Spadające ceny ropy automatycznie obniżają konkurencyjność elektrowni jądrowych.

Główna wada elektrowni jądrowych- poważne konsekwencje awarii, w jakie wyposażone są elektrownie jądrowe, najbardziej złożone systemy bezpieczeństwo z wieloma marginesami i redundancją, zapewniające wykluczenie stopienia rdzenia nawet w przypadku awarii maksymalnej podstawy projektowej (lokalne całkowite poprzeczne pęknięcie rurociągu pętli cyrkulacyjnej reaktora).
Poważnym problemem dla elektrowni jądrowych jest ich likwidacja po wyczerpaniu zasobu, według szacunków może to być nawet do 20% kosztów ich budowy.
Z wielu przyczyn technicznych bardzo niepożądane jest, aby elektrownie jądrowe pracowały w trybach manewrowych, to znaczy obejmujących zmienną część harmonogramu obciążenia elektrycznego.

Energetyka jądrowa kojarzy się przede wszystkim z katastrofą w Czarnobylu, która miała miejsce w 1986 roku. Wtedy cały świat był zszokowany skutkami wybuchu reaktor jądrowy co skutkuje tysiącami ludzi poważne problemy zdrowie lub śmierć. Tysiące hektarów zanieczyszczonej ziemi, na której nie można żyć, pracować i uprawiać roślin lub ekologiczny sposób produkcja energii, która będzie krokiem ku lepszej przyszłości dla milionów ludzi?

Zalety energetyki jądrowej

Budowa elektrownie jądrowe pozostaje opłacalny dzięki minimalne wydatki do produkcji energii. Jak wiadomo węgiel jest potrzebny do pracy elektrociepłowni, a jego dzienne zużycie to około miliona ton. Oprócz kosztów węgla doliczany jest również koszt transportu paliwa, który również kosztuje dużo. W przypadku elektrowni jądrowych jest to wzbogacony uran, w związku z czym oszczędności na kosztach transportu paliwa i jego zakupu.


Nie sposób również nie zauważyć przyjazności dla środowiska pracy elektrowni jądrowych, ponieważ przez długi czas Wierzono, że to energia jądrowa położy kres zanieczyszczeniom środowisko. Miasta, które są budowane wokół elektrownie jądrowe, przyjazne dla środowiska, ponieważ pracy reaktorów nie towarzyszy ciągłe uwalnianie szkodliwych substancji do atmosfery, ponadto stosowanie paliwa jądrowego nie wymaga tlenu. W efekcie na ekologiczną katastrofę miast mogą ucierpieć jedynie spaliny i eksploatacja innych obiektów przemysłowych.

Oszczędności w ta sprawa występuje ze względu na to, że nie jest wymagane budowanie zakłady leczenia w celu zmniejszenia emisji produktów spalania w środowisko. Problem z zanieczyszczeniem duże miasta Dziś staje się to coraz bardziej istotne, ponieważ często poziom zanieczyszczenia w miastach, w których budowane są TPP, przekracza krytyczne wskaźniki zanieczyszczenia powietrza siarką, popiołem lotnym, aldehydami, tlenkami węgla i azotem o 2–2,5 razy.

Katastrofa w Czarnobylu stała się wielką lekcją dla społeczności światowej, w związku z którą można powiedzieć, że eksploatacja elektrowni jądrowych z roku na rok staje się bezpieczniejsza. Prawie wszystkie elektrownie jądrowe zainstalowały dodatkowe środki bezpieczeństwa, co znacznie zmniejszyło prawdopodobieństwo wystąpienia wypadku takiego jak katastrofa w Czarnobylu. Reaktory typu RBMK w Czarnobylu zostały zastąpione reaktorami nowej generacji o podwyższonym bezpieczeństwie.

Wady energii jądrowej

Główną wadą energetyki jądrowej jest pamięć o tym, jak prawie 30 lat temu doszło do wypadku w reaktorze, którego eksplozja została uznana za niemożliwą i praktycznie nierealną, co spowodowało ogólnoświatową tragedię. Stało się tak dlatego, że wypadek dotknął nie tylko ZSRR, ale cały świat - radioaktywna chmura z obecnej Ukrainy skierowała się najpierw na Białoruś, po Francji, Włoszech i tak dotarła do Stanów Zjednoczonych.

Nawet myśl, że pewnego dnia może się to powtórzyć, powoduje, że wiele osób i naukowców sprzeciwia się budowie nowych elektrowni jądrowych. Nawiasem mówiąc, katastrofa w Czarnobylu nie jest uważana za jedyny wypadek tego rodzaju, wydarzenia z wypadku w Japonii w Elektrownia jądrowa Onagawa oraz Elektrownia jądrowa Fukushima - 1 gdzie wybuchł pożar w wyniku potężnego trzęsienia ziemi. Spowodowało to stopienie paliwa jądrowego w reaktorze bloku nr 1, w wyniku czego rozpoczął się wyciek promieniowania. Było to konsekwencją ewakuacji ludności, która mieszkała w odległości 10 km od stacji.

