Pad cijena nafte automatski smanjuje konkurentnost nuklearnih elektrana.

Glavni nedostatak nuklearnih elektrana- teške posljedice udesa, za izbjegavanje kojih su nuklearne elektrane opremljene najkompleksnijim sistemima sigurnost s višestrukim rezervama i redundantnošću, osiguravajući isključenje topljenja jezgre čak i u slučaju maksimalno projektne nesreće (lokalni potpuni poprečni prekid cjevovoda cirkulacijskog kruga reaktora).
Ozbiljan problem za nuklearne elektrane je njihovo rasklapanje nakon što im se resursi iscrpe, a prema procjenama može iznositi i do 20% cijene njihove izgradnje.
Iz niza tehničkih razloga, krajnje je nepoželjno da nuklearne elektrane rade u manevarskim režimima, odnosno da pokrivaju varijabilni dio rasporeda električnih opterećenja.

Nuklearna energija se uglavnom povezuje sa katastrofom u Černobilu koja se dogodila 1986. Tada je cijeli svijet bio šokiran posljedicama eksplozije nuklearni reaktor, zbog čega su hiljade ljudi dobile ozbiljni problemi sa zdravljem ili umrla. Hiljade hektara kontaminirane teritorije na kojoj je nemoguće živjeti, raditi ili uzgajati usjeve ili ekološki način proizvodnja energije, koja će biti korak ka svjetlijoj budućnosti za milione ljudi?

Prednosti nuklearne energije

Izgradnja nuklearne elektrane ostaje profitabilan zbog minimalni troškovi za proizvodnju energije. Kao što znate, termoelektranama je za rad potreban ugalj, a dnevna potrošnja je oko milion tona. Troškovi uglja pridodaju se i troškovi transporta goriva, koje takođe dosta košta. Što se tiče nuklearnih elektrana, radi se o obogaćenom uranijumu, pa se uštede na troškovima transporta goriva i njegove nabavke.


Također je nemoguće ne primijetiti ekološku prihvatljivost rada nuklearnih elektrana, jer dugo vremena Vjerovalo se da će nuklearna energija zaustaviti zagađenje okruženje. Gradovi koji su izgrađeni okolo nuklearne elektrane, ekološki prihvatljiv, budući da rad reaktora nije praćen stalnim ispuštanjem štetnih tvari u atmosferu, a osim toga, za korištenje nuklearnog goriva nije potreban kisik. Kao rezultat toga, ekološka katastrofa gradova može trpeti samo od izduvnih gasova i rada drugih industrijskih objekata.

Ušteda u u ovom slučaju nastaje zbog činjenice da nema potrebe za izgradnjom postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda kako bi se smanjile emisije produkata izgaranja u okruženje. Problem zagađenja veliki gradovi Danas to postaje sve aktuelnije, jer često nivo zagađenja u gradovima u kojima se grade termoelektrane premašuje 2 - 2,5 puta kritične pokazatelje zagađenosti vazduha sumporom, letećim pepelom, aldehidima, ugljičnim oksidima i dušikom.

Černobilska katastrofa postala velika lekcija za svjetsku zajednicu, u vezi s kojom možemo reći da je rad nuklearnih elektrana svake godine sve sigurniji. Gotovo sve nuklearne elektrane su instalirane dodatne mjere mjere sigurnosti koje su uvelike smanjile mogućnost da dođe do nesreće slične katastrofi u Černobilu. Reaktori poput Černobilskog RBMK zamijenjeni su reaktorima nove generacije sa povećanom sigurnošću.

Nedostaci nuklearne energije

Najvažniji nedostatak nuklearne energije je sjećanje na to kako se prije gotovo 30 godina dogodila nesreća na reaktoru, čija se eksplozija smatrala nemogućem i praktično nerealnom, što je postalo uzrok svjetske tragedije. Dogodilo se na ovaj način jer je nesreća pogodila ne samo SSSR, već i cijeli svijet - radioaktivni oblak sa današnje Ukrajine krenuo je prvo prema Bjelorusiji, nakon Francuske, Italije i tako stigao do SAD.

Čak i pomisao da bi se to jednog dana moglo ponoviti razlog je što se mnogi ljudi i naučnici protive izgradnji novih nuklearnih elektrana. Inače, katastrofa u Černobilu se ne smatra jedinom nesrećom ove vrste; događaji nesreće u Japanu u Nuklearna elektrana Onagawa I Nuklearna elektrana Fukušima – 1 godine, gdje je izbio požar kao posljedica snažnog zemljotresa. To je izazvalo topljenje nuklearnog goriva u reaktoru bloka br. 1, što je izazvalo curenje radijacije. To je bila posljedica evakuacije stanovništva koje je živjelo 10 km od stanica.

