Oslobađanje nuklearne energije. Nuklearne energije. Korištenje nuklearne energije i radijaciona sigurnost

Iako se jezgro sastoji od nukleona, masa jezgra nije samo zbir masa nukleona. Energija koja drži ove nukleone zajedno posmatra se kao razlika u masi jezgra i masa pojedinačnih nukleona koji ga čine, do faktora c 2, koji povezuje masu i energiju pomoću jednačine E = m ⋅ c 2 . (\displaystyle E=m\cdot c^(2).) Dakle, određivanjem mase atoma i mase njegovih komponenti, moguće je odrediti prosječnu energiju po nukleonu koji drži različite jezgre zajedno.

Iz grafikona možete vidjeti da vrlo lagana jezgra imaju nižu energiju vezivanja po nukleonu od jezgara koje su nešto teže (na lijevoj strani grafikona). To je razlog što se energija oslobađa u termonuklearnim reakcijama (tj. kada se svjetlosna jezgra spajaju). Suprotno tome, vrlo teška jezgra na desnoj strani grafikona imaju nižu energiju vezivanja po nukleonu od jezgara prosječne mase. U tom smislu, fisija teških jezgri je također energetski povoljna (odnosno, događa se oslobađanjem nuklearne energije). Takođe treba napomenuti da je tokom fuzije (na levoj strani) razlika u masi mnogo veća nego tokom fisije (na desnoj strani).

Energija potrebna da se jezgro potpuno podijeli na pojedinačne nukleone naziva se energija vezivanja E iz kernela. Specifična energija vezivanja (tj. energija vezivanja po nukleonu, ε = E sa / A, Gdje A- broj nukleona u jezgru, odnosno maseni broj), nije isti za različite hemijske elemente, pa čak ni za izotope istog hemijskog elementa. Specifična energija vezivanja nukleona u jezgru varira u prosjeku u rasponu od 1 MeV za laka jezgra (deuterijum) do 8,6 MeV za jezgra prosječne mase (sa masenim brojem A≈ 100 ). Za teška jezgra ( A≈ 200) specifična energija vezivanja nukleona je manja od one jezgara prosječne mase, za približno 1 MeV, tako da je njihova transformacija u jezgra prosječne težine (podjela na 2 dijela) praćena oslobađanjem energije u određenoj količini od oko 1 MeV po nukleonu, ili oko 200 MeV po jezgru. Transformacija lakih jezgara u teža jezgra daje još veći energetski dobitak po nukleonu. Na primjer, reakcija spajanja jezgara deuterija i tricija

1 D 2 + 1 T 3 → 2 He 4 + 0 n 1

je praćeno oslobađanjem energije od 17,6 MeV, odnosno 3,5 MeV po nukleonu.

Nuklearna fisija

Pojava 2,5 neutrona po događaju fisije omogućava lančanu reakciju ako barem jedan od ovih 2,5 neutrona može proizvesti novu fisiju jezgra uranijuma. Tipično, emitovani neutroni ne cijepaju jezgra uranijuma odmah, već se prvo moraju usporiti do toplinskih brzina (2200 m/s na T=300 K). Usporavanje se najefikasnije postiže okolnim atomima drugog elementa sa malim A, kao što su vodonik, ugljik, itd. materijal koji se naziva moderator.

Neke druge jezgre također se mogu fisirati hvatanjem sporih neutrona, kao što je 233 U ili 239. Međutim, moguća je i fisija brzim neutronima (visoke energije) jezgara kao što je 238 U (to je 140 puta više od 235 U) ili 232 (400 puta je više u zemljinoj kori od 235 U).

Elementarnu teoriju fisije kreirali su Niels Bohr i J. Wheeler koristeći drop model jezgra.

Nuklearna fisija se također može postići korištenjem brzih alfa čestica, protona ili deuterona. Međutim, ove čestice, za razliku od neutrona, moraju imati veću energiju da savladaju Kulonovu barijeru jezgra.

Oslobađanje nuklearne energije

Poznate su egzotermne nuklearne reakcije koje oslobađaju nuklearnu energiju.

Obično se za dobivanje nuklearne energije koristi lančana reakcija nuklearne fisije jezgara uranijuma-235 ili plutonijuma, rjeđe od drugih teških jezgara (uran-238, torijum-232). Jezgra se fisiraju kada ih neutron udari, proizvodeći nove neutrone i fragmente fisije. Fisijski neutroni i fisioni fragmenti imaju visoku kinetičku energiju. Kao rezultat sudara fragmenata s drugim atomima, ova kinetička energija se brzo pretvara u toplinu.

Drugi način oslobađanja nuklearne energije je nuklearna fuzija. U ovom slučaju se dva jezgra lakih elemenata spajaju u jedno teško. U prirodi se takvi procesi odvijaju na Suncu i drugim zvijezdama, koji su glavni izvor njihove energije.

Mnoga atomska jezgra su nestabilna. Vremenom se neka od ovih jezgara spontano transformišu u druga jezgra, oslobađajući energiju. Ovaj fenomen se naziva radioaktivni raspad.

Primjena nuklearne energije

Division

Trenutno od svih izvora nuklearne energije najveću praktičnu primjenu ima energija oslobođena fisijom teških jezgara. U uslovima nestašice energetskih resursa, nuklearna energija koja koristi fisijske reaktore smatra se najperspektivnijom u narednim decenijama. Nuklearne elektrane koriste nuklearnu energiju za proizvodnju topline, koja se koristi za proizvodnju električne i toplinske energije. Nuklearne elektrane su riješile problem brodova s ​​neograničenim područjem plovidbe (

Energija sadržana u atomskim jezgrama i oslobođena tokom nuklearnih reakcija i radioaktivnog raspada.

