کاهش قیمت نفت به طور خودکار رقابت پذیری نیروگاه های هسته ای را کاهش می دهد.

عیب اصلی نیروگاه های هسته ای- پیامدهای شدید حوادث، برای جلوگیری از تجهیز نیروگاه های هسته ای پیچیده ترین سیستم هاایمنی با حاشیه های متعدد و افزونگی، اطمینان از حذف ذوب هسته حتی در صورت بروز حداکثر حادثه مبتنی بر طراحی (پارگی کامل عرضی محلی خط لوله حلقه گردش راکتور).
یک مشکل جدی برای نیروگاه های هسته ای، انحلال آنها پس از اتمام منابع است که طبق برآوردها می تواند تا 20 درصد هزینه ساخت آنها باشد.
به دلایل فنی، بسیار نامطلوب است که NPP ها در حالت های مانور کار کنند، یعنی پوشش بخش متغیر برنامه بار الکتریکی.

انرژی هسته ای بیشتر با فاجعه چرنوبیل که در سال 1986 اتفاق افتاد مرتبط است. سپس تمام جهان از عواقب این انفجار شوکه شد راکتور هسته ایمنجر به هزاران نفر می شود مشکلات جدیسلامتی یا مرگ هزاران هکتار از زمین های آلوده که در آن زندگی، کار و کشت محصولات غیرممکن است. روش اکولوژیکیتولید انرژی، که گامی به سوی آینده ای روشن تر برای میلیون ها نفر خواهد بود؟

مزایای انرژی هسته ای

ساخت و ساز نیروگاه های هسته ایسودآور باقی می ماند حداقل هزینه هابرای تولید انرژی همانطور که می دانید برای بهره برداری از نیروگاه های حرارتی به زغال سنگ نیاز است و مصرف روزانه آن حدود یک میلیون تن است. علاوه بر هزینه زغال سنگ، هزینه حمل و نقل سوخت نیز اضافه می شود که هزینه زیادی نیز دارد. در مورد نیروگاه های هسته ای، این اورانیوم غنی شده است که در ارتباط با آن در هزینه حمل و نقل سوخت و خرید آن صرفه جویی می شود.


همچنین غیرممکن است که دوستی زیست محیطی عملکرد نیروگاه های هسته ای را مورد توجه قرار ندهیم، زیرا مدت زمان طولانیاعتقاد بر این بود که این انرژی هسته ای است که به آلودگی پایان می دهد محیط. شهرهایی که در اطراف ساخته شده اند نیروگاه های هسته ای، سازگار با محیط زیست است، زیرا عملکرد راکتورها با انتشار مداوم مواد مضر در جو همراه نیست، علاوه بر این، استفاده از سوخت هسته ای به اکسیژن نیاز ندارد. در نتیجه، فاجعه زیست محیطی شهرها تنها می تواند از گازهای خروجی اگزوز و بهره برداری از سایر تأسیسات صنعتی متحمل شود.

پس انداز در این موردبه دلیل عدم نیاز به ساخت رخ می دهد امکانات درمانیبرای کاهش انتشار محصولات احتراق در محیط. مشکل آلودگی شهرهای بزرگامروزه این موضوع بیشتر و بیشتر مورد توجه قرار می گیرد، زیرا اغلب سطح آلودگی در شهرهایی که نیروگاه های حرارتی ساخته می شوند 2 تا 2.5 برابر از شاخص های مهم آلودگی هوا با گوگرد، خاکستر بادی، آلدئیدها، اکسیدهای کربن و نیتروژن فراتر می رود.

فاجعه چرنوبیلدرس بزرگی برای جامعه جهانی شده است که در رابطه با آن می توان گفت که عملکرد نیروگاه های هسته ای هر سال ایمن تر می شود. تقریبا تمام نیروگاه های هسته ای نصب شده اند اقدامات اضافیامنیت، که احتمال وقوع حادثه ای مانند فاجعه چرنوبیل را تا حد زیادی کاهش داد. راکتورهای از نوع چرنوبیل RBMK با راکتورهای نسل جدید با ایمنی بالا جایگزین شدند.

معایب انرژی هسته ای

عیب اصلی انرژی هسته‌ای یادآوری این است که چگونه تقریباً 30 سال پیش، یک حادثه در یک راکتور رخ داد، انفجاری که در آن غیرممکن و عملاً غیرواقعی تلقی می‌شد و باعث یک تراژدی جهانی شد. این اتفاق به این دلیل رخ داد که این حادثه نه تنها اتحاد جماهیر شوروی، بلکه کل جهان را تحت تأثیر قرار داد - ابر رادیواکتیو از اوکراین فعلی ابتدا به سمت بلاروس رفت، پس از فرانسه، ایتالیا، و بنابراین به ایالات متحده رسید.

حتی تصور اینکه روزی ممکن است دوباره این اتفاق بیفتد، باعث می‌شود که بسیاری از مردم و دانشمندان با ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای جدید مخالفت کنند. به هر حال، فاجعه چرنوبیل تنها حادثه از این نوع در نظر گرفته نمی شود، وقایع حادثه در ژاپن در نیروگاه هسته ای اوناگاواو نیروگاه هسته ای فوکوشیما - 1جایی که در اثر یک زلزله شدید آتش سوزی شروع شد. باعث ذوب شدن سوخت هسته ای در راکتور بلوک شماره 1 شد که به دلیل آن نشت تشعشع آغاز شد. این نتیجه تخلیه جمعیتی بود که در فاصله 10 کیلومتری ایستگاه ها زندگی می کردند.

