Ядерная энергия

Примерный внешний вид ядерной ракеты Vasimr VX-200SS для полетов на Марс

По оценкам аэрокосмического агентства NASA, для достижения поверхности Марса людям необходимо преодолеть 55 миллионов километров. При использовании существующих сегодня ракет это может занять 7-8 месяцев за это время с кораблем и самим экипажем может произойти много неприятностей. Плохих сценариев предостаточно, начиная с банальной поломки ракеты и заканчивая конфликтом среди астронавтов. Именно поэтому в 2010 году глава компании Ad Astra Франклин Чанг-Диас (Franklin Chang-Diaz) объявил, что обычные ракеты не смогут доставить людей на Марс. В качестве более мощной альтернативы его компания создает ядерную ракету Vasimr VX-200SS, которая способна доставить астронавтов на Красную планету всего за один месяц. Недавно она успешно прошла 88-часовые испытания и тем самым установила новый мировой рекорд выносливости ядерных ракетных двигателей. Что же еще известно о будущей ракете и как она работает?

Преимущества ядерных ракет

Подробностями о ракете для полетов на Марс поделилось издание Interesting Engineering. Сообщается, что обычные ракеты расходуют весь запас своего топлива за один управляемый взрыв во время запуска. Они не могут временно остановить использование топливо и даже не способны резко изменить траекторию своего полета. Также между космическим кораблем и центром управления непременно будет 10-минутная задержка связи. Получается, что если с экипажем произойдет что-то страшное, нам придется с ужасом наблюдать за их гибелью с Земли им помочь будет невозможно.

Для полетов на Марс в будущем планируется также использовать Starship от SpaceX

По словам компании Ad Astra, их ракета Vasimr VX-200SS способна устранить все эти сложности. Установленный в нее двигатель сможет выключаться и активироваться во время всего полета. Он будет постепенно ускоряться и достигнет своей пиковой скорости в 54 километра в секунду уже к 21 дню полета. Получается, что он будет в 4 раза быстрее всех существующих сегодня космических ракет. Благодаря этой особенности, она сможет доставить людей на Марс всего за 1 месяц вместо 7-8 месяцев. Члены экипажа подвергнутся меньшему воздействию космической радиации, что очень хорошо недавно я уже писал, что для целостности астронавтов полеты в космосе должны быть максимально короткими. Двигатель ракеты также позволит в любое время изменить маршрут движения.

Полет на Марс планируется совершить примерно в 2024 году. Верите ли вы, что человечеству удастся это сделать в такие короткие сроки? Пишите в нашем Telegram-чате

Читайте также: Осознают ли люди, что полет на Марс это билет в один конец?

Принцип работы ядерного двигателя

Название ракеты Vasimr связана с аббревиатурой, которую можно перевести как Электромагнитный ускоритель с изменяемым удельным импульсом. Если говорить коротко, используемый в нем двигатель использует ядерные реакторы для нагрева плазмы (получается из газа под воздействием радиоволновых антенн) до двух миллионов градусов. После этого реактивная струя выходит из задней части двигателя, приводя ракету в движение со скоростью до 197 950 километров в час (54 километра в секунду). Подробнее о том, как работают ядерные двигатели, я уже рассказывал в этом материале.

Визуализация работы ракетного двигателя Ad Astra

Опасность ядерных ракет

Идея компании Ad Astra звучит и круто, и опасно. Но она уже примерно знает, как обезопасить жителей Земли и космических путешественников от излучения ядерного двигателя. Во-первых, ракета Vasimr будет активирована только после вывода на орбиту при помощи обычной ракеты-носителя. Если во время запуска произойдет взрыв, опасные частицы не смогут достигнуть земной поверхности. А для защиты астронавтов планируется использовать не пропускающие излучение материалы.

Испытание Vasimr VX-200SS в 2017 году на мощности 30 кВт (недавний тест был проведен на мощности 80 кВт)

Недавно в лаборатории компании Ad Astra в Техасе были успешно проведены 88-часовые испытания ракеты Vasimr на выносливость. По словам главы компании Франклина Чанг-Диаса, это большой успех и награда за множество лет испытаний. Сообщается, что упорная команда достигла больших результатов методом проб и ошибок, при этом даже не думая сдаваться. Для справки стоит отметить, что сам Франклин Чанг-Диас является известным американским физиком и астронавтом NASA, который совершил семь космических полетов и в общем числе провел в космосе 1601 час. Компанию Ad Astra он основал после того, как завершил карьеру астронавта.

Франклин Чанг-Диас

Если вам интересны новости науки и техники, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете статьи, которые не были опубликованы на сайте!

Как всегда, в конце статьи про ядерные ракеты для полетов в космос, хочу порекомендовать статью про самые быстрые способы космических путешествий. Перейдите по этой ссылке и вы узнаете об электромагнитном двигателе EM Drive, термоядерном прямоточном воздушно-реактивном двигателе и других технологиях, которые в будущем позволят нам осваивать космос. Приятного чтения!

Когда некие частицы, например, космические частицы, двигаются быстрее скорости света в некоторой среде, появляется излучение Вавилова-Черенкова.

В научно-фантастических фильмах ядерные реакторы и ядерные материалы всегда светятся синим светом. Например, в первом фильме про «Железного человека», герой Тони Старка в исполнении Роберта-Дауни младшего собирает небольшой ядерный реактор, питающий костюм. Интересно, что характерное голубое свечение, исходящее от реактора (будь тот настоящий) реально существующее явление под названием эффект Вавилова-Черенкова. Именно из-за него вода, окружающая ядерные реакторы, действительно светится ярко-синим. Впервые это свечение заметили физик Сергей Вавилов и его аспирант Павел Черенков в лаборатории Физико-математического института в 1933 году, когда увидели, что бутылка с водой, подвергшаяся воздействию радиации, засветилась синим светом. В 1958 году за это открытие Черенков получил Нобелевскую премию по физике, разделив ее с Ильей Франком и Игорем Таммом, которые экспериментально подтвердили существование эффекта. Хотя объяснить излучение Вавилова-Черенкова удалось только после публикации Альбертом Эйнштейном специальной теории относительности, его существование было предсказано английским эрудитом Оливером Хевисайдом еще в 1888 году.

Что такое излучение Вавилова-Черенкова?

Превысить скорость света в вакууме невозможно. Но когда элементарная частица находится в плотной среде, то может превысить это ограничение. Так, частица, разогнанная в вакууме, может влететь в воду со скоростью, например, 299 799 километров в секунду: так как законы физики запрещают мгновенное изменение скорости, частица, находясь в среде, пролетает какое-то расстояние быстрее местного ограничения. Во время полета частица тормозит теряя энергию, которой нужно куда-то деваться.

Как пишет Tass в статье, посвященной Нобелевской премии по физике 1958 года, при торможении машины кинетическая энергия переходит в нагрев тормозов, а сверхсветовые частицы отдают избыток в виде квантов излучения, то есть света. Одна из особенностей черенковского излучения заключается в том, что оно в основном находится в непрерывном ультрафиолетовом спектре, а не в ярко-синем.

Читайте также: Ученые приблизились к пониманию того, почему существует Вселенная

Интересно, что черенковское излучение аналогично эффекту звукового удара. Например, если самолет в воздухе движется медленнее скорости звука, то отклонение воздуха вокруг крыльев самолета происходит плавно. Однако если скорость движения превышает среднюю скорость звука, то происходит внезапное изменение давления и ударные волны распространяются от самолета в конусе со скоростью звука.

Вы наверняка замечали, что ядерный реактор Тони Старка сияет голубым светом.

То, как именно появляется излучение, детально проверяли Вавилов, Черенков, Тамм и Франк. Так как в 1951 году Вавилова не стало, трое физиков получили Нобелевскую премию семь лет спустя. Благодаря их работе, сегодня можно наблюдать излучение Вавилова-Черенкова практически где угодно. При. условии, конечно, что вы знаете, куда смотреть.

Хотите быть в курсе последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!

Жуткий синий свет

Когда черенковское излучение проходит через воду, заряженные частицы движутся быстрее света через эту среду. Таким образом, свет, который вы видите, имеет более высокую частоту (или более короткую длину волны), чем обычная длина волны. Поскольку в черенковском излучении преобладает свет с короткой длиной волны, свечение кажется синим. Это происходит потому, что быстро движущаяся заряженная частица возбуждает электроны молекул воды, которые поглощают энергию и высвобождают ее в виде фотонов света, возвращаясь к равновесию. Обычно некоторые из этих фотонов нейтрализуют друг друга (разрушительная интерференция), так что свечения не видно. Но когда частица движется быстрее, чем свет может пройти через воду, ударная волна создает конструктивную интерференцию, которую мы и видим как свечение.

Это интересно: Как выглядит самая маленькая частица во Вселенной?

Спектр излучения Черенкова непрерывен, и его интенсивность увеличивается с частотой; именно это и придает ему жуткий синий цвет, который вы видите на фотографиях реакторов «плавательного бассейна».

К счастью, излучение Вавилова-Черенкова можно использовать не только для того, чтобы вода в ядерной лаборатории светилась синим. Так, в реакторе бассейнового типа количество синего свечения может быть использовано для измерения радиоактивности отработавших топливных стержней. Излучение используется в экспериментах по физике элементарных частиц физики надеются, что оно поможет им определить природу исследуемых частиц.

Более того, черенковское излучение возникает, когда космические лучи и заряженные частицы взаимодействуют с атмосферой Земли, поэтому для измерения этих явлений, обнаружения нейтрино и изучения излучающих гамма-лучи астрономических объектов, например остатки сверхновых, используются детекторы.

О том, за что вручили Нобелевскую премию по физике в 2020 году и почему ученые считают, что до Большого взрыва существовали другие вселенные, я рассказывала в этой статье.

Интересно, что если релятивистские заряженные частицы ударяют в стекловидное тело человеческого глаза, то можно увидеть вспышки черенковского излучения, например, от воздействия космических лучей или в результате ядерной аварии, так что лучше, наверное, воздержаться.

Геологи обнаружили материал в песке, расплавленном взрывом ядерной бомбы. Ранее такие материалы можно было обнаружить только в метеоритах

Ученые, занимающиеся поиском квазикристаллов так называемых «невозможных» материалов с необычной, неповторяющейся структурой обнаружили один из них в остатках первого в мире испытания ядерной бомбы. Ранее неизвестная структура, состоящая из железа, кремния, меди и кальция, вероятно, образовалась в результате слияния испаренного песка пустыни и медных кабелей. Аналогичные материалы были синтезированы в лаборатории и идентифицированы в метеоритах, но материал, описанный в новом исследовании, является первым примером квазикристалла с такой комбинацией элементов. Квазикристаллы содержат строительные блоки, состоящие из расположения атомов, которые в отличие от обычных кристаллов не повторяются в регулярном, похожем на кирпичную кладку узоре. В то время как обычные кристаллические структуры выглядят идентичными после перемещения (смещения в определенных направлениях), квазикристаллы имеют симметрию, которая когда-то считалась невозможной: например, некоторые имеют пятиугольную симметрию и поэтому выглядят одинаково, если их повернуть на одну пятую полного поворота.

