انخفاض أسعار النفط يقلل تلقائيا من القدرة التنافسية لمحطات الطاقة النووية.

العيب الرئيسي لمحطات الطاقة النووية- العواقب الوخيمة للحوادث التي تم تجهيز محطات الطاقة النووية بها أكثر الأنظمة تعقيدًاالأمان مع هوامش متعددة والتكرار ، مما يضمن استبعاد الانصهار الأساسي حتى في حالة وقوع حادث أساس التصميم الأقصى (تمزق عرضي محلي كامل لخط الأنابيب في حلقة دوران المفاعل).
مشكلة خطيرة لمحطات الطاقة النووية هي تصفيتها بعد نفاد الموارد ، وفقا للتقديرات ، يمكن أن تصل إلى 20 ٪ من تكلفة بنائها.
لعدد من الأسباب الفنية ، من غير المرغوب فيه للغاية أن تعمل محطات الطاقة النووية في أوضاع المناورة ، أي تغطي الجزء المتغير من جدول الحمل الكهربائي.

ترتبط الطاقة النووية في الغالب بكارثة تشيرنوبيل التي حدثت في عام 1986. ثم صدم العالم كله من عواقب الانفجار مفاعل نوويمما أدى إلى آلاف الأشخاص مشاكل خطيرةالصحة أو الموت. آلاف الهكتارات من الأراضي الملوثة حيث يستحيل العيش والعمل وزراعة المحاصيل أو طريقة بيئيةإنتاج الطاقة ، والذي سيكون خطوة نحو مستقبل أكثر إشراقًا لملايين البشر؟

مزايا الطاقة النووية

بناء محطات الطاقة النوويةتظل مربحة من خلال الحد الأدنى من المصاريفلإنتاج الطاقة. كما تعلم فإن الفحم ضروري لتشغيل محطات الطاقة الحرارية ، ويبلغ استهلاكه اليومي حوالي مليون طن. بالإضافة إلى تكلفة الفحم ، يتم إضافة تكلفة نقل الوقود ، والتي تكلف أيضًا الكثير. أما بالنسبة لمحطات الطاقة النووية ، فهذا هو اليورانيوم المخصب ، والذي يمكن من خلاله تحقيق وفورات في تكلفة نقل الوقود وشرائه.


من المستحيل أيضًا عدم ملاحظة الصداقة البيئية لتشغيل محطات الطاقة النووية ، لأن وقت طويلكان يعتقد أن الطاقة النووية هي التي ستضع حداً للتلوث بيئة. المدن التي تم بناؤها حولها محطات الطاقة النووية، صديق للبيئة ، نظرًا لأن تشغيل المفاعلات لا يقترن بإطلاق مستمر للمواد الضارة في الغلاف الجوي ، علاوة على ذلك ، فإن استخدام الوقود النووي لا يتطلب الأكسجين. نتيجة لذلك ، لا يمكن أن تعاني الكارثة البيئية للمدن إلا من غازات العادم وتشغيل المنشآت الصناعية الأخرى.

التوفير في هذه القضيةيحدث بسبب حقيقة أنه ليس مطلوبًا للبناء مرافق معالجةللحد من انبعاثات منتجات الاحتراق في بيئة. مشكلة التلوث المدن الكبرىاليوم أصبح أكثر وأكثر أهمية ، حيث أن مستوى التلوث في المدن التي يتم فيها بناء محطات الطاقة الحرارية في كثير من الأحيان يتجاوز المؤشرات الحرجة لتلوث الهواء بالكبريت والرماد المتطاير والألدهيدات وأكاسيد الكربون والنيتروجين بمقدار 2 - 2.5 مرة.

كارثة تشيرنوبيلأصبح درسًا عظيمًا للمجتمع العالمي ، حيث يمكن القول إن تشغيل محطات الطاقة النووية أصبح أكثر أمانًا كل عام. تم تركيب جميع محطات الطاقة النووية تقريبًا تدابير إضافيةالأمن ، مما قلل بشكل كبير من احتمال وقوع حادث مثل كارثة تشيرنوبيل. تم استبدال المفاعلات من نوع تشيرنوبيل RBMK بمفاعلات الجيل الجديد مع زيادة الأمان.

سلبيات الطاقة النووية

العيب الرئيسي للطاقة النووية هو ذكرى كيف ، منذ ما يقرب من 30 عامًا ، وقع حادث في مفاعل ، وهو انفجار اعتبر مستحيلًا وغير واقعي عمليًا ، مما تسبب في مأساة عالمية. لقد حدث ذلك لأن الحادث لم يؤثر فقط على الاتحاد السوفياتي ، ولكن العالم بأسره - السحابة المشعة من أوكرانيا الحالية توجهت أولاً إلى بيلاروسيا ، بعد فرنسا وإيطاليا ، وهكذا وصلت إلى الولايات المتحدة.

حتى التفكير في أن هذا يمكن أن يحدث مرة أخرى في يوم من الأيام جعل العديد من الناس والعلماء يعارضون بناء محطات طاقة نووية جديدة. بالمناسبة ، كارثة تشيرنوبيل لا تعتبر الحادث الوحيد من هذا النوع ، أحداث الحادث في اليابان في محطة أوناغاوا للطاقة النوويةو محطة فوكوشيما للطاقة النووية - 1حيث اندلع حريق نتيجة لزلزال قوي. تسبب في ذوبان الوقود النووي في مفاعل الكتلة رقم 1 ، مما أدى إلى بدء تسرب إشعاعي. كان هذا نتيجة لإخلاء السكان الذين عاشوا على مسافة 10 كم من المحطات.