Warto również pamiętać o poważnym wypadku przy którym zginęły 4 osoby, a ponad 200 zostało rannych od gorącej pary z turbiny trzeciego reaktora. Każdego dnia z winy człowieka lub w wyniku żywiołów możliwe są awarie w elektrowniach jądrowych, w wyniku których odpady promieniotwórcze przedostaną się do żywności, wody i środowiska, zatruwając miliony ludzi. Właśnie to jest dziś uważane za główną wadę energii jądrowej.

Ponadto problem unieszkodliwiania odpadów promieniotwórczych jest bardzo dotkliwy, potrzebne są duże powierzchnie pod budowę cmentarzysk, co jest wielki problem dla małych krajów. Pomimo tego, że odpady są bitumiczne i ukryte za grubością żelaza i cementu, nikt nie może dokładnie zapewnić każdego, że pozostanie bezpieczny dla ludzi przez wiele lat. Nie zapominaj również, że usuwanie odpadów promieniotwórczych jest bardzo drogie, ze względu na oszczędności kosztów zeszklenia, spalania, zagęszczania i cementowania odpadów promieniotwórczych, możliwy jest ich wyciek. Przy stabilnym finansowaniu i dużym terytorium kraju ten problem nie istnieje, ale nie każde państwo może się tym pochwalić.

Warto również zauważyć, że podczas pracy elektrowni jądrowych, jak w każdej produkcji, dochodzi do wypadków, które powodują uwolnienie odpadów promieniotwórczych do atmosfery, ziemi i rzek. Najmniejsze cząsteczki uranu i innych izotopów znajdują się w powietrzu miast, w których budowane są elektrownie jądrowe, co powoduje zatrucie środowiska.

wnioski

Chociaż energia jądrowa pozostaje źródłem zanieczyszczeń i możliwych katastrof, należy zauważyć, że jej rozwój będzie kontynuowany, choćby z tego powodu, że tani sposób zdobywanie energii, a złoża paliw węglowodorowych są stopniowo wyczerpywane. W zręcznych rękach energia jądrowa może rzeczywiście stać się bezpiecznym i przyjaznym dla środowiska sposobem wytwarzania energii, ale warto zauważyć, że większość katastrof wydarzyła się właśnie z winy człowieka.

W problemach związanych z unieszkodliwianiem odpadów promieniotwórczych jest to bardzo ważne współpraca międzynarodowa, ponieważ tylko on może zapewnić wystarczające środki finansowe na bezpieczne i długoterminowe unieszkodliwianie odpadów promieniotwórczych i wypalonego paliwa jądrowego.

wszechobecna aplikacja energia nuklearna rozpoczął się dzięki postęp naukowy i technologiczny nie tylko na polu wojskowym, ale także w celach pokojowych. Dziś nie można się bez niego obejść w przemyśle, energetyce i medycynie.

Jednak wykorzystanie energii jądrowej ma nie tylko zalety, ale i wady. Przede wszystkim jest to zagrożenie promieniowaniem, zarówno dla człowieka, jak i dla środowiska.

Wykorzystanie energii jądrowej rozwija się w dwóch kierunkach: wykorzystanie w energetyce oraz wykorzystanie izotopów promieniotwórczych.

Początkowo energia atomowa miała być wykorzystywana wyłącznie do celów wojskowych i w tym kierunku szły wszelkie zmiany.

Wykorzystanie energii jądrowej w sferze wojskowej

Do produkcji wykorzystywana jest duża ilość wysoce aktywnych materiałów bronie nuklearne. Eksperci szacują, że głowice nuklearne zawierają kilka ton plutonu.

Broń nuklearna jest wymieniana, ponieważ powoduje zniszczenia na rozległych terytoriach.

W zależności od zasięgu i mocy ładunku broń jądrowa dzieli się na:

• Taktyczny.
• Operacyjno-taktyczny.
• Strategiczny.

Broń jądrowa dzieli się na atomową i wodorową. Broń jądrowa opiera się na niekontrolowanych reakcjach łańcuchowych rozszczepienia ciężkich jąder i reakcjach.Do reakcji łańcuchowej wykorzystuje się uran lub pluton.

Przechowywanie takich duża liczba niebezpieczne materiały To duże zagrożenie dla ludzkości. A wykorzystanie energii jądrowej do celów wojskowych może prowadzić do tragicznych konsekwencji.