Невозможная симметрия

Ученый-материаловед Даниэль Шехтман из Израильского технологического института впервые обнаружил такую невозможную симметрию в синтетическом сплаве в 1982 году. Он наблюдал пятиугольную симметрию при вращении в каждом из различных возможных направлений, что произошло бы, если бы его строительные блоки имели правильную форму с 20 гранями. Многие исследователи изначально ставили под сомнение выводы Шехтмана, потому что математически невозможно заполнить пространство используя икосаэдр. В конце концов Шехтман получил Нобелевскую премию по химии за это открытие в 2011 году.

Икосаэдр (от греч. ico шесть и hedra грань) это многогранник с 20 гранями. Существует бесконечно много непохожих икосаэдров, некоторые из которых имеют больше симметрий, другие меньше.

Примерно в это же время Пол Стейнхардт, физик-теоретик из Принстонского университета в Нью-Джерси, и его коллеги предположили возможность существования неповторяющихся трехмерных структур. Они имели ту же симметрию, что и икосаэдр, но были собраны из строительных блоков нескольких различных типов, которые никогда не повторялись. Физик-математик Роджер Пенроуз из Оксфордского университета и другие исследователи ранее обнаружили аналогичные закономерности в двух измерениях, которые называются мозайкой Пенроуза.

Икосаэдром называется выпуклый многогранник, грани которого это равносторонние треугольники. Любая вершина икосаэдра соединяется пятью гранями.

Стейнхардт вспоминает 1982 год, когда он впервые увидел экспериментальные данные открытия Шехтмана и сравнил их со своими теоретическими предсказаниями:

«Я встал из-за стола, подошел и посмотрел на наш рисунок, и вы не могли заметить разницы», говорит он. «Так что это был своего рода удивительный момент».

В последующие годы материаловеды синтезировали множество типов квазикристаллов, расширяя диапазон возможных запрещенных симметрий. А позже Стейнхардт и его коллеги обнаружили первый природный «икосаэдрит» в фрагментах метеорита, найденного в Восточной Сибири в России. Этот квазикристалл, вероятно, образовался в результате столкновения двух астероидов в ранней Солнечной системе.

Условия, при которых два квазикристалла образовались, вероятно, в результате столкновений между астероидами в космосе в начале Солнечной системы, сопоставимы с условиями, возникшими во время взрыва атомной бомбы.

Квазикристаллы это упорядоченные вещества, обладающие дальним порядком, но не трансляционной симметрией.

Некоторые из квазикристаллов, изготовленных в лаборатории, также были получены путем разбивания материалов на высокой скорости, поэтому Стейнхардт и его команда задавались вопросом, могут ли ударные волны от ядерных взрывов также образовывать квазикристаллы.

Это интересно: Сколько стоят самые редкие метеориты и где их купить?

Ядерная бомба и квазикристаллы

После испытания «Тринити» первого в истории взрыва ядерной бомбы, который произошел 16 июля 1945 года на полигоне Аламогордо в Нью-Мексико исследователи обнаружили обширное поле зеленоватого стекловидного материала, образовавшегося в результате разжижения песка в пустыне. Они окрестили находку тринититом.

В тот июльский день 1945 года бомба создала кратер глубиной 1,4 метра и шириной 80 метров. Достигнутая температура превысила 1500, а давление колебалось от 5 до 8 гигапаскалей. Там и родился тринитит материал, состоящий в основном из бледно-зеленого кварца и полевого шпата. Нечто подобное произошло в Хиросиме, когда большая часть города превратилась в пляжный песок.

Интересуетесь наукой и хотите быть в курсе последних открытий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!

«Тринити» первое в мире испытание технологии ядерного оружия. Взрыв бомбы был эквивалентен приблизительно 21 килотонне тротила.

Образованные в результате взрыва тринититы имели красноватые включения и по мнению исследователей были отличной почвой для поиска квазикристаллов. В течение десяти месяцев Стейнхарт и его команда нарезали кубиками все виды минералов, пока наконец не нашли крошечное зернышко квазикристалл с такой же икосаэдрической симметрией, что и в первоначальном открытии Шехтмана.

Как и большинство известных квазикристаллов, структура тринитита, по-видимому, представляет собой сплав металлоподобный материал, состоящий из положительных ионов в море электронов. Это необычно для кремния, который встречается как правило в горных породах в окисленной форме.

Несмотря на то, что сегодня ученые синтезируют в лабораториях много квазикристаллов, в природе они встречаются редко. Авторы научной работы полагают, что это может быть связано с образованием квазикристаллов, которое включает в себя «необычные комбинации элементов и их необычные расположения».

Сегодня найти тринитит можно в очень малых количествах в кратерах, оставленных после подземных взрывов ядерных бомб.

Читайте также: А вы знаете, какой была самая мощная бомба в мире?

Стейнхардт предполагает, что квазикристаллы могут быть использованы для своего рода ядерной криминалистики, поскольку они могут выявить места, где произошло скрытое ядерное испытание. Квазикристаллы могут также образовываться в других материалах, которые были получены в агрессивных условиях, таких как фульгурит материал, полученный при ударе молнии в скалу, песок или другие отложения. В общем, сага о квазикристаллах будет продолжаться.

Мир стремится к использованию возобновляемых источников энергии, но отказываться от атомной энергетики не хочет

Относительно обоих источников энергии ведутся споры. В двухтысячных годах экоактивисты начали борьбу с атомной энергетикой в ЕС, так как она несет серьезную потенциальную опасность для экологии и людей. В результате многие страны начали от нее отказываться в пользу возобновляемых источников энергии. Однако позже выяснилось, что возобновляемая энергия обладает своими минусами, причем достаточно серьезными. Ее себестоимость оказалось гораздо выше энергии, вырабатываемой традиционными способами. Кроме того, объемов энергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками, в настоящее время недостаточно, чтобы покрыть потребности в электричестве европейских стран. В результате они оказались на грани энергетического кризиса. Ситуация дошла до того, что десять стран ЕС призвали Европейскую комиссию признать атомную энергетики экологически чистой, то есть присвоить ей зеленый знак. Отсюда возникает вопрос, какой все-таки источник энергии лучше и почему?

В чем преимущества атомной энергетики

Атомная энергетика, как известно, не требует сжигания углеводородов, а значит она в меньшей степени выбрасывает углекислый газ в атмосферу. Соответственно, она меньше влияет и на процессы, которые вызывают глобальное потепление климата. Именно этот аргумент приводят страны, которые хотят присвоить зеленый знак атомной энергетике. К примеру, атомные электростанции в Европе предотвращают ежегодно выбросы примерно 700 миллионов тон углекислого газа.

Атомная энергетика не требует сжигания углеводородов, в чем заключается важный ее плюс

Но это далеко не все ее преимущества. Один из главных плюсов высокая энрегоэффективность. Для сравнения, из одного килограмм урана, обогащенного до 4%, вырабатывается столько же энергии, сколько при сжигании 100 тонн качественного каменного угля или 60 тонн нефти.

Кроме того, уран-235, который используется в атомной энергетике, выгорает не полностью. Это говорит о том, что отходы можно использовать повторно. Возможно даже в будущем удастся обеспечить замкнутый топливный цикл, то есть практически безотходное производство. Таким образом, атомная энергетика на сегодняшний день это относительно чистый и мощный источник энергии.

Чем опасна атомная энергетика

Главная опасность атомной энергетики всем известна вероятность техногенных катастроф, и, как следствие, серьезное радиоактивное загрязнение. Ярким тому примером служит Чернобыль, который и по сей день несет угрозу миру. Причиной катастрофы может быть человеческая ошибка, стихийное бедствие или, к примеру, теракт.

«Мирный атом» в какой-то момент может выйти из-под контроля, как это случилось в Чернобыле

Кроме того, серьезным недостатком технологии являются радиоактивные отходы. Их переработка и захоронение это сложные и дорогостоящие процедуры. Сами атомные электростанции со временем тоже требуют вывода из эксплуатации. В случае нарушения технологии, этот процесс также связан с риском радиоактивного загрязнения окружающей среды.

Другой минус выбросы тепла в атмосферу и в водоемы, из которых берется вода в качестве охлаждающей жидкости. Она меняет свои свойства, что негативно сказывается на обитателях водоемов. Помимо этого, добыча урана также связана с причинением ущерба флоре и фауне.

Возобновляемая энергетика энергия будущего

Доля энергии, добытой при помощи возобновляемых источников, с каждым годом растет. К примеру, в 2021 году в Евросоюзе она достигла 38%. При этом стоимость постоянно падает за последние 10 лет она уменьшилась более чем на 80%. Но главное преимущество это возобновляемость, то есть она не требует никакой добычи ископаемых и никогда не закончится, в отличие от того же природного газа, которого в Европе осталось совсем немного.

Возобновляемая энергетика не закончится никогда это главный ее плюс

Данный источник энергии обладает огромным потенциалом. Одна только энергия Солнечного света может с запасом обеспечить электричеством всю планету. Кроме того, кроме солнечной энергии можно использовать энергию ветра. По подсчетам экспертов, ветроэнергетика к 2040 году может вырабатывать более трети от всей мировой энергии. При этом данный источник будет доступен и будущим поколениям.

В процессе выработки энергии не происходит выбросов углекислого газа или каких-либо отходов, которые загрязняют окружающую среду. Собственно говоря, этих плюсов вполне достаточно, чтобы говорить о возобновляемой энергетике, как об источнике энергии будущего.

Почему мир не готов отказаться от атомной энергетики

Серьезный недостаток возобновляемой энергетики потребность в дорогостоящей инфраструктуре. В частности, ветроэнергетика требует мощных дорогостоящих электросетей. Связано это с непостоянством объема вырабатываемой энергии. Проще говоря, электросети должны выдержать максимальную нагрузку, а не среднюю, как в случае с обычными электростанциями. В противном случае налетевший ураган приведет к сгоранию электросетей.

Обратная сторона этой проблемы нестабильность выработки энергии. Если нет ветра или солнечного света, то и энергия перестает вырабатываться. Также следует отметить, что назвать возобновляемую энергетику абсолютно экологичной нельзя. Для нее требуется изготовление огромного количества солнечных панелей или ветряных турбин. Производство всего необходимого оборудования, а также стройматериалов для его монтажа связано с выбросами углекислого газа в атмосферу. В то же время уже имеющихся мощностей и инфраструктуры, как уже было сказано выше, недостаточно, чтобы удовлетворить потребности в энергии стран, отказавшихся от атомной энергетики.

Возобновляемые источники энергии не являются полностью экологичными

Второй острый вопрос утилизация солнечных пластин. В настоящее время для этого используют автоклавные печи либо механические прессы. Ветряные турбины со временем также нуждаются в утилизации. Эти процессы также связаны с выбросами углекислого газа в атмосферу. Но, к счастью, все вышеперечисленные проблемы могут быть решены. Единственное, для этого понадобятся еще десятилетия. Поэтому отказываться от атомной энергетики мир еще не готов, несмотря на все ее минусы.

Для многих ядерная энергетика является жизненно важным способом борьбы с изменением климата; другие настаивают на том, что это опасно, нерентабельно и ненужно.

Атомные электростанции (АЭС) вырабатывают электрическую и тепловую энергию, являясь неотъемлемой частью повседневной жизни. Местом рождения первой в мире АЭС стал СССР: строительство началось в 1954 году, а спустя 68 лет в мире насчитывается 437 ядерных реакторов, расположенных в 32 странах. Эти больше котлы бывают разных размеров и форм и могут работать на различных видах топлива, расщепляя атомы для нагрева воды и ее преобразования в пар, который приводит в действие генераторы. Атомные электростанции считаются относительно безопасными для окружающей среды, так как не способствуют выбросам СО2 в атмосферу. Однако в 1986 году мир потрясла авария на Чернобыльской АЭС, а в 2011 году катастрофа настигла японскую станцию Фукусима-1, доказав, что называть АЭС безопасными нельзя. Но стоит ли ждать чего-то подобного в будущем? Давайте разбираться!