Vrijedi se prisjetiti i velike nesreće u , kada je vruća para iz turbine trećeg reaktora ubila 4 osobe, a povrijedila preko 200 ljudi. Svakodnevno, krivnjom čovjeka ili stihijom, moguće su nesreće u nuklearnim elektranama, uslijed kojih radioaktivni otpad dospijeva u hranu, vodu i okoliš, trujući milijune ljudi. To je ono što se danas smatra najvažnijim nedostatkom nuklearne energije.

Osim toga, veoma je akutan problem odlaganja radioaktivnog otpada, izgradnja groblja zahtijeva velike površine, što je veliki problem za male zemlje. Unatoč činjenici da je otpad bitumeniziran i skriven iza slojeva željeza i cementa, niko ne može sa sigurnošću uvjeriti sve da će ostati bezbjedan za ljude dugi niz godina. Također, ne zaboravite da je odlaganje radioaktivnog otpada vrlo skupo, zbog uštede na troškovima vitrifikacije, sagorijevanja, zbijanja i cementiranja radioaktivnog otpada moguća su curenja. Uz stabilno finansiranje i veliku teritoriju zemlje, ovaj problem ne postoji, ali se time ne može pohvaliti svaka država.

Također je vrijedno napomenuti da se tokom rada nuklearne elektrane, kao i u svakoj proizvodnji, događaju nesreće, što uzrokuje ispuštanje radioaktivnog otpada u atmosferu, zemljište i rijeke. Sićušne čestice uranijuma i drugih izotopa prisutne su u zraku gradova u kojima se grade nuklearne elektrane, što uzrokuje trovanje okoliša.

zaključci

Iako nuklearna energija ostaje izvor zagađenja i mogućih katastrofa, ipak treba napomenuti da će se njen razvoj nastaviti, makar samo iz razloga što jeftin način dobijanje energije, a nalazišta ugljikovodičnih goriva se postepeno iscrpljuju. U pravim rukama, nuklearna energija zaista može postati siguran i ekološki prihvatljiv način proizvodnje energije, ali ipak je vrijedno napomenuti da su većinu katastrofa izazvali ljudi.

U problemima vezanim za odlaganje radioaktivnog otpada to je veoma važno međunarodnoj saradnji, jer samo ona može obezbijediti dovoljna sredstva za sigurno i dugoročno odlaganje radijacijskog otpada i iskorištenog nuklearnog goriva.

Široka upotreba Nuklearna energija započeo zahvaljujući naučni i tehnološki napredak ne samo na vojnom planu, već iu miroljubive svrhe. Danas se bez toga ne može u industriji, energetici i medicini.

Međutim, korištenje nuklearne energije ima ne samo prednosti, već i nedostatke. Prije svega, to je opasnost od zračenja, kako za čovjeka tako i za okoliš.

Korištenje nuklearne energije razvija se u dva smjera: korištenje u energetici i korištenje radioaktivnih izotopa.

U početku je atomska energija bila namijenjena samo za vojne svrhe, a sav razvoj je išao u tom smjeru.

Upotreba nuklearne energije u vojnoj sferi

Za proizvodnju se koristi veliki broj visoko aktivnih materijala nuklearno oružje. Stručnjaci procjenjuju da nuklearne bojeve glave sadrže nekoliko tona plutonija.

Nuklearno oružje se uzima u obzir jer uzrokuje uništenje na ogromnim teritorijama.

Na osnovu svog dometa i snage punjenja, nuklearno oružje se dijeli na:

• Taktički.
• Operativno-taktička.
• Strateški.

Nuklearno oružje se dijeli na atomsko i vodikovo. Nuklearno oružje se zasniva na nekontrolisanim lančanim reakcijama fisije teških jezgara i reakcijama.Za lančanu reakciju koristi se uranijum ili plutonijum.

Čuvanje takvih velika količina opasnih materija predstavlja veliku prijetnju čovječanstvu. A korištenje nuklearne energije u vojne svrhe može dovesti do strašnih posljedica.

Nuklearno oružje je prvi put korišćeno 1945. za napad na japanske gradove Hirošimu i Nagasaki. Posljedice ovog napada bile su katastrofalne. Kao što je poznato, ovo je bila prva i posljednja upotreba nuklearne energije u ratu.