همچنین لازم به یادآوری است که یک حادثه بزرگ در آن رخ داد که در آن 4 نفر جان باختند و بیش از 200 نفر در اثر بخار داغ توربین سومین راکتور زخمی شدند. هر روز به تقصیر انسان یا در اثر عوامل، حوادثی در نیروگاه های هسته ای ممکن می شود که در نتیجه آن زباله های رادیواکتیو وارد غذا، آب و محیط زیست شده و میلیون ها انسان را مسموم می کند. این همان چیزی است که امروزه به عنوان نقطه ضعف اصلی انرژی هسته ای در نظر گرفته می شود.

علاوه بر این، مشکل دفع زباله های رادیواکتیو بسیار حاد است، مناطق وسیعی برای ساخت دفن مورد نیاز است که مشکل بزرگبرای کشورهای کوچک علیرغم این واقعیت که زباله ها قیر هستند و در پشت ضخامت آهن و سیمان پنهان شده اند، هیچکس نمی تواند به همه اطمینان دهد که سال ها برای مردم ایمن می ماند. همچنین فراموش نکنید که دفع زباله های رادیواکتیو بسیار پرهزینه است، به دلیل صرفه جویی در هزینه های انجماد، سوزاندن، تراکم و سیمان کردن زباله های رادیواکتیو، امکان نشت آنها وجود دارد. با بودجه پایدار و قلمرو وسیع کشور، این مشکل وجود ندارد، اما هر ایالتی نمی تواند به این موضوع ببالد.

همچنین شایان ذکر است که در حین بهره برداری از نیروگاه های هسته ای، مانند هر تولیدی، حوادثی رخ می دهد که باعث انتشار زباله های رادیواکتیو در جو، زمین و رودخانه ها می شود. ریزترین ذرات اورانیوم و سایر ایزوتوپ ها در هوای شهرهایی که نیروگاه های هسته ای ساخته می شوند وجود دارد که باعث مسمومیت محیطی می شود.

یافته ها

اگرچه انرژی هسته ای منبع آلودگی و بلایای احتمالی باقی مانده است، اما باید توجه داشت که توسعه آن ادامه خواهد یافت، اگر فقط به این دلیل که راه ارزانانرژی گرفتنو ذخایر سوخت هیدروکربنی به تدریج در حال اتمام است. در دستان ماهر، انرژی هسته ای در واقع می تواند راهی ایمن و سازگار با محیط زیست برای تولید انرژی شود، اما همچنان شایان ذکر است که بیشتر بلایا دقیقاً به خاطر انسان اتفاق افتاده است.

در مشکلات مربوط به دفع زباله های رادیواکتیو، بسیار مهم است همکاری های بین المللیزیرا تنها این کشور می تواند بودجه کافی برای دفع ایمن و طولانی مدت زباله های رادیواکتیو و سوخت هسته ای مصرف شده را تامین کند.

کاربرد همه جا حاضر انرژی هسته ایبه لطف شروع شد پیشرفت علمی و فناورینه تنها در زمینه نظامی، بلکه برای اهداف صلح آمیز. امروزه بدون آن در صنعت، انرژی و پزشکی غیرممکن است.

با این حال، استفاده از انرژی هسته ای نه تنها مزایا، بلکه معایبی نیز دارد. اول از همه، خطر تشعشعات، هم برای انسان و هم برای محیط زیست است.

استفاده از انرژی هسته ای در دو جهت در حال توسعه است: استفاده در انرژی و استفاده از ایزوتوپ های رادیواکتیو.

در ابتدا قرار بود از انرژی اتمی فقط برای مقاصد نظامی استفاده شود و همه پیشرفت ها به این سمت پیش رفت.

استفاده از انرژی هسته ای در عرصه نظامی

تعداد زیادی از مواد بسیار فعال برای تولید استفاده می شود سلاح های هسته ای. کارشناسان تخمین می زنند که کلاهک های هسته ای حاوی چندین تن پلوتونیوم هستند.

به سلاح های هسته ای به این دلیل گفته می شود که باعث تخریب سرزمین های وسیع می شوند.

با توجه به برد و قدرت بار، سلاح های هسته ای به موارد زیر تقسیم می شوند:

• تاکتیکی.
• عملیاتی – تاکتیکی.
• راهبردی.

سلاح های هسته ای به دو دسته اتمی و هیدروژنی تقسیم می شوند. سلاح های هسته ای بر اساس واکنش های زنجیره ای کنترل نشده شکافت هسته های سنگین و واکنش ها هستند و برای یک واکنش زنجیره ای از اورانیوم یا پلوتونیوم استفاده می شود.

ذخیره سازی از این قبیل تعداد زیادی مواد خطرناکاین یک تهدید بزرگ برای بشریت است. و استفاده از انرژی هسته ای برای مقاصد نظامی می تواند منجر به عواقب ناگواری شود.

برای اولین بار در سال 1945 از سلاح هسته ای برای حمله به شهرهای هیروشیما و ناکازاکی ژاپن استفاده شد. عواقب این حمله فاجعه بار بود. همانطور که می دانید این اولین و آخرین استفاده از انرژی هسته ای در جنگ بود.