Откуда берется электричество?

Работа атомных электростанций обеспечивает эффективное и надежное электроснабжение по всему миру ядерная энергетика оказывает наименьшее воздействие на окружающую среду, в отличие от электростанций работающих на ископаемом топливе. Сжигание угля и нефти для выработки тепла приводит к выбросам в атмосферу вредных парниковых газов.

Принцип работы АЭС заключается в выработке тепла при расщеплении атомов и переработке урана. При этом ядерный реактор способен постоянно производить энергию и электричество.

Принцип работы АЭС строится на выработке тепла в результате ядерного распада

АЭС получают тепловую энергию от расщепления ядер атомов в активной зоне реактора. Основным топливом сегодня является уран тяжелый радиоактивный химический элемент, который содержится в большинстве горных пород. Деление атомов урана-235, например, приводит к выработке огромного количества тепла.

Чем опасны атомные электростанции?

Будучи безопасными источниками электроэнергии, АЭС, все же, могут угрожать здоровью людей и всех живых существ на Земле. Отходы, образующиеся в результате работы атомных электростанций, остаются радиоактивными от десятков до сотен тысяч лет. В то же самое время решений для их долгосрочного хранения сегодня не существует большинство ядерных отходов находятся во временных надземных хранилищах. Но так как подобных мест для хранения не хватает, промышленность обращается к другим типам хранилищ (более дорогостоящим и потенциально менее безопасным).

Еще больше интересных статей читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен! Там регулярно выходят, которых нет на сайте!

Одной из главных проблем использования АЭС является развитие ядерно-энергетических программ, которые увеличивают вероятность распространения ядерного оружия. Это вновь возвращает нас к ответственности ученых за свои изобретения в конечном итоге использование ядерного оружия может уничтожить всю жизнь на Земле. А еще атомные электростанции являются потенциальной мишенью для террористических атак.

Крупная радиационная авария максимального 7-го уровня по Международной шкале ядерных событий произошла 12 марта 2011 года в Японии

Весомую роль также играет человеческий фактор и стихийные бедствия. Так, сильное цунами обошло механизмы безопасности нескольких электростанций в 2011 году, став причиной сразу трех аварий на Фукусиме-1, а последствия взрыва в Чернобыле привели к распространению раковых заболеваний среди населения, проживающего в непосредственной близости от АЭС.

Так как атомные электростанции должны располагаться рядом с источником воды для охлаждения реакторов, в мире не хватает мест, защищенных от засух, наводнений, ураганов, землетрясений и других потенциальных бедствий, способных привести к аварии. Ситуацию усугубляет увеличение числа экстремальных погодных явлений в результате стремительного изменения климата.

Больше по теме: Как работает АЭС? Опасны ли атомные станции?

Что будет есть отключить АЭС?

Существует ряд правил безопасного отключения АЭС, включая очистку радиоактивно загрязненных систем, конструкций станции и последующего удаления радиоактивного топлива. Окончательное закрытие атомной электростанции включает в себя деактивацию объекта (для снижения остаточной радиоактивности) и демонтаж конструкций.

Последовательный процесс отключения станции необходим для защиты сотрудников АЭС и населения близлежащих районов. Но что будет если отключить АЭС от питания не завершив вывод из эксплуатации? Исследователи полагают, что отсутствие электроэнергии не безопасно и может привести к катастрофе.

26.04.1986 года произошла самая страшная радиационная катастрофа

Чтобы не допустить перегрева на станции в случае ее обесточения, необходимо прокачивать воду исправным насосом (что, к слову, невозможно без электричества). По этой причине на каждом блоке АЭС существует резервный источник питания, например, несколько дизельных генераторов, которые автоматически запускаются при отсутствии внешнего питания.

Не пропустите: Какой бывает радиация и как от нее защититься?

Специалисты также сообщают, что если перебои с подачей электроэнергии на АЭС участятся, аварии вряд ли удастся избежать. Особенно если станция будет работать в таком режиме слишком долго.

По словам бывшего научного сотрудника Министерства обороны ядерной энергетики и технологий США Робина Граймса, отключение питания работающего реактора может привести к перегреву: «При определенных обстоятельствах перегрев ядерного реактора приведет у тому, что он фактически расплавится».

Напомним, что во время аварии на АЭС «Фукусима-1» работа одного из трех реакторов была успешно остановлена, однако системы резервного питания и охлаждения не сработали. Это, как мы знаем сегодня, привело к частичному плавлению всех реакторов станции, а основной причиной аварии стали землетрясение и цунами, которые бушевали в стране несколько дней.

С загрязнённых территорий было эвакуировано около 164 тысяч человек.

Тем не менее самой страшной аварией по-прежнему является взрыв на Чернобыльской АЭС. Среди причин произошедшей аварии эксперты выделяют как наличие неисправностей, так и ошибок в эксплуатации станции. Сам взрыв унес жизни более четырех тысяч человек, а количество пострадавших от радиации до сих пор окончательно неизвестно.

Сегодня зона отчуждения Чернобыльской АЭС является не пригодной для жизни и останется таковой очень и очень долго. Как ранее рассказывал мой коллега Артем Сутягин, Чернобыль по-прежнему является серьезной угрозой для человечества.

Лучевая болезнь

Первые описания лучевой болезни появились после бомбардировок японских городов Хиросима и Нагасаки. Врачам пришлось иметь дело с неизвестным заболеванием, симптомы которого внезапно появлялись у некоторых пациентов без видимых повреждений. Сегодня мы знаем, что пострадавшие японские граждане страдали отсроченными последствиями радиационного облучения.

Острая лучевая болезнь характеризуется тошнотой, рвотой, диареей, анорексией, головной болью, недомоганием и учащенным сердцебиением (тахикардией). Подробнее о том как протекает эта болезнь и как ее лечить недавно рассказывал мой коллега Андрей Жуков, рекомендую к прочтению

Лучевая болезнь заболевание, возникающее в результате воздействия различных видов ионизирующих излучений

При небольших дозах облучения дискомфорт проходит в течение нескольких часов или дней, однако при мощном облучении радиация проникает в большую часть тела всего за несколько минут, нарушая работу физиологических систем и разрушая клеточные структуры. Последствия радиационного облучения сказываются на делении клеток, что намного опаснее для детей, чем для взрослых. Увы, за блага цивилизации и комфорт приходится платить, но стоят ли они подобного риска?

Правильно подготовив жилье к радиационной катастрофе, можно избежать облучения смертельной дозой радиации

Полностью защититься от радиации невозможно, так как она является частью нашей жизни. Космическое излучение, радионуклиды, которые присутствуют в различных материалах и даже в воде, а также ряд веществ в недрах нашей планеты создают естественный радиационный фон. Также определенное излучение имеет сжигаемое топливо, мусорные свалки и т.д. Однако радиация от этих всех источников обычно находится в пределах 0,2 мкЗв/час, или 20 мкР/час, и считается безопасной для человека. Но никто из нас не застрахован от радиационной катастрофы, при которой уровень радиации может превышать норму в десятки, сотни или даже тысячи раз. Как правило, в такой ситуации население эвакуируют, однако не всегда эвакуация происходит своевременно. Поэтому важно знать, как защитить свою квартиру или дом от радиации, чтобы избежать чрезмерного заражения сразу после катастрофы, то есть в самый опасный период.

Ядерная война и другие причины радиационной катастрофы

Будет ли ядерная война между Россией и США? Сейчас на этот вопрос сложно ответить. Остается надеяться на благоразумие политиков, однако, как мы рассказывали ранее, исключать такую вероятность нельзя. Но ядерная война 2022 далеко не единственная угроза, нависшая над человечеством.

Несмотря на высокий запас прочности атомных станций, они все равно представляют угрозу в случае террористического акта. Кроме того, атомные станции и сами по себе далеко не безопасны. Достаточно вспомнить Чернобыль или Фукусиму.

Авария на Фукусиме напомнила миру об опасности ядерной энергетики

Также радиация теоретически может прийти оттуда, откуда мы ее вообще не ждем из космоса. Как мы рассказывали ранее, ученые не исключают вероятность мощной радиационной бури, которая может обрушиться из космоса. Такое уже неоднократно случалось с периодичностью 1 раз в 1000 лет.

Можно ли защитить дом от радиации

Можно ли полностью защитить свое жилье от радиации? На это вряд ли стоит рассчитывать, но зато можно минимизировать воздействие радиации на организм, и таким образом избежать развития лучевой болезни. Больше всего шансов избежать радиационного излучения у жильцов средних этажей. Они удалены от крыши и поверхности земли, на которой скапливаются радиационные осадки, а также оседает радиационная пыль.

В квартире или доме наиболее безопасными являются комнаты, которые не имеют окон и отделены от внешних стен внутренними перегородками. Чем больше барьеров из бетона или кирпича между вами и улицей, тем надежнее защита от радиации. Однако помимо выбора безопасного помещения, все же стоит выполнить некоторые действия, чтобы сделать жилье более безопасным.

В случае ядерной катастрофы необходимо плотно закрыть окна и двери

В первую очередь необходимо плотно закрыть все окна и двери. Желательно при этом герметизировать щели. К примеру, их можно проклеить скотчем или даже бумагой, как это когда-то делали наши бабушки и дедушки, заклеивая оконные щели на зиму. Также не лишним будет герметизировать вентиляционные отверстия. Решетки можно заклеить скотчем, а большие отверстия забить тряпками.

надо сказать, что от гамма-излучения частично защищает облицовка из стали. Поэтому металлический сайдинг на стенах уменьшит уровень радиации, пронимаемый в помещение. Это можно учесть при выборе материала для отделки фасада дома. А тем, кто хочет создать собственный домашний бункер, стены следует облицевать свинцовыми пластинами.

Измерить уровень радиации на улице или в помещении можно при помощи дозиметра

Уровень радиации высокий что делать

Если радиационная катастрофа застала вас на улице, необходимо как можно быстрее зайти внутрь. При этом всю одежду следует снять при входе в помещение и оставить снаружи. Затем надо как можно быстрее принять душ, тщательно вымыв при этом тело и волосы. Если воды нет, следует обтереть тело влажным полотенцем или салфетками.

Самое главное избегать попадания радиоактивных веществ на открытые участки тела. А еще более опасным является проникновение радиоактивных элементов внутрь. Вот почему важно герметизировать помещение. Это позволит избежать попадания радиоактивной пыли внутрь дыхательных путей. Разумеется, нельзя потреблять воду из крана и открытых источников.

Обязательно подписывайтесь на ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ, где вас ожидают поистине захватывающие и увлекательные материалы.

Пить можно исключительно бутилированную воду, которая находилась внутри помещения. Поэтому подготовиться к катастрофе, хотя бы минимально, следует заранее. Подробно о том, как это сделать мы рассказывали ранее.