Međunarodna agencija za atomsku energiju (IAEA)

IAEA je osnovana 1957. godine s ciljem razvijanja saradnje između zemalja u oblasti korištenja atomske energije u miroljubive svrhe. Agencija od samog početka provodi program nuklearne sigurnosti i zaštite životne sredine.

Ali najviše glavna funkcija- ovo je kontrola nad aktivnostima zemalja u nuklearnoj oblasti. Organizacija osigurava da se razvoj i korištenje nuklearne energije odvija samo u miroljubive svrhe.

Svrha ovog programa je da pruži bezbedna upotreba nuklearna energija, zaštita ljudi i okoliša od djelovanja radijacije. Agencija je također proučavala posljedice nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil.

Agencija također podržava proučavanje, razvoj i primjenu nuklearne energije u mirnodopske svrhe i djeluje kao posrednik u razmjeni usluga i materijala između članova agencije.

Zajedno sa UN-om, IAEA definira i postavlja standarde u oblasti sigurnosti i zdravlja.

Nuklearne energije

U drugoj polovini četrdesetih godina dvadesetog veka, sovjetski naučnici počeli su da razvijaju prve projekte za miroljubivo korišćenje atoma. Glavni pravac ovog razvoja bila je elektroprivreda.

A 1954. godine izgrađena je stanica u SSSR-u. Nakon ovog programa brz rast Nuklearna energija se počela razvijati u SAD-u, Velikoj Britaniji, Njemačkoj i Francuskoj. Ali većina njih nije implementirana. Kako se pokazalo, nuklearna elektrana nije mogla konkurirati stanicama koje rade na ugalj, plin i mazut.

Ali nakon početka globalne energetske krize i rasta cijena nafte, potražnja za nuklearnom energijom je porasla. Sedamdesetih godina prošlog stoljeća stručnjaci su vjerovali da snaga svih nuklearnih elektrana može zamijeniti polovinu elektrana.

Sredinom 1980-ih, rast nuklearne energije ponovo je usporen, a zemlje su počele da preispituju planove za izgradnju novih nuklearnih elektrana. Tome su doprinijele i politike uštede energije i niže cijene nafte, kao i katastrofa na Černobilskoj stanici, koja je Negativne posljedice ne samo za Ukrajinu.

Poslije su neke zemlje u potpunosti prestale graditi i raditi nuklearne elektrane.

Nuklearna energija za svemirske letove

Više od tri desetine nuklearnih reaktora odletjelo je u svemir i korišteno za proizvodnju energije.

Amerikanci su prvi put koristili nuklearni reaktor u svemiru 1965. godine. Uran-235 je korišten kao gorivo. Radio je 43 dana.

U Sovjetskom Savezu, na Institutu za atomsku energiju pokrenut je reaktor Romashka. Trebalo je da se koristi na svemirski brod zajedno sa Ali nakon svih testova, nikada nije lansiran u svemir.

Sljedeća nuklearna instalacija Buk korištena je na satelitu za radarsko izviđanje. Prvi uređaj lansiran je 1970. sa kosmodroma Bajkonur.

Danas Roskosmos i Rosatom predlažu dizajn svemirski brod, koji će biti opremljen nuklearnim raketnim motorom i moći će da stigne do Mjeseca i Marsa. Ali za sada je sve ovo u fazi prijedloga.

Primjena nuklearne energije u industriji

Atomska energija se koristi za povećanje osjetljivosti hemijska analiza i proizvodnju amonijaka, vodonika i drugih hemikalija koje se koriste za proizvodnju đubriva.

Nuklearna energija, čija upotreba u hemijskoj industriji omogućava dobijanje novog hemijski elementi, pomaže da se rekreiraju procesi koji se dešavaju u zemljine kore.

Nuklearna energija se također koristi za desalinizaciju slane vode. Primjena u crnoj metalurgiji omogućava obnavljanje željeza iz željezna ruda. U boji - koristi se za proizvodnju aluminijuma.

Upotreba nuklearne energije u poljoprivredi

Primjena nuklearne energije u poljoprivreda rješava probleme uzgoja i pomaže u kontroli štetočina.

Nuklearna energija se koristi za izazivanje mutacija u sjemenkama. To se radi kako bi se dobile nove sorte koje daju veći prinos i otporne su na bolesti usjeva. Tako je više od polovine pšenice uzgojene u Italiji za pravljenje tjestenine uzgojeno kroz mutacije.

Radioizotopi se također koriste za određivanje najbolji načini primena đubriva. Na primjer, uz njihovu pomoć je utvrđeno da je pri uzgoju riže moguće smanjiti primjenu dušičnih gnojiva. Ovo ne samo da je uštedelo novac, već je i sačuvalo životnu sredinu.