Po raz pierwszy broń jądrowa została użyta w 1945 roku do ataku na japońskie miasta Hiroszimę i Nagasaki. Konsekwencje tego ataku były katastrofalne. Jak wiecie, było to pierwsze i ostatnie użycie energii jądrowej podczas wojny.

Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej (MAEA)

MAEA powstała w 1957 roku w celu rozwijania współpracy między krajami w zakresie wykorzystania energii atomowej do celów pokojowych. Agencja od samego początku realizuje program „Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona środowiska”.

Ale najbardziej główna funkcja- to kontrola nad działaniami krajów w sferze nuklearnej. Organizacja kontroluje, aby rozwój i wykorzystanie energii jądrowej odbywało się wyłącznie w celach pokojowych.

Celem tego programu jest zapewnienie bezpieczne użytkowanie energia jądrowa, ochrona człowieka i środowiska przed skutkami promieniowania. Agencja zbadała również konsekwencje wypadku w elektrowni jądrowej w Czarnobylu.

Agencja wspiera również badania, rozwój i wykorzystanie energii jądrowej do celów pokojowych oraz pośredniczy w wymianie usług i materiałów między członkami agencji.

Wspólnie z ONZ MAEA określa i ustanawia standardy bezpieczeństwa i zdrowia.

Energia atomowa

W drugiej połowie lat czterdziestych XX wieku radzieccy naukowcy zaczęli opracowywać pierwsze projekty pokojowego wykorzystania atomu. Głównym kierunkiem tego rozwoju była elektroenergetyka.

A w 1954 r. Zbudowano stację w ZSRR. Po tym programie Szybki wzrost energia jądrowa zaczęła się rozwijać w USA, Wielkiej Brytanii, Niemczech i Francji. Ale większość z nich nie została spełniona. Jak się okazało, elektrownia atomowa nie mogła konkurować ze stacjami zasilanymi węglem, gazem i olejem opałowym.

Jednak po wybuchu światowego kryzysu energetycznego i wzroście cen ropy wzrosło zapotrzebowanie na energię jądrową. W latach 70. ubiegłego wieku eksperci wierzyli, że moc wszystkich elektrowni jądrowych może zastąpić połowę elektrowni.

W połowie lat 80. wzrost energetyki jądrowej ponownie spowolnił, kraje zaczęły rewidować plany budowy nowych elektrowni jądrowych. Sprzyjała temu zarówno polityka oszczędzania energii, jak i spadek cen ropy, a także katastrofa w elektrowni w Czarnobylu, która miała Negatywne konsekwencje nie tylko dla Ukrainy.

Po tym niektóre kraje całkowicie wstrzymały budowę i eksploatację elektrowni jądrowych.

Energia jądrowa do podróży kosmicznych

W kosmos poleciało ponad trzy tuziny reaktorów jądrowych, które posłużyły do ​​generowania energii.

Amerykanie po raz pierwszy użyli reaktora jądrowego w kosmosie w 1965 roku. Jako paliwo zastosowano uran-235. Pracował przez 43 dni.

W Związku Radzieckim reaktor Romashka został uruchomiony w Instytucie Energii Atomowej. Miał być używany na statek kosmiczny wraz z Nie, po wszystkich testach nigdy nie został wystrzelony w kosmos.

Kolejna instalacja jądrowa Buk została wykorzystana na satelicie rozpoznania radarowego. Pierwsza aparatura została wystrzelona w 1970 roku z kosmodromu Bajkonur.

Dziś Roskosmos i Rosatom proponują zaprojektowanie statek kosmiczny, który będzie wyposażony w jądrowy silnik rakietowy i będzie mógł dolecieć do Księżyca i Marsa. Ale na razie wszystko jest na etapie propozycji.

Zastosowanie energetyki jądrowej w przemyśle

Energia atomowa służy do zwiększania czułości Analiza chemiczna oraz produkcja amoniaku, wodoru i innych chemikaliów używanych do produkcji nawozów.

Energia jądrowa, której wykorzystanie w przemyśle chemicznym umożliwia pozyskiwanie nowych pierwiastki chemiczne pomaga odtworzyć procesy zachodzące w skorupa Ziemska.

Energia jądrowa jest również wykorzystywana do odsalania słonej wody. Zastosowanie w hutnictwie żelaza umożliwia odzyskiwanie żelaza z: Ruda żelaza. W kolorze - służy do produkcji aluminium.

Wykorzystanie energii jądrowej w rolnictwie

Wykorzystanie energii jądrowej w rolnictwo rozwiązuje problemy selekcji i pomaga w zwalczaniu szkodników.

Energia jądrowa jest wykorzystywana do tworzenia mutacji w nasionach. Odbywa się to w celu uzyskania nowych odmian, które przynoszą większe plony i są odporne na choroby upraw. Tak więc ponad połowa pszenicy uprawianej we Włoszech do wyrobu makaronu została wyhodowana przy użyciu mutacji.

