоний-239 ыдырау кезеңі 24 мың жыл).
Қалдықтарды басқару
Бүгінгі күні радиоактивті қалдықтарды қалай дұрыс кәдеге жарату туралы бірнеше түсінік бар. Бірінші идея - мұхиттардың түбінде орналасқан қорымдарды жасау. Бұл іске асырудың біршама қиын жолы. Контейнерлер айтарлықтай тереңдікте орналасуы керек, сонымен қатар олар теңіз ағындарымен зақымдалуы мүмкін.
Екінші идеяны NASA қарастыруда, олар ядролық қалдықтарды ғарышқа жіберуді ұсынады. Бұл әдіс Жер үшін қауіпсіз, бірақ шамадан тыс шығындарға толы. Басқа да идеялар бар: қалдықтарды адам тұрмайтын аралдарға апару немесе Антарктиданың мұзына көму. Бүгінгі таңда ең қолайлы нұсқа - жартасты жерасты жыныстарында қорымдардың құрылысы. Бұл идеяға қатысты зерттеулер Германия мен Швейцарияда жалғасуда.
Чернобыль сабағы
Ұзақ уақыт бойы атом энергиясы талассыз болып саналды. Бірнеше үшінОндаған жылдар бойы бейбіт атом КСРО және басқа елдерде экономикалық экспансиясын жалғастырды. Алайда 1986 жылы Чернобыль апаты адамзатты атом электр станцияларына деген көзқарасын қайта қарауға мәжбүр етті. Припять маңындағы станцияда жарылыс болып, нәтижесінде реактор қираған және қоршаған ортаға денсаулыққа қауіпті радиоактивті заттардың едәуір мөлшері тараған.
«Әр үйде бейбіт атом» деген атақты кеңес ұраны бұзылды. Апаттан кейінгі алғашқы айларда 30 адам қайтыс болды. Дегенмен, экспозицияның шынайы әсерлері кейінірек пайда болды. Одан кейінгі жылдарда тағы ондаған адам жан түршігерлік дерттен ажал құшты. КСРО-ның мыңдаған азаматтары инфекция аймағында болды. Беларусь, Украина және Ресейдің айтарлықтай аумақтары ауыл шаруашылығына жарамсыз болды. Чернобыль атом электр станциясындағы апат атом энергиясына қатысты қоғамдық фобияның өршуіне әкелді. Сол қайғылы оқиғадан кейін дүние жүзіндегі көптеген станциялар жабылды.
Мұндай кәсіпорындардағы қауіпсіздік шаралары 30 жыл ішінде айтарлықтай жақсарғанымен, теориялық тұрғыдан Чернобыльдағыдай қайғылы оқиға қайталануы мүмкін. Чернобыль атом электр станциясына дейін де, одан кейін де апаттар болды: 1957 жылы - Ұлыбританияда (Windscale), 1979 жылы - АҚШ-та (Три миль аралында), 2011 жылы - Жапонияда (Фукусимада). Бүгінгі таңда МАГАТЭ станциялардағы 1000-нан астам төтенше жағдай туралы ақпарат жинады. Жазатайым оқиғалардың себептері: адам факторы (80% жағдайда), сирек - дизайндағы кемшіліктер. Жапониядағы Фукусимада күшті жер сілкінісі мен одан кейінгі цунами салдарынан төтенше жағдай орын алды.
Ядролық энергетиканың болашағы
Бейбіт атомның болашағы бар ма деген сұрақ экономикалық тұрғыдан күрделі және мамандар арасында көптеген пікірталас тудыруда. Қарама-қайшы факторлардың көп болуына байланысты оның болашағы бұлыңғыр және тұманды. Халықаралық энергетика агенттігі шығарған соңғы болжамдарға сәйкес, ағымдағы үрдістер сақталатын болса, атом электр станциялары өндіретін электр энергиясының үлесі 2030 жылға қарай 15%-дан 9%-ға дейін төмендейді.
Соңғы уақытқа дейін атом энергиясы сұранысқа ие болды, оның ішінде мұнай бағасының жоғары болуына байланысты. Алайда 2014 жылы олар күрт төмендеді. Осылайша, атом электр станцияларына тағы бір арзан балама пайда болды. Бейбіт атомның адамдарды тек электр қуатымен қамтамасыз ететіні де маңызды (яғни, кең таралған жағдайда да ол қоғамды энергияға тәуелділіктен толықтай арыла алмайды).
Мұнай немесе электр қуаты?
Мұнай, бәріне қарамастан, өнеркәсіп пен көлік үшін маңызды. АҚШ тұтынатын энергияның шамамен 40% осы ресурспен қамтамасыз етіледі. Жапония мен Франция мұнайға тәуелділіктен арыла алмады (Атом электр станцияларын белсенді пайдаланғанымен). Сонда бейбіт атомның болашағы бар ма, әлде «қара алтынның» көлеңкесінде қалуы ма? Бұл тенденциялар атом электр станцияларының өткеннің еншісінде болуы мүмкін екенін көрсетеді. Дегенмен, кейбір соңғы оқиғалар атом энергиясына жаңа өмір сыйлады.
Біз бензиннің орнына электр қуатымен жүретін көліктердің пайда болуы туралы айтып отырмыз. Бүгінде мұндай көлік АҚШ пен Еуропаның нарықтарын көбірек жаулап алуда. Бірнеше онжылдықтарда электрлі көліктернормаға айналады. Дәл осы сәтте бейбіт атом тағы да әлемдік экономиканы құтқаруға келе алады. Атом электр станциялары әртүрлі елдердің электр энергиясына үнемі өсіп келе жатқан сұранысы мәселесін шеше алады.
Фьюзиялық энергия
Бейбіт атомның экономикалық жеңіске жетуінің тағы бір перспективасы бар. Атом электр станцияларын пайдаланумен байланысты маңызды мәселелердің бірі экологиялық қауіпсіздік болып табылады. Радиоактивті қалдықтар мен пайдаланылған отынды кәдеге жаратудың күрделілігі туралы мәселе ядролық реакторларды жаңа ядролық синтез реакторларына қайта форматтау идеясын тудырды. Мұндай кәсіпорындар қоршаған ортаға толығымен қауіпсіз болады. Бірақ бұл бейбіт атом технологиясы өндіріске енгізілмей тұрып, мамандар ұзақ жолдан өтуі керек.
Әлемнің 33 елінен келген командалар қазірдің өзінде термоядролық жобамен жұмыс істеуде. Термоядролық отын идеясының жаһандық сипаты оның көптеген артықшылықтарына байланысты. Бұл экология тұрғысынан қауіпсіз ғана емес, сонымен бірге сарқылмас. Ғалымдарға қажетті ресурс – мұхиттардан алынатын дейтерий. Термоядролық станция мен атом электр станциясының негізгі технологиялық айырмашылығы – ядролық синтез жаңа кәсіпорындарда (ядроның бөлінуі бұрынғы атом электр станцияларында жүзеге асырылады). Мүмкін бұл технология бейбіт атомның болашағы шығар.