Pomalo čudna upotreba nuklearne energije je zračenje larvi insekata. To se radi kako bi se uklonili na ekološki prihvatljiv način. U ovom slučaju, insekti koji izlaze iz ozračenih ličinki nemaju potomstvo, ali u ostalim aspektima su sasvim normalni.

Nuklearna medicina

Medicina koristi radioaktivne izotope za postavljanje tačne dijagnoze. Medicinski izotopi imaju kratko vrijeme poluraspada i ne predstavljaju posebnu opasnost i za druge i za pacijenta.

Još jedna primjena nuklearne energije u medicini otkrivena je sasvim nedavno. Ovo je pozitronska emisiona tomografija. Može pomoći u otkrivanju raka u ranim fazama.

Primjena nuklearne energije u transportu

Početkom 50-ih godina prošlog stoljeća pokušano je stvoriti tenk na nuklearni pogon. Razvoj je započeo u SAD-u, ali projekat nikada nije zaživeo. Uglavnom zbog činjenice da u ovim tenkovima nisu mogli riješiti problem zaštite posade.

Čuvena kompanija Ford radila je na automobilu koji bi radio na nuklearnu energiju. Ali proizvodnja takve mašine nije išla dalje od makete.

Stvar je u tome što je nuklearna instalacija zauzimala puno prostora, a automobil se pokazao vrlo velikim. Kompaktni reaktori se nikada nisu pojavili ambiciozan projekat ugašeno.

Vjerojatno najpoznatiji transport koji radi na nuklearnu energiju su razni brodovi za vojne i civilne svrhe:

• Transportna plovila.
• Nosači aviona.
• Podmornice.
• Cruiseri.
• Nuklearne podmornice.

Prednosti i nedostaci korištenja nuklearne energije

Danas je udio globalne proizvodnje energije oko 17 posto. Iako ga čovječanstvo koristi, njegove rezerve nisu beskrajne.

Dakle, kako Alternativna opcija, korišteni Ali proces njegovog dobivanja i korištenja povezan je s velikim rizikom za život i okoliš.

Naravno, nuklearni reaktori se stalno usavršavaju, poduzimaju se sve moguće sigurnosne mjere, ali to ponekad nije dovoljno. Primjer su nesreće u Černobilu i Fukušimi.

S jedne strane, reaktor koji ispravno radi ne emituje nikakvo zračenje u okolinu, dok termoelektrane ispuštaju veliku količinu štetnih materija u atmosferu.

Najveća opasnost dolazi od istrošenog goriva, njegove prerade i skladištenja. Jer do danas nije u potpunosti izmišljen siguran način odlaganje nuklearnog otpada.

U svijetu ljudi koji su daleko od nuklearne energije, postoji gotovo teorija zavjere da THORIUM- to je ono što zli atomski pinokiji kriju od krznenih potrošača struje. Jeftin, siguran i bez radioaktivnog otpada - mogao je nuklearnu energiju dovesti do vrhunca moći, ali iz nekog razloga nije.

Današnja flota industrijskih nuklearnih reaktora koristi u potpunosti uranijsko gorivo, posebno izotop U235. To se dogodilo iz jednostavnog razloga - ovo je jedini prirodni izotop koji je sposoban podržati lančanu reakciju raspadanja. Ostalo je prirodno teški elementi, na primjer U238 i Th232 (isti torijum) lanac nuklearna reakcija ne podržavajte. Postoji još nekoliko veštački proizvedenih koji su sposobni da rade u reaktoru - na primer, dobro poznati Pu239 ili U233 - dobijeni transmutacijom tih istih U238, Th232.

Reaktori s teškom vodom jedan su od tri glavna dizajna (zajedno s plinskim hlađenim reaktorima i reaktorima s rastopljenom soli) u kojima se može koristiti torijski ciklus.