ومن الجدير بالذكر أيضًا وقوع حادث كبير ، حيث توفي 4 أشخاص وأصيب أكثر من 200 شخص من البخار الساخن من توربين المفاعل الثالث. كل يوم ، من خلال خطأ الإنسان أو نتيجة للعناصر ، من الممكن وقوع حوادث في محطات الطاقة النووية ، ونتيجة لذلك تدخل النفايات المشعة إلى الغذاء والماء والبيئة ، وتسمم الملايين من الناس. هذا هو الذي يعتبر العيب الرئيسي للطاقة النووية اليوم.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن مشكلة التخلص من النفايات المشعة حادة للغاية ، وهناك حاجة إلى مساحات كبيرة لبناء مقابر ، وهي مشكلة كبيرةللدول الصغيرة. على الرغم من حقيقة أن النفايات بيتومينية ومخبأة خلف سماكة الحديد والأسمنت ، لا يمكن لأحد أن يطمئن الجميع بدقة أنها ستبقى آمنة للناس لسنوات عديدة. لا تنس أيضًا أن التخلص من النفايات المشعة مكلف للغاية ، نظرًا لخفض التكاليف في عمليات التزجيج والحرق والضغط والتدعيم للنفايات المشعة ، فإن تسربها ممكن. مع تمويل مستقر ومساحة كبيرة من البلاد ، لا توجد هذه المشكلة ، ولكن لا يمكن لكل دولة التباهي بها.

وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه أثناء تشغيل محطات الطاقة النووية ، كما هو الحال في كل إنتاج ، تحدث حوادث تؤدي إلى إطلاق النفايات المشعة في الغلاف الجوي والأرض والأنهار. تتواجد أصغر جزيئات اليورانيوم والنظائر الأخرى في هواء المدن التي تُبنى فيها محطات الطاقة النووية ، مما يتسبب في حدوث تسمم بيئي.

الموجودات

على الرغم من أن الطاقة النووية لا تزال مصدر تلوث وكوارث محتملة ، إلا أنه يجب ملاحظة أن تطويرها سيستمر ، ولو لسبب أنها طريقة رخيصةالحصول على الطاقة، ويتم استنفاد رواسب الوقود الهيدروكربوني تدريجياً. في أيدي ماهرة ، يمكن أن تصبح الطاقة النووية بالفعل وسيلة آمنة وصديقة للبيئة لتوليد الطاقة ، ولكن لا يزال من الجدير بالذكر أن معظم الكوارث حدثت بسبب الإنسان على وجه التحديد.

في المشاكل المتعلقة بالتخلص من النفايات المشعة ، من المهم جدا التعاون الدوليلأنه وحده القادر على توفير التمويل الكافي للتخلص الآمن والطويل الأجل من النفايات المشعة والوقود النووي المستهلك.

تطبيق في كل مكان الطاقة النوويةبدأ بفضل التقدم العلمي والتكنولوجيليس فقط في المجال العسكري ، ولكن أيضًا للأغراض السلمية. اليوم من المستحيل الاستغناء عنها في الصناعة والطاقة والطب.

ومع ذلك ، فإن استخدام الطاقة النووية ليس له مزايا فحسب ، بل له عيوب أيضًا. بادئ ذي بدء ، إنه خطر الإشعاع ، سواء بالنسبة للإنسان أو على البيئة.

يتطور استخدام الطاقة النووية في اتجاهين: الاستخدام في الطاقة واستخدام النظائر المشعة.

في البداية ، كان من المفترض أن تستخدم الطاقة الذرية للأغراض العسكرية فقط ، وسارت جميع التطورات في هذا الاتجاه.

استخدام الطاقة النووية في المجال العسكري

يتم استخدام عدد كبير من المواد عالية النشاط للإنتاج أسلحة نووية. يقدر الخبراء أن الرؤوس الحربية النووية تحتوي على عدة أطنان من البلوتونيوم.

يشار إلى الأسلحة النووية لأنها تسبب الدمار في مناطق شاسعة.

وفقًا لمدى الشحنة وقوتها ، تنقسم الأسلحة النووية إلى:

• تكتيكي.
• العملياتية التكتيكية.
• استراتيجية.

الأسلحة النووية مقسمة إلى ذرية وهيدروجين. تعتمد الأسلحة النووية على سلسلة من التفاعلات غير المنضبطة لانشطار النوى الثقيلة والتفاعلات. وبالنسبة للتفاعل المتسلسل ، يتم استخدام اليورانيوم أو البلوتونيوم.

تخزين مثل عدد كبير مواد خطيرةهذا تهديد كبير للبشرية. ويمكن أن يؤدي استخدام الطاقة النووية لأغراض عسكرية إلى عواقب وخيمة.

لأول مرة ، تم استخدام الأسلحة النووية في عام 1945 لمهاجمة مدينتي هيروشيما وناغازاكي اليابانيتين. كانت عواقب هذا الهجوم كارثية. كما تعلم ، كان هذا أول وآخر استخدام للطاقة النووية في الحرب.

الوكالة الدولية للطاقة الذرية

تأسست الوكالة الدولية للطاقة الذرية عام 1957 بهدف تطوير التعاون بين الدول في مجال استخدام الطاقة الذرية للأغراض السلمية. منذ البداية ، كانت الوكالة تنفذ برنامج "الأمان النووي وحماية البيئة".