آژانس بین المللی انرژی اتمی (IAEA)

آژانس بین المللی انرژی اتمی در سال 1957 با هدف توسعه همکاری بین کشورها در زمینه استفاده از انرژی اتمی برای اهداف صلح آمیز تأسیس شد. این آژانس از همان ابتدا برنامه "ایمنی هسته ای و حفاظت از محیط زیست" را اجرا می کند.

اما بیشترین عملکرد اصلی- این کنترل بر فعالیت های کشورها در حوزه هسته ای است. این سازمان کنترل می کند که توسعه و استفاده از انرژی هسته ای فقط برای اهداف صلح آمیز انجام شود.

هدف از این برنامه ارائه استفاده ایمنانرژی هسته ای، حفاظت از انسان و محیط زیست در برابر اثرات تشعشعات. این آژانس همچنین پیامدهای حادثه در نیروگاه هسته ای چرنوبیل را مورد مطالعه قرار داد.

این آژانس همچنین از مطالعه، توسعه و استفاده از انرژی هسته ای برای اهداف صلح آمیز حمایت می کند و به عنوان یک واسطه در تبادل خدمات و مواد بین اعضای آژانس عمل می کند.

آژانس بین‌المللی انرژی اتمی به همراه سازمان ملل استانداردهای ایمنی و بهداشت را تعریف و تعیین می‌کند.

قدرت هسته ای

در نیمه دوم دهه چهل قرن بیستم، دانشمندان شوروی شروع به توسعه اولین پروژه ها برای استفاده صلح آمیز از اتم کردند. جهت اصلی این تحولات صنعت برق بود.

و در سال 1954، یک ایستگاه در اتحاد جماهیر شوروی ساخته شد. بعد از این برنامه رشد سریعانرژی هسته ای در ایالات متحده، بریتانیا، آلمان و فرانسه شروع به توسعه کرد. اما اکثر آنها محقق نشدند. همانطور که مشخص شد، نیروگاه هسته ای نمی تواند با نیروگاه هایی که با زغال سنگ، گاز و نفت کوره کار می کنند رقابت کند.

اما پس از شروع بحران جهانی انرژی و افزایش قیمت نفت، تقاضا برای انرژی هسته ای افزایش یافت. در دهه 70 قرن گذشته، کارشناسان بر این باور بودند که ظرفیت تمام نیروگاه های هسته ای می تواند جایگزین نیمی از نیروگاه ها شود.

در اواسط دهه 1980، رشد انرژی هسته ای دوباره کاهش یافت، کشورها شروع به تجدید نظر در برنامه های ساخت نیروگاه های هسته ای جدید کردند. این امر با سیاست صرفه جویی در انرژی و کاهش قیمت نفت و همچنین فاجعه در نیروگاه چرنوبیل تسهیل شد. پیامدهای منفینه تنها برای اوکراین

پس از آن برخی کشورها ساخت و بهره برداری از نیروگاه های هسته ای را به کلی متوقف کردند.

انرژی هسته ای برای سفرهای فضایی

بیش از سه دوجین راکتور هسته ای به فضا پرواز کردند، آنها برای تولید انرژی مورد استفاده قرار گرفتند.

آمریکایی ها برای اولین بار در سال 1965 از یک راکتور هسته ای در فضا استفاده کردند. اورانیوم 235 به عنوان سوخت استفاده شد. او 43 روز کار کرد.

در اتحاد جماهیر شوروی، راکتور رومشکا در موسسه انرژی اتمی راه اندازی شد. قرار بود از آن استفاده شود فضاپیماهمراه با خیر، پس از تمام آزمایشات، او هرگز به فضا پرتاب نشد.

تاسیسات هسته ای بعدی Buk در یک ماهواره شناسایی راداری مورد استفاده قرار گرفت. اولین دستگاه در سال 1970 از کیهان بایکونور به فضا پرتاب شد.

امروز، Roskosmos و Rosatom پیشنهاد طراحی می کنند سفینه فضایی، که مجهز به موتور موشک هسته ای خواهد بود و می تواند به ماه و مریخ برسد. اما در حال حاضر، همه چیز در مرحله پیشنهاد است.

کاربرد انرژی هسته ای در صنعت

از انرژی اتمی برای افزایش حساسیت استفاده می شود تجزیه و تحلیل شیمیاییو تولید آمونیاک، هیدروژن و سایر مواد شیمیایی که برای تولید کودها استفاده می شود.

انرژی هسته ای که استفاده از آن در صنایع شیمیایی امکان دستیابی به انرژی جدید را فراهم می کند عناصر شیمیایی، به بازآفرینی فرآیندهایی که در آن رخ می دهند کمک می کند پوسته زمین.

از انرژی هسته ای برای نمک زدایی آب نمک نیز استفاده می شود. کاربرد در متالورژی آهنی امکان بازیابی آهن را فراهم می کند سنگ آهن. در رنگ - برای تولید آلومینیوم استفاده می شود.

استفاده از انرژی هسته ای در کشاورزی

استفاده از انرژی هسته ای در کشاورزیمشکلات انتخاب را حل می کند و به کنترل آفات کمک می کند.

از انرژی هسته ای برای ایجاد جهش در دانه ها استفاده می شود. این کار برای به دست آوردن ارقام جدیدی انجام می شود که عملکرد بیشتری را به ارمغان می آورند و در برابر بیماری های محصول مقاوم هستند. بنابراین، بیش از نیمی از گندمی که در ایتالیا برای تهیه ماکارونی کشت می‌شود، با استفاده از جهش‌ها پرورش داده شد.

