по физике атомная энергетика и общество. Гуманитарные проблемы ядерной цивилизации (стр. 2 из 4)

Первая проблема может быть решена только в рамках мирового сообщества. Большой вклад в ее решение вносит деятельность Международного агенства по атомной энергии при ООН (МАГАТЭ), созданного в 1957 г. Для контроля за нераспространением ядерного оружия и безопасным применением ядерной энергии в мировых целях.

Вторая проблема – обезвреживание радиоактивных отходов сводится в основном к трем задачам:

1. К совершенствованию технологий с целью уменьшения образования отходов при работе реакторов;

2. К переработке отходов для их консолидации (т.е. скрепления, связывания) и уменьшения опасности от распространения в окружающей среде;

3. К надежной изоляции отходов от биосферы и человека за счет создания могильников разных типов.

Для выполнения поставленных задач в проектах АЭС предусмотрены установки для отверждения жидких отходов. На Санкт-Петербургской, Тверской и многих других АЭС они уже действуют; на остальных – подготовлены к внедрению или проходят опытно – экспериментальную проверку.

Кроме того, на заводах по переработке ядерного топлива производится остеклование отходов. Газообразные отходы подвергаются очистке.

Что касается третьей проблемы – безопасности АЭС, деятельность МАГАТЭ направлена на разработку стандартов безопасности (касающихся выбора мест размещения АЭС, их проектирования, эксплуатации и пр.), консультирование стран – членов МАГАТЭ по проблеме создания программы помощи состоящим в ней странам в случае аварий, по оказанию содействия развивающимся странам по вопросам безопасности и т.п.

Проводимый экспертами МАГАТЭ анализ происшедших на атомных станциях аварий, выдача рекомендаций по их профилактике, внедрение в практику современных методов анализа безопасности и многие другие меры содействуют выравниванию и повышению в целом уровня безопасности АЭС в мире.

2.2. Ядерное оружие

Неуправляемая цепная реакция с большим коэффициентом размножения нейтронов осуществляется в атомной бомбе. Для того чтобы происходило почти мгновенное выделение энергии (взрыв), реакция должна идти на быстрых нейтронах (без применения замедлителей). Взрывчатым веществом служит чистый уран или плутоний.

При взрыве бомбы температура достигает десятков миллионов кельвин. При такой температуре резко повышается давление и образуется мощная взрывная волна (рис.5). Одновременно возникает мощное излучение. Продукты цепной реакции при взрыве бомбы сильно радиоактивны и опасны для живых организмов.

Атомные бомбы были применены США в конце мировой войны против Японии. В августе 1945 года были сброшены атомные бомбы на японские города Хиросима и Нагасаки.

В термоядерной (водородной) бомбе источником энергии, которая необходима для термоядерного синтеза, служит взрыв атомной бомбы (урановой или плутониевой), помещенной внутри термоядерной. В нашей стране основные идеи создания термоядерного взрыва были выдвинуты

А.Д. Сахаровым.

Рис.4 – Ядерный взрыв. Рис.5 - А.Д. Сахаров

С появлением ядерного оружия победа в войне стала невозможной. Ядерная война способна привести человечество к гибели, поэтому народы всего мира настойчиво борются за запрещение ядерного оружия.

И.В.Курчатов выступал за запрещение производства и испытаний атомного оружия, за развитие мирного использования атомной энергии. Он не раз повторял, что бомбы – это только необходимость, а наша цель – мирный атом.

2.3. Авария на Чернобыльской АЭС

2.3.1.История Чернобыльской катастрофы

Ночь 26 апреля 1986 года не предвещала ничего плохого. На АЭС проводили эксперимент по допустимой нагрузке. Была отключена вся система безопасности энергоблока, и он перешёл в неуправляемое состояние. Операторы пытались стабилизировать ситуацию, но было уже поздно. И вот, ровно в 1 час 24 минуты ночи раздались два взрыва на 4 реакторе, и он начал гореть (рис. 6).

Рис. 6 - Взрыв на Чернобыльской АЭС Рис. 7 - После аварии

Через пять минут на месте уже были пожарники. К утру им удалось локализировать пламя и потушить его. Но самое страшное было ещё впереди. Четвёртый реактор был полностью разрушен, по всей территории АЭС были разбросаны куски урана и графита, излучающие радиацию (рис.7).

А города продолжали жить своей жизнью ещё два дня. Жителей никто не предупредил о катастрофе. Сотни тысяч людей гуляли на улицах, выезжали на природу. Некоторые люди получили такие дозы облучения, которые привели к немедленной смерти. 28 апреля колонна из 1100 автобусов вывезла из Припяти, Чернобыля и других населённых пунктов зоны отчуждения всех жителей. Им позволили взять с собой только удостоверения личности и немного еды. Жизнь в радиусе 30 км от Чернобыля замерла.

