Ядерний реактор: небезпечне кишенькове сонце

Людська цивілізація досягла такого етапу свого розвитку, на якому на перший план виходить проблема наявності джерел електричної енергії. Природні енергоресурси, такі як природний газ і нафту, поступово виснажуються, хоча фахівці і пророкують їх наявність протягом як мінімум кількох десятиліть. Але цей час пройде, тому людство вже в самому розпалі пошуків альтернативних джерел енергіїАльтернативні джерела енергії: переваги, недоліки та особливості. Проектів і теорій багато, але поки що реальним з них є тільки ядерна енергетика. Ядерний реактор є ефективним джерелом енергії протягом уже майже 60 років і поки що, не дивлячись на вельми небезпечні витрати і побічні ефекти, рівноцінної заміни йому серед нетрадиційних джерел немає.

Відео: Радіація. Мирний атом | Агресивне середовище з Олександрою Говорченко

Принцип роботи ядерного реактора: перетворення речовини в речовину

Відкриття можливості здійснення контрольованої ланцюгової реакції ядер речовини стало одним з головних досягнень науки минулого століття. Теоретична база цього механізму була сформульована в 1920-і - 1930-і роки, проте практичне втілення, як зазвичай і буває, кілька затрималося. Перший ядерний реактор був запущений в грудні 1942 року в США, в Радянському Союзі аналогічне пристрій запрацював чотирма роками пізніше. Втім, це були експериментальні установки, мета яких була не в отриманні реально значних величин енергії, а в демонстрації самої можливості контрольованої ланцюгової реакції ядерного ділення речовини. Перші повноцінні ядерні реактори почали будувати тільки в 1950-х роках.

Суть роботи ядерного реактора полягає в отриманні в обмеженому масштабі і в контрольованих умовах ланцюгової реакції ядерного ділення - коли ядра атомів того чи іншого речовини діляться і формують нові ядра, виділяючи при цьому велику кількість енергії. Дуже обмежена кількість речовин придатні для такої реакції, тому в ядерних реакторах використовуються радіоактивні речовини. Для отримання енергії з мікрочастинок речовини, необхідно повідомити цих частинок яку первісну енергію, яка вивела б їх зі стану енергетичної рівноваги. Є два варіанти це зробити: змусити частинки стикатися між собою і «дістати» їх кінетичну енергію або запустити ланцюгову реакцію формування нових зв`язків між частинками, також проходить при значному виділенні енергії.

Відео: Ядерний реактор в живій клітині

Він доступний тільки для речовин з найлегшими ядрами. Більш широке поширення набула ланцюгова реакція утворення нових зв`язків при розподілі мікрочастинок. Управляти ланцюгової реакції можна за рахунок того, що частина утворених нейтронів з`являється з затримкою. Цю затримку можна використовувати для приміщення в активну зону реактора сповільнювачів, що поглинають нейтрони і тим самим знижують швидкість протікання реакції і кількість виділеної енергії. Коли ми чуємо про графітові стрижні в ядерному реакторі, це і є ті самі сповільнювачі - графіт характеризується високими показниками поглинання нейтронів.

Відео: Fallout Shelter - Будуємо Ядерний Реактор (iOS)

Типи ядерних реакторів

До теперішнього моменту ядерна енергетика досягла такого рівня розвитку, що при отриманні енергії за допомогою контрольованої ланцюгової реакції використовуються реактори самих різних типів. За своїми функціями реактори можуть бути дослідницькими, експериментальними, транспортними (призначеними для транспортних засобів - широко використовуються в космічній сфері, в будівництві сучасних підводних човнів і великих суден) і енергетичними (власне для отримання теплової та електричної енергії). Крім того, реактори можуть різнитися по виду палива (що працюють на ізотопи урану, плутонію, торію) і за ступенем збагачення використовуваного урану (природний уран, слабо збагачений або високо збагачений).

У першому випадку можуть зустрічатися реактори на повільних (теплових) нейтронах, реактори на швидких нейтронах, на проміжних нейтронах і реактори зі змішаним спектром. Так, реактор на повільних нейтронах працює на нейтронах теплової частини спектра, при якому можлива самопідтримується ланцюгова реакція природного урану. Реактор на швидких нейтронах має свої плюси - в ньому ефективно використовується приблизно в півтора рази більше нейтронів, ніж в реакторі повільних нейтронів. Тобто для отримання того ж кількості енергії потрібно в півтора рази менше ядерного палива.

По виду теплоносія виділяють водо-водяний реактор (як сповільнювач і теплоносія - звичайна вода), графито-газовий реактор (сповільнювач - графітові стрижні, теплоносій - газ), важководний реактор (сповільнювач і теплоносій - важка вода). Менш поширені більш сучасні реактори - з органічним теплоносієм, з жідкометалліческім теплоносієм, з твердим теплоносієм, на розплавах солей.

Ядерний реактор холодного синтезу - захист від усіх небезпек?

Ядерний реактор це ефективний спосіб отримання енергії, куди менш залежний від природних ресурсів, ніж традиційні енергоносії. Однак ядерна енергетика має свої побічні ефекти - високий ступінь небезпеки для навколишнього середовища в разі аварії на ядерному реакторі. В результаті викиду радіоактивних речовин і забруднених матеріалів (наприклад, води, використовуваної для охолодження реакторів) порушується біологічний баланс, рослини і тварини виявляються в небезпеці. Самі ж аварії на ядерних реакторах пов`язані в першу чергу з явищем залишкового тепловиділення.

Навіть після зупинки активної фази роботи реактора деякий час, часом досягає місяців і років, триває виділення теплової енергії. Енергії виділяється значно менше, ніж в активній фазі, але все одно це дуже великі значення в абсолютному вираженні. Найменше порушення техніки безпеки може легко призвести до того, що ця надлишкова енергія викличе вибух ядерного реактора, що призведе до катастрофи. Серед паранаукових громадськості останні роки ведуться суперечки про можливість здійснення холодного ядерного синтезу, тобто контрольованої ядерної реакції без істотного підвищення температури ядерного палива. Втілення цієї ідеї в життя на порядок б збільшило безпеку ядерної енергетики, так як зник би основний небезпечний фактор ланцюгової реакції, велика кількість виділеної теплової енергії.

Багаторазово навіть з`являлися повідомлення про те, що ядерний реактор холодного синтезу створено і успішно функціонує. Залишаючи за дужками явно неправдоподібні заяви про будівництво ядерного реактора в домашніх умовах з підручних засобів, доводиться констатувати, що навіть в наукових лабораторіях такі експерименти поки що терпіли однозначні невдачі. Причина цього полягає в малу ймовірність навіть теоретичного здійснення холодного синтезу. Так як для запуску ядерної реакції необхідно максимально зблизити мікрочастинки, для чого потрібно величезна енергія, яку без підвищення температури не досягнеш. Тому ядерний реактор холодного синтезу залишається привабливою, але фактично нездійсненною ідеєю.

Відео: Ядерні реактори. Тетяна Бушенева

Увага, тільки СЬОГОДНІ!