لكن أكثر الوظيفة الأساسية- هذا هو السيطرة على أنشطة الدول في المجال النووي. تتحكم المنظمة في أن تطوير واستخدام الطاقة النووية يتم فقط للأغراض السلمية.

الغرض من هذا البرنامج هو توفير استخدام آمنالطاقة النووية وحماية الإنسان والبيئة من تأثيرات الإشعاع. كما درست الوكالة عواقب الحادث الذي وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية.

كما تدعم الوكالة دراسة وتطوير واستخدام الطاقة النووية للأغراض السلمية وتعمل كوسيط في تبادل الخدمات والمواد بين أعضاء الوكالة.

وبالتعاون مع الأمم المتحدة ، تحدد الوكالة الدولية للطاقة الذرية وتؤسس معايير السلامة والصحة.

الطاقة النووية

في النصف الثاني من الأربعينيات من القرن العشرين ، بدأ العلماء السوفييت في تطوير المشاريع الأولى للاستخدام السلمي للذرة. كان الاتجاه الرئيسي لهذه التطورات هو صناعة الطاقة الكهربائية.

وفي عام 1954 ، تم بناء محطة في الاتحاد السوفياتي. بعد هذا البرنامج نمو سريعبدأت الطاقة النووية في التطور في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وألمانيا وفرنسا. لكن معظمها لم يتم الوفاء بها. واتضح أن محطة الطاقة النووية لا تستطيع منافسة المحطات التي تعمل بالفحم والغاز وزيت الوقود.

لكن بعد اندلاع أزمة الطاقة العالمية وارتفاع أسعار النفط ، ازداد الطلب على الطاقة النووية. في السبعينيات من القرن الماضي ، اعتقد الخبراء أن قدرة جميع محطات الطاقة النووية يمكن أن تحل محل نصف محطات الطاقة.

في منتصف الثمانينيات ، تباطأ نمو الطاقة النووية مرة أخرى ، وبدأت الدول في مراجعة خطط بناء محطات طاقة نووية جديدة. تم تسهيل ذلك من خلال سياسة توفير الطاقة وانخفاض أسعار النفط ، وكذلك الكارثة في محطة تشيرنوبيل للطاقة ، والتي كانت عواقب سلبيةليس فقط لأوكرانيا.

بعد ذلك ، أوقفت بعض الدول إنشاء وتشغيل محطات الطاقة النووية تمامًا.

الطاقة النووية للسفر إلى الفضاء

طار أكثر من ثلاثين مفاعلًا نوويًا إلى الفضاء ، واستخدموا لتوليد الطاقة.

استخدم الأمريكيون مفاعلًا نوويًا في الفضاء لأول مرة عام 1965. تم استخدام اليورانيوم 235 كوقود. عمل لمدة 43 يوما.

في الاتحاد السوفيتي ، تم إطلاق مفاعل روماشكا في معهد الطاقة الذرية. كان من المفترض أن تستخدم على مركبة فضائيةإلى جانب لا ، بعد كل الاختبارات ، لم يتم إطلاقه مطلقًا إلى الفضاء.

تم استخدام منشأة Buk النووية التالية على ساتل استطلاع الرادار. تم إطلاق الجهاز الأول في عام 1970 من قاعدة بايكونور الفضائية.

اليوم ، تقترح Roskosmos و Rosatom التصميم سفينة فضائية، والتي ستكون مزودة بمحرك صاروخي نووي وستكون قادرة على الوصول إلى القمر والمريخ. لكن في الوقت الحالي ، كل شيء في مرحلة الاقتراح.

تطبيق الطاقة النووية في الصناعة

تستخدم الطاقة الذرية لزيادة الحساسية تحليل كيميائيوإنتاج الأمونيا والهيدروجين والمواد الكيميائية الأخرى المستخدمة في صناعة الأسمدة.

الطاقة النووية ، التي يتيح استخدامها في الصناعة الكيميائية الحصول على طاقة جديدة العناصر الكيميائية، يساعد على إعادة إنشاء العمليات التي تحدث في قشرة الأرض.

كما تستخدم الطاقة النووية لتحلية المياه المالحة. التطبيق في علم المعادن الحديدية يجعل من الممكن استعادة الحديد منها خام الحديد. في اللون - يتم استخدامه لإنتاج الألمنيوم.

استخدام الطاقة النووية في الزراعة

استخدام الطاقة النووية في الزراعةيحل مشاكل الانتقاء ويساعد في مكافحة الآفات.

تستخدم الطاقة النووية لخلق طفرات في البذور. يتم ذلك للحصول على أصناف جديدة تجلب المزيد من الغلة ومقاومة لأمراض المحاصيل. لذلك ، فإن أكثر من نصف القمح المزروع في إيطاليا لصنع المعكرونة تم تربيته باستخدام الطفرات.

أيضا ، تستخدم النظائر المشعة لتحديد طرق أفضلتطبيق الأسمدة. على سبيل المثال ، بمساعدتهم ، تقرر أنه عند زراعة الأرز ، من الممكن تقليل استخدام الأسمدة النيتروجينية. هذا لم يوفر المال فحسب ، بل حافظ أيضًا على البيئة.