همچنین از رادیوایزوتوپ ها برای تعیین استفاده می شود راه های بهترکاربرد کود به عنوان مثال، با کمک آنها مشخص شد که هنگام کاشت برنج، می توان مصرف کودهای نیتروژنی را کاهش داد. این نه تنها باعث صرفه جویی در پول شد، بلکه محیط زیست را نیز نجات داد.

استفاده کمی عجیب از انرژی هسته ای، پرتودهی به لارو حشرات است. این کار به منظور نمایش بی ضرر آنها برای محیط انجام می شود. در این حالت حشرات خارج شده از لاروهای تحت تابش نسلی ندارند اما از جهات دیگر کاملاً طبیعی هستند.

پزشکی هسته ای

پزشکی برای تشخیص دقیق از ایزوتوپ های رادیواکتیو استفاده می کند. ایزوتوپ های پزشکی نیمه عمر کوتاهی دارند و خطر خاصی هم برای دیگران و هم برای بیمار ایجاد نمی کنند.

یکی دیگر از کاربردهای انرژی هسته ای در پزشکی اخیراً کشف شده است. این توموگرافی گسیل پوزیترون است. می تواند به تشخیص سرطان در مراحل اولیه کمک کند.

کاربرد انرژی هسته ای در حمل و نقل

در اوایل دهه 50 قرن گذشته، تلاش هایی برای ایجاد یک تانک هسته ای انجام شد. توسعه در ایالات متحده آغاز شد، اما این پروژه هرگز عملی نشد. عمدتاً به دلیل این واقعیت است که در این تانک ها نتوانستند مشکل محافظت از خدمه را حل کنند.

شرکت معروف فورد روی خودرویی کار می کرد که با انرژی هسته ای کار می کرد. اما تولید چنین ماشینی از طرح فراتر نرفته است.

مسئله این است که تاسیسات هسته ای فضای زیادی را اشغال کرد و ماشین کاملاً کلی بود. راکتورهای فشرده هرگز ظاهر نشدند، بنابراین پروژه جاه طلبانهخاموش شد

احتمالاً مشهورترین حمل‌ونقلی که با انرژی هسته‌ای کار می‌کند، کشتی‌های مختلف نظامی و غیرنظامی هستند:

• کشتی های حمل و نقل
• ناوهای هواپیمابر.
• زیردریایی ها
• رزمناوها
• زیردریایی های هسته ای

مزایا و معایب استفاده از انرژی هسته ای

امروزه سهم تولید انرژی در جهان تقریباً 17 درصد است. اگرچه بشریت استفاده می کند اما ذخایر آن بی پایان نیست.

بنابراین، همانطور که گزینه جایگزین، استفاده می شود اما فرآیند به دست آوردن و استفاده از آن با خطر بزرگی برای زندگی و محیط زیست همراه است.

البته، راکتورهای هسته ای دائماً در حال بهبود هستند، تمام اقدامات ایمنی ممکن در حال انجام است، اما گاهی اوقات این کافی نیست. نمونه آن حوادث چرنوبیل و فوکوشیما است.

از یک سو، راکتوری که به درستی کار می کند هیچ تشعشعی به محیط ساطع نمی کند، در حالی که مقدار زیادی مواد مضر از نیروگاه های حرارتی وارد جو می شود.

بزرگترین خطر سوخت مصرف شده، پردازش و ذخیره سازی آن است. زیرا تا به امروز به طور کامل اختراع نشده است راه امندفع زباله های هسته ای

در دنیای افراد دور از انرژی هسته ای، یک ایده تقریباً توطئه آمیز وجود دارد که توریوم- این همان چیزی است که پینوکیو اتمی شیطانی از مصرف کنندگان خزدار برق پنهان می کند. ارزان، ایمن و زباله های رادیواکتیو باقی نمی گذارد - او می توانست انرژی هسته ای را به اوج قدرت برساند، اما به دلایلی این کار را نکرد.

ناوگان رآکتورهای هسته ای صنعتی امروزی به طور کامل از سوخت اورانیوم و به طور خاص از ایزوتوپ U235 استفاده می کند. این به یک دلیل ساده اتفاق افتاد - این تنها ایزوتوپ طبیعی است که قادر به پشتیبانی از یک واکنش زنجیره ای واپاشی است. طبیعی دیگر عناصر سنگینبه عنوان مثال زنجیره U238 و Th232 (همان توریم). واکنش هسته ای پشتیبانی نمی کند. چندین نمونه مصنوعی دیگر نیز وجود دارد که قادر به کار در یک راکتور هستند - برای مثال، Pu239 یا U233 معروف - که با تبدیل همان U238، Th232 به دست می‌آید.

راکتورهای آب سنگین یکی از سه طرح اصلی (به همراه راکتورهای گاز خنک و نمک مذاب) هستند که چرخه توریم را می توان در آنها اعمال کرد.