Ponadto radioizotopy są używane do określenia lepsze sposoby aplikacja nawozu. Na przykład z ich pomocą ustalono, że przy uprawie ryżu można ograniczyć stosowanie nawozów azotowych. To nie tylko zaoszczędziło pieniądze, ale także ocaliło środowisko.

Nieco dziwnym zastosowaniem energii jądrowej jest napromienianie larw owadów. Odbywa się to w celu wyeksponowania ich w sposób nieszkodliwy dla środowiska. W tym przypadku owady, które wyłoniły się z napromieniowanych larw, nie mają potomstwa, ale pod innymi względami są całkiem normalne.

Medycyna nuklearna

Medycyna wykorzystuje radioaktywne izotopy do postawienia dokładnej diagnozy. Izotopy medyczne mają krótki okres półtrwania i nie stanowią szczególnego zagrożenia zarówno dla innych, jak i dla pacjenta.

Kolejne zastosowanie energii jądrowej w medycynie odkryto całkiem niedawno. To jest pozytonowa tomografia emisyjna. Może pomóc w wykryciu raka na wczesnym etapie.

Zastosowanie energii jądrowej w transporcie

Na początku lat 50. ubiegłego wieku podjęto próby stworzenia czołgu o napędzie atomowym. Rozwój rozpoczął się w USA, ale projekt nigdy nie został powołany do życia. Głównie ze względu na to, że w tych czołgach nie udało się rozwiązać problemu osłony załogi.

Znana firma Ford pracowała nad samochodem napędzanym energią jądrową. Ale produkcja takiej maszyny nie wyszła poza układ.

Rzecz w tym, że instalacja nuklearna zajmowała dużo miejsca, a samochód okazał się bardzo ogólny. Reaktory kompaktowe nigdy się nie pojawiły, więc ambitny projekt wyłączony.

Prawdopodobnie najbardziej znanym transportem wykorzystującym energię jądrową są różne statki, zarówno wojskowe, jak i cywilne:

• Statki transportowe.
• Lotniskowce.
• Okręty podwodne.
• Krążowniki.
• Atomowe okręty podwodne.

Plusy i minusy wykorzystania energii jądrowej

Dziś udział w światowej produkcji energii wynosi około 17 proc. Chociaż ludzkość korzysta, ale jej rezerwy nie są nieograniczone.

Dlatego jak Alternatywna opcja, jest używany Jednak proces jego pozyskiwania i użytkowania wiąże się z dużym zagrożeniem dla życia i środowiska.

Oczywiście reaktory jądrowe są ciągle ulepszane, podejmowane są wszelkie możliwe środki bezpieczeństwa, ale czasami to nie wystarcza. Przykładem są wypadki w Czarnobylu i Fukushimie.

Z jednej strony prawidłowo działający reaktor nie emituje promieniowania do otoczenia, a duża ilość szkodliwych substancji przedostaje się do atmosfery z elektrociepłowni.

Największym zagrożeniem jest wypalone paliwo, jego przetwarzanie i przechowywanie. Ponieważ do tej pory nie został w pełni wymyślony bezpieczna droga unieszkodliwianie odpadów jądrowych.

W świecie ludzi z dala od energetyki jądrowej istnieje niemal konspiracyjny pomysł, że TOR- to właśnie ukrywa zły atomowy Pinokio przed owłosionymi konsumentami elektryczności. Tani, bezpieczny i nie zostawia odpadów radioaktywnych - mógł doprowadzić energetykę jądrową na wyżyny mocy, ale z jakiegoś powodu tego nie zrobił.

Dzisiejsza flota przemysłowych reaktorów jądrowych wykorzystuje w całości paliwo uranowe, a konkretnie izotop U235. Stało się tak z prostego powodu – jest to jedyny naturalny izotop, który jest w stanie wspierać reakcję łańcuchową rozpadu. Inne naturalne ciężkie elementy, na przykład łańcuch U238 i Th232 (ten sam tor) reakcja nuklearna nie wspieraj. Istnieje kilka innych sztucznie uzyskanych takich, które są w stanie pracować w reaktorze - na przykład dobrze znany Pu239 lub U233 - uzyskany poprzez transmutację tych samych U238, Th232.

Reaktory na ciężką wodę są jednym z trzech głównych projektów (obok reaktorów chłodzonych gazem i stopioną solą), w których można zastosować obieg toru.