Prema prognozama, organska goriva će biti dovoljna da podmire energetske potrebe čovječanstva za 4-5 decenija. U budućnosti bi solarna energija mogla postati glavni energetski resurs. Tranzicioni period zahteva izvor energije koji je praktično neiscrpan, jeftin, obnovljiv i ne zagađuje životnu sredinu. I iako nuklearna energija ne ispunjava u potpunosti sve navedene zahtjeve, ona se ubrzano razvija i s njom je povezana naša nada u rješavanje globalne energetske krize.

Oslobađanje unutrašnje energije atomskih jezgara moguće je fisijom teških jezgara ili fuzijom lakih jezgara.

Karakteristike atoma. Atom bilo kojeg kemijskog elementa sastoji se od jezgra i elektrona koji rotiraju oko njega. Jezgro atoma se sastoji od neutrona i protona. Termin koji se koristi kao zajednički naziv za proton i neutron nukleon. Neutroni nemaju električni naboj, protoni su pozitivno nabijeni, elektroni - negativni. Naboj protona je po apsolutnoj vrijednosti jednak naboju elektrona.

Broj protona jezgra Z poklapa se sa njegovim atomskim brojem u periodnom sistemu Mendeljejeva. Broj neutrona u jezgru, uz nekoliko izuzetaka, veći je ili jednak broju protona.

Masa atoma koncentrirana je u jezgru i određena je masom nukleona. Masa jednog protona jednaka je masi jednog neutrona. Masa elektrona je 1/1836 mase protona.

Koristi se dimenzija atomske mase jedinica atomske mase(a.u.m), jednako 1,66·10 -27 kg. 1 amu približno jednaka masi jednog protona. Karakteristika atoma je maseni broj A, jednak ukupnom broju protona i neutrona.

Prisustvo neutrona omogućava da dva atoma imaju različite mase sa istim električnim nabojem na jezgru. Hemijska svojstva ova dva atoma će biti ista; takvi atomi se nazivaju izotopi. U literaturi, lijevo od oznake elementa, na vrhu je napisan maseni broj, a na dnu broj protona.

Nuklearno gorivo koje se koristi u takvim reaktorima je izotop uranijuma sa atomskom masom 235. Prirodni uranijum je mešavina tri izotopa: uranijum-234 (0,006%), uranijum-235 (0,711%) i uranijum-238 (99,283%). Izotop uranijuma-235 ima jedinstvena svojstva - kao rezultat apsorpcije niskoenergetskog neutrona, dobija se jezgro uranijuma-236, koje se zatim dijeli - dijeli na dva približno jednaka dijela, koji se nazivaju produkti fisije (fragmenti). Nukleoni originalnog jezgra raspoređeni su između fisijskih fragmenata, ali ne svi - u prosjeku se oslobađaju 2-3 neutrona. Kao rezultat fisije, masa izvornog jezgra nije u potpunosti očuvana, dio se pretvara u energiju, uglavnom u kinetičku energiju proizvoda fisije i neutrona. Vrijednost ove energije za jedan atom uranijuma 235 je oko 200 MeV.

Jezgra konvencionalnog reaktora od 1000 MW sadrži oko 1.000 tona uranijuma, od čega samo 3-4% čini uranijum-235. Svakog dana se u reaktoru potroši 3 kg ovog izotopa. Dakle, za snabdevanje reaktora gorivom, dnevno se mora preraditi 430 kg uranovog koncentrata, a to je u proseku 2150 tona rude uranijuma.

Kao rezultat reakcije fisije, brzi neutroni nastaju u nuklearnom gorivu. Ako stupe u interakciju sa susjednim jezgrama fisione tvari i, zauzvrat, izazovu reakciju fisije u njima, dolazi do lavinskog povećanja broja događaja fisije. Ova reakcija fisije naziva se lančana reakcija nuklearne fisije.

Neutroni sa energijama manjim od 0,1 keV najefikasniji su za razvoj lančane reakcije fisije. Nazivaju se toplotnim jer je njihova energija uporediva sa prosečnom energijom toplotnog kretanja molekula. Poređenja radi, energija koju posjeduju neutroni proizvedeni tokom raspada jezgara je 5 MeV. Zovu se brzi neutroni. Da bi se takvi neutroni koristili u lančanoj reakciji, njihova energija mora biti smanjena (usporena). Ove funkcije obavlja moderator. U moderatorskim supstancama brzi neutroni se raspršuju na jezgrima, a njihova energija se pretvara u energiju toplinskog kretanja atoma tvari moderatora. Najrasprostranjeniji moderatori su grafit i tekući metali (rashladno sredstvo primarnog kruga).

Brzi razvoj lančane reakcije praćen je oslobađanjem velike količine topline i pregrijavanjem reaktora. Da bi se održao stacionarni način rada reaktora, kontrolne šipke napravljene od materijala koji snažno apsorbiraju toplinske neutrone, na primjer, bor ili kadmij, uvode se u jezgro reaktora.

Kinetička energija produkata raspadanja pretvara se u toplinu. Toplotu apsorbira rashladno sredstvo koje cirkulira u nuklearnom reaktoru i prenosi se na izmjenjivač topline (1. zatvoreni krug), gdje se proizvodi para (2. krug), koja rotira turbinu turbogeneratora. Rashladno sredstvo u reaktoru je tečni natrijum (1. krug) i voda (2. krug).

Uran-235 je neobnovljiv resurs i ako se u potpunosti koristi u nuklearnim reaktorima, zauvijek će nestati. Stoga je atraktivno koristiti izotop uranijum-238, koji se nalazi u mnogo većim količinama, kao početno gorivo. Ovaj izotop ne podržava lančanu reakciju pod uticajem neutrona. Ali može apsorbirati brze neutrone, formirajući tako uranijum-239. U jezgrima uranijuma-239 počinje beta raspad i nastaje neptunijum-239 (ne nalazi se u prirodi). Ovaj izotop se takođe raspada i postaje plutonijum-239 (ne nalazi se u prirodi). Plutonijum-239 je još podložniji reakcijama fisije termičkih neutrona. Kao rezultat reakcije fisije u nuklearnom gorivu plutonijum-239 nastaju brzi neutroni koji zajedno s uranijumom stvaraju novo gorivo i produkte fisije koji oslobađaju toplinu u gorivim elementima (gorivim elementima). Kao rezultat toga, iz kilograma prirodnog uranijuma može se dobiti 20-30 puta više energije nego u konvencionalnim nuklearnim reaktorima koji koriste uranijum-235.