بنابراین اولین نکته این است که چرا ما صدها راکتور توریم را نمی بینیم که با خوشحالی برق جهان را تامین می کنند - توریم یک سوخت هسته ای نیست. این تنها به عنوان بخشی از یک چرخه سوخت هسته ای بسته (CFFC) منطقی است که در هیچ کجا به طور کامل اجرا نشده است. توریم علاوه بر CNFC مبتنی بر اورانیوم، به راکتورهای سریع با نسبت تولید بیش از 1، کارخانه‌های پردازش رادیوشیمیایی و سایر تراشه‌های CNFC نیاز دارد.
در واقع، Th232 رقیب U238 است - ماده ای که می تواند به سوخت هسته ای تبدیل شود. به طور کلی، هر یک از نامزدهای سوخت هسته ای دارای مزایا و معایب خود هستند:

• 1. در پوسته زمین چندین برابر اورانیوم توریم وجود دارد. این به علاوه توریم است.
• 2. توریم با اکتینیدهای جزئی مشکلی ندارد، سوخت بر اساس چرخه توریم پس از چند صد سال در برابر صدها هزار در چرخه اورانیوم غیر رادیواکتیو می شود. این مزیت اصلی آن است که در ادامه به آن می پردازیم.
• 3. با این حال، توریم باید استخراج شود، در حالی که 3.5 میلیون تن اورانیوم در حال حاضر در انبارها وجود دارد.
• 4. در طول تبدیل Th232->U233، یک Pa233 میانی تشکیل می شود که برای مدت نسبتا طولانی تجزیه می شود و یک سم نوترونی است. این یک منفی بزرگ است، در زیر در مورد آن صحبت خواهیم کرد.
• 5. ایزوتوپ جانبی U232 که در سوخت با توریم تولید خواهد شد، زنجیره ای از تابشگرهای گامای سخت را در حین واپاشی ایجاد می کند که پردازش سوخت هسته ای مصرف شده را بسیار پیچیده می کند.

واضح است که با چنین نقصی (نقطه 3) و عدم وجود CFFC، توریم حداقل برای امروز شانس چندانی برای تحقق ندارد. و در غیر این صورت توریم هیچ گونه معایب و مزیتی ندارد. به عنوان مثال، اغلب به او نسبت داده می شود که او هیچ مشکلی با گسترش فناوری های تسلیحات هسته ای ندارد. این درست نیست. بله، پلوتونیوم وجود ندارد، اما U233 وجود دارد که بمب های هسته ای عالی می سازد.

تبدیل مواد در سوخت یک راکتور مدرن: 3.5٪ U235 به محصولات شکافت تجزیه می شود، به طور موازی، 3٪ پلوتونیم از U238 تولید می شود که 2٪ آن نیز تجزیه می شود و گرما و نوترون می دهد.

حالا بیایید در مورد نکات 2 و 4 با جزئیات بیشتر صحبت کنیم، زیرا. آنها برای آینده توریم تعیین کننده هستند.

بنابراین، مشکل اکتینیدهای مینور چیست؟ در حین کار یک راکتور هسته ای بر روی سوخت معمولی و انسانی، از 3-5٪ U235 و 95-97٪ U238، پس از جذب توسط نوترون، مواد ناخوشایند مختلفی تشکیل می شود - اکتینیدهای جزئی. اینها شامل نپتونیم Np-237، ایزوتوپ های آمریکیوم Am-241، -243، کوریم Cm-242، -244، -245 است. همه آنها رادیواکتیو هستند و به طور ناخوشایندی - ساطع کننده های قدرتمند گاما هستند. با این حال، تعداد بسیار کمی از آنها در SNF تازه وجود خواهد داشت - چند کیلوگرم در تن، در برابر ده ها کیلوگرم محصول شکافت (مانند Cs-137 معروف)، که حتی فعال تر هستند. مشکل چیه؟

تبدیل ایزوتوپ ها در سوخت اورانیوم در یک راکتور.

مشکل نیمه عمر است. Cs-137 طولانی ترین نیمه عمر محصولات شکافت را دارد - و حدود 30 سال است. در 300 سال فعالیت آن 1000 ضریب و در 900 سال یک میلیارد کاهش می یابد. این بدان معنی است که در یک زمان قابل پیش بینی تاریخی، می توان نگرانی در مورد خوردگی SNF را متوقف کرد و از آن در برابر آماتورهای بد رادیواکتیویته محافظت کرد.

تخمین‌ها برای انرژی هسته‌ای: ظرفیت بر حسب GW Pel، تولید برق تاریخی در GW*s Qel، جرم سوخت مصرف‌شده بر حسب تن، جرم پلوتونیوم در این سوخت مصرف‌شده MPu بر حسب تن، و ایزوتوپ‌های دیگر بر حسب کیلوگرم.

اما برای اکتینیدهای جزئی، نیمه عمر هزاران سال است. این بدان معنی است که عمر مفید از صدها سال به ده ها هزار افزایش یافته است. تصور چنین زمانی در حال حاضر بسیار دشوار است، اما می توان تصور کرد که با کار فشرده انرژی هسته ای در چند هزار سال آینده، قلمرو نسبتاً بزرگی با سوخت هسته ای مصرف شده پر می شود و محبوب ترین حرفه "صرف می شود" محافظ ذخیره سوخت».

و سوئدی ها در حال حاضر سوخت هسته ای را برای همیشه طبق این طرح در مخزن Forsmark دفن می کنند.

اگر به جای چرخه تک سوخت (که اکنون وجود دارد)، به سمت چرخه سوخت حرکت کنیم، وضعیت تغییر می کند حلقه بسته- تولید سوخت هسته ای از U238 یا Th232 و سوزاندن آن در راکتور. از یک طرف، حجم SNF، به دلایل واضح، به شدت در حال کاهش است، اما از طرف دیگر، مقدار اکتینیدهای جزئی رشد و رشد خواهد کرد. مشکل تخریب (از طریق تبدیل و شکافت) اکتینیدهای جزئی در راکتورهای هسته ای یکی از مهم ترین مشکلات در راه استقرار CNFC از دهه 1970 بوده است.