Новые модульные реакторы настолько безопасны, что их можно строить среди домов

Ранее мы рассказывали, что новым шагом в развитии ядерной энергетики являются малые модульные реакторы мощностью до 300 МВт. Они гораздо более безопасные, чем классические АЭС, и при этом более экологичные. Поэтому их рассматривают даже в качестве альтернативы возобновляемым источникам энергии. По мнению ряда экспертов, использование малых реакторов поможет снизить выбросы парниковых газов. Нельзя сказать, что они уже получили широкое распространение, однако их популярность во всем мире растет с каждым годом. Но особенно сильно ситуация может измениться после появления реакторов еще меньшей мощности. На днях комиссия по ядерному регулированию (NRC) в США сертифицировала новый проект усовершенствованного модульного реактора от компании NuScale Power, мощностью которого составляет всего 50 мегаватт. Его уже назвали шагом вперед к будущему экологически чистой и доступной энергии.

Новые мини-реакторы для небольших компаний

Ранее в США уже были одобрены шесть проектов модульных мини-реакторов компании NuScale Power, но это были большие традиционные легководные реакторы большой мощности. Нынешний же проект ориентирован на то, чтобы сделать мини-реакторы еще более доступными. Теперь их смогут использовать для своих нужд даже небольшие компании и коммунальные предприятия. То есть теперь компании смогут сами себя обеспечивать электроэнергией.

Благодаря усовершенствованной конструкции электростанции NuScale VOYGR стали более безопасными. Легководный реактор, который лежит в их основе, даже в случае внештатной ситуации или аварии не причиняет вреда окружающей среде. Поэтому электростанции могут быть развернуты в жилых районах населенных пунктов.

Новые реакторы ориентированы на коммунальные хозяйства и небольшие компании

Напомним, что модульный мини-реактор представляет собой практически готовое решение, которое собирается на строительной площадке из отдельных модулей. Благодаря этому значительно сокращается время на строительство электростанции. Принцип работы у них совсем не такой, как у больших АЭС, так как энергия, выделяемая в результате расщепления атомного ядра преобразуется в тепловую энергию (нагревает воду), и только после этого преобразуется в электрическую энергию.

Мини-реакторы смогут альтернатива возобновляемым источникам энергии?

Затраты на строительство даже такого маленького реактора мощностью 50 мегаватт значительно выше, чем на установку ветряков или солнечных панелей. Поэтому скептики выражают сомнение относительно конкурентоспособности данного решения. Однако Дайан Хьюз, вице-президент компании NuScale, уверен, что реакторы смогут составить серьезную конкуренцию возобновляемым источникам энергии.

Электростанция NuScale VOYGR является более стабильным источником энергии, так как не зависит ни от Солнца, ни от ветра. Кроме того, не требовательна к обслуживанию. Ядерное топливо в нее загружается гораздо реже, чем в обычные АЭС и расходуется полностью, то есть без отходов. Кроме того, NuScale VOYGR практичнее альтернативных источников энергии. К примеру, коммунальное хозяйство или предприятие не сможет установить в черте города ветряки или необходимое количество солнечных панелей.

Модульные мини-реакторы малой мощности являются альтернативой возобновляемым источникам энергии

Мини-реактор же не требует много пространства и, как было сказано выше, может быть установлен в черте города даже среди домов. Кроме того, по словам Дайана Хьюза, в последнее время по ряду причин увеличилась стоимость энергетических проектов, таких как солнечные и ветровые станции, что делает мини-реакторы еще более конкурентоспособными.

Министерство энергетики США также позитивно смотрит на данный проект. По словам правительства, он представляет собой новый экологически чистый источник энергии, который может снабдить страну энергией. Как сообщается в заявлении, это лучшая инновация, которая только начинает набирать обороты.

Использование модульных мини-реакторов позволит уменьшить выбросы СО2 в атмосферу

Перспектива мини-реакторов

Как сообщает издание Associated Press, компания NuScale уже подписала 19 соглашений в США и за пределами страны о развертывании своей технологии малых реакторов. К примеру, сейчас стартует первая фаза инженерно-проектных работ по сооружению мини-реактора NuScale в Румынии.

Не забудьте подписаться на ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ, где мы подготовили для вас поистине захватывающие и увлекательные материалы.

По словам представителей самой компании, небольшие модульные реакторы больше не являются абстрактной концепцией. Они уже реальны и полностью готовы к развертыванию. Причем в ближайшее время ассортимент электростанций малой мощности будет расширен еще больше. В настоящее время компания NuScale подала еще одону заявку в NRC на утверждение более крупного реактора мощностью 77 мегаватт.

Напоследок напомним, что ученым удалось добиться определенных успехов в области термоядерного синтеза. Правда, до реализации технологии все еще очень далеко, но, если все же удастся ее освоить, это будет колоссальный прорыв в области энергетики, о чем мы рассказывали ранее.

В 1966 году, через два месяца после падения на побережье Испании четырех водородных бомб, в Паломаресе устроили народные купания

17 января 1966 года над городом Паломарес столкнулись два американских бомбардировщика с ядерным оружием на борту. Катастрофа привела к гибели семерых человек и падению на юго-восточное побережье Испании четырех водородных бомб. И хотя взрыва не произошло, у двух бомб сработали детонаторы, что привело к заражению почвы радиоактивным плутонием-239. Для ликвидации аварии в провинцию Альмерия прибыли сотни солдат США, однако операцию Broken Arrow («Сломанная стрела») едва ли можно назвать успешной спустя 57 лет земля в Паломаресе по-прежнему радиоактивна, а Испания вновь обращается к США с просьбой вывезти из страны десятки тысяч кубометров загрязненной почвы (в общей сложности речь идет о 50 000 кубометрах зараженной земли). О том, что уровень радиации в регионе по-прежнему высокий, стало известно в 2007 году. Тогда же правительство Испании ограничило доступ к пострадавшей территории, запретив использование земли для сельскохозяйственной деятельности и развития. Но как получилось, что ликвидация ядерной катастрофы длится более полувека? Давайте разбираться!

Водородные бомбы в Паломаресе

С 1936 по 1975 годы Испания находилась под управлением диктаторского режима Франсиско Франко. После столкновения бомбардировщиков в 1966 году Испанское государство (Estado Espaol) и США старались преуменьшить значение инцидента. Так, всего через два месяца после катастрофы испанские власти устроили массовое купание на пляже Мануэля Фраги, а затем, совместно с правительством США, раздали жителям Паломареса и Вильярикоса (еще одной пострадавшей провинции) сертификаты и компенсации.

Отметим, что позиция США относительно инцидента оправдывалась разгаром Холодной войны, а Франксисткая Испания опасалась ущерба зарождающейся индустрии туризма (впрочем, ничего нового). Для ликвидации аварии на место крушения было направлено около 1600 военнослужащих США, которые вывезли около 1400 тонн загрязненной почвы, отправив их на объект в Южной Каролине для хранения.

Испанские рабочие смотрят на обломки, разбросанные по склону холм, во время поиска пропавшей водородной бомбы в январе 1966 года.

Это интересно: Ядерная энергетика: как утилизировать уран?

Впоследствии правительство Испании опубликовало документы, согласно которым пострадавшие территории полностью обеззаражены, местные жители получили около 900 сертификатов, а американские военные забрали 4810 канистр (по 242 литра каждая), заполненных землей и радиоактивными отходами. Однако высокий уровень радиации в регионе, зафиксированный в 2007 году, доказал, что операция «Сломанная стрела» с задачей не справилась радиоактивный мусор, захороненный в канавах, стал причиной загрязнения не менее 40 гектаров.

Самое опасное оружие на Земле

О том, что ядерное оружие может уничтожить цивилизацию, сегодня знают все. Для этого участники «Манхэттенского проекта» (проекта США по созданию атомной бомбы) выступили за ядерное разоружение, о чем в 1947 году сообщили на страницах журнала Чикагского университета «Бюллетень ученых атомщиков». Чтобы объяснить широкой общественности необходимость отказа от ядерного оружия, ученые использовали метафорические Часы судного дня, полночь на которых символизирует ядерную катастрофу.

Подробнее о том, что такое Часы судного дня и кто принимает решение о переводе стрелки мы рассказывали здесь, не пропустите!

До полуночи осталось всего 90 секунд

Увы, но осознать последствия применения атомного оружия удалось лишь после бомбардировки японских городов Хиросима и Нагасаки в августе 1945 года, столкновения бомбардировщиков США над Испанией в 1966 году и крупнейшей аварии на Чернобыльской АЭС весной 1986 года. Последствия крупнейшей в мире катастрофы специалисты устраняют до сих пор. Напомним, что в ходе ликвидации аварии погибли десятки тысяч человек, но самым страшным последствием оказалось влияние облучения.

Напомним, что в природе встречаются радионуклиды элементы, излучающие радиацию. Их воздействие заражает все окружающие объекты. Так, облучение клеток живых организмов лишает их способности к восстановлению и может стать причиной гибели и мутаций в ДНК, что приводит к развитию рака. После аварии на Чернобыльской АЭС в Европе было зафиксировано не менее 10 тысяч случаев рака щитовидной железы (и по прогнозам ожидается еще не менее 50 000 случаев).

В первые несколько часов после облучения пациент испытывает общее недомогание, тошноту или рвоту, ощущение сухости во рту, головную боль.

Самое страшное, все же, происходит из-за высоких доз радиации, полученных при контакте с зараженными материалами. В зависимости от вида поражающего излучения, симптомы лучевой болезни могут включать тошноту, потерю веса, ломоту в теле, боль в животе, рвоту и диарею. В острых случаях у пациентов начинают отмирать целые группы клеток, приводя к отказу органов и последующей смерти.

Больше по теме: Лучевая болезнь: все, что нужно знать каждому

Что такое радиоактивные отходы?

Опасность для жизни и здоровья также представляют радиоактивные отходы (РАО, radioactive waste) ядерные материалы и радиоактивные вещества, дальнейшее использование которых не предусматривается. Как правило РАО хранятся в специальных местах захоронения так называемых могильниках, которые надежно изолируют их от контакта с окружающей средой.

Как говорится на сайте НО РАО, наиболее опасные радионуклиды содержатся в отработавшем ядерном топливе (ОЯТ): тепловыделяющие элементы и сборки, в которые они помещаются, излучают даже сильнее свежего ядерного топлива и продолжают выделять тепло.

В группу РАО попадают любые объекты, длительно контактирующие с ионизированным излучением. Как правило это детали работавших с рудой и топливом машин, провода, фильтры и даже спецодежда.

При этом более 95% РАО представляют собой ценный ресурс (с содержанием урана-235 и 238, плутоний и других изотопов, используемых в медицине и научной деятельности) и извлекаются на специализированных предприятиях. Отметим, что Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) разделяет РАО на несколько категорий (твердые и жидкие, низкоактивные и высокоактивные). Для каждой категории прописаны собственные требования к обращению.

К низкоактивным относятся такие изотопы как цезий-137 и стронций-190 (с периодом полураспада около 30 лет), которые содержатся в отходах обычных атомных электростанций. И хотя уровень риска для здоровья от низкоактивных отходов не такой высокий, как в результате взрыва бомбы или ядерного реактора на АЭС, неискушенные террористы, готовые смириться с разоблачением и смертью, могли бы использовать ядерные отходы для отравления крупных городов.

Существуют несколько основных этапов обработки ядерных отходов

Двадцать периодов полураспада эквивалентны 600 годам времени, в течение которого отходы представляют опасность, отмечают специалисты.