Moderni dizajni koriste tečni natrijum kao rashladno sredstvo. U tom slučaju reaktor može raditi na višim temperaturama, čime se povećava toplinska efikasnost elektrane do 40% .

Međutim, fizička svojstva plutonijuma: toksičnost, niska kritična masa za spontane reakcije fisije, paljenje u kiseoniku, krhkost i samozagrevanje u metalnom stanju otežavaju njegovu proizvodnju, obradu i rukovanje. Stoga su reaktori za razmnožavanje još uvijek rjeđi od reaktora na termalnim neutronima.

4. Nuklearne elektrane

U miroljubive svrhe, atomska energija se koristi u nuklearnim elektranama. Udio nuklearnih elektrana u svjetskoj proizvodnji električne energije je oko 14% .

Kao primjer, razmotrite princip proizvodnje električne energije u nuklearnoj elektrani Voronjež. Tečno metalno rashladno sredstvo sa ulaznom temperaturom od 571 K šalje se kroz kanale kroz kanale pod pritiskom od 157 ATM (15,7 MPa), koje se u reaktoru zagreva do 595 K. Metalno rashladno sredstvo se šalje u generator pare, koji prima hladne vode, koja se pretvara u paru pod pritiskom od 65,3 ATM (6,53 MPa). Para se dovodi do lopatica parne turbine, koja rotira turbogenerator.

U nuklearnim reaktorima temperatura proizvedene pare je znatno niža nego u parogeneratoru termoelektrana na organsko gorivo. Kao rezultat, termička efikasnost nuklearnih elektrana koje rade s vodom kao rashladnim sredstvom iznosi samo 30%. Poređenja radi, za elektrane na ugalj, naftu ili plin dostiže 40%.

Nuklearne elektrane se koriste u sistemima snabdijevanja stanovništva električnom i toplinskom energijom, a mini-nuklearne elektrane na morskim plovilima (brodovi na nuklearni pogon, nuklearne podmornice) za električni pogon propelera).

U vojne svrhe, nuklearna energija se koristi u atomskim bombama. Atomska bomba je poseban reaktor na brzim neutronima , u kojem se javlja brza nekontrolirana lančana reakcija s visokim faktorom umnožavanja neutrona. Nuklearni reaktor atomske bombe ne sadrži moderatore. Kao rezultat toga, dimenzije i težina uređaja postaju male.

Nuklearni naboj uranijum-235 bombe podijeljen je na dva dijela, u svakom od kojih je lančana reakcija nemoguća. Da bi se stvorila eksplozija, jedna polovina punjenja se ispaljuje u drugu, a kada se spoje, dolazi do eksplozivne lančane reakcije gotovo trenutno. Eksplozivna nuklearna reakcija rezultira oslobađanjem ogromne energije. U ovom slučaju se postiže temperatura od oko sto miliona stepeni. Dolazi do kolosalnog povećanja pritiska i formira se snažan udarni talas.

Prvi nuklearni reaktor lansiran je na Univerzitetu u Čikagu (SAD) 2. decembra 1942. godine. Prva atomska bomba detonirana je 16. jula 1945. u Novom Meksiku (Alamogordo). Bio je to uređaj stvoren na principu fisije plutonijuma. Bomba se sastojala od plutonijuma okruženog sa dva sloja hemijskog eksploziva sa upaljačima.

Prva nuklearna elektrana koja je proizvodila struju 1951. godine bila je nuklearna elektrana EBR-1 (SAD). U bivšem SSSR-u - Nuklearna elektrana Obninsk (regija Kaluga, dala vlast 27. juna 1954.). Prva nuklearna elektrana u SSSR-u sa reaktorom na brzim neutronima snage 12 MW pokrenuta je 1969. godine u gradu Dimitrovgradu. Godine 1984. u svijetu je radilo 317 nuklearnih elektrana ukupne snage 191 hiljadu MW, što je u to vrijeme iznosilo 12% (1012 kWh) svjetske proizvodnje električne energije. Najveća svjetska nuklearna elektrana od 1981. godine bila je NPP Biblis (Njemačka), toplinska snaga njenih reaktora iznosila je 7800 MW.

Termonuklearne reakcije nazivaju se nuklearne reakcije fuzije lakih jezgara u teže. Element koji se koristi u nuklearnoj fuziji je vodonik. Glavna prednost termonuklearnog sineta su praktično neograničeni resursi sirovine, koja se može izvući iz morske vode. Vodonik u ovom ili onom obliku čini 90% sve materije. Gorivo za termonuklearnu fuziju sadržano u svjetskim okeanima trajat će više od milijardu godina (sunčevo zračenje i čovječanstvo u Sunčevom sistemu neće dugo trajati). Sirovine za termonuklearnu fuziju sadržane u 33 km okeanske vode su po energetskom sadržaju ekvivalentne svim resursima čvrstog goriva (na Zemlji ima 40 miliona puta više vode). Energija deuterijuma sadržana u čaši vode je ekvivalentna sagorevanju 300 litara benzina.