استخدام غريب بعض الشيء للطاقة النووية هو تشعيع يرقات الحشرات. يتم ذلك من أجل عرضها على البيئة بشكل غير ضار. في هذه الحالة ، فإن الحشرات التي ظهرت من اليرقات المشععة ليس لها ذرية ، ولكنها في نواحٍ أخرى طبيعية تمامًا.

الطب النووي

يستخدم الطب النظائر المشعة لإجراء تشخيص دقيق. تتمتع النظائر الطبية بنصف عمر قصير ولا تشكل خطرًا خاصًا على كل من الآخرين والمريض.

تم اكتشاف تطبيق آخر للطاقة النووية في الطب مؤخرًا. هذا هو التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. يمكن أن يساعد في الكشف عن السرطان في مرحلة مبكرة.

استخدامات الطاقة النووية في النقل

في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، جرت محاولات لإنشاء دبابة تعمل بالطاقة النووية. بدأ التطوير في الولايات المتحدة ، لكن لم يتم تنفيذ المشروع أبدًا. يرجع ذلك أساسًا إلى حقيقة أنه في هذه الدبابات لم يتمكنوا من حل مشكلة حماية الطاقم.

كانت شركة فورد المعروفة تعمل على سيارة تعمل بالطاقة النووية. لكن إنتاج مثل هذه الآلة لم يتجاوز التصميم.

الشيء هو أن التثبيت النووي احتل مساحة كبيرة ، واتضح أن السيارة كانت شاملة للغاية. لم تظهر المفاعلات المدمجة ، لذا مشروع طموحأطفئ.

لعل أشهر وسائل النقل التي تعمل بالطاقة النووية هي السفن المختلفة ، العسكرية والمدنية على حد سواء:

• سفن النقل.
• حاملات الطائرات.
• الغواصات.
• طرادات.
• الغواصات النووية.

إيجابيات وسلبيات استخدام الطاقة النووية

اليوم ، تبلغ الحصة في إنتاج الطاقة العالمي حوالي 17 بالمائة. على الرغم من استخدامات البشرية إلا أن احتياطياتها لا تنتهي.

لذلك ، كما الخيار البديل، تستخدم ولكن عملية الحصول عليها واستخدامها مرتبطة بمخاطر كبيرة على الحياة والبيئة.

بالطبع ، يتم تحسين المفاعلات النووية باستمرار ، ويتم اتخاذ جميع تدابير السلامة الممكنة ، لكن هذا لا يكفي في بعض الأحيان. مثال على ذلك الحوادث التي وقعت في تشيرنوبيل وفوكوشيما.

من ناحية أخرى ، لا يصدر مفاعل يعمل بشكل صحيح أي إشعاع في البيئة ، بينما تدخل كمية كبيرة من المواد الضارة إلى الغلاف الجوي من محطات الطاقة الحرارية.

الخطر الأكبر هو الوقود المستهلك ومعالجته وتخزينه. لأنه حتى الآن لم يتم اختراعه بالكامل طريق امنالتخلص من النفايات النووية.

في عالم الناس بعيدًا عن الطاقة النووية ، هناك فكرة شبه مؤامرة الثوريوم- هذا ما يخفيه بينوكيو الذري الشرير من فروي مستهلكي الكهرباء. رخيصة وآمنة ولا تترك نفايات مشعة - كان بإمكانه جلب الطاقة النووية إلى أعلى مستويات الطاقة ، لكنه لم يفعل ذلك لسبب ما.

يستخدم أسطول المفاعلات النووية الصناعية اليوم وقود اليورانيوم بالكامل ، وتحديداً نظير U235. حدث هذا لسبب بسيط - هذا هو النظير الطبيعي الوحيد القادر على دعم تفاعل سلسلة الاضمحلال. طبيعية أخرى العناصر الثقيلة، على سبيل المثال سلسلة U238 و Th232 (نفس الثوريوم) التفاعل النووي لا تدعم. هناك العديد من المفاعلات التي تم الحصول عليها صناعياً والقادرة على العمل في مفاعل - على سبيل المثال ، Pu239 أو U233 المعروفين - تم الحصول عليها عن طريق تحويل نفس U238 ، Th232.

مفاعلات الماء الثقيل هي واحدة من ثلاثة تصميمات رئيسية (جنبًا إلى جنب مع المفاعلات المبردة بالغاز والملح المنصهر) التي يمكن فيها تطبيق دورة الثوريوم.

لذا فإن النقطة الأولى هي لماذا لا نرى مئات من مفاعلات الثوريوم تزود العالم بمرح بالكهرباء - الثوريوم ليس وقودًا نوويًا. من المنطقي فقط كجزء من دورة الوقود النووي المغلقة (CFFC) ، والتي لم يتم تنفيذها بالكامل في أي مكان. بالإضافة إلى CNFC الذي يحتوي على اليورانيوم ، سيحتاج الثوريوم إلى مفاعلات سريعة بنسبة تكاثر أكبر من 1 ، ومصانع المعالجة الكيميائية الإشعاعية ورقائق CNFC الأخرى.
في الواقع ، يعتبر Th232 منافسًا لـ U238 - وهي مادة يمكن تحويلها إلى وقود نووي. بشكل عام ، لكل من المرشحين للوقود النووي إيجابيات وسلبيات:

• 1. يوجد الثوريوم في القشرة الأرضية عدة مرات أكثر من اليورانيوم. هذا زائد الثوريوم.
• 2. لا يعاني الثوريوم من مشاكل مع الأكتينيدات الصغيرة ، فالوقود المعتمد على دورة الثوريوم يصبح غير مشع بعد بضع مئات من السنين مقابل مئات الآلاف في دورة اليورانيوم. هذه هي ميزته الرئيسية ، وأكثر من ذلك أدناه.
• 3. ومع ذلك ، يجب استخراج الثوريوم ، في حين أن 3.5 مليون طن من اليورانيوم موجودة بالفعل في المستودعات
• 4. أثناء تحويل Th232-> U233 ، يتم تكوين Pa233 وسيط ، والذي يتحلل لفترة طويلة إلى حد ما وهو سم نيوتروني. هذا ناقص ضخم ، سنتحدث عنه أدناه.
• 5. النظير الجانبي U232 ، الذي سينتج بوقود مع الثوريوم ، يعطي سلسلة من بواعث جاما الصلبة أثناء التحلل ، مما يعقد بشكل كبير معالجة الوقود النووي المستهلك.

من الواضح أنه مع وجود مثل هذه الإعاقة (النقطة 3) وغياب CFFC ، فإن الثوريوم ليس لديه الكثير من فرص تحقيقه ، على الأقل في يومنا هذا. وبخلاف ذلك ، ليس للثوريوم أي عيوب أو مزايا. غالبًا ما يُنسب إليه ، على سبيل المثال ، أنه ليس لديه مشاكل مع انتشار تقنيات الأسلحة النووية. هذا ليس صحيحا. نعم لا يوجد بلوتونيوم ولكن يوجد يورانيوم 233 مما يجعله قنابل نووية ممتازة.

تحويل المواد في وقود مفاعل حديث: يتحلل 3.5٪ U235 إلى نواتج انشطارية ، بالتوازي ، ينتج 3٪ Pu من U238 ، 2٪ منها يتحلل أيضًا ، مما يعطي الحرارة والنيوترونات.

الآن دعنا نتحدث عن النقطتين 2 و 4 بمزيد من التفصيل ، لأن. هم حاسمون لمستقبل الثوريوم.

إذن ، ما هي مشكلة الأكتينيدات الطفيفة؟ أثناء تشغيل مفاعل نووي على وقود بشري تقليدي ، من 3-5٪ U235 و 95-97٪ U238 ، عند امتصاص النيوترونات ، تتشكل مواد مختلفة غير سارة - أكتينيدات ثانوية. وتشمل هذه النبتونيوم Np-237 ، نظائر الأميريسيوم Am-241 ، -243 ، الكوريوم Cm-242 ، -244 ، -245. جميعها مشعة ، وبشكل غير سار إلى حد ما - بواعث قوية لأشعة غاما. ومع ذلك ، سيكون هناك عدد قليل جدًا منهم في SNF الطازج - بضعة كيلوغرامات لكل طن ، مقابل عشرات الكيلوجرامات من منتجات الانشطار (مثل Cs-137 الشهيرة) ، والتي تكون أكثر نشاطًا. ما المشكلة؟

تحولات النظائر في وقود اليورانيوم في المفاعل.

المشكلة هي نصف العمر. يتمتع Cs-137 بأطول عمر نصفي لنواتج الانشطار - ويبلغ حوالي 30 عامًا. في غضون 300 عام ، سينخفض ​​نشاطها بمقدار 1000 عام ، وفي غضون 900 عام ، سينخفض ​​بمقدار مليار. هذا يعني أنه في وقت متوقع تاريخيًا ، من الممكن التوقف عن القلق بشأن تآكل SNF وحمايته من هواة النشاط الإشعاعي السيئ.

تقديرات الطاقة النووية: القدرة بالجيغاواط بيل ، توليد الطاقة التاريخي بالجيجاواط * سنوات Qel ، كتل الوقود المستهلك بالأطنان ، كتل البلوتونيوم في هذا الوقود المستهلك MPu بالأطنان ، ونظائر أخرى بالكيلوجرام

ولكن بالنسبة للأكتينيدات الطفيفة ، فإن نصف العمر هو آلاف السنين. وهذا يعني أن مدة الصلاحية تمتد من مئات السنين إلى عشرات الآلاف. من الصعب بالفعل تخيل مثل هذا الوقت ، ولكن يمكن للمرء أن يتخيل أنه مع العمل المكثف للطاقة النووية في غضون بضعة آلاف من السنين ، سيتم ملء منطقة كبيرة إلى حد ما بالوقود النووي المستهلك ، وستقضي المهنة الأكثر شعبية " حارس تخزين الوقود ".

ويقوم السويديون بالفعل بدفن الوقود النووي إلى الأبد وفقًا لهذا المخطط في مستودع فورسمارك.

يتغير الوضع إذا انتقلنا إلى دورة الوقود الأحادية بدلاً من دورة الوقود الأحادية (الموجودة الآن) حلقة مغلقة- انتاج وقود نووي من اليورانيوم 238 او Th232 وحرقه في مفاعل. من ناحية ، فإن حجم SNF ، لأسباب واضحة ، يتناقص بشكل حاد ، ولكن من ناحية أخرى ، فإن كمية الأكتينيدات الصغيرة سوف تنمو وتنمو. كانت مشكلة التدمير (عن طريق التحويل والانشطار) للأكتينيدات الصغيرة في المفاعلات النووية واحدة من أكثر المشاكل أهمية في الطريق إلى نشر CNFC منذ السبعينيات.