Плутоний-239

Но вернемся к плутонию-239 чрезвычайно токсичному изотопу, период полураспада которого составляет 24 тысячи лет (!). Открытие изотопа физиками Калифорнийского университета состоялось в 1941 году, во время бомбардировки мишени из чистого урана-238 разогнанными до высоких энергий нейтронами. Появился этот нестабильный изотоп при распаде нептуния-239, а за его открытие в 1951 году была присуждена Нобелевская премия по химии.

В 1942 году ученым удалось получить чистое соединение плутония. Позже стало известно, что этот изотоп существует в природе его обнаружили в урановых рудах (в частности в рудах, залегах в Конго). Сегодня плутоний активно используется в ядерной промышленности в качестве топлива для питания ядерных реакторов (фактически он входит в состав МОКСтоплива смеси оксида урана и плутония) и для изготовления ядерного оружия.

Читайте также: Как работают АЭС и что будет, если их отключить?

Плутоний тяжелый хрупкий высокотоксичный радиоактивный металл серебристо-белого цвета

Поскольку плутоний испускает альфа-частицы, он наиболее опасен при вдыхании и оседает в легочной ткани, что приводит к рубцеванию легких и раку. Из легких изотоп может попасть в кровоток, а затем в почки. Циркулируя по организму, плутоний-239 концентрируется в костях, печени и селезенке, подвергая органы воздействию альфа-частиц.

Радиоактивный пляж в Испании

О том, что не менее 40 гектаров земли в Паломаресе заражено плутонием-239, сообщает испанская El Pais. Издание отмечает, что проблема заключается не в очистке территории, а в том, куда попадает загрязненная земля. План ликвидации, разработанный в 2010 году, предусматривал уплотнение и фильтрацию 6000 кубометров, а также поиск могильника, поскольку в Испании места для хранения РАО нет.

Один из американских катеров, участвовавших в очистке района от радиоактвиного загрязнения в 1966 году.

В 2015 году Испания и США договорились (без каких-либо юридических обязательств), о том, что Испания возьмет на себя очистку, а США заберет радиоактивные отходы. Однако соглашение так и не было разработано, а Паломарес остается испанской «зоной отчуждения». По этой причине МИД Испании обратился к США с официальным запросом об урегулировании ситуации, однако официальный ответ американские власти пока не предоставили.

Хотите всегда быть в курсе новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте!

СМИ также отмечают, что политическая нестабильность не единственная причина столь продолжительной ядерной саги: в общей сложности операция займет от 12 до 24 месяцев, а ее стоимость оценивается в 640 миллионов евро.

Побережье Паломареса по-прежнему радиоактивно (спустя 57 лет)

Как в августе 2022 года заявил министр администрации президента Феликс Боланьос, исполнительная власть «работает в экономической и дипломатической сферах, чтобы найти решение» проблемы Паломареса.

Отметим также, что на Земле существует немало территорий, небезопасных для жизни из-за радиации. Среди них Маршалловы Острова, Хэнфордский комплекс в США и Фукусима в Японии. Подробнее о каждом из этих мест мы рассказывали в этой статье, рекомендуем к прочтению.

В Китае запустят первый ториевый ядерный реактор

Шанхайский институт прикладной физики в Китае получил первую в стране лицензию на эксплуатацию жидкосолевого ториевого реактора, который был построен в еще в 2021 году в городе Увэй. Он отличается от обычных реакторов теплоносителем, а также ядерным топливом вместо урана в нем используется жидкое топливо на основе тория. Надо сказать, что подобного типа реакторы уже существуют в мире, но они имеют некоторые недостатки. При строительстве китайского реактора все предыдущие ошибки были учтены. Теперь, если тестирование пройдет успешно, ядерная энергетика вскоре может стать еще более доступной, эффективной и безопасной.

Что такое реактор на расплавах солей

В обычных ядерных реакторах, как известно, в качестве охлаждающей жидкости используется вода. У жидкосолевых же аналогов вместо воды применяются расплавы солей, то есть жидкую смесь расплавленных солей. Солевой теплоноситель способен работать при более высокой температуре но с более низким давлением в системе. То есть в ней уменьшается механическое напряжение, благодаря чему повышается безопасность и долговечность реактора.

Обычно такие реакторы работают на основе жидкого ядерного топлива, которое является одновременно и теплоносителем. Благодаря этому упрощается конструкция реактора. Кроме того, данное решение позволяет менять топливо в реакторе, не останавливая его. В качестве солей обычно используются химическое соединения фтора или хлора с радиоактивными веществами, такими как торий, уран, плутоний и др.)

Ториевый реактор работает на жидкосолевом доступном топливе

Что представляет собой китайский ториевый реактор

В основном все существующие жидкосолевые реакторы в качестве охлаждающей жидкости используют расплавленные металлы, а именно натрий. Они обладают всеми вышеперечисленными преимуществами, но имеют серьезные минусы, в результате которых не получили широкого распространения.

Дело в том, что натрий отличается высокой реакционной способностью. По этой причине в российский реакторах за последние 17 лет произошло 27 утечек, 14 из которых приводили к возгоранию. Новый же китайский реактор будет работать с использованием более безопасного теплоносителя, а именно соли фторида лития-бериллия. Эта жидкость может работать при температуре 650 градусов в течение 10 лет.

Но самое главное, что в качестве ядерного топлива используется торий, а точнее жидкий фторид тория, состоящий из топливных солей. Как сообщает Всемирная ядерная ассоциация (WNA), тория в мире гораздо больше, чем урана. К примеру, в одном только Китае, по оценкам экспертов, тория достаточно для ядерной энергетики на 20 тысяч лет.

Торий доступный, слаборадиоактивный металл

Однако использовать его можно только в сочетании с делящимся материалом, таким как переработанный плутоний. Обработка плутония делала использование этого топлива нерентабельным. Теперь же благодаря использованию смеси доступных жидких солей, ядерное топливо станет максимально доступным.

Принцип работы ториевого реактора

В новом реакторе происходит реакция изотопа тория-232 в процессе облучения его вспомогательным радиоактивным топливом (урана-235). В результате образуется уран-233, то есть обогащенный уран. Дальше происходит обычная ядерная реакция, как в традиционных реакторах расщепляется уран и при этом выделяется тело.

Температура солевого раствора нагревается до 450-650 C и по тепловому контуру передается воде. Последняя превращается в пар и вращает турбину электростанции.

В Китае планируют построить мощные ториевые реакторы

Надо сказать, что реактор является экспериментальным. На нем будет происходить изучение безопасности данной технологии и тестироваться стабильность работы, технология дозаправки и непрерывного удаления газов. Если испытания пройдут успешно, Китай планирует построить ректоры гораздо большей мощности. Использование таких реакторов может стать новой вехой в развитии ядерной энергетики. Она станет еще более дешевой и безопасной, то есть лишится основных недостатков в сравнении с зеленой энергетикой.

Переходите по ссылке на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке.

При этом в отличие от малых модульных реакторов, ториевые реакторы способны вырабатывать большее количество энергии. Поэтому интерес к данной технологии также проявила Япония и США. К примеру, в 2021 году американские компании TerraPower и PacifiCorp предложили строительство экспериментального реактора вместо старой заброшенной угольной электростанции.

У ученых есть несколько впечатляющих идей о том, как предупредить людей будущего об опасности некоторых мест на Земле

В некоторых местах Японии можно встретить возведенные столетия назад гигантские каменные плиты, которые предупреждают современных людей об опасности цунами. Они устанавливались древними японцами в местах, где когда-либо происходили разрушения из-за огромных волн, вызванных землетрясениями. Увидев эти камни, потомки древних жителей Японии понимали, что в этих местах лучше не строить дома. Самая новая из этих предупредительных табличек была установлена относительно недавно, в 1933 году. На так называемых каменных плитах о цунами люди писали разную информацию, начиная от количества жертв цунами и заканчивая простыми предупреждениями о необходимости строить сооружения выше этих мест. Смотря на эти предупреждения от людей прошлого возникает очевидный вопрос: как мы можем обезопасить людей будущего от, скажем, мест утилизации ядерных отходов?

Каменные плиты о цунами

Один из древних камней, предупреждающих о возможных стихийных бедствиях, находится недалеко от деревни Анеоши в японской префектуре Ивате. Местные жители считают, что именно благодаря этим предупредительным камням им удалось избежать больших жертв в 2011 году. Напомним, что в этот год в Японии произошло землетрясение магнитудой от 9,0 до 9,1. Землетрясение вызвало цунами, которое погубило 15 тысяч человек. Если бы не упомянутый камень, под огромными волнами могли оказаться еще больше волн.

Одна из предупредительных плит в Японии. Источник изображения: wikimedia.org

Такие камни установлены в самых разных точках побережья Японии, их количество исчисляется сотнями. Некоторые из них были установлены 600 лет назад, а есть и те, что поставлены чуть более сотни лет назад одним из них и является камень у деревни Анеоши. Высота некоторых камней достигает трех метров, то есть они видны издалека. Предки современных японцев всеми способами старались сделать так, чтобы их потомки поняли их послания. Например, на камнях были высечены надписи вроде Жилища на возвышенности это мир и гармония наших потомков. Помните об опасности цунами. Не стройте никаких домов ниже этой точки.

Камень предупреждающий о цунами на японском острове Хонсю. Источник изображения: travelask.ru

По словам японского специалиста по истории стихийных бедствий Итоко Китахары, камни цунами это предупреждения, передаваемые из поколения в поколение, которые призывают потомков избегать тех же опасностей, что и их предки. Об этом он в 2011 году рассказал изданию The New York Times.

Статья в тему: Какая высота была у самого большого цунами

Предупреждение о ядерных отходах

В будущем у людей явно будут технологии для выявления грядущих стихийных бедствий. О нынешних системах предсказания землетрясений вы можете почитать в нашей статье Как предсказать землетрясение и что нужно делать, когда оно начнется.

А как предупредить наших потомков о других опасностях, например, о наличии под землей ядерных отходов? Ведь если люди будущего случайно их раскопают, это может привести к ужасным последствиям. Например, они могут пострадать от радиационного облучения, а земля и вода могут загрязниться отходами.

Одно из мест утилизации ядерных отходов. Источник изображения: news.rambler.ru

В местах с ядерными отходами уже стоят предупредительные таблички. Но гарантии того, что они сохранятся спустя сотни лет, нет. Также специалисты создают базы данных и документы, содержащие информацию о местонахождении ядерных отходов и рисках, связанных с ними. Но они со временем тоже могут быть утеряны. Необходимы более долговечные предупреждения.

К тому же, спустя сотни и тем более тысячи лет наши потомки могут попросту не понять эти знаки. Сегодня мы раскапываем древние гробницы с загадочными надписями, и чтобы расшифровать их, нам нужно много времени. В начале 2024 года археологи нашли в Испании бронзовую руку с надписями на древнем языке. И они расшифровали текст с очень большим трудом.

Радиоактивные места на Земле

В 1993 году ученые из Сандийской национальной лаборатории предложили весьма необычный способ предупреждения людей будущего о радиоактивной опасности. По их мнению, местам утилизации ядерных отходов можно придать предельно устрашающий вид. Например, ландшафт можно обставить обломками и шипами, торчащими под разными углами.

Устрашающее место утилизации ядерных отходов по версии нейросети

Также они предложили оставить для людей будущего текстовые послания. Отрывок из предлагаемого сообщения гласит:

Это место не является почетным, здесь не увековечивается ни одно высокочтимое деяние, здесь нет ничего ценного. То, что находится здесь, было опасным и для нас. Это сообщение является предупреждением об угрозе.