Postoje 3 izotopa vodonika : njihove atomske mase su -1,2 (deuterijum), 3 (tricijum). Ovi izotopi mogu reproducirati nuklearne reakcije u kojima je ukupna masa konačnih produkta reakcije manja od ukupne mase tvari koje su ušle u reakciju. Razlika u masi, kao u slučaju reakcije fisije, objašnjava kinetičku energiju produkta reakcije. U prosjeku, smanjenje mase tvari uključene u reakciju termonuklearne fuzije iznosi 1 amu. odgovara oslobađanju 931 MeV energije:

H 2 + H 2 = H 3 + neutron +3,2 MeV,

H 2 + H 2 = H 3 + proton +4,0 MeV,

H 2 + H 3 = He 4 + neutron +17,6 MeV.

U prirodi praktički nema tricija. Može se dobiti interakcijom neutrona sa izotopima litijuma:

Li 6 + neutron = He 4 + H 3 + 4,8 MeV.

Fuzija jezgara lakih elemenata se ne odvija prirodno (isključujući procese u svemiru). Da bi se jezgra natjerala da uđu u reakciju fuzije, potrebne su visoke temperature (oko 107 -109 K). U ovom slučaju, plin je jonizirana plazma. Problem zatvaranja ove plazme predstavlja glavnu prepreku za korištenje ovog načina proizvodnje energije. Za centralni dio Sunca tipične su temperature od oko 10 miliona stepeni. Termonuklearne reakcije su izvor energije koja osigurava zračenje Sunca i zvijezda.

Trenutno je u toku teorijski i eksperimentalni rad na proučavanju metoda magnetnog i inercijalnog zatvaranja plazme.

Metoda korištenja magnetnih polja. Stvara se magnetsko polje koje prodire u kanal pokretne plazme. Nabijene čestice koje čine plazmu, dok se kreću u magnetskom polju, izložene su silama usmjerenim okomito na kretanje čestica i linija magnetskog polja. Zbog djelovanja ovih sila, čestice će se kretati spiralno duž linija polja. Što je magnetsko polje jače, to je tok plazme gušći, čime se izoluje od zidova ljuske.

Inercijalno zatvaranje plazme. Reaktor izvodi termonuklearne eksplozije sa frekvencijom od 20 eksplozija u sekundi. Da bi se realizovala ova ideja, čestica termonuklearnog goriva se zagreva pomoću fokusiranog zračenja iz 10 lasera do temperature paljenja fuzijske reakcije u vremenu pre nego što stigne da se rasprši na primetnu udaljenost usled toplotnog kretanja atoma (10-9 s).

Termonuklearna fuzija je osnova hidrogenske (termonuklearne) bombe. U takvoj bombi dolazi do samoodržive termonuklearne reakcije eksplozivne prirode. Eksploziv je mješavina deuterija i tricijuma. Energija nuklearne fisione bombe koristi se kao izvor energije aktivacije (izvor visokih temperatura). Prva termonuklearna bomba na svijetu stvorena je u SSSR-u 1953. godine.

Krajem 50-ih godina SSSR je počeo raditi na ideji termonuklearne fuzije u reaktorima tipa TOKAMAK (toroidalna komora u magnetskom polju zavojnice). Princip rada je sljedeći: toroidna komora se evakuira i puni plinskom mješavinom deuterijuma i tritijuma. Kroz smjesu se propušta struja od nekoliko miliona ampera. Za 1-2 sekunde temperatura smjese raste na stotine hiljada stepeni. U komori se formira plazma. Dalje zagrijavanje se vrši ubrizgavanjem neutralnih atoma deuterija i tritijuma sa energijom od 100 - 200 keV. Temperatura plazme raste na desetine miliona stepeni i počinje samoodrživa reakcija fuzije. Nakon 10-20 minuta u plazmi će se akumulirati teški elementi iz djelomično isparavajućeg materijala zidova komore. Plazma se hladi i termonuklearno sagorevanje prestaje. Komora se mora ponovo isključiti i očistiti od nakupljenih nečistoća. Dimenzije torusa za termičku snagu reaktora od 5000 MW su sljedeće: Spoljni radijus -10m; unutrašnji radijus - 2,5 m.

Istraživanja kako bi se pronašao način kontrole termonuklearnih reakcija, tj. Upotreba termonuklearne energije u miroljubive svrhe se razvija velikim intenzitetom.

1991. godine, u zajedničkom evropskom postrojenju u Velikoj Britaniji, po prvi put je postignuto značajno oslobađanje energije tokom kontrolirane termonuklearne fuzije. Optimalni režim je održavan 2 sekunde i bio je praćen oslobađanjem energije od oko 1,7 MW. Maksimalna temperatura bila je 400 miliona stepeni.

Termonuklearni električni generator. Kada se deuterijum koristi kao gorivo za fuziju, dvije trećine energije mora se osloboditi u obliku kinetičke energije nabijenih čestica. Koristeći elektromagnetne metode, ova energija se može pretvoriti u električnu energiju.

Električna energija se može dobiti u stacionarnom i pulsnom režimu rada instalacije. U prvom slučaju, ioni i elektroni koji nastaju kao rezultat samoodržive reakcije fuzije su inhibirani magnetnim poljem. Jonska struja se odvaja od struje elektrona pomoću poprečnog magnetnog polja. Efikasnost takvog sistema prilikom direktnog kočenja bit će oko 50%, a ostatak energije će se pretvoriti u toplinu.

Fuzijski motori (nije implementirano). Područje primjene: svemirski brod. Potpuno jonizovana deuterijumska plazma na temperaturi od 1 milijardu stepeni Celzijusa drži se u obliku kabla linearnim magnetskim poljem zavojnica supraprovodnika. Radni fluid se dovodi u komoru kroz zidove, hladi ih i zagrijava strujanjem oko plazma kabla. Aksijalna brzina oticanja jona na izlazu iz magnetne mlaznice je 10.000 km/s.