Dakle, prva stvar je zašto ne vidimo stotine torijumskih reaktora koji srećno snabdevaju svet električnom energijom - torijum nije nuklearno gorivo. Ima smisla samo kao dio zatvorenog ciklusa nuklearnog goriva (CNFC), koji nikada nigdje nije u potpunosti implementiran. Baš kao i zatvoreni nuklearni gorivni ciklus na uranijumu, toriju će biti potrebni brzi reaktori sa faktorom razmnožavanja većim od 1, postrojenja za radiohemijsku preradu i druge karakteristike zatvorenog ciklusa nuklearnog goriva.
Zapravo, Th232 je konkurent U238 - supstanci koja se može pretvoriti u nuklearno gorivo. Općenito govoreći, svaki od kandidata za nuklearno gorivo ima svoje prednosti i nedostatke:

• 1. U zemljinoj kori ima nekoliko puta više torijuma nego uranijuma. Ovo je plus torij.
• 2. Torijum nema problema sa manjim aktinidima; gorivo zasnovano na ciklusu torijuma postaje neradioaktivno nakon samo nekoliko stotina godina u odnosu na stotine hiljada za ciklus uranijuma. To je njegova glavna prednost, više o tome u nastavku.
• 3. Međutim, torijum treba iskopati, dok se 3,5 miliona tona uranijuma već nalazi u skladištima
• 4. Tokom transmutacije Th232->U233 nastaje intermedijer Pa233, koji se dosta dugo raspada i predstavlja neutronski otrov. Ovo je ogroman minus, o tome ćemo u nastavku.
• 5. Nusproizvodni izotop U232, koji će se proizvoditi u gorivu sa torijumom, tokom svog raspada stvara lanac tvrdih gama emitera, koji dramatično otežavaju preradu istrošenog nuklearnog goriva.

Jasno je da uz takav hendikep (tačka 3) i odsustvo ciklusa nuklearnog goriva, torij nema velike šanse da se proda, barem za danas. A u ostalom, torijum nema nikakvih nedostataka ili prednosti. Često mu se pripisuje, na primjer, to što nema problema sa širenjem tehnologije nuklearnog oružja. Ovo je pogrešno. Da, nema plutonijuma, ali postoji U233, koji pravi odlične nuklearne bombe.

Konverzija materijala u gorivu modernog reaktora: 3,5% U235 se raspada u produkte fisije, paralelno se iz U238 proizvodi 3% Pu, od čega se 2% također raspada, proizvodeći toplinu i neutrone.

Hajde sada da pričamo o tačkama 2 i 4 detaljnije, jer... oni su odlučujući za budućnost torijuma.

Dakle, koji je problem sa manjim aktinidima? Kada nuklearni reaktor radi na običnom ljudskom gorivu od 3-5% U235 i 95-97% U238, kada ga apsorbiraju neutroni, nastaju razne neugodne tvari - minorni aktinidi. To uključuje neptunijum Np-237, izotope americijuma Am-241, -243, izotope kurijuma Cm-242, -244, -245. Svi su radioaktivni i prilično neugodno moćni gama emiteri. Međutim, u svježem istrošenom nuklearnom gorivu bit će ih vrlo malo - nekoliko kilograma po toni, nasuprot desetinama kilograma fisionih produkata (kao što je čuveni Cs-137), koji su još aktivniji. Šta je problem?

Transformacije izotopa u uranijumskom gorivu u reaktoru.

Problem je u poluživotu. Najduži poluživot fisijskih produkata je Cs-137 - i iznosi ~30 godina. Za 300 godina njegova aktivnost će se smanjiti za 1000 puta, a za 900 - za milijardu. To znači da u istorijski doglednom vremenu možemo prestati da brinemo o koroziji istrošenog nuklearnog goriva i zaštitimo ga od loših ljubitelja radioaktivnosti.

Procjene za nuklearnu energiju: snaga u GW Pel, historijska proizvodnja energije u GW*godina Qel, masa istrošenog goriva u tonama, masa plutonijuma u ovom istrošenom gorivu MPu u tonama i drugi izotopi u kilogramima

Ali za manje aktinide, poluživot je hiljadama godina. To znači da se rok trajanja produžava sa stotina godina na desetine hiljada. Takvo vrijeme je već prilično teško zamisliti, ali može se zamisliti da će intenzivnim radom nuklearne energije za nekoliko hiljada godina prilično velika površina biti ispunjena istrošenim nuklearnim gorivom, a najpopularnija profesija će biti „čuvar skladište istrošenog nuklearnog goriva.”

A Šveđani već zauvijek zakopavaju nuklearno gorivo prema ovoj šemi u skladištu Forsmark.

Situacija se mijenja ako, umjesto ciklusa s jednom upotrebom goriva (koji sada postoji), pređemo na zatvorena petlja- proizvodnju nuklearnog goriva iz U238 ili Th232 i spaljivanje u reaktoru. S jedne strane, količina istrošenog nuklearnog goriva se iz očiglednih razloga naglo smanjuje, ali s druge strane količina minornih aktinida će rasti i rasti. Problem uništavanja (transmutacijom i fisijom) minornih aktinida u nuklearnim reaktorima od 70-ih godina jedan je od značajnih na putu razvoja CNFC-a.