Возможно, эта идея может показаться слишком фантастической. К тому же, люди будущего все равно могут не понять то, что мы хотели передать. Есть и другой вариант отправки предупреждения для следующих поколений людей.

Читайте также: Самые радиоактивные места на Земле

Атомное священство с экспертами по радиации

Американский лингвист Томас Себеок предложил создать Атомное священство. По его плану, нужно создать сообщество специалистов по атомной энергии и радиации, основной целью которой является передача знаний о потенциальной опасности между поколениями. Подробнее о его задумке вы можете почитать в материале Как спрятать ядерные отходы на десять тысяч лет?.

Возможно, о местах с ядерными отходами людей предупредят члены Атомного священства

Кто такие радиационные кошки

Также у ученых имеется фантастическая идея по созданию радиационных кошек. Они предлагают вывести породу животных, которые меняют цвет при приближении к местам с ядерными отходами. Но как создать таких кошек еще не ясно, к тому же это можно считать насилием над животными.

А может быть, ученые создадут породу радиационных кошек

Понравилась статья? Подпишитесь на наш Дзен-канал, там много всего интересного!

Какая из предложенных идей вам кажется самой реалистичной? Может, вы сможете придумать свои варианты? Пишите в нашем Telegram-чате.

Плавучая АЭС «Академик Ломоносов» обеспечивает электроэнергией Чукотку. Источник: www.vedomosti.ru

В мае 2020 года Россия официально ввела в эксплуатацию первую в мире плавучую атомную станцию (ПАТЭС) «Академик Ломоносов». Этот уникальный проект стал важной вехой в развитии атомной энергетики. За более чем пять лет работы станция уже произвела 1 миллиард киловатт-часов энергии в условиях сурового арктического климата. Она обеспечивая электро- и теплогенерацию в одном из самых отдаленных регионов страны на Чукотке.

Что такое «Академик Ломоносов»?

Ранее мы уже рассказывали о ПАТЭС «Академик Ломоносов». Это судно длиной 144 метра и шириной 30 метров, на борту которого находятся два ядерных реактора типа KLT-40S. Ядерный реактор на плавучем судне больше не является новаторской технологией.

Надо сказать, что ПАТЭС хоть и является инновацией, наличие ядерного реактора на плавучем судне нельзя назвать новинкой. Впервые реакторы стали устанавливать на военно-морские суда еще в 50-х годах. Например, они имеют решающее значение для поддержания скрытности подводных лодок, позволяя им длительное время находиться под водой.

Академик Ломоносов предназначен для гражданского применения, однако реакторы созданы на основе тех же технологий, которые используются на российских ледоколах. Они имеют совокупную тепловую мощность в 300 МВт и могут генерировать до 70 МВт электроэнергии. Помимо электроснабжения, станция производит до 60 МВт тепловой энергии, которая может использоваться для обогрева зданий и промышленных объектов.

«Академик Ломоносов» — единственная в мире плачувая атомная электростанция. Источник: www.vedomosti.ru

В качестве источника энергии применяется низкообогащенный уран (LEU), который является более безопасным и стабильным по сравнению с высокообогащенными аналогами.

Зачем была создана плавучая атомная станция?

Создание «Академика Ломоносова» было вызвано необходимостью замены стареющей инфраструктуры. Станция пришла на смену Билибинской АЭС, которая близилась к завершению своего эксплуатационного срока.

В 2020 году станция начала работу в городе Певек одном из самых северных населенных пунктов России. Здесь она снабжает энергией около 5 тысяч жителей и поддерживает горнодобывающие предприятия в Баемской рудной зоне. На момент запуска ПАТЭС обеспечивала лишь 20% потребностей региона, однако постепенно мощность возрастала. В настоящее время ее вклад в энергоснабжение изолированной сети Чаун-Билибинского энергоузла превысил 60%.

Технологические особенности и экология

Плавучая атомная электростанция обеспечивает регион электроэнергией на 60%. Источник: prochukotku.ru

Как уже было сказано выше, «Академик Ломоносов» не просто вырабатывает электроэнергию, но и генерирует тепло, которое используется для отопления города. Но это еще не все. Станция может опреснять до 240 000 кубометров воды в сутки, что критически важно для удаленных прибрежных регионов.

Большая часть топлива и отходов обрабатывается с учетом современных экологических стандартов. В 2022 году Росатом завершил первую замену топлива в обоих реакторах станции. Новые партии урана были доставлены по Северному морскому пути. Отработанное топливо отправляется в Мурманск, где через специальную систему перегружается на поезда и доставляется на предприятие «Маяк» для переработки.

Плавучая атомная станция — перспективный проект

«Академик Ломоносов» это не только успешный инженерный проект, но и важный шаг для продвижения российского атомного сектора на международном уровне. Росатом рассматривает возможность строительства еще четырех плавучих атомных станций с мощностью 100 МВт и сроком службы более 60 лет. Эти установки будут предназначены для продажи энергии на экспорт. Они позволят обеспечить энергоснабжение удаленных государств, например, островных.

По мнению экспертов, успех ПАТЭС может стать отправной точкой для новых проектов, использующих более компактные и экологичные решения в атомной энергетике. Ведь подобные АЭС имеют несколько ключевых преимуществ перед классическими электростанциями.

Главное из них заключается в том, что они позволяют доставить энергию в места, где строительство традиционной инфраструктуры экономически и технически затруднено. В этом плане они могут стать альтернативой другому направлению атомной энергетики малым модульным ядерным реакторам. В отличие от возобновляемых источников, ядерные станции обеспечивают стабильную работу независимо от погодных условий.

Росатом планирует выпустить еще несколько подобных атомных электростанций. Источник: vl.aif.ru

Таким образом, «Академик Ломоносов» это достижение, которое демонстрирует возможности современной атомной энергетики. Благодаря высокой эффективности, мобильности и экологичности, эта станция может решить многие существующие проблемы данной отрасли.

Обязательно посетите наши каналы Дзен и Telegram, здесь вас ждут самые интересные новости из мира науки и последние открытия!

Если подытожить все вышесказанное, плавучие атомные станции могут стать важной частью глобальной энергосистемы, особенно в условиях климатических изменений и роста энергопотребления.

Под землей можно найти еще и не такие чудеса, как ядерный реактор.

Атомная энергетика сейчас кажется отличным источником энергии. Она эффективная, относительно дешевая, а ресурсов для обеспечения ее работы хватит еще на очень долгое время. Но за два миллиарда лет до того, как человечество совершило исторический прорыв и расщепило атом, Земля уже сделала это самостоятельно и управляла собственными ядерными реакторами. Они работали сотни тысяч лет, в период появления первых признаков многоклеточной жизни. Все это показывает насколько сложным механизмом является наша планета, и открывает новые возможности для исследований.

Природный ядерный реактор

В 1972 году инженеры завода по переработке урана Eurodif в Пьерлате, Франция, проверяли урановую руду, доставленную из богатого природными ресурсами Габона в Западной Африке, когда заметили нечто странное. Содержание урана-235 было ниже ожидаемого, причем не в отдельных образцах, а во всех камнях с этого конкретного месторождения.

Обычно пропорции изотопов урана в руде не меняются от месторождения к месторождению, а любые изменения возможны только в ходе ядерной реакции. В породах не хватало урана-235, а природная стабильность соотношения урана как раз и говорит о том, что единственным объяснением было то, что он уже прошел через ядерное деление. По сути, это стало неопровержимым доказательством того, что уран уже использовался как ядерное топливо.

Не забывайте о нашем Дзен, где очень много всего интересного и познавательного!

Как появился ядерный реактор в естественно среде

Физик Фрэнсис Перрен размышлял над открытием, не зная, как его интерпретировать. Природный уран содержит 0,720% урана-235, но эти породы из города Окло в Габоне содержали всего 0,717%. Разница была небольшой всего 0,003% но значительной.

Количество изотопов в урановой руде всегда одинаковое, но иногда бывают исключения, как, например, в месторождениях Габона. Изображение: Newatlas

Хотя факты указывали на то, что породы уже участвовали в ядерной реакции, ученые с трудом в это верили. Однако после дополнительного анализа они обнаружили изотопные следы, производимые делением, которые подтвердили: эта урановая руда из Окло когда-то питала природный ядерный реактор фактически несколько таких реакторов глубоко под поверхностью Земли.

После дополнительных исследований, включая осмотр на месте, исследователи обнаружили, что урановая руда прошла через деление самостоятельно. Другого объяснения у них просто не было.

Присоединяйтесь к нам в Telegram!

Как работали ядерные реакторы в Габоне

Матушка-природа, похоже, опередила человечество в освоении ядерной энергии почти на два миллиарда лет. Конечно, Земля была совсем другим местом два миллиарда лет назад, и природный уран содержал около 3% урана-235 аналогично уровню обогащения, используемому в некоторых современных реакторах.

Одного этого недостаточно для самоподдерживающегося ядерного деления, но в Окло грунтовые воды, протекавшие через эти породы, действовали как природный замедлитель нейтронов подобно тому, как вода используется во многих современных реакторах.

Дальнейшие исследования показали, что эти природные реакторы работали не непрерывно, а циклично включались и выключались на протяжении сотен тысяч лет. Хотя атомы урана-235 иногда распадаются сами по себе, условия в Окло позволили этим редким событиям превратиться в устойчивую цепную реакцию.

Если ищете что-то интересное на AliExpress, не проходите мимо Telegram-канала "Сундук Али-Бабы"!

Атомы водорода в грунтовых водах, заполнявших трещины и поры в окружающей породе, замедляли быстро движущиеся нейтроны, высвобождаемые при делении, ровно настолько, чтобы вызвать дальнейшие расщепления атомов и поддерживать реакцию.

Сейчас на месторождении работают не только работники, занимающиеся добычей, но и исследователи. Изображение: Newatlas

Затем выделяемое тепло выкипало воду, удаляя природный замедлитель нейтронов и останавливая реактор до тех пор, пока все не остывало и вода снова не начинала течь между камнями.

Как и в созданном человеком легководном ядерном реакторе, реакции деления без чего-либо для замедления нейтронов, их модерации, просто останавливаются. Вода в Окло действовала как замедитель, поглощая нейтроны и контролируя цепную реакцию. говорит Питер Вудс из Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ).

Уникальное открытие двадцатого века

С момента открытия в 1972 году было идентифицировано как минимум 15 реакторов в основном урановом месторождении Окло, а также дополнительные площадки поблизости в Бангомбе. Каждый имеет характерные изотопные следы, которые могли быть созданы только устойчивым ядерным делением. Считается, что каждый из них в активном состоянии производил около 100 киловатт тепловой энергии, что не так много по современным стандартам.

Тем не менее, что одно из самых удивительных и поразительных открытий двадцатого века в областях геонаук и ядерной физики. То, что произошло под поверхностью Земли в Окло, не может происходить естественным образом сегодня. Доля урана-235 в природных месторождениях упала примерно до 0,7% слишком низкая для поддержания цепной реакции без человеческого обогащения. Хотя этот район продолжает оставаться центром добычи урана, он также стал ценным местом для научных исследований.

Работа с расплавленным металлом и ураном тем ещё испытанием для инженеров, но результат того стоит

Ядерная энергетика десятилетиями работает по одному и тому же принципу: урановые стержни загружают в реактор, они постепенно выгорают, а потом их меняют на новые. Казалось бы, схема рабочая и менять ее незачем. Но инженеры из США решили иначе и создали топливо, в котором уран буквально течет. Новый тип жидкометаллического ядерного топлива позволяет извлекать из урановых частиц вдвое больше энергии, чем традиционные твердотельные сборки.

