26 апреля 1986 года на Чернобыльской атомной электростанции произошла крупнейшая в истории техногенная катастрофа. Для многих людей, которые и до того с недоверием относились к ядерной энергетике, она окончательно превратилась в угрозу, от которой надо избавиться.
Однако сделать этого так и не удалось, и на то были свои веские причины. Ядерный реактор имеет огромные преимущества перед другими источниками энергии, которые можно осознать, только если понять, как он работает. Тогда становится понятным, какие из его опасностей реальны, а какие — нет.
1. Откуда ядерный реактор берет энергию?
Ядерный реактор — это устройство, предназначенное для извлечения энергии из реакции ядерного распада. В основе его действия лежит способность ядер некоторых тяжелых элементов делиться — самопроизвольно или под действием высокоэнергетических частиц. При этом суммарная масса остатков оказывается меньшей, чем масса исходного целого ядра.
Этот дефект масс полностью переходит в энергию излучения. Для одного ядра она крошечная, но если в материале происходят миллиарды делений каждую секунду, то она становится очень значительной. А сделать это несложно, ведь высокоэнергетические частицы, образующиеся при одном делении, могут инициировать последующие.
Достаточно собрать побольше радиоактивных материалов и инициировать в них ядерную реакцию, и они начнут разогреваться сильнее. Чтобы все не закончилось взрывом, нужно расположить между кусками материала, где происходит деление, какое-то вещество, которое будет поглощать лишние частицы. Обычно для этой роли используют графит.
Если добавить систему управления поглотителями частиц и трубы, в которых тепло от ядерной реакции будет передаваться какому-то носителю, вы получите ядерный реактор. В контур с теплоносителем включается турбина, позволяющая вырабатывать электрический ток, пока большая часть радиоактивного материала в зоне деления не прореагирует.
2. Чем ядерная энергетика выгоднее угольной или газовой?
По своей сути атомная электростанция является такой же тепловой, как и те, что работают на угле, мазуте или газе. Везде электрический ток вырабатывается турбинами, которые вращает горячий теплоноситель — отличается лишь способ его нагрева. И здесь проявляется главное преимущество ядерного топлива.
Ядерная реакция на несколько порядков эффективнее любой химической. В одном килограмме урана содержится столько же энергии, сколько в 60 тыс. литров бензина, 60 тыс. м³ природного газа или 110 тоннах угля.
Ядерная энергетика чрезвычайно выгодна не только с точки зрения затрат на добычу и перемещение топлива. Радиоактивные материалы на Земле закончатся значительно позже, чем ископаемые углеводороды, что позволит человеческой цивилизации существовать еще несколько тысяч лет.
3. Действительно ли атомные электростанции сильнее всего загрязняют окружающую среду?
Существует предубеждение, будто за дешевую ядерную энергию человечество вынуждено платить чрезмерным загрязнением окружающей среды. Поэтому ядерная энергетика не стоит того. Однако на самом деле ядерные электростанции практически не вызывают излучения и выбросов. Они не выбрасывают парниковые газы и твердые продукты горения, как ТЭС, не вызывают затопления территорий, как ГЭС, и не создают чрезмерного шума, как ветряки.
Загрязнение может возникать только на стадии добычи сырья, производства из него топлива и захоронения того, что от него остается на выходе из АЭС. Это действительно проблема, однако уже разработаны десятки способов, как сделать каждую из этих операций максимально безопасной для окружающей среды.
4. Все ли ядерные реакторы одинаковы?
О ядерных реакторах стоит также знать, что это — не один тип устройства, а целый класс, объединяющий много разновидностей. Варианты существуют даже на уровне того, какие вещества служат топливом. Обычно в современной энергетике используют уран-235 или плутоний-239. Однако есть проекты энергетических установок, работающих на тории-232.
Даже при использовании одного и того же вида ядерного топлива можно построить совершенно разные энергетические установки. Например, можно манипулировать спектром нейтронов, поддерживающих самопроизвольную реакцию, способом размещения топлива и материалом теплоносителя.
5. Почему ядерные реакторы взрываются?
Все вышеперечисленное может показаться незначительным на фоне страха людей перед взрывом ядерного реактора, который, по мнению многих, непременно взорвется по каким-то причинам. Однако правда заключается в том, что ядерный реактор, кроме случаев, когда он построен совсем уж неправильно, просто не может взорваться.
Чернобыльская авария была единственной в таком роде, и произошла она в условиях, когда реактор имел дефекты и при этом эксплуатировался неправильно. Во всех остальных случаях атомные катастрофы заключались в том, что активная зона просто расплавлялась. Это тоже очень опасно, однако загрязнение окружающей среды при этом локальное и с ним достаточно легко справиться.
Кроме того, абсолютно все реакторы в принципе проектируются так, чтобы сразу после того, как ядерная реакция вышла из-под контроля, автоматизированная система управления начала ее глушить.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/techsfact