A ovdje je Th232 na konju. MA se neće formirati u svom ciklusu nuklearnog goriva, što znači da nema problema sa skladištenjem istrošenog goriva „zauvijek“, kao ni s rukovanjem ovim vrlo složenim i neugodnim supstancama prilikom prerade istrošenog goriva uranijuma. Tako torij dobiva važnu prednost - ciklus nuklearnog goriva na njemu može biti nekako jednostavniji.

Reaktor tečne soli je vječni pratilac ideje o energiji torija.

FLiBe pomiješan sa U233 fluoridom u čvrstom i tekućem obliku ima ispravnu boju za nuklearni reaktor.

Takav reaktor se kontroliše praćenjem curenja neutrona iz jezgre i zapravo nema aktuatore unutar jezgre, a što je najvažnije, stalno se radiohemijski čisti od produkata raspada Pa233 i U233. Ideja ZhSR je sveti gral nuklearnog inženjeringa, ali u isto vrijeme i noćna mora za naučnike materijala - u ovom topljenju se brzo formira cijeli periodni sistem u bukvalno, i napraviti materijal koji će takvu mješavinu držati bez korozije u uvjetima visoke temperature a radijacije još nema.

Presjek indijskog AHWR - jedinog industrijskog reaktora na svijetu planiranog za rad na Th/U233 i Th/Pu239 MOX.

Dakle, možemo rezimirati: nuklearna industrija za sada nema ni posebne potrebe ni mogućnosti za izgradnju torijeve energije. Ekonomski, to izgleda ovako – torijum nije interesantan sve dok cena kilograma uranijuma ne pređe 300 dolara, kako je formulisano u zaključcima izveštaja IAEA o ciklusu torijuma. Čak i Indijci, u kontekstu ograničenih zaliha uranijuma (i nedostatka njegovih resursa u zemlji), koji su se oslanjali na ciklus nuklearnog goriva od torijuma 80-ih, sada postepeno smanjuju napore da ga pokrenu. Pa, naša zemlja ima samo zanimljivo nasljeđe iz doba kada su prednosti i nedostaci torijuma bili nejasni - skladišta sa 80 hiljada tona monazitnog pijeska (torijumske rude) u Krasnoufimsku, ali nema velikih ekonomski opravdanih nalazišta torija i nema planova za njen razvoj za nuklearnu energiju.

Oznake: Dodajte oznake

IN jednom od sekcija Na LiveJournalu, inženjer elektronike stalno piše o nuklearnim i termonuklearnim mašinama - reaktorima, instalacijama, istraživačke laboratorije, akceleratori, kao i o. Nova ruska raketa, očitavanja tokom godišnju poruku Predsjedniče, izazvalo je veliko interesovanje blogera. I ovo je ono što je pronašao na ovu temu.

Da, istorijski je postojao razvoj krstarećih projektila sa ramjet nuklearnim vazdušnim motorom: raketa SLAM u SAD-u sa reaktorom TORY-II, koncept Avro Z-59 u Velikoj Britaniji, razvoj u SSSR-u.

Moderan prikaz koncepta rakete Avro Z-59, težine oko 20 tona.

Međutim, sav ovaj posao obavljen je 60-ih godina kao istraživanje i razvoj različitog stepena dubine (Sjedinjene Države su otišle najdalje, kao što je objašnjeno u nastavku) i nije nastavljen u obliku modela u službi. Nismo ga dobili iz istog razloga kao i mnoge druge razvoje Atom Age-a - avioni, vozovi, projektili s nuklearnim elektranama. Sve ove opcije Vozilo Uprkos nekim prednostima koje daje suluda gustina energije u nuklearnom gorivu, oni imaju vrlo ozbiljne nedostatke - visoku cijenu, složenost rada, zahtjeve za stalnom zaštitom i na kraju, nezadovoljavajuće rezultate razvoja, o kojima se obično malo zna (objavljivanjem rezultata). istraživanja i razvoja, isplativije je za sve strane izložiti dostignuća i sakriti neuspjehe).

Konkretno, za krstareće rakete mnogo je lakše stvoriti nosač (podmornicu ili avion) ​​koji će "odvući" mnoge lansere raketa na mjesto lansiranja nego se glupirati s malom flotom (a nevjerovatno je teško razviti veliku flotu ) krstarećih projektila lansiranih sa vlastite teritorije. Univerzalno, jeftino, masovni proizvod Na kraju je pobjednik bio proizvod male količine, skup i sa dvosmislenim prednostima. Nuklearne krstareće rakete nisu otišle dalje od testiranja na zemlji.