А тем временем, на ЧАЭС работа шла полным ходом. Необходимо было после того, как реактор догорел, сбросить все обломки урана и графита с крыш и собрать их по всех территории.

Воспоминания оператора четвертого энергоблока Олега Генриха, для которого ночью с 26 на 27 апреля шла обычная смена:

“ Вдруг пол под ногами закачался, посыпалась штукатурка, изо всех щелей полилась вода, исчез свет. Казалось, что вместе с залом провалился в преисподнюю. Окончательно прийти в себя заставил жуткий крик товарища: защищаясь от раскаленного пара, бившего из вентиляционной трубы, тот закрыл лицо руками. Кожа с его пальцев слезала, словно обожженная бумага. Было жутко. Из заваленного помещения выползали по-пластунски. Где-то вдалеке маячил свет одинокой аварийной лампочки. Что именно произошло, не догадывались. Только очутившись на улице и взглянув на свой энергоблок со стороны, поняли, какая жуткая авария произошла. Над станцией стоял пятидесятиметровый ионный столб, освещавший дьявольским светом развороченное здание. По сравнению с этим свечением пламя пожара, начинавшегося на станции, казалось слабенькой церковной свечкой”.

В первые дни к реактору нельзя было подойти, поскольку температура в нём достигала 5 тысяч градусов. В это время над АЭС висело радиоактивное облако, которое разносил ветер. Облако три раза обогнуло земной шар, в результате много радиации разнеслось по всей Европе. Тем временем, ликвидаторы пытались хоть как-то пригнать облако к земле. С вертолёта его бомбили песком, поливали водой. Но всё было малоэффективно, и в воздухе оказалось 77 кг радиоактивных веществ. А это равносильно тому, как на АЭС сбросили бы сотню(!) атомных бомб, причём одновременно.

Когда реактор выгорел, нужно было собрать все обломки урана и графита. Все работы велись вручную. Ликвидаторы в противогазах и костюмах из свинца сгребали лопатами и выбирали руками куски радиоактивного вещества, сбрасывали их в сгоревший реактор.

После зачистки местности начались работы по сооружению над реактором саркофага (огромной коробки) с целью недопущения дальнейшей утечки радиации. Сейчас реализуется проект “Укрытие”, по которому четвёртый реактор полностью опустят под землю, и он навсегда перестанет представлять угрозу.

Радиоактивному загрязнению подверглись значительной мере Гомельская, Могилевская области Белоруссии, районы Киевской и Житомирской области Украины, часть Брянской, Смоленской областей России. Всего загрязненными оказались 11 областей, в которых проживает 17 млн. человек. Радиоактивные частицы с воздушными потоками достигли отдельных районов Кавказа, Сибири, Средней Азии.

2.3.2.Устройство реактора

Ядерный реактор – это устройство, предназначенное для осуществления управляемой ядерной реакции.

Управление ядерной реакцией заключается в регулировании скорости размножения свободных нейтронов в уране, чтобы их число оставалось неизменным. При этом цепная реакция будет продолжаться столько времени, сколько это необходимо, не прекращаясь и не приобретая взрывного характера.

На рис. 8 изображены основные части реактора. В активной зоне находится ядерное топливо в виде урановых стержней и замедлитель нейтронов - в данном случае вода.

Рис.8 - Устройство ядерного реактора

Активная зона окружена слоем вещества, отражающего нейтроны (отражатель), и защитной оболочкой из бетона, задерживающей нейтроны и другие частицы.

Для управления реакцией служат регулирующие стержни, эффективно поглощающие нейтроны. При их полном погружении в активную зону цепная реакция идти не может. Для запуска реактора регулирующие стержни постепенно выводят из активной зоны до тех пор, пока не начнется цепная реакция деления ядер урана.

Образовавшиеся в процессе этой реакции нейтроны и осколки ядер, разлетаясь с большой скоростью, попадают в воду, отдавая часть кинетической энергии, замедляются. Вода – нагревается, а замедленные нейтроны опять попадают в урановые стержни и участвуют в делении ядер.

Активная зона реактора посредством труб соединяется с теплоприемником, образуя первый замкнутый контур. Насосы обеспечивают циркуляцию воды в этом контуре. При этом вода, нагретая в активной зоне за счет внутренней энергии атомных ядер, проходя через теплоприемник, нагревает воду в змеевике второго контура, превращая ее в пар. Таким образом, вода в активной зоне реактора служит не только замедлителем нейтронов, но и теплоносителем, отводящим тепло. Образовавшийся пар вращает турбину, которая в свою очередь приводит во вращение ротор генератора электрического тока. Отработанный пар поступает в конденсатор и превращается в воду. Затем весь цикл повторяется.