وهنا Th232 على ظهور الخيل. لن يتم تكوين MA في NFC الخاص به ، مما يعني أنه لا توجد مشاكل في تخزين SNF "إلى الأبد" ، ومشاكل في التعامل مع هذه المواد المعقدة للغاية وغير السارة أثناء معالجة اليورانيوم SNF. وبالتالي ، يكتسب الثوريوم ميزة مهمة - يمكن أن يكون CFFC عليه أبسط إلى حد ما.

مفاعل الملح المصهور هو الرفيق الأبدي لفكرة طاقة الثوريوم.

FLiBe مع خليط من الفلوريد U233 في صورة صلبة وسائلة له اللون الصحيح لمفاعل نووي.

يتم التحكم في مثل هذا المفاعل عن طريق التحكم في تسرب النيوترونات من القلب ، وفي الواقع لا يحتوي على أي مشغلات داخل القلب ، والأهم من ذلك ، أنه يتم تنظيفه باستمرار بالطرق الإشعاعية الكيميائية من منتجات اضمحلال Pa233 و U233. فكرة ZhSR هي الكأس المقدسة للهندسة النووية ، ولكن في نفس الوقت كابوس لعلماء المواد - في هذا الذوبان ، يتم تشكيل الجدول الدوري بأكمله بسرعة في حرفيا، وصنع مادة تحمل مثل هذا الخليط دون تآكل في ظل الظروف درجة حرارة عاليةولا إشعاع بعد.

قسم من AHWR الهندي ، المفاعل الصناعي الوحيد في العالم المخطط للعمل في Th / U233 و Th / Pu239 MOX.

وهكذا يمكننا أن نلخص: حتى الآن ، الصناعة النووية ليس لديها احتياجات خاصة ولا فرص لبناء طاقة الثوريوم. من الناحية الاقتصادية ، يبدو أن الثوريوم ليس مثيرًا للاهتمام حتى تتجاوز تكلفة كيلوغرام واحد من اليورانيوم 300 دولار ، على النحو المنصوص عليه في استنتاجات تقرير الوكالة الدولية للطاقة الذرية حول دورة الثوريوم. حتى الهنود ، في مواجهة الإمدادات المحدودة من اليورانيوم (ونقص موارده داخل البلاد) ، الذين اعتمدوا في الثمانينيات على الثوريوم CFFC ، يحدون اليوم تدريجياً من جهودهم لإطلاقه. حسنًا ، بلدنا لديه فقط إرث مثير للاهتمام من حقبة كانت فيها إيجابيات وسلبيات الثوريوم غير مفهومة - مستودعات بها 80 ألف طن من رمل المونازيت (خام الثوريوم) في كراسنوفيمسك ، لكن لا توجد رواسب ثوريوم كبيرة مجدية اقتصاديًا وخطط لها تطوير الطاقة النووية.

العلامات: إضافة العلامات

في أحد الأقساميكتب مهندس الإلكترونيات "LiveJournal" باستمرار عن الآلات النووية والنووية الحرارية - المفاعلات والمنشآت ، مختبرات البحث، مسرعات ، وكذلك حوالي. صاروخ روسي جديد ، قراءات خلال رسالة سنويةالرئيس ، أثار الاهتمام الحي للمدون. وهذا ما وجده في هذا الموضوع.

نعم ، تاريخياً كانت هناك تطورات في صواريخ كروز بمحرك نفاث نووي نووي: هذا هو صاروخ SLAM في الولايات المتحدة مع مفاعل TORY-II ، ومفهوم Avro Z-59 في المملكة المتحدة ، والتطورات في الاتحاد السوفياتي.

عرض حديث لمفهوم صاروخ Avro Z-59 ، الذي يزن حوالي 20 طنًا.

ومع ذلك ، استمرت كل هذه الأعمال في الستينيات من القرن الماضي حيث كانت عمليات البحث والتطوير بدرجات متفاوتة من العمق (ذهبت الولايات المتحدة أبعد من ذلك ، كما هو موضح أدناه) ولم تستمر في شكل عينات في الخدمة. لم يحصلوا عليها لنفس السبب مثل العديد من تطورات Atom Age الأخرى - الطائرات والقطارات والصواريخ مع محطات الطاقة النووية. كل هذه الخيارات مركبةمع بعض المزايا التي توفرها كثافة الطاقة المجنونة في الوقود النووي ، فإن لها عيوبًا خطيرة للغاية - التكلفة العالية ، وتعقيد التشغيل ، ومتطلبات الحماية المستمرة ، وأخيراً ، النتائج غير المرضية للتطوير ، والتي لا يُعرف عنها إلا القليل (عن طريق نشر نتائج البحث والتطوير ، من المربح على جميع الأطراف إظهار الإنجازات وإخفاء الإخفاقات).

على وجه الخصوص ، من الأسهل جدًا على صواريخ كروز إنشاء حاملة (غواصة أو طائرة) من شأنها "سحب" الكثير من الصواريخ إلى موقع الإطلاق بدلاً من العبث بأسطول صغير (ومن الصعب للغاية إتقان قيادة كبيرة أسطول) من صواريخ كروز التي يتم إطلاقها من أراضي المرء. متعددة الاستخدامات ورخيصة متوسط ​​الكتلةفاز في النهاية على نطاق صغير ومكلف وبإيجابيات غامضة. لم تتجاوز صواريخ كروز النووية الاختبارات الأرضية.