Ovaj konceptualni ćorsokak 60-ih Kirgistanske Republike s nuklearnim elektranama, po mom mišljenju, i sada je aktuelan, pa je glavno pitanje prikazanom “zašto??”. Ali ono što ga čini još izraženijim su problemi koji nastaju prilikom razvoja, testiranja i rada takvog oružja, o kojima ćemo dalje govoriti.

Dakle, počnimo s reaktorom. Koncepti SLAM i Z-59 bili su rakete od tri maha nisko leteće impresivne veličine i težine (20+ tona nakon što su lansirni pojačivači odbačeni). Užasno skupi nadzvučni niskoleteći omogućio je da se maksimalno iskoristi prisustvo praktički neograničenog izvora energije na brodu; osim toga, važna karakteristika nuklearnog zračnog mlaznog motora je poboljšana operativna efikasnost (termodinamički ciklus) sa povećanjem brzine, tj. ista ideja, ali pri brzinama od 1000 km/h imao bi mnogo teži i veći motor. Konačno, 3M na visini od stotinjak metara 1965. značio je neranjivost na protivvazdušnu odbranu.Ispostavilo se da je ranije koncept raketnih bacača s nuklearnim elektranama bio „vezan“ za velika brzina, gde su prednosti koncepta bile jake, a konkurencija sa ugljovodoničnim gorivom slabila.Prikazana raketa je, po mom mišljenju, transsonična ili slabo nadzvučna (ako, naravno, verujete da je ona na snimku). Ali u isto vrijeme, veličina reaktora se značajno smanjila u odnosu na TORY-II od rakete SLAM, gdje je bila čak 2 metra uključujući i radijalni neutronski reflektor od grafita

Jezgro prvog testnog reaktora TORY-II-A tokom montaže.

Da li je uopšte moguće postaviti reaktor prečnika 0,4-0,6 metara?

Počnimo s suštinski minimalnim reaktorom - svinjom Pu239. Dobar primjer Implementacija takvog koncepta je svemirski reaktor Kilopower, koji, međutim, koristi U235. Prečnik jezgra reaktora je samo 11 centimetara! Ako pređemo na plutonijum 239, veličina jezgra će pasti za još 1,5-2 puta. minimalna veličina počet ćemo koračati prema pravom nuklearnom zračnom mlaznom motoru, prisjećajući se poteškoća.

Prva stvar koju treba dodati veličini reaktora je veličina reflektora – posebno u Kilopower BeO utrostručuje veličinu. Drugo, ne možemo koristiti U ili Pu blanke - one će jednostavno izgorjeti u struji zraka za samo minut. Potrebna je ljuska, na primjer od inkaloja, koji je otporan na trenutnu oksidaciju do 1000 C, ili druge legure nikla s mogućim keramičkim premazom. Unošenje velike količine materijala ljuske u jezgro odmah povećava potreban iznos nuklearno gorivo - na kraju krajeva, "neproduktivna" apsorpcija neutrona u jezgri sada se naglo povećala!

Veličina cijelog ramjet sa nuklearnom elektranom TORY-II

Štaviše, metalni kalup U ili Pu više nisu prikladni - ovi materijali sami po sebi nisu vatrostalni (plutonijum se općenito topi na 634 C), a također stupaju u interakciju s materijalom metalnih školjki. Prebacujemo gorivo u klasičnog oblika UO2 ili PuO2 - dobijamo još jedno razblaživanje materijala u jezgru, ovaj put kiseonikom.

Na kraju, sjetimo se svrhe reaktora. Kroz nju trebamo upumpati puno zraka, kojem ćemo odavati toplinu. Otprilike 2/3 prostora zauzimat će “zračne cijevi”.

Na kraju minimalni prečnik Jezgro naraste do 40-50 cm (za uran), a prečnik reaktora sa 10-centimetarskim berilijumskim reflektorom je do 60-70 cm. Moje klečane procene "po analogiji" su potvrđene projektom nuklearni mlazni motor MITEE , dizajniran za letove u atmosferi Jupitera. Ovaj potpuno papirnati projekat (na primjer, pretpostavljena je temperatura jezgra 3000 K, a zidovi su od berilija koji može izdržati najviše 1200 K) ima prečnik jezgra izračunat iz neutronika od 55,4 cm, uprkos činjenici da je hlađenje sa vodonikom omogućava malo smanjenje veličine kanala kroz koje se pumpa rashladna tečnost.