Więc po pierwsze, nie widzimy setek reaktorów torowych, które radośnie dostarczają światu elektryczność - tor nie jest paliwem jądrowym. Ma to sens tylko w ramach zamkniętego jądrowego cyklu paliwowego (CFFC), który nigdzie nie został w pełni wdrożony. Oprócz CNFC na bazie uranu, tor będzie wymagał szybkich reaktorów o współczynniku rozmnażania większym niż 1, zakładów przetwarzania radiochemicznego i innych chipów CNFC.
W rzeczywistości Th232 jest konkurentem dla U238 - substancji, którą można przekształcić w paliwo jądrowe. Ogólnie rzecz biorąc, każdy z kandydatów na paliwo jądrowe ma swoje plusy i minusy:

• 1. W skorupie ziemskiej jest kilka razy więcej toru niż uranu. To jest plus tor.
• 2. Tor nie ma problemów z drobnymi aktynowcami, paliwo oparte na cyklu toru staje się nieradioaktywne po kilkuset latach wobec setek tysięcy w cyklu uranowym. To jego główna zaleta, o której poniżej.
• 3. Trzeba jednak wydobyć tor, a 3,5 mln ton uranu jest już w magazynach
• 4. Podczas transmutacji Th232->U233 powstaje pośredni Pa233, który rozpada się dość długo i jest trucizną neutronową. To ogromny minus, porozmawiamy o tym poniżej.
• 5. Boczny izotop U232, który będzie wytwarzany w paliwie z torem, podczas rozpadu daje łańcuch twardych emiterów gamma, co znacznie komplikuje przetwarzanie zużytego paliwa jądrowego.

Oczywiste jest, że przy takim utrudnieniu (punkt 3) i braku CFFC tor nie ma zbyt wielu szans na realizację, przynajmniej na dzień dzisiejszy. Poza tym tor nie ma żadnych wad ani zalet. Często przypisuje mu się na przykład, że nie ma problemów z proliferacją technologii broni jądrowej. To nie jest prawda. Tak, nie ma plutonu, ale jest U233, który robi doskonałe bomby atomowe.

Przemiana materiałów w paliwie nowoczesnego reaktora: 3,5% U235 rozpada się na produkty rozszczepienia, równolegle z U238 powstaje 3% Pu, z czego 2% również rozpada się, dając ciepło i neutrony.

Porozmawiajmy teraz bardziej szczegółowo o punktach 2 i 4, ponieważ. decydują o przyszłości toru.

Na czym więc polega problem drobnych aktynowców? Podczas pracy reaktora jądrowego na konwencjonalnym, ludzkim paliwie, od 3-5% U235 i 95-97% U238, po absorpcji przez neutrony powstają różne nieprzyjemne substancje - drobne aktynowce. Należą do nich neptun Np-237, izotopy ameryku Am-241, -243, kiur Cm-242, -244, -245. Wszystkie są radioaktywne i raczej nieprzyjemne - potężne emitery gamma. Będzie ich jednak bardzo mało w świeżym SNF - kilka kilogramów na tonę, w porównaniu z dziesiątkami kilogramów produktów rozszczepienia (takich jak słynny Cs-137), które są jeszcze bardziej aktywne. Jaki jest problem?

Przemiany izotopów w paliwie uranowym w reaktorze.

Problemem jest okres półtrwania. Cs-137 ma najdłuższy okres półtrwania spośród produktów rozszczepienia - i wynosi ~30 lat. Za 300 lat jego aktywność zmniejszy się 1000 razy, a za 900 lat o miliard. Oznacza to, że w historycznie przewidywalnym czasie można przestać martwić się korozją SNF i uchronić ją przed złymi amatorami radioaktywności.

Szacunki dla energetyki jądrowej: moc w GW Pel, historyczna produkcja energii w GW*lata Qel, masy wypalonego paliwa w tonach, masy plutonu w tym wypalonym paliwie MPu w tonach, inne izotopy w kilogramach

Ale dla drobnych aktynowców okres półtrwania wynosi tysiące lat. Oznacza to, że okres przydatności do spożycia wydłuża się z setek lat do dziesiątek tysięcy. Taki czas jest już dość trudny do wyobrażenia, ale można sobie wyobrazić, że przy intensywnej pracy energetyki jądrowej za kilka tysięcy lat dość duże terytorium zostanie wypełnione wypalonym paliwem jądrowym, a najpopularniejszym zawodem będzie „strażnik magazyn wypalonego paliwa jądrowego”.

A Szwedzi już na zawsze zakopują paliwo jądrowe zgodnie z tym schematem w repozytorium Forsmark.

Sytuacja zmienia się, jeśli zamiast cyklu paliwowo-jedynkowego (który istnieje obecnie) przejdziemy do pętla zamknięta- wytwarzanie paliwa jądrowego z U238 lub Th232 i spalanie go w reaktorze. Z jednej strony ilość SNF, z oczywistych powodów, gwałtownie spada, ale z drugiej strony ilość drobnych aktynowców będzie rosła i rosła. Problem niszczenia (przez transmutację i rozszczepienie) drobnych aktynowców w reaktorach jądrowych był jednym z najbardziej znaczących na drodze do rozmieszczenia CNFC od lat 70. XX wieku.