Godine 1972., na jednom sastanku Rimskog kluba - organizacije koja proučava uzroke i traži rješenja za probleme na planetarnim razmjerima - sačinili su izvještaj naučnika E. von Weinzsäcker, A. H. Lovins i proizveo je efekat bombe koja je eksplodirala. Prema podacima navedenim u izvještaju, energetski izvori planete - ugalj, gas, nafta i uranijum - biće dovoljni do 2030. godine. Da biste iskopavali ugalj, iz kojeg možete dobiti energiju u vrijednosti od 1 dolara, morat ćete potrošiti energiju koja košta 99 centi.

Uran-235, koji služi kao gorivo za nuklearne elektrane, nije toliko bogat u prirodi: samo 5% ukupne količine uranijuma u svijetu, od čega je 2% u Rusiji. Stoga se nuklearne elektrane mogu koristiti samo u pomoćne svrhe. Istraživanje naučnika koji su pokušali da dobiju energiju iz plazme na TOKAMAK-ima ostaje skupa vježba do danas. Godine 2000. pojavili su se izvještaji da Evropska atomska zajednica (CERN) i Japan grade prvi segment TOKAMAKA.

Spas možda nije „mirni atom“ nuklearne elektrane, već „vojni“ – energija termonuklearne bombe.

Ruski naučnici su svoj izum nazvali kotao sa eksplozivnim sagorevanjem (ECC). Princip rada PIC-a zasniva se na eksploziji ultra-male termonuklearne bombe u posebnom sarkofagu - kotlu. Eksplozije se dešavaju redovno. Zanimljivo je da je u VBC-u pritisak na zidove kotla tokom eksplozije manji nego u cilindrima običnog automobila.

Za siguran rad kotla, unutrašnji prečnik kotla mora biti najmanje 100 metara. Dvostruki čelični zidovi i armirano-betonska školjka debljine 30 metara ublažit će vibracije. Za njegovu konstrukciju koristit će se samo visokokvalitetni čelik, poput dva moderna vojna bojna broda. Planirano je da se KVS gradi 5 godina. 2000. godine, u jednom od zatvorenih gradova Rusije, pripremljen je projekat izgradnje eksperimentalne instalacije za "bombu" od 2-4 kilotona nuklearnog ekvivalenta. Cijena ovog FAC-a je 500 miliona dolara. Naučnici su izračunali da će se isplatiti za godinu dana, a za još 50 godina će davati praktično besplatnu struju i toplotu. Prema riječima menadžera projekta, cijena energije koja je ekvivalentna sagorijevanju tone nafte bit će manja od 10 dolara.

40 KVG-a je u stanju da zadovolji potrebe čitavog nacionalnog energetskog sektora. Sto - sve zemlje evroazijskog kontinenta.

Godine 1932. eksperimentalno je otkriven pozitron - čestica mase elektrona, ali s pozitivnim nabojem. Ubrzo je sugerisano da simetrija naelektrisanja postoji u prirodi: a) svaka čestica mora imati antičesticu; b) zakoni prirode se ne mijenjaju kada se sve čestice zamijene odgovarajućim antičesticama i obrnuto. Antiproton i antineutron su otkriveni sredinom 50-ih godina. U principu, može postojati antimaterija koja se sastoji od atoma, čija jezgra uključuju antiprotone i antineutrone, a njihovu ljusku čine pozitroni.

Ugrušci antimaterije kosmoloških veličina bi predstavljali antisvjetove, ali ih nema u prirodi. Antimaterija se sintetiše samo u laboratorijskim razmerama. Tako su 1969. godine na akceleratoru Serpukhov sovjetski fizičari otkrili antihelijumske jezgre koje se sastoje od dva antiprotona i jednog antineutrona.

Što se tiče mogućnosti pretvorbe energije, antimaterija se ističe po tome što kada dođe u kontakt sa materijom dolazi do anihilacije (destrukcije) uz oslobađanje kolosalne energije (obje vrste materije nestaju, pretvarajući se u zračenje). Dakle, elektron i pozitron, anihilirajući, generišu dva fotona. Jedna vrsta materije – nabijene masivne čestice – pretvara se u drugu vrstu materije – neutralne čestice bez mase. Koristeći Ajnštajnov odnos o ekvivalenciji energije i mase (E=mc 2), nije teško izračunati da se anihilacijom jednog grama materije proizvodi ista energija koja se može dobiti sagorevanjem 10.000 tona uglja, a jedna tona antimaterije bila bi dovoljna da obezbedi energiju za celu planetu godinu dana.

Astrofizičari vjeruju da je anihilacija ta koja daje gigantsku energiju kvazizvjezdanih objekata - kvazara.

Godine 1979. grupa američkih fizičara uspjela je registrirati prisustvo prirodnih antiprotona. Donijeli su ih kosmički zraci.

NUKLEARNE ENERGIJE
Nuklearna energija

Nuklearne energije- to je energija koja se oslobađa kao rezultat unutrašnjeg restrukturiranja atomskih jezgara. Nuklearna energija se može dobiti nuklearnim reakcijama ili radioaktivnim raspadom jezgara. Glavni izvori nuklearne energije su reakcije fisije teških jezgara i fuzija (kombinacija) lakih jezgara. Potonji proces se naziva i termonuklearne reakcije.
Pojava ova dva glavna izvora nuklearne energije može se objasniti uzimanjem u obzir zavisnosti specifične energije vezivanja jezgra o masenom broju A (broj nukleona u jezgru). Specifična energija vezivanja ε pokazuje koja prosječna energija mora biti prenesena pojedinačnom nukleonu da bi se svi nukleoni oslobodili iz datog jezgra. Specifična energija vezivanja je maksimalna (≈8,7 MeV) za jezgra u području gvožđa (A = 50 – 60) i naglo opada kada se pređe na laka jezgra koja se sastoje od malog broja nukleona, a glatko kada se pomeraju ka teška jezgra sa
A > 200. Zahvaljujući ovoj zavisnosti ε od ​​A, nastaju dve gore navedene metode dobijanja nuklearne energije: 1) podelom teškog jezgra na dva lakša i
2) zbog kombinacije (sinteze) dva laka jezgra i njihove transformacije u jedno teže. U oba procesa dolazi do prijelaza na jezgre u kojima su nukleoni jače vezani, a dio nuklearne energije vezivanja se oslobađa.
Prvi način generiranja energije koristi se u nuklearnom reaktoru i atomskoj bombi, drugi - u termonuklearnom reaktoru i termonuklearnoj (vodikovoj) bombi u razvoju. Termonuklearne reakcije su također izvor energije za zvijezde.
Dvije metode proizvodnje energije o kojima se govori su rekordne u pogledu energije po jedinici mase goriva. Dakle, potpunom fisijom 1 grama uranijuma oslobađa se energija od oko 10 11 J, tj. približno isto kao i prilikom eksplozije 20 kg trinitrotoluena (TNT). Dakle, nuklearno gorivo je 10 7 puta efikasnije od hemijskog goriva.