و اینجا Th232 سوار بر اسب است. MA در چرخه سوخت هسته‌ای خود شکل نمی‌گیرد، به این معنی که هیچ مشکلی با ذخیره‌سازی SNF "برای همیشه" و مشکلی در کار با این مواد بسیار پیچیده و ناخوشایند در طول پردازش SNF اورانیوم وجود ندارد. بنابراین، توریم یک مزیت مهم به دست می آورد - CFFC روی آن می تواند به نوعی ساده تر باشد.

راکتور نمک مذاب همراه ابدی ایده انرژی توریم است.

FLiBe با مخلوطی از فلوراید U233 به شکل جامد و مایع دارای رنگ مناسب برای راکتور هسته ای است.

چنین راکتوری با کنترل نشت نوترون ها از هسته کنترل می شود و در واقع هیچ محرکی در داخل هسته ندارد و از همه مهمتر به طور مداوم با روش های رادیوشیمیایی از محصولات واپاشی Pa233 و U233 پاک می شود. ایده ZhSR جام مقدس مهندسی هسته ای است، اما در عین حال کابوس دانشمندان مواد است - در این ذوب، کل جدول تناوبی به سرعت در به معنای واقعی کلمهو ماده ای بسازید که چنین مخلوطی را بدون خوردگی در شرایط نگه دارد درجه حرارت بالاو هنوز تشعشع نشده است.

بخش AHWR هند، تنها رآکتور صنعتی جهان که برنامه ریزی شده است تا در Th/U233 و Th/Pu239 MOX کار کند.

بنابراین، می توان خلاصه کرد: تا کنون، صنعت هسته ای نه نیازهای ویژه و نه فرصتی برای ساخت انرژی توریم دارد. از نظر اقتصادی، به نظر می رسد که توریم جالب نیست تا زمانی که هزینه هر کیلوگرم اورانیوم از 300 دلار فراتر رود، همانطور که در نتایج گزارش آژانس در مورد چرخه توریم فرموله شده است. حتی هندی‌ها، با توجه به منابع محدود اورانیوم (و کمبود منابع آن در داخل کشور)، که در دهه 80 به توریم CFFC متکی بودند، امروز به تدریج تلاش‌های خود را برای راه‌اندازی آن کاهش می‌دهند. خوب، کشور ما فقط یک میراث جالب از دورانی دارد که مزایا و معایب توریم غیرقابل درک بود - انبارهایی با 80 هزار تن شن و ماسه مونازیت (سنگ معدن توریم) در کراسنوفیمسک، اما هیچ ذخایر بزرگ توریم از نظر اقتصادی مقرون به صرفه و برنامه‌ای برای آن وجود ندارد. توسعه برای انرژی هسته ای

برچسب ها: اضافه کردن برچسب

AT یکی از بخش هامهندس الکترونیک "LiveJournal" دائماً در مورد ماشین های هسته ای و حرارتی - راکتورها، تاسیسات، می نویسد. آزمایشگاه های تحقیقاتی، شتاب دهنده ها و همچنین در مورد . موشک جدید روسیه، قرائت در طول پیام سالانهرئیس جمهور، علاقه پرشور وبلاگ نویس را برانگیخت. و در اینجا چیزی است که او در مورد این موضوع پیدا کرد.

بله، از نظر تاریخی پیشرفت هایی در زمینه موشک های کروز با موتور هوای هسته ای رم جت وجود داشته است: این موشک SLAM در ایالات متحده آمریکا با راکتور TORY-II، مفهوم Avro Z-59 در بریتانیا، و تحولات در اتحاد جماهیر شوروی است.

تصویری مدرن از مفهوم موشک Avro Z-59 با وزن حدود 20 تن.

با این حال، همه این کارها در دهه 60 به عنوان تحقیق و توسعه با درجات مختلف عمق ادامه یافت (ایالات متحده تا حد زیادی پیش رفت، همانطور که در زیر مورد بحث قرار گرفت) و در قالب نمونه های در حال خدمت ادامه پیدا نکرد. آنها به همان دلیلی که بسیاری از پیشرفت‌های عصر اتمی دیگر - هواپیماها، قطارها، موشک‌ها با نیروگاه‌های هسته‌ای - به آن دست پیدا نکردند. همه این گزینه ها وسیله نقلیهبا برخی از مزایایی که چگالی انرژی دیوانه کننده در سوخت هسته ای به ارمغان می آورد، دارای معایب بسیار جدی هستند - هزینه بالا، پیچیدگی عملیات، الزامات حفاظت مداوم و در نهایت، نتایج نامطلوب توسعه، که معمولاً اطلاعات کمی در مورد آنها وجود دارد (با انتشار نتایج تحقیق و توسعه). ، برای همه طرف ها سود بیشتری دارد که دستاوردها را به نمایش بگذارند و شکست ها را پنهان کنند).