A tutaj Th232 jedzie konno. MA nie będzie powstawać w swoim jądrowym cyklu paliwowym, co oznacza, że ​​nie ma problemów z przechowywaniem SNF „na zawsze” oraz problemów z obchodzeniem się z tymi bardzo złożonymi i nieprzyjemnymi substancjami podczas przetwarzania uranu SNF. W ten sposób tor zyskuje ważną zaletę - CFFC na nim może być jakoś prostsze.

Reaktor na stopioną sól jest odwiecznym towarzyszem idei energii toru.

FLiBe z domieszką fluoru U233 w postaci stałej i płynnej ma kolor właściwy dla reaktora jądrowego.

Reaktor taki sterowany jest poprzez kontrolę wycieku neutronów z rdzenia iw rzeczywistości nie posiada żadnych siłowników wewnątrz rdzenia, a co najważniejsze jest stale oczyszczany metodami radiochemicznymi z produktów rozpadu Pa233 i U233. Idea ZhSR jest świętym Graalem inżynierii jądrowej, ale jednocześnie koszmarem materiałoznawców - w tym stopieniu szybko tworzy się cały układ okresowy pierwiastków dosłownie i zrobić materiał, który utrzyma taką mieszankę bez korozji w warunkach wysoka temperatura i jeszcze nie ma promieniowania.

Sekcja indyjskiego AHWR, jedynego na świecie reaktora przemysłowego, planowanego do pracy na Th/U233 i Th/Pu239 MOX.

Możemy więc podsumować: na razie przemysł jądrowy nie ma ani specjalnych potrzeb, ani możliwości budowy energetyki toru. Z ekonomicznego punktu widzenia wygląda to tak – tor nie jest interesujący, dopóki koszt kilograma uranu nie przekroczy 300 dolarów, co zostało sformułowane we wnioskach raportu MAEA na temat cyklu toru. Nawet Indianie, w obliczu ograniczonych dostaw uranu (i braku jego zasobów w kraju), którzy w latach 80. polegali na CFFC toru, dziś stopniowo ograniczają wysiłki na rzecz jego wprowadzenia. Cóż, nasz kraj ma tylko ciekawą spuściznę z czasów, gdy wady i zalety toru były niezrozumiałe - magazyny z 80 tysiącami ton piasku monazytowego (rudy toru) w Krasnoufimsku, ale nie ma dużych ekonomicznie opłacalnych złóż toru i planów jego rozwój energetyki jądrowej.

Tagi: Dodaj tagi

W jedna z sekcji Inżynier elektronik „LiveJournal” nieustannie pisze o maszynach jądrowych i termojądrowych – reaktorach, instalacjach, laboratoria badawcze, akceleratory, a także około . Nowa rosyjska rakieta, odczyty w trakcie coroczna wiadomość Prezes, wzbudził żywe zainteresowanie blogera. A oto, co znalazł na ten temat.

Tak, historycznie miały miejsce rozwój pocisków manewrujących z odrzutowym silnikiem jądrowym: w USA jest to pocisk SLAM z reaktorem TORY-II, w Wielkiej Brytanii koncepcja Avro Z-59, a w ZSRR.

Nowoczesny rendering koncepcji rakiety Avro Z-59, ważącej około 20 ton.

Jednak wszystkie te prace trwały w latach 60. jako R&D o różnym stopniu zaawansowania (najdalej poszły Stany Zjednoczone, o czym mowa poniżej) i nie były kontynuowane w postaci modeli będących w użyciu. Nie dostali tego z tego samego powodu, co wiele innych wydarzeń z epoki atomu – samoloty, pociągi, rakiety z elektrowniami jądrowymi. Wszystkie te opcje Pojazd z pewnymi zaletami, jakie daje szalona gęstość energii w paliwie jądrowym, mają one bardzo poważne wady - wysoki koszt, złożoność działania, wymagania dotyczące stałej ochrony, a wreszcie niezadowalające wyniki prac rozwojowych, o których zwykle niewiele wiadomo (poprzez publikowanie wyników R&D , bardziej opłaca się wszystkim stronom pokazywać osiągnięcia i ukrywać porażki ).

W szczególności pociskom manewrującym o wiele łatwiej jest stworzyć nośnik (okręt podwodny lub samolot), który „przeciągnie” wiele pocisków na miejsce startu, niż wygłupiać się z małą flotą (a opanowanie dużej floty jest niezwykle trudne floty) pocisków manewrujących wystrzeliwanych z własnego terytorium. Wszechstronny, tani środek masowy wygrał w końcu na małą skalę, drogi i z niejednoznacznymi plusami. Jądrowe pociski manewrujące nie wyszły poza testy naziemne.