Široka upotreba nuklearne energije započela je zahvaljujući naučnom i tehnološkom napretku ne samo u vojnom području, 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 nuklearnog oružja koristi se velika količina visoko aktivnih materijala. 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.

Skladištenje tako velike količine opasnih materijala 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 najvažnija funkcija je kontrola nad aktivnostima zemalja u nuklearnom polju. Organizacija osigurava da se razvoj i korištenje nuklearne energije odvija samo u miroljubive svrhe.

Svrha ovog programa je osiguranje bezbednog korišćenja nuklearne energije, zaštita ljudi i životne sredine od uticaja 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 toga počeli su se razvijati programi za brzi rast nuklearne energije 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 imala 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 svemirskim brodovima 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 izgradnju svemirske letjelice koja će biti opremljena nuklearnim raketnim motorom i koja će moći doći do Mjeseca i Marsa. Ali za sada je sve ovo u fazi prijedloga.

Primjena nuklearne energije u industriji

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

Nuklearna energija, čija upotreba u hemijskoj industriji omogućava dobijanje novih hemijskih elemenata, pomaže u ponovnom stvaranju procesa koji se dešavaju u zemljinoj kori.

Nuklearna energija se također koristi za desalinizaciju slane vode. Primjena u crnoj metalurgiji omogućava dobivanje željeza iz željezne rude. U boji - koristi se za proizvodnju aluminijuma.

Upotreba nuklearne energije u poljoprivredi

Upotreba nuklearne energije u poljoprivredi 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 najboljih metoda primjene gnojiva. 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, pa je ambiciozni projekat odustao.

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.

Zbog toga se koristi kao alternativa, ali je proces dobijanja i korišćenja povezan sa velikim rizikom za život i životnu sredinu.

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 izmišljena potpuno sigurna metoda za odlaganje nuklearnog otpada.

Univerzitet za menadžment"
Odsjek za upravljanje inovacijama
u disciplini: “Koncepti savremene prirodne nauke”
Prezentacija na temu: Nuklearna
energija: njena suština i
upotreba u tehnologiji i
tehnologije

Plan prezentacije

Uvod
Nuklearne energije.
Istorija otkrića nuklearne energije
Nuklearni reaktor: istorija nastanka, struktura,
osnovni principi, klasifikacija reaktora
Područja korištenja nuklearne energije
Zaključak
Korišteni izvori

Uvod

Energetika je najvažniji sektor nacionalne privrede,
pokriva energetske resurse, proizvodnju, transformaciju,
prijenos i korištenje različitih vrsta energije. Ovo je osnova
državna ekonomija.
Svijet prolazi kroz proces industrijalizacije, što zahtijeva
dodatna potrošnja materijala, što povećava troškove energije.
S porastom stanovništva povećava se potrošnja energije za obradu tla,
žetva, proizvodnja đubriva itd.
Trenutno su mnogi prirodni resursi lako dostupni
planete ponestaju. Potrebno je dosta vremena za ekstrakciju sirovina
duboko ili na morskim policama. Ograničene svjetske rezerve
nafta i gas, čini se, predstavljaju perspektivu čovečanstvu
energetska kriza.
Međutim, korištenje nuklearne energije daje čovječanstvu
priliku da se to izbjegne, budući da su rezultati fundamentalni
istraživanje fizike atomskog jezgra omogućava otklanjanje prijetnje
energetsku krizu korištenjem oslobođene energije
u nekim reakcijama atomskih jezgara

Nuklearne energije

Nuklearna energija (atomska energija) je energija
sadržane u atomskim jezgrama i oslobođene
tokom nuklearnih reakcija. nuklearne elektrane,
oni koji proizvode ovu energiju proizvode 13-14%
svjetska proizvodnja električne energije. .

Istorija otkrića nuklearne energije

1895 V.K. Roentgen otkriva jonizujuće zračenje (rendgenske zrake)
1896 A. Becquerel otkriva fenomen radioaktivnosti.
1898. M. Sklodowska i P. Curie otkrivaju radioaktivne elemente
Po (Polonijum) i Ra (Radijum).
1913. N. Bohr razvija teoriju strukture atoma i molekula.
1932. J. Chadwick otkriva neutrone.
1939. O. Hahn i F. Strassmann proučavaju fisiju jezgara U pod uticajem
spori neutroni.
Decembar 1942. - Prvi samoodrživi
kontrolirana lančana reakcija nuklearne fisije u reaktoru SR-1 (Grupa
fizičari sa Univerziteta u Čikagu, na čelu sa E. Fermijem).
25. decembar 1946. - Pušten je u rad prvi sovjetski reaktor F-1
kritičnom stanju (grupa fizičara i inženjera na čelu sa
I.V. Kurchatova)
1949. – Pušten je u rad prvi reaktor za proizvodnju Pu
27. juna 1954. – Puštena je u rad prva nuklearna elektrana na svijetu
elektrana električne snage 5 MW u Obninsku.
Do početka 90-ih godina radilo je više od 430 nuklearnih elektrana u 27 zemalja svijeta.
energetski reaktori ukupnog kapaciteta cca. 340 GW.