هذا الطريق المسدود المفاهيمي في الستينيات من القرن الماضي مع محطات الطاقة النووية ، في رأيي ، لا يزال مناسبًا الآن ، لذا فإن السؤال الرئيسي للواضح هو "لماذا ؟؟". لكنها أصبحت أكثر تحدبًا بسبب المشاكل التي تنشأ في تطوير واختبار وتشغيل مثل هذه الأسلحة ، والتي سنتحدث عنها أكثر.

لنبدأ بالمفاعل. كانت مفاهيم SLAM و Z-59 عبارة عن صواريخ تحلق على ارتفاع منخفض مكونة من ثلاث آلات ذات أبعاد وكتلة مثيرة للإعجاب (أكثر من 20 طنًا بعد إسقاط معززات الإطلاق). مكّن المحرك الأسرع من الصوت والمرتفع التكلفة للغاية من تحقيق أقصى استفادة من وجود مصدر غير محدود عمليًا للطاقة على متن الطائرة ، بالإضافة إلى ميزة مهمة لمحرك نفاث هوائي نوويتحسينات كفاءة العمل (الدورة الديناميكية الحرارية) مع زيادة السرعة ، أي نفس الفكرة ، ولكن بسرعات 1000 كم / ساعة سيكون لها محرك أثقل بكثير وإجمالي. أخيرًا ، كانت شركة 3M على ارتفاع مائة متر في عام 1965 تعني المناعة ضد الدفاع الجوي. واتضح أنه في وقت سابق ، كان مفهوم قاذفة الصواريخ بمحطة طاقة نووية "مرتبطًا" بـ سرعة عالية، حيث كانت مزايا المفهوم قوية ، وكان المنافسون بالوقود الهيدروكربوني يضعفون. والصاروخ الموضح ، في رأيي ، هو صوتي أو أسرع من الصوت بشكل ضعيف (ما لم تكن ، بالطبع ، تعتقد أنها هي في الفيديو). لكن في نفس الوقت ، انخفض حجم المفاعل بشكل ملحوظ مقارنة بـتوري الثاني من صاروخ SLAM ، حيث كان يصل إلى مترين بما في ذلك عاكس نيوتروني شعاعي من الجرافيت

قلب أول مفاعل اختبار TORY-II-A أثناء التجميع.

هل من الممكن حتى وضع مفاعل بقطر 0.4-0.6 متر؟

لنبدأ بمفاعل ضئيل بشكل أساسي - فارغ من Pu239. مثال جيدتنفيذ هذا المفهوم هو مفاعل كيلوباور الفضائي ، حيث يتم استخدام U235. قطر قلب المفاعل 11 سم فقط! إذا قمت بالتبديل إلى البلوتونيوم 239 ، فإن أبعاد اللب ستنخفض بمقدار 1.5-2 مرة أخرى الحد الأدنى لحجمسنبدأ في السير نحو محرك نفاث نووي حقيقي ، متذكرين الصعوبات.

أول شيء يجب إضافته إلى حجم المفاعل هو حجم العاكس - على وجه الخصوص ، في Kilopower ، تضاعف BeO ثلاثة أضعاف الحجم. ثانيًا ، لا يمكننا استخدام فراغ U أو Pu - سوف يحترقون ببساطة في تيار الهواء في دقيقة واحدة فقط. هناك حاجة إلى غمد ، مثل incaloy ، الذي يقاوم الأكسدة اللحظية حتى 1000 درجة مئوية ، أو سبائك نيكل أخرى مع طلاء خزفي محتمل. يؤدي إدخال كمية كبيرة من مادة الغلاف في القلب مرة واحدة إلى زيادة المبلغ المطلوبالوقود النووي - بعد كل شيء ، لقد زاد الآن الامتصاص "غير المنتج" للنيوترونات في القلب بشكل كبير!

حجم المحرك النفاث بالكامل مع محطة الطاقة النووية TORY-II

بالإضافة إلى، قالب معدنيالآن U أو Pu ليس جيدًا - فهذه المواد نفسها ليست مقاومة للحرارة (يذوب البلوتونيوم عمومًا عند 634 درجة مئوية) ، كما أنها تتفاعل مع مادة الأصداف المعدنية. نقل الوقود إلى شكل كلاسيكي UO2 أو PuO2 - نحصل على تخفيف آخر للمادة الموجودة في اللب ، الآن بالأكسجين.

أخيرًا ، نتذكر الغرض من المفاعل. نحتاج إلى ضخ الكثير من الهواء من خلاله ، وسنطلق الحرارة إليه. ستشغل "أنابيب الهواء" ما يقرب من ثلثي المساحة.

في النهاية القطر الأدنىينمو AZ حتى 40-50 سم (لليورانيوم) ، وقطر المفاعل مع عاكس البريليوم 10 سم يصل إلى 60-70 سم. MITEE مصممة للرحلات في جو المشتري. هذا المشروع الورقي بالكامل (على سبيل المثال ، يتم توفير درجة حرارة اللب عند 3000 كلفن ، والجدران مصنوعة من البريليوم ، الذي يمكنه تحمل قوة 1200 كلفن) يبلغ قطر النواة المحسوبة من النيوترونات 55.4 سم ، على الرغم من حقيقة أن التبريد بالهيدروجين يجعل من الممكن تقليل حجم القنوات التي يتم ضخ المبرد من خلالها بشكل طفيف.