Что не так с обычным ядерным топливом

Чтобы понять, зачем нужно что-то менять, стоит разобраться, как устроены современные реакторы. Топливо в них это керамические таблетки из диоксида урана, спрессованные и помещенные в длинные металлические трубки тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы). Они собраны в кассеты и стоят внутри активной зоны неподвижно.

Проблема в том, что уран в таких таблетках выгорает неравномерно. Внешние слои работают активнее, а внутренние остаются недоиспользованными. Со временем в топливе накапливаются продукты деления, которые поглощают нейтроны и мешают цепной реакции. В итоге стержни приходится менять задолго до того, как весь уран в них будет исчерпан. Типичная степень выгорания топлива в современных реакторах составляет лишь около 5% то есть 95% потенциальной энергии просто остается в отработанном топливе.

Для сравнения, это все равно что заправить полный бак автомобиля, проехать 50 километров и слить оставшийся бензин, потому что он уже не тот. Расточительно, мягко говоря.

Тепловыделяющие элементы. Источник изображения: www1.ru

Как устроено жидкометаллическое ядерное топливо

Американские исследователи из национальных лабораторий предложили принципиально другой подход. Вместо того чтобы фиксировать урановые частицы в керамической матрице, они поместили их в жидкий металлический носитель. Проще говоря, крошечные урановые микросферы свободно плавают в расплавленном металле, который одновременно служит теплоносителем.

Главная фишка такой конструкции топливо постоянно перемешивается. Частицы урана не стоят на месте, а медленно циркулируют внутри активной зоны. Это означает, что каждая частица равномерно облучается нейтронами со всех сторон и выгорает гораздо полнее, чем в статичном стержне.

Кроме того, продукты деления, которые в обычном топливе отравляют реакцию, здесь частично выводятся из зоны вместе с потоком. Оказывается, именно этот эффект и позволяет удвоить количество извлекаемой энергии из того же объема урана. Другими словами, реактор работает дольше на одной загрузке и производит меньше отходов.

Почему текучее топливо безопаснее твердого

Когда речь заходит о ядерной энергии, первый вопрос всегда один и тот же: а это безопасно? В случае с жидкометаллическим топливом ответ довольно оптимистичный.

Дело в том, что жидкий металлический носитель обладает отличной теплопроводностью. Он эффективно отводит тепло от урановых частиц, снижая риск локального перегрева а именно перегрев топлива был одной из ключевых проблем при авариях на АЭС. В традиционных реакторах, если охлаждение нарушается, керамические таблетки начинают плавиться, и ситуация выходит из-под контроля.

В новой системе жидкий металл играет роль встроенного предохранителя. При повышении температуры он расширяется, уменьшая плотность урановых частиц в зоне реакции, и цепная реакция автоматически замедляется. Это так называемая пассивная безопасность, не требующая электроники, насосов или вмешательства оператора.

Есть и еще один бонус: поскольку топливо используется эффективнее, на выходе образуется значительно меньше высокоактивных отходов. А ведь именно проблема утилизации ядерных отходов остается одним из главных аргументов противников атомной энергетики.

Атомные станции будущего могут стать не только мощнее, но и значительно чище в плане отходов. Источник изображения: interestingengineering.com

Когда жидкометаллические реакторы появятся на практике

Разумеется, от лабораторных экспериментов до работающей электростанции дистанция огромного размера. Пока технология находится на стадии испытаний и моделирования. Инженерам предстоит решить целый ряд вопросов: как обеспечить долговечность конструкционных материалов в контакте с агрессивным расплавом, как контролировать поток урановых частиц с нужной точностью и как масштабировать систему до промышленных размеров.

Но есть нюанс. Концепция жидкого топлива не нова еще в 1960-х годах в Окриджской национальной лаборатории экспериментировали с расплавами солей. Тогда проект закрыли по политическим и экономическим причинам, а не из-за технической несостоятельности. Сейчас, когда мир отчаянно ищет низкоуглеродные источники энергии, интерес к подобным технологиям возвращается с новой силой.

По оценкам разработчиков, первые прототипы реакторов на жидкометаллическом топливе могут появиться в течение ближайших 1015 лет. Если испытания подтвердят расчетные характеристики, это изменит экономику ядерной энергетики: меньше урана на входе, меньше отходов на выходе и больше электричества на каждый килограмм топлива.

Ядерная энергетика часто воспринимается как что-то застывшее технология из прошлого века, которая не меняется десятилетиями. Но жидкометаллическое топливо доказывает обратное: даже в самой консервативной отрасли можно найти решение, которое перевернет правила игры. Осталось дождаться, когда уран действительно потечет.

Япония постепенно перезапускает свои реакторы. Но каждый из них производит отходы, которым нужно найти вечный дом

Когда речь заходит о ядерных отходах, большинство людей думают о бетонных бункерах глубоко под землей где-нибудь в безлюдной пустыне. Но Япония, похоже, нашла куда более экзотический способ. Власти страны рассматривают крошечный коралловый остров Минамитори, расположенный почти в 2000 километрах к востоку от Токио, как потенциальное место для захоронения радиоактивных отходов. Так что в будущем этот клочок земли может войти в список самых радиоактивных мест в мире.

Где находится остров Минамитори

Минамитори это, пожалуй, одно из самых удаленных мест на территории Японии. Речь идет о крошечном коралловом атолле площадью чуть больше квадратного километра. Для сравнения, это примерно размер 150 футбольных полей. На острове нет постоянного населения: здесь располагается лишь небольшая военно-морская база и метеорологическая станция.

Остров находится в Тихом океане, примерно в 2000 километрах к востоку от столицы. Ближайший населенный пункт остров Иводзима, и тот расположен на расстоянии более 1000 километров. Проще говоря, это одно из самых изолированных мест, которое Япония может назвать своей территорией.

Остров Минамитори на карте. Источник изображения: popsci.com

Именно эта удаленность и делает Минамитори привлекательным кандидатом. Япония десятилетиями пыталась найти место для глубокого геологического захоронения радиоактивных отходов, но каждый раз сталкивалась с яростным сопротивлением местных жителей. На острове без населения этой проблемы попросту не существует. Кроме того, ученые давно обнаружили вокруг атолла крупные залежи редкоземельных элементов на океанском дне, что добавляет острову стратегической ценности.

Остров Минамитори с высоты птичьего полета. Источник изображения: wikipedia.org

Проблема Японии с ядерными отходами

Япония третья по величине ядерная энергетическая держава мира. На территории страны работают десятки реакторов, и за десятилетия их эксплуатации накопилось огромное количество отработанного ядерного топлива. А ведь радиоактивные отходы остаются опасными на протяжении сотен тысяч лет.

Япония густонаселенная страна, расположенная в одной из самых сейсмически активных зон планеты. Землетрясения, цунами, вулканическая активность все это делает выбор площадки для подземного хранилища настоящим геологическим квестом. После катастрофы на Фукусиме общественное недоверие к ядерной отрасли выросло многократно. Ни одна префектура на основных островах не хотела брать на себя ответственность за хранение радиоактивного мусора.

До сих пор единственным реализованным проектом глубокого геологического захоронения в мире остается финское хранилище ядерного топлива Онкало свалка, строительство которой заняло более 20 лет. Япония же, несмотря на все попытки, так и не продвинулась дальше стадии предварительных исследований. Идея с островом Минамитори это попытка выйти из тупика.

Схема хранилища Онкало. Источник изображения: atomic-energy.ru

Как Япония хочет хранить ядерные отходы

На самом деле речь идет не о том, чтобы просто свалить бочки с радиоактивным мусором на коралловый берег. Японские власти рассматривают создание глубокого подземного хранилища в скальных породах под островом и прилегающим морским дном. Концепция предполагает бурение шахт на глубину от 300 до 500 метров, где отходы будут запечатаны в специальных контейнерах из нескольких слоев стали, меди и бентонитовой глины.

Но есть нюанс. Геологические условия острова пока изучены недостаточно. Атолл состоит из коралловых отложений, а под ними вулканические породы. Ученым предстоит выяснить, насколько стабильна эта структура и как она будет вести себя в условиях сейсмической активности в ходе тысячелетий. Предварительные исследования займут как минимум 10-15 лет.

Еще один важный аспект логистика. Доставлять тяжелые контейнеры с радиоактивными материалами на остров посреди океана то еще испытание. Потребуется строительство специализированного порта и инфраструктуры, способной выдерживать тайфуны, которые регулярно обрушиваются на этот регион Тихого океана. Стоимость проекта пока не называется, но эксперты предполагают, что речь идет о десятках миллиардов долларов.

Читайте также: Как буровые работы раскрыли тайну мегаземлетрясения в Японии 2011 года

Чем опасно захоронение ядерных отходов

Экологические организации уже выразили обеспокоенность. Главный вопрос что произойдет, если контейнеры когда-нибудь дадут течь. Тихий океан это не просто вода, а целая экосистема, от которой зависят миллионы людей. Утечка радиоактивных материалов в океан может иметь катастрофические последствия для морской жизни и рыболовной индустрии.

Кроме того, район находится на Тихоокеанской плите, которая, как известно, не отличается спокойным характером. Оказывается, именно на стыке этой плиты с Филиппинской происходят одни из самых мощных землетрясений на планете. Впрочем, сторонники проекта утверждают, что сам остров расположен далеко от зон субдукции, и риски можно минимизировать при правильном выборе глубины захоронения.

Есть и политическое измерение. Соседние страны, в первую очередь Китай и Южная Корея, могут негативно отреагировать на планы размещения ядерных отходов в Тихом океане. После того как Япония в 2023 году начала сброс очищенной воды с Фукусимы, дипломатические скандалы не утихали месяцами. Новый проект рискует разжечь конфликт заново.

Именно эту красоту экологи боятся потерять. Коралловые рифы вокруг острова дом для сотен видов морских существ

Когда Япония создаст хранилище ядерных отходов

Пока что проект находится на самой ранней стадии. Японское правительство лишь включило Минамитори в список потенциальных площадок для изучения. Это означает, что впереди годы геологических исследований, экологических экспертиз и общественных обсуждений. По самым оптимистичным прогнозам, окончательное решение будет принято не раньше 2035-2040 года, а само строительство хранилища может занять еще 20-30 лет.

Еще больше познавательных материалов вы найдете в нашем Дзен-канале. Обязательно подпишитесь!

Между тем отработанное ядерное топливо продолжает накапливаться на территории японских АЭС. Временные хранилища заполняются, а новых решений пока нет. Японии придется выбирать: либо экзотический, но потенциально работающий вариант с островом посреди океана, либо продолжать откладывать проблему, которая с каждым годом только усугубляется.

Грибовидное облако образуется в результате взрыва ядерной бомбы

Существует множество сценариев нашего общего будущего. К сожалению, сегодня мы должны рассмотреть самые худшие варианты развития событий, включая начало ядерной войны. Изобретение атомной бомбы в прошлом столетии навсегда изменило жизнь тех ученых, которые были причастны к ее созданию и в России и в США. Осознавая чудовищные последствия своего открытия, ученые единым фронтом выступили за ядерное разоружение. Впоследствии участники «Манхеттонского проекта» создали те самые Часы судного дня метафорические часы, полночь на которых означает ядерную катастрофу. Сегодня стрелка часов замерла на отметке без ста секунд полночь, подчеркивая то, как хрупок мир и как легко мы можем его потерять. Мирное небо над головой, кажется, больше таким не является. Прямо сейчас идут разговоры о применении ядерного оружия. И раз ситуация выглядит, мягко скажем, не очень, давайте вспомним о том, что делать, если это смертоносное оружие будет применено.