Istorija stvaranja nuklearnog reaktora

Enriko Fermi (1901-1954)
Kurchatov I.V. (1903-1960)
1942 u SAD, pod vodstvom E. Fermija, prvi
nuklearni reaktor.
1946 Prvi sovjetski reaktor pokrenut je pod vodstvom
Akademik I.V. Kurchatov.

Projekt nuklearnog reaktora (pojednostavljeni)

Bitni elementi:
Aktivna zona sa nuklearnim gorivom i
retarder;
Okolina reflektora neutrona
aktivna zona;
Rashladna tečnost;
Sistem kontrole lančane reakcije,
uključujući zaštitu u hitnim slučajevima
Zaštita od zračenja
Sistem daljinskog upravljanja
Glavne karakteristike reaktora su
njegova izlazna snaga.
Snaga 1 MW - 3·1016 podjela
za 1 sek.
Shematski ustroj nuklearne elektrane
Poprečni presjek heterogenog reaktora

Struktura nuklearnog reaktora

Faktor umnožavanja neutrona

Karakterizira brzi rast broja
neutrona i jednak je omjeru broja
neutrona u jednoj generaciji
lančana reakcija na broj koji ih je rodio
neutrona prethodne generacije.
k=Si/Si-1
k<1 – Реакция затухает
k=1 – Reakcija se odvija stacionarno
k=1,006 – Granica upravljivosti
reakcije
k>1,01 – Eksplozija (za reaktor na
oslobađanje energije toplotnih neutrona
će rasti 20.000 puta u sekundi).
Tipična lančana reakcija za uranijum;

10. Reaktor se kontroliše pomoću šipki koje sadrže kadmijum ili bor.

Razlikuju se sljedeće vrste šipki (prema namjeni primjene):
Kompenzacijske šipke – kompenziraju početni višak
reaktivnost, produžava se kako gorivo izgara; do 100
stvari
Kontrolne šipke - za održavanje kritičnih
stanja u bilo koje vrijeme, za zaustavljanje, pokretanje
reaktor; neki
Napomena: razlikuju se sljedeće vrste štapova (prema namjeni
aplikacije):
Kontrolne i kompenzacijske šipke su opcione
predstavljaju različite strukturne elemente
registracija
Šipke za hitne slučajeve - resetiranje gravitacijom
do središnjeg dijela jezgra; neki. Možda
Osim toga, neke od kontrolnih šipki su također resetirane.

11. Klasifikacija nuklearnih reaktora prema neutronskom spektru

Reaktor na termičkim neutronima ("termički reaktor")
Za postizanje topline potreban je moderator brzih neutrona (voda, grafit, berilij).
energije (frakcije eV).
Mali gubici neutrona u moderatoru i konstrukcijskim materijalima =>
prirodni i blago obogaćeni uranijum se može koristiti kao gorivo.
Snažni energetski reaktori mogu koristiti uranijum sa visokim
obogaćivanje - do 10%.
Potrebna je velika rezerva reaktivnosti.
Reaktor na brzim neutronima ("brzi reaktor")
Uranijum karbid UC, PuO2 itd. se koristi kao moderator i moder
Mnogo je manje neutrona (0,1-0,4 MeV).
Kao gorivo se može koristiti samo visoko obogaćeni uranijum. Ali
u isto vrijeme, efikasnost goriva je 1,5 puta veća.
Potreban je reflektor neutrona (238U, 232Th). Vraćaju se u aktivnu zonu
brzi neutroni sa energijama iznad 0,1 MeV. Neutroni zarobljeni jezgrima 238U, 232Th,
troše se na dobijanje fisilnih jezgara 239Pu i 233U.
Izbor građevinskih materijala nije ograničen poprečnim presjekom upijanja, Reserve
mnogo manje reaktivnosti.
Intermedijarni neutronski reaktor
Brzi neutroni se usporavaju na energiju od 1-1000 eV prije apsorpcije.
Visoko opterećenje nuklearnog goriva u odnosu na termalne reaktore
neutroni
Nemoguće je izvršiti proširenu reprodukciju nuklearnog goriva, kao u
reaktor na brzim neutronima.

12. Polaganjem goriva

Homogeni reaktori - gorivo i moderator predstavljaju homogene
mješavina
Nuklearno gorivo se nalazi u jezgri reaktora u obliku
homogena smeša: rastvori soli uranijuma; suspenzija uranijum oksida u
laka i teška voda; čvrsti moderator impregniran uranijumom;
rastopljene soli. Opcije za homogene reaktore sa
gasovito gorivo (gasovita uranijumska jedinjenja) ili suspenzija
uranijumska prašina u gasu.
Toplotu stvorenu u jezgru uklanja rashladna tečnost (voda,
gas, itd.) koji se kreće kroz cevi kroz jezgro; ili mješavina
gorivo sa moderatorom samo po sebi služi kao rashladno sredstvo,
cirkulišu kroz izmenjivače toplote.
Nije u širokoj upotrebi (visoka korozija konstrukcije
materijala u tečnom gorivu, složenost dizajna reaktora
čvrste smjese, više opterećenja slabo obogaćenog uranijuma
gorivo, itd.)
Heterogeni reaktori - gorivo se u jezgru stavlja diskretno
u obliku blokova između kojih se nalazi moderator
Glavna karakteristika je prisustvo gorivnih elemenata
(TVELs). Gorivne šipke mogu imati različite oblike (šipke, ploče
itd.), ali uvijek postoji jasna granica između goriva,
moderator, rashladna tečnost itd.
Velika većina reaktora koji se danas koriste jesu
heterogene, što je zbog njihovih dizajnerskih prednosti u pogledu
u poređenju sa homogenim reaktorima.