به ویژه، برای موشک‌های کروز ایجاد یک ناو (زیردریایی یا هواپیما) که موشک‌های زیادی را به محل پرتاب "کشش" می‌کند بسیار آسان‌تر از فریب دادن با ناوگان کوچک است (و تسلط بر یک ناوگان بزرگ فوق‌العاده دشوار است. ناوگان) موشک های کروز پرتاب شده از قلمرو خود. همه کاره، ارزان رسانه انبوهدر نهایت در مقیاس کوچک، گران قیمت و با نکات مثبت مبهم برنده شد. موشک های کروز هسته ای فراتر از آزمایش های زمینی نرفته اند.

به نظر من این بن بست مفهومی دهه 60 KR با نیروگاه های هسته ای هنوز هم مطرح است، بنابراین سؤال اصلی در مورد نشان داده شده این است که "چرا ??". اما مشکلاتی که در توسعه، آزمایش و بهره برداری از چنین سلاح هایی ایجاد می شود، حتی بیشتر محدب می شود که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.

پس بیایید با راکتور شروع کنیم. کانسپت‌های SLAM و Z-59 راکت‌های سه‌دستگاهی کم‌پرواز با ابعاد و جرم چشمگیر بودند (بیش از 20 تن پس از انداختن بوسترهای پرتاب). مافوق صوت بسیار پرهزینه با پرواز کم این امکان را فراهم می کند تا از حضور یک منبع عملا نامحدود انرژی در هواپیما نهایت استفاده را ببریم، علاوه بر این، یکی از ویژگی های مهم موتور جت هوای هسته ای است.بهبود کارایی کار (سیکل ترمودینامیکی) با افزایش سرعت، یعنی. همان ایده، اما در سرعت های 1000 کیلومتر در ساعت یک موتور بسیار سنگین تر و کلی خواهد داشت. در نهایت، 3M در ارتفاع صد متری در سال 1965 به معنای آسیب ناپذیری در برابر پدافند هوایی بود.به نظر می رسد که قبلاً مفهوم پرتاب موشک با نیروگاه هسته ای "گره خورده" بود. سرعت بالا، جایی که مزایای مفهومی قوی بود و رقبای با سوخت هیدروکربنی ضعیف می شدند. موشک نشان داده شده، به نظر من، مافوق صوت یا ضعیف مافوق صوت است (مگر اینکه، البته، شما معتقد باشید که او در ویدیو است). اما در همان زمان، اندازه راکتور به طور قابل توجهی در مقایسه با TORY II از موشک SLAM، جایی که به اندازه 2 متر بود، شامل بازتابنده نوترون شعاعی گرافیت

هسته اولین راکتور آزمایشی TORY-II-A در هنگام مونتاژ.

آیا حتی می توان راکتوری با قطر 0.4-0.6 متر گذاشت؟

بیایید با یک راکتور اساسا حداقل شروع کنیم - خالی از Pu239. مثال خوباجرای چنین مفهومی رآکتور فضایی Kilopower است که در آن از U235 استفاده شده است. قطر هسته راکتور فقط 11 سانتی متر است! اگر به پلوتونیوم 239 تغییر دهید، ابعاد هسته 1.5-2 بار دیگر کاهش می یابد. حداقل اندازهما شروع خواهیم کرد به سمت یک موتور جت هوای هسته ای واقعی، با یادآوری مشکلات.

اولین چیزی که به اندازه راکتور اضافه می شود، اندازه بازتابنده است - به ویژه، در کیلو پاور، اندازه BeO سه برابر می شود. ثانیا، ما نمی توانیم از یک U یا Pu استفاده کنیم - آنها به سادگی در یک جریان هوا در عرض یک دقیقه می سوزند. غلاف مورد نیاز است، مانند اینکال، که در برابر اکسیداسیون آنی تا دمای 1000 درجه سانتیگراد مقاومت می کند، یا سایر آلیاژهای نیکل با پوشش سرامیکی احتمالی. ورود مقدار زیادی از مواد پوسته به هسته به یکباره باعث افزایش می شود مقدار مورد نیازسوخت هسته ای - به هر حال، جذب "غیرمولد" نوترون در هسته اکنون به طور چشمگیری افزایش یافته است!

اندازه کل رام جت با نیروگاه هسته ای TORY-II

علاوه بر این، قالب فلزیاکنون U یا Pu خوب نیستند - این مواد خود نسوز نیستند (پلوتونیوم معمولاً در دمای 634 درجه سانتیگراد ذوب می شود) و همچنین با مواد پوسته های فلزی در تعامل هستند. انتقال سوخت به شکل کلاسیک UO2 یا PuO2 - ما یک رقت دیگر از مواد را در هسته دریافت می کنیم، اکنون با اکسیژن.

در نهایت، هدف راکتور را به یاد می آوریم. ما باید هوای زیادی را از طریق آن پمپ کنیم که به آن گرما می دهیم. تقریباً 2/3 فضا را «لوله های هوا» اشغال خواهد کرد.

در نهایت حداقل قطر AZ تا 40-50 سانتی متر رشد می کند (برای اورانیوم) و قطر راکتور با بازتابنده بریلیوم 10 سانتی متری تا 60-70 سانتی متر است. MITEE برای پرواز در جو مشتری طراحی شده است. این پروژه کاملاً کاغذی (به عنوان مثال دمای هسته 3000 کلوین ارائه شده است و دیواره ها از بریلیم ساخته شده است که می تواند نیروی 1200 کلوین را تحمل کند) با وجود اینکه قطر هسته محاسبه شده از نوترونیک 55.4 سانتی متر است. این واقعیت که خنک سازی با هیدروژن باعث می شود تا اندازه کانال هایی که مایع خنک کننده از طریق آنها پمپ می شود کمی کاهش یابد.