Ten koncepcyjny ślepy zaułek lat 60. KR z elektrowniami jądrowymi, moim zdaniem, jest nadal aktualny, więc głównym pytaniem do pokazanego jest „dlaczego ??”. Ale jest jeszcze bardziej wypukły przez problemy, które pojawiają się przy opracowywaniu, testowaniu i eksploatacji takiej broni, o czym będziemy mówić dalej.

Zacznijmy więc od reaktora. Koncepcje SLAM i Z-59 były trzymaszynowymi nisko latającymi rakietami o imponujących wymiarach i masie (20+ ton po zrzuceniu rakiet startowych). Strasznie kosztowny, nisko latający naddźwiękowy pozwalał w pełni wykorzystać obecność praktycznie nieograniczonego źródła energii na pokładzie, ponadto ważną cechą nuklearnego silnika odrzutowego jest poprawa wydajności pracy (cykl termodynamiczny) ze wzrostem prędkości, tj. ten sam pomysł, ale przy prędkości 1000 km/h miałbym znacznie cięższy i ogólny silnik. Ostatecznie 3M na wysokości stu metrów w 1965 oznaczało niewrażliwość na obronę przeciwlotniczą.Okazuje się, że wcześniej koncepcja wyrzutni rakiet z elektrownią atomową była „związana” z wysoka prędkość, gdzie zalety konceptu były silne, a konkurenci z paliwem węglowodorowym słabli. Pokazana rakieta jest moim zdaniem transsoniczna lub słabo naddźwiękowa (chyba że oczywiście wierzysz, że to ona na filmie). Ale jednocześnie rozmiar reaktora znacznie się zmniejszył w porównaniu do TORY II z rakiety SLAM, gdzie było to aż 2 metry wraz z grafitowym promieniowym reflektorem neutronów

Rdzeń pierwszego reaktora testowego TORY-II-A podczas montażu.

Czy można w ogóle położyć reaktor o średnicy 0,4-0,6 metra?

Zacznijmy od zasadniczo minimalnego reaktora - ślepej próby Pu239. Dobry przykład realizacją takiej koncepcji jest reaktor kosmiczny Kilopower, w którym zastosowano jednak U235. Średnica rdzenia reaktora to tylko 11 centymetrów! Jeśli przejdziesz na pluton 239, wymiary rdzenia zmniejszą się o kolejne 1,5-2 razy minimalny rozmiar zaczniemy iść w kierunku prawdziwego nuklearnego silnika odrzutowego, pamiętając o trudnościach.

Pierwszą rzeczą, którą należy dodać do rozmiaru reaktora, jest rozmiar reflektora - w szczególności w Kilopower BeO potraja rozmiar. Po drugie, nie możemy użyć półfabrykatu U lub Pu - po prostu spalą się w strumieniu powietrza w ciągu minuty. Potrzebna jest osłona, taka jak incaloy, która jest odporna na natychmiastowe utlenianie w temperaturze do 1000 C lub inne stopy niklu z możliwą powłoką ceramiczną. Jednoczesne wprowadzenie dużej ilości materiału powłoki do rdzenia zwiększa wymagana ilość paliwo jądrowe – w końcu „bezproduktywna” absorpcja neutronów w jądrze dramatycznie wzrosła!

Wielkość całego silnika strumieniowego z elektrownią jądrową TORY-II

Ponadto, metalowa forma Teraz U lub Pu nie są dobre - same te materiały nie są ogniotrwałe (pluton na ogół topi się w 634 C), a także wchodzą w interakcje z materiałem metalowych powłok. Przelej paliwo do klasyczny kształt UO2 lub PuO2 - otrzymujemy kolejne rozcieńczenie materiału w rdzeniu, teraz tlenem.

Na koniec przypominamy cel reaktora. Musimy przez nią przepompować dużo powietrza, któremu oddamy ciepło. Około 2/3 przestrzeni zajmą „rury powietrzne”.

Ostatecznie minimalna średnica AZ dorasta do 40-50 cm (dla uranu), a średnica reaktora z 10-cm reflektorem berylowym do 60-70 cm. MITEE przeznaczony do lotów w atmosferze Jowisza. Ten całkowicie papierowy projekt (np. temperatura rdzenia podana jest na 3000 K, a ścianki wykonane są z berylu, który wytrzymuje siłę 1200 K) ma średnicę rdzenia obliczoną z neutroniki 55,4 cm, pomimo fakt, że chłodzenie wodorem umożliwia nieznaczne zmniejszenie rozmiarów kanałów, przez które pompowany jest czynnik chłodzący.