13. Po prirodi upotrebe

Ime
Svrha
Snaga
Eksperimentalno
reaktorima
Proučavanje različitih fizičkih veličina,
čije su vrijednosti neophodne za
dizajn i rad nuklearnog
reaktorima.
~103W
Istraživanja
reaktorima
Tokovi neutrona i γ-kvanta stvoreni u
aktivna zona, koristi se za
istraživanja u oblasti nuklearne fizike,
fizika čvrstog stanja, radijaciona hemija,
biologija, za ispitivanje materijala,
dizajniran za rad u intenzivnim uslovima
neutronski tok (uključujući nuklearne dijelove
reaktori) za proizvodnju izotopa.
<107Вт
Istaknuti
Ja sam energičan
obično ne
korišteno
Izotopski reaktori
Za proizvodnju izotopa koji se koriste u
nuklearnog oružja, na primjer, 239Pu, i in
industrija.
~103W
Energija
reaktorima
Za dobijanje električnih i termičkih
energije koja se koristi u energetskom sektoru, sa
desalinizacija vode, za pogon
brodske instalacije itd.
Do 3-5 109W

14. Sastavljanje heterogenog reaktora

U heterogenom reaktoru nuklearno gorivo se distribuira u aktivnom
zona diskretno u obliku blokova, između kojih se nalazi
moderator neutrona

15. Nuklearni reaktor teške vode

Prednosti
Manji presjek apsorpcije
Neutroni => Poboljšano
neutronska ravnoteža =>
Koristite kao
gorivo prirodnog uranijuma
Mogućnost kreiranja
industrijska teška voda
reaktori za proizvodnju
tricijum i plutonijum, kao i
širok spektar izotopa
proizvode, uključujući
medicinske svrhe.
Nedostaci
Visoka cijena deuterija

16. Prirodni nuklearni reaktor

U prirodi, pod uslovima kao
umjetni reaktor, kan
stvaraju prirodna područja
nuklearni reaktor.
Jedini poznati prirodni
nuklearnog reaktora postojalo 2 milijarde
godine u regiji Oklo (Gabon).
Poreklo: veoma bogata žila ruda uranijuma dobija vodu iz
površine, koja igra ulogu moderatora neutrona. Slučajno
raspadanje pokreće lančanu reakciju. Kada je aktivan, voda proključa,
reakcija slabi - samoregulacija.
Reakcija je trajala oko 100.000 godina. Sada to nije moguće zbog
rezerve uranijuma iscrpljene prirodnim raspadom.
Sprovode se terenska istraživanja radi proučavanja migracija
izotopi – važni za razvoj tehnika podzemnog odlaganja
radioaktivnog otpada.

17. Oblasti upotrebe nuklearne energije

Nuklearna elektrana
Shema rada nuklearne elektrane na dvokružni krug
energetski reaktor sa vodom pod pritiskom (VVER)

18.

Pored nuklearnih elektrana koriste se i nuklearni reaktori:
na nuklearnim ledolomcima
o nuklearnim podmornicama;
tokom operacije nuklearnih projektila
motori (posebno na AMS).

19. Nuklearna energija u svemiru

svemirska sonda
Cassini, kreirao
projekat NASA-e i ESA-e,
lansiran 15.10.1997 za
serija studija
objekata Sunca
sistemima.
Proizvodnja električne energije
izvršila trojica
radioizotop
termoelektrični
generatori: Cassini
nosi 30 kg 238Pu na brodu,
koji se raspadajući,
oslobađa toplotu
konvertibilan u
struja

20. Svemirski brod "Prometej 1"

NASA razvija nuklearni reaktor
sposoban za rad u uslovima
bestežinsko stanje.
Cilj je snabdijevanje prostora energijom
brod "Prometej 1" prema projektu
traganje za životom na Jupiterovim mesecima.

21. Bomba. Princip nekontrolisane nuklearne reakcije.

Jedina fizička potreba je da se dobije kritična
mase za k>1,01. Nije potreban razvoj kontrolnog sistema –
jeftinije od nuklearnih elektrana.
Metoda "pištolja".
Dva ingota uranijuma subkritičnih masa kada se spoje premašuju
kritičan. Stepen obogaćenja 235U nije manji od 80%.
Ova vrsta "bebi" bombe bačena je na Hirošimu 06/08/45 8:15
(78-240 hiljada ubijenih, 140 hiljada umrlo u roku od 6 meseci)

22. Eksplozivna metoda presovanja

Bomba na bazi plutonijuma, koja, koristeći kompleks
sistema za istovremenu detonaciju konvencionalnih eksploziva je komprimiran na
superkritična veličina.
Bomba ovog tipa "Debeli čovek" bačena je na Nagasaki
09/08/45 11:02
(75 hiljada ubijenih i ranjenih).

23. Zaključak

Energetski problem je jedan od najvažnijih problema koji
Danas čovečanstvo mora da odluči. Takve stvari su već postale uobičajene
dostignuća nauke i tehnologije kao sredstva trenutne komunikacije, brzo
transport, istraživanje svemira. Ali sve ovo zahtijeva
ogromna potrošnja energije.
Nagli porast proizvodnje i potrošnje energije doveo je do novog
akutni problem zagađenja životne sredine, koji predstavlja
ozbiljna opasnost po čovečanstvo.
Svjetske energetske potrebe u narednim decenijama
će se brzo povećati. Bez jednog izvora energije
moći će ih obezbijediti, pa je potrebno razviti sve izvore
energije i efikasno koristiti energetske resurse.
U najbližoj fazi razvoja energetike (prve decenije 21. veka)
Najperspektivniji će ostati energija uglja i nuklearna energija
energije sa termalnim reaktorima i reaktorima na brze neutrone. Međutim, možete
nadam se da se čovečanstvo neće zaustaviti na putu napretka,
povezana sa potrošnjom energije u sve većim količinama.