في رأيي ، الهواء النووي محرك نفاثيمكن دفعها في صاروخ يبلغ قطره حوالي متر ، والذي ، مع ذلك ، لا يزال غير أكبر بشكل كبير من الصوت الذي يبلغ 0.6-0.74 مترًا ، ولكنه لا يزال ينذر بالخطر. وبطريقة أو بأخرى ، ستتمتع محطة الطاقة النووية بقوة ~ عدة ميغاوات ، مدعومة بـ ~ 10 ^ 16 انحلال في الثانية. هذا يعني أن المفاعل نفسه سيخلق مجالًا إشعاعيًا يتكون من عدة عشرات الآلاف من وحدات الرونتجين بالقرب من السطح ، وما يصل إلى ألف عنصر رونتجين على طول الصاروخ بأكمله. حتى تركيب عدة مئات من الكيلوغرامات من حماية القطاع لن يقلل بشكل كبير من هذه المستويات ، لأن. ستنعكس النيوترونات وجاما كوانتا من الهواء و "تتجاوز الحماية".

في غضون ساعات قليلة ، سينتج مثل هذا المفاعل ~ 10 ^ 21-1022 22 ذرة من نواتج الانشطار ج مع نشاط من عدة (عدة عشرات) بيتابيكريل ، والتي ، حتى بعد الإغلاق ، ستخلق خلفية من عدة آلاف من رونتجين بالقرب من مفاعل.

سيتم تنشيط تصميم الصاروخ إلى حوالي 10 ^ 14 بيكريل ، على الرغم من أن النظائر ستكون في المقام الأول بواعث بيتا ولا تشكل خطورة إلا بواسطة أشعة الشمس. يمكن أن تصل خلفية الهيكل نفسه إلى عشرات الأشعة السينية على مسافة 10 أمتار من جسم الصاروخ.

كل هذه "السعادة" تعطي فكرة أن تطوير واختبار مثل هذا الصاروخ مهمة على وشك أن تكون ممكنة. من الضروري إنشاء مجموعة كاملة من معدات الملاحة والتحكم المقاومة للإشعاع ، لاختبارها كلها بطريقة معقدة نوعًا ما (الإشعاع ودرجة الحرارة والاهتزازات - وكل هذا للإحصاءات). يمكن أن تتحول اختبارات الطيران مع مفاعل عامل في أي لحظة إلى كارثة إشعاعية مع انطلاق مئات التيرابيكريل إلى وحدات من البيتابيكريل. حتى في حالة عدم وجود حالات كارثية ، من المحتمل جدًا أن يتم تقليل ضغط قضبان الوقود الفردية وإطلاق النويدات المشعة.

بالطبع ، في روسيا لا يزال هناكمضلع نوفايا زميليا التي يمكن إجراء مثل هذه الاختبارات على أساسها ، ولكن هذا من شأنه أن يتعارض مع روح المعاهدة علىحظر التجارب النووية في ثلاث بيئات (تم فرض الحظر لمنع التلوث المنهجي للغلاف الجوي والمحيطات بالنويدات المشعة).

أخيرًا ، من المثير للاهتمام من في الاتحاد الروسي يمكنه تطوير مثل هذا المفاعل. تقليديا ، كان معهد كورتشاتوف يعمل في البداية في مفاعلات درجات الحرارة العالية ( التصميم العاموالحسابات) ، Obninsk IPPE (التطوير التجريبي والوقود) ، معهد الأبحاث "Luch" في بودولسك (تكنولوجيا الوقود والمواد). في وقت لاحق ، انضم فريق NIKIET إلى تصميم مثل هذه الآلات (على سبيل المثال ، مفاعلات IGR و IVG - نماذج أولية من قلب محطة نووية محرك الصاروخ RD-0410).

اليوم لدى NIKIET فريق من المصممين الذين يقومون بعمل على تصميم المفاعلات ( RUGK ذات درجة حرارة عالية مبردة بالغاز المفاعلات السريعة MBIR ، ) ، بينما يواصل IPPE و Luch التعامل مع الحسابات والتقنيات ذات الصلة ، على التوالي. معهد كورتشاتوف في العقود الاخيرةانتقل أكثر إلى نظرية المفاعلات النووية.

باختصار ، أود أن أقول إن الخلق صواريخ مبرمجهمع المحركات النفاثة الهوائية مع محطات الطاقة النووية ، بشكل عام ، مهمة مجدية ، ولكنها في نفس الوقت مكلفة للغاية ومعقدة ، وتتطلب تعبئة كبيرة للموارد البشرية والمالية ، يبدو لي إلى حد أكبر من جميع المشاريع الأخرى التي تم التعبير عنها (سرمات ، خنجر ، الحالة -6 ، "الطليعة"). والغريب جدا أن هذه التعبئة لم تترك أثرا. والأهم من ذلك ، أنه ليس من الواضح على الإطلاق ما هي فائدة الحصول على مثل هذه الأنواع من الأسلحة (على خلفية الناقلات الحالية) ، وكيف يمكن أن تفوق العيوب العديدة - قضايا الأمن الإشعاعي ، والتكلفة العالية ، وعدم التوافق مع الأسلحة الاستراتيجية معاهدات التخفيض.

ملاحظة. لكن "المصادر" بدأت بالفعل في تهدئة الوضع: "قال مصدر مقرب من المجمع الصناعي العسكري"فيدوموستي "، ماذا او ما السلامة من الإشعاععند اختبار الصاروخ تم توفيره. يقول المصدر إن التركيب النووي على متن المركب كان يمثله تخطيط كهربائي.