در ذهن من، هوا هسته ای موتور جترا می توان به یک موشک با قطر حدود یک متر هل داد، که با این حال، هنوز به طور عمده بزرگتر از 0.6-0.74 متر نیست، اما همچنان هشدار دهنده است. به هر طریقی، نیروگاه هسته ای قدرت ~ خواهد داشت. چندین مگاوات، با ~ 10 ^ 16 واپاشی در ثانیه تغذیه می شود. این بدان معناست که خود راکتور میدان تشعشعی از چند ده هزار رونتگن در نزدیکی سطح و تا هزار رونتگن در طول کل موشک ایجاد خواهد کرد. حتی نصب چند صد کیلوگرم محافظ سکتور نیز این سطوح را تا حد زیادی کاهش نخواهد داد، زیرا. نوترون ها و گاما کوانتوم ها از هوا منعکس می شوند و "حفاظت را دور می زنند".

در عرض چند ساعت، چنین راکتوری ~10^21-10^22 اتم از محصولات شکافت c با فعالیت چندین (چند ده) پتاباکئرل تولید می کند که حتی پس از خاموش شدن، پس زمینه ای از چندین هزار رونتگن در نزدیکی زمین ایجاد می کند. راکتور

ساختار موشک تا حدود 10^14 Bq فعال می شود، اگرچه ایزوتوپ ها عمدتاً ساطع کننده بتا خواهند بود و فقط توسط bremsstrahlung خطرناک هستند. پس زمینه از خود ساختار می تواند به ده ها اشعه ایکس در فاصله 10 متری از بدنه موشک برسد.

همه این "شادی" این ایده را ایجاد می کند که توسعه و آزمایش چنین موشکی کاری در آستانه امکان پذیر است. لازم است مجموعه کاملی از تجهیزات ناوبری و کنترل مقاوم در برابر تشعشع ایجاد شود تا همه آنها را به روشی نسبتاً پیچیده آزمایش کنیم (تابش، دما، ارتعاشات - و همه اینها برای آمار). آزمایش‌های پروازی با یک راکتور فعال در هر زمان می‌تواند به یک فاجعه تشعشعی با انتشار صدها ترابکرل به واحدهای پتاباکرل تبدیل شود. حتی بدون شرایط فاجعه آمیز، کاهش فشار میله های سوخت جداگانه و انتشار رادیونوکلئید بسیار محتمل است.

البته در روسیه هنوز هم وجود داردچند ضلعی نوایا زملیا که می توان چنین آزمایشاتی را بر روی آنها انجام داد، اما این برخلاف روح معاهده استممنوعیت آزمایش هسته ای در سه محیط (این ممنوعیت برای جلوگیری از آلودگی سیستماتیک جو و اقیانوس با رادیونوکلئیدها معرفی شد).

در نهایت، جالب است که چه کسی در فدراسیون روسیه می تواند چنین راکتوری را توسعه دهد. به طور سنتی، موسسه کورچاتوف در ابتدا در رآکتورهای با دمای بالا مشغول به کار بود. طراحی کلیو محاسبات)، Obninsk IPPE (توسعه تجربی و سوخت)، موسسه تحقیقاتی "Luch" در Podolsk (فناوری سوخت و مواد). بعداً، تیم NIKIET به طراحی چنین ماشین هایی پیوست (به عنوان مثال، راکتورهای IGR و IVG - نمونه های اولیه هسته هسته ای موتور موشک RD-0410).

امروزه NIKIET دارای تیمی از طراحان است که روی طراحی راکتورها کار می کنند ( RUGK گاز خنک با دمای بالا ، راکتورهای سریع MBIR، )، در حالی که IPPE و Luch به ترتیب با محاسبات و فناوری های مربوطه سروکار دارند. موسسه کورچاتوف در دهه های اخیربیشتر به سمت تئوری راکتورهای هسته ای رفت.

به طور خلاصه می خواهم بگویم که خلقت موشک کروزبا موتورهای جت هوایی با نیروگاه های هسته ای، به طور کلی، یک کار امکان پذیر است، اما در عین حال بسیار پرهزینه و پیچیده است، که نیاز به بسیج چشمگیر منابع انسانی و مالی دارد، به نظر من تا حد زیادی بیش از همه پروژه های مطرح شده دیگر (سرمت، خنجر، وضعیت -6، "پیشرو"). خیلی عجیب است که این بسیج کوچکترین اثری از خود بر جای نگذاشت. و از همه مهمتر، به هیچ وجه مشخص نیست که به دست آوردن چنین نوع سلاح هایی (در مقابل پس زمینه حامل های موجود) چه فایده ای دارد و چگونه آنها می توانند بر معایب متعدد - مسائل مربوط به امنیت تشعشعات، هزینه بالا، ناسازگاری با سلاح های استراتژیک غلبه کنند. معاهدات کاهش

P.S. با این حال، "منابع" در حال حاضر شروع به نرم کردن اوضاع کرده اند: "یک منبع نزدیک به مجتمع نظامی-صنعتی گفت."ودوموستی "، چی ایمنی اشعههنگام آزمایش موشک ارائه شد. این منبع می‌گوید که تاسیسات هسته‌ای روی هواپیما با طرحی الکتریکی نشان داده شده است.