W moim umyśle powietrze jądrowe silnik odrzutowy można go wepchnąć do rakiety o średnicy około metra, która jednak nadal nie jest dramatycznie większa niż dźwięczna 0,6-0,74 m, ale nadal jest alarmująca.Tak czy inaczej elektrownia jądrowa będzie miała moc ~ kilka megawatów, zasilany przez ~10^16 rozpadów na sekundę. Oznacza to, że sam reaktor wytworzy pole promieniowania o wartości kilkudziesięciu tysięcy rentgenów w pobliżu powierzchni i do tysiąca rentgenów wzdłuż całej rakiety. Nawet zainstalowanie kilkuset kilogramów ochrony sektorowej nie zmniejszy tych poziomów znacznie, ponieważ. neutrony i kwanty gamma będą odbijane od powietrza i „omijają ochronę”.

W ciągu kilku godzin taki reaktor wyprodukuje ~10^21-10^22 atomów produktów rozszczepienia c o aktywności kilku (kilkudziesięciu) petabekereli, które nawet po wyłączeniu utworzą tło kilku tysięcy rentgenów w pobliżu reaktor.

Projekt rakiety zostanie aktywowany do około 10^14 Bq, chociaż izotopy będą głównie emiterami beta i są niebezpieczne tylko przez bremsstrahlung. Tło z samej konstrukcji może sięgać dziesiątek promieni rentgenowskich w odległości 10 metrów od korpusu rakiety.

Wszystkie te „wesoło” dają wyobrażenie, że opracowanie i przetestowanie takiego pocisku to zadanie na granicy możliwości. Konieczne jest stworzenie całego zestawu odpornego na promieniowanie sprzętu nawigacyjnego i kontrolnego, aby przetestować to wszystko w dość złożony sposób (promieniowanie, temperatura, wibracje - a to wszystko dla statystyki). Testy w locie z pracującym reaktorem mogą w każdej chwili przerodzić się w katastrofę radiacyjną z uwolnieniem setek terrabekereli do jednostek petabekereli. Nawet bez katastroficznych sytuacji bardzo prawdopodobne jest obniżenie ciśnienia w poszczególnych prętach paliwowych i uwolnienie radionuklidów.

Oczywiście w Rosji wciąż istnieją Wielokąt Nowaja Ziemia na których takie testy mogą być przeprowadzone, ale byłoby to sprzeczne z duchem traktatu w sprawie zakaz prób jądrowych w trzech środowiskach (Zakaz został wprowadzony, aby zapobiec systematycznemu zanieczyszczaniu atmosfery i oceanu radionuklidami).

Wreszcie ciekawe, kto w Federacji Rosyjskiej mógłby opracować taki reaktor. Tradycyjnie Instytut Kurchatowa początkowo zajmował się reaktorami wysokotemperaturowymi ( ogólny projekt i obliczeń), Obnińsk IPPE (badania doświadczalne i paliwo), Instytut Badawczy „Łucz” w Podolsku (technologia paliw i materiałów). Później zespół NIKIET dołączył do projektowania takich maszyn (np. reaktory IGR i IVG - prototypy rdzenia atomu silnik rakietowy RD-0410).

Dziś NIKIET posiada zespół konstruktorów, którzy prowadzą prace przy projektowaniu reaktorów ( RUGK chłodzony gazem wysokotemperaturowym , szybkie reaktory MBIR, ), podczas gdy IPPE i Luch nadal zajmują się odpowiednio powiązanymi obliczeniami i technologiami. Instytut Kurczatowa w ostatnie dekady przeniósł się bardziej do teorii reaktorów jądrowych.

Podsumowując, chciałbym powiedzieć, że stworzenie pocisk wycieczkowy z silnikami odrzutowymi z elektrowniami jądrowymi jest w sumie zadaniem wykonalnym, ale jednocześnie niezwykle kosztownym i złożonym, wymagającym znacznej mobilizacji zasobów ludzkich i finansowych, wydaje mi się w większym stopniu niż wszystkie inne głośne projekty (Sarmat, Sztylet, Status -6, „Awangarda”). To bardzo dziwne, że ta mobilizacja nie pozostawiła najmniejszego śladu. A co najważniejsze, wcale nie jest jasne, jakie są korzyści z pozyskania tego typu broni (na tle istniejących nośników) i jak mogą one zniwelować liczne wady – kwestie bezpieczeństwa radiacyjnego, wysokie koszty, niekompatybilność z bronią strategiczną traktaty redukcyjne.

PS Jednak „źródła” już zaczynają łagodzić sytuację: „Powiedział źródło zbliżone do kompleksu wojskowo-przemysłowego” Wiedomosti ", Co bezpieczeństwo radiacyjne podczas testowania rakieta została dostarczona. Jak podaje źródło, instalacja jądrowa na pokładzie była reprezentowana przez układ elektryczny.