Po mom mišljenju, nuklearno mlazni motor može se ugurati u raketu prečnika oko metar, koja, međutim, još uvijek nije radikalno veća od navedenih 0,6-0,74 m, ali je i dalje alarmantna. Na ovaj ili onaj način, nuklearna elektrana će imati snagu od ~ nekoliko megavata, pokretano ~ 10^16 raspada u sekundi. To znači da će sam reaktor stvoriti polje zračenja od nekoliko desetina hiljada rendgena na površini i do hiljadu rentgena duž cijele rakete. Čak i postavljanje nekoliko stotina kg zaštite sektora neće značajno smanjiti ove nivoe, jer Neutronski i gama zraci će se reflektovati iz vazduha i „zaobići zaštitu“.

Za nekoliko sati takav će reaktor proizvesti ~10^21-10^22 atoma fisionih produkata c sa aktivnošću od nekoliko (nekoliko desetina) petabekerela, koji će čak i nakon gašenja stvoriti pozadinu od nekoliko hiljada rentgena u blizini reaktora.

Dizajn rakete će biti aktiviran na oko 10^14 Bq, iako će izotopi prvenstveno biti beta emiteri i opasni su samo od kočnog rendgenskog zračenja. Pozadina iz same strukture može doseći desetine rendgena na udaljenosti od 10 metara od tijela rakete.

Sva ova "zabava" daje ideju da je razvoj i testiranje takve rakete zadatak na ivici mogućeg. Potrebno je napraviti cijeli set opreme za navigaciju i kontrolu otpornu na zračenje, testirati sve to na prilično sveobuhvatan način (zračenje, temperatura, vibracije - i sve to za statistiku). Testovi letenja sa ispravnim reaktorom mogu se u svakom trenutku pretvoriti u radijacijsku katastrofu sa oslobađanjem stotina terabekerela do nekoliko petabekerela. Čak i bez katastrofalnih situacija, vrlo je vjerovatno smanjenje pritiska pojedinih gorivnih elemenata i oslobađanje radionuklida.

Naravno, u Rusiji ih još ima Novozemeljski poligon na kojima se takvi testovi mogu izvršiti, ali bi to bilo u suprotnosti sa duhom sporazuma o zabrana testiranja nuklearnog oružja u tri okruženja (zabrana je uvedena kako bi se spriječilo sistematsko zagađivanje atmosfere i okeana radionuklidima).

Konačno, pitam se ko bi u Ruskoj Federaciji mogao razviti takav reaktor. Tradicionalno, Institut Kurchatov je u početku bio uključen u visokotemperaturne reaktore ( generalni dizajn i proračuni), Obninsk IPPE (eksperimentalno ispitivanje i gorivo), Naučno-istraživački institut "Luch" u Podolsku (tehnologija goriva i materijala). Kasnije se NIKIET tim uključio u dizajn takvih mašina (na primjer, IGR i IVG reaktori su prototipovi jezgre nuklearnog reaktora raketni motor RD-0410).

Danas NIKIET ima tim dizajnera koji rade na projektovanju reaktora ( visokotemperaturni plinski hlađen RUGK , brzi reaktori MBIR, ), a IPPE i Luch nastavljaju da se bave srodnim proračunima i tehnologijama. Institut Kurchatov u poslednjih decenija prešao više na teoriju nuklearnih reaktora.

Da rezimiram, želio bih reći da je stvaranje krstareće rakete sa zračnim mlaznim motorima s nuklearnim elektranama je generalno izvodljiv zadatak, ali u isto vrijeme izuzetno skup i složen, zahtijeva značajnu mobilizaciju ljudskih i finansijskih resursa, čini mi se u većoj mjeri od svih ostalih najavljenih projekata (Sarmat, Bodež , Status -6", "Avangarda"). Veoma je čudno da ova mobilizacija nije ostavila ni najmanjeg traga. I što je najvažnije, potpuno je nejasno koje su prednosti nabavke takvih vrsta oružja (na pozadini postojećih nosača) i kako one mogu nadjačati brojne nedostatke - pitanja radijacijske sigurnosti, visoke cijene, nekompatibilnosti sa sporazumima o smanjenju strateškog naoružanja. .

P.S. Međutim, „izvori“ već počinju da ublažavaju situaciju: „Izvor blizak vojno-industrijskom kompleksu rekao je „ Vedomosti ", Šta radijaciona sigurnost tokom testiranja projektila je obezbeđen. Nuklearnu instalaciju na brodu predstavljala je električna maketa, kaže izvor.