Составьте семейный план связи в экстренных случаях: поделитесь им с близкими и отрабатывайте его, чтобы ваша семья знала, как вести себя в чрезвычайной ситуации.

История ядерного оружия

История создания ядерного оружия началась в 1939 году. Именно тогда физик Фредерик Жолио-Кюри открыл расщепление ядра урана при поглощении им нейтронов и запатентовал конструкцию урановой бомбы. Затем в 1953 году к созданию атомного оружия подключился Советский Союз и в конечном итоге овладел водородной бомбой.

Академик Андрей Сахаров, который принимал непосредственное участие в разработке смертельного оружия, впоследствии покинул СССР и до конца своих дней выступал за ядерное разоружение. Однако советского диссидента, как и участников Манхэттенского проекта, слушали не все. И чем дальше от нас становилось прошлое, тем больше стран захотели превратиться в ядерные державы.

И раз сегодня обстановка в мире является неспокойной, никто не может исключить самый худший вариант развития событий, а именно что делать, если кто-то решит нажать на красную кнопку?

Радиация потоки фотонов и других элементарных частиц или атомных ядер, способные ионизировать вещество.

Начнем с того, что ионизирующее излучение или радиация это энергия, которая исходит от источника и распространяется в пространстве со скоростью света. Эта энергия обладает электрическим полем и связанным с ним магнитным полем, создавая волнообразный эффект.

Сегодня мировой ядерный арсенал стал намного мощнее чем в годы Холодной войны. Современные боеголовки могут нанести в тысячи раз больший ущерб, чем те, что были сброшены на Хиросиму и Нагасаки.

Несколько лет назад исследователи разработали новую математическую модель, которая позволит выжить как можно большому количеству людей. Разработчик модели, физик Майкл Диллон из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии, приступил к разработке после того, как правительство США призвало провести дополнительные исследования в области ядерных убежищ. Так что делать, если перед вами грибовидное облако?

Больше по теме: Что такое кинетическое оружие звездные войны и другие печальные перспективы

Первые действия при ядерном взрыве

Итак, когда взрывается ядерное устройство, создается большой огненный шар. Все, что находится внутри этого огненного шара, испаряется, включая почву и воду, и уносится вверх. Это создает грибовидное облако, которое мы ассоциируем с ядерным взрывом. Радиоактивный материал из ядерного устройства смешивается с испаренным материалом в грибовидном облаке.

Когда этот испаренный радиоактивный материал охлаждается, он конденсируется и образует частицы, например пыль. Конденсированный радиоактивный материал затем падает обратно на Землю, создавая радиоактивные осадки. Поскольку осадки выпадают в виде частиц, они могут переноситься ветровыми потоками на большие расстояния и в конечном итоге оказаться в километрах от места взрыва. Радиоактивные осадки могут привести к загрязнению всего, на что попадают, включая запасы продовольствия и воды.

Ядерная война худшее что может случиться с нашей планетой

Правило номер один: чем дольше вы остаетесь на улице, тем большую дозу радиации получите. Если ваше убежище плохое, а хорошее находится менее чем в 5 минутах езды, вам следует бежать туда как можно скорее не позднее, чем через 30 минут после взрыва.

В зависимости от размера города, если все последуют этому совету, будут спасены от 10 000 до 100 000 жизней, пишет Дилан в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the Royal Society A.

Перед тем, как отправиться в ближайшее укрытие, возьмите с собой предметы первой необходимости: фонарик и дополнительные батарейки, радио (на батарейках), аптечку и необходимые лекарства, продукты питания и воду. На случай чрезвычайной ситуации неплохо иметь под рукой консервный нож, наличные и кредитные карты, а также прочную обувь.

Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram так вы не пропустите ничего интересного!

Как спастись от ядерного взрыва на улице?

Согласно рекомендации Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), если вы находитесь рядом со взрывом, то первым делом необходимо закрыть глаза, чтобы не повредить зрение. Затем необходимо лечь на землю, положив руки под туловище. В таком положении необходимо оставаться неподвижным до тех пор, пока не пройдут две ударные волны.

Если взрыв застанет вас на улице, найдите что-то, чем можно прикрыть нос и рот, например шарф или носовой платок. Чтобы удалить радиоактивные осадки с одежды, всегда прикрывайте лицо.

Ядерная война приведет к выбросу 150 миллионов метрических тонн сажи в верхние слои атмосферы

Выбирать укрытие, которым может быть подвал или любое подземное помещение, следует из следующих соображений: убежище расположено подальше от направления, в котором дует ветер. После того, как доберетесь до укрытия, снимите одежду она может быть загрязнена. Если ситуация позволит принять душ и переодеться сделайте это перед тем, как войти в убежище.

Как пережить ядерный взрыв в убежище?

Итак, если вам удалось пережить ядерный взрыв и добраться до безопасного места, ваши действия должны быть следующими:

• Прикрывайте рот и нос маской для лица или другим материалом до тех пор, пока облако радиоактивных осадков не пройдет. Необходимо также отключить вентиляционные системы и закрыть двери.
• После того, как облако радиоактивных осадков рассеется, двери и окна можно открывать это обеспечит некоторую циркуляцию воздуха. Оставайтесь внутри до тех пор, пока власти не сообщат, что выходить безопасно.
• Слушайте местное радио или телевидение для получения информации и советов. Власти могут предписать вам оставаться в убежище или эвакуироваться в более безопасное место подальше от эпицентра взрыва.
• Если вам по какой-то причине нужно покинуть убежище, прикрывайте рот и нос влажным полотенцем.
• Используйте запасенные продукты питания и питьевую воду. Не ешьте местные свежие продукты и не пейте воду из открытых источников водоснабжения. Пейте бутилированную воду и принимайте пищу из герметично закрывающейся тары.
• Если вы получили травму, очистите и обработайте открытые раны на теле.

Как спастись от радиации?

Так как самыми тяжелыми последствиями взрыва являются радиоактивные осадки, власти могут рекомендовать к применению йодид калия (KI), который блокирует поглощение радиоактивного излучения щитовидной железой. Важно: KI (йодид калия) защищает только щитовидную железу, но не другие части тела.

Ядерная волна может погубить все живое на земле

Таблетка йодида калия в домашней аптечке спасет от рака щитовидной железы в случае аварии или взрыва. Поваренная соль и продукты, богатые йодом, не содержат достаточного количества йода, необходимого для предотвращения попадания радиации в щитовидную железу. Не используйте поваренную соль или продукты питания в качестве замены KI!

Йодная профилактика направлена на защиту щитовидной железы от негативного воздействия радиоактивных изотопов йода. Самостоятельное потребление йодида калия возможно после того, когда станут известны радиоактивные вещества, высвобожденные ядерным взрывом.

Разовая доза KI защищает щитовидную железу в течение 24 часов. Для ее защиты, как правило, вполне достаточно одноразовой дозы в установленных размерах .Берегите себя и близких. И помните лучше быть готовыми к катастрофе но надеяться нужно на лучшее.

Атомные электростанции очень сложные сооружения, в которых все взаимосвязано

Чтобы обеспечить людей необходимым для комфортной жизни электричеством, во всем мире работают тысячи электростанций. Они бывают разные: одни вырабатывают энергию за счет воды, другие преобразовывают в электрический ток энергию солнца, ветра и так далее. Но самыми эффективными считаются атомные электростанции, которые не вредят природе выбросами парниковых газов. Но есть один минус в каждой атомной электростанции хранится огромное количество отработавшего ядерного топлива, которое должно быть максимально изолировано от окружающей среды. Чтобы радиоактивные вещества не навредили природе, людям и животным, используются охладители, вентиляция и другая сложная техника, которая тоже нуждается в некотором количестве энергии. В случае обесточивания атомной электростанции может возникнуть множество проблем. Так, по крайней мере, говорят некоторые эксперты.

Как работают атомные электростанции?

Многие люди считают, что работа атомной электростанции это сложный процесс, который трудно описать в нескольких словах. Но, если постараться, описать принцип работы атомной электростанции очень просто. Главная задача таких сооружений заключается в преобразовании тепловой энергии в электрическую. По сути, атомные станции для обеспечения людей светом работают так же, как и тепловые аналоги. Отличие заключается только в том, что для нагрева воды используется энергия, получаемая при распаде ядер урана.

Если хотите узнать, как работает атомная электростанция, вы обратились по адресу

Если хотите узнать о работе атомных электростанций больше подробностей, вы находитесь в нужном месте. У нас есть отличный текст на эту тему в ней описаны все мельчайшие детали. Если лень читать, обратите внимание на это видео.

Что такое отработавшее ядерное топливо?

Время от времени из активных зон атомных электростанций извлекается топливо, которое больше не способно поддерживать цепную реакцию. В отличие от свежего топлива, отработавшее топливо обладает значительной радиоактивностью, потому что имеет большое количество продуктов деления. В открытом воздухе оно само собой разогревается до больших температур, в чем и заключается его главная опасность. После извлечения из активной зоны, неспособное на поддержание цепной реакции топливо отправляется в бассейны выдержки там оно находится от 2 до 5 лет. Все зависит от того, какое время оно будет избавляться от остаточного энерговыделения. Как только этот процесс закончится, работники электростанций отправляют топливо на хранение, переработку или утилизацию.

Бассейн выдержки ядерного топлива

Последствия обесточивания атомной электростанции

Чтобы предотвратить нагревание отработавшего ядерного топлива, используются системы охлаждения. Они нуждаются в электропитании, поэтому при обесточивании топливо начинает перегреваться. Это чревато испарением, в результате чего радиоактивные вещества могут попасть в окружающую среду. А об опасности облучения радиацией постоянные читатели нашего сайта наверняка хорошо знают. При облучении радиоактивными веществами в организме людей нарушается обмен веществ, повышается риск инфекционных осложнений и развития онкологических заболеваний.

О том, что радиация делает с организмом человека, можете почитать тут

Но нагревание ядерного топлива и его испарение это только полбеды. При отсутствии электричества, на атомной электростанции перестает работать система вентиляции. Из-за этого весь персонал, который находится внутри, может получить наиболее опасную дозу облучения. Также в электричестве нуждается система тушения пожаров. Если в сооружении возникнет пожар, люди узнают о нем не сразу же, из-за чего вероятность быстрого тушения заметно снижается. Совокупность всех этих факторов может стать причиной серьезных проблем. Эксперты не исключают и вероятность того, что радиоактивные вещества будут разнесены по близлежащим территориям под воздействием ветра.

Система вентиляции атомной электростанции

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш Telegram-канал. Там вы найдете анонсы свежих новостей нашего сайта!

Если верить открытым источникам, на сегодняшний день тридцать одна страна мира получает энергию с помощью 192-х атомных электростанций. На всех них в общем числе эксплуатируется 438 энергоблоков, которые включают в себя паровой котел или ядерный реактор, турбину, турбогенератор и другое оборудование для преобразования тепловой энергии в электричество. Как я уже говорил, для выработки электричества существуют и другие виды электростанций. Многие страны серьезно рассматривают замену атомной энергетики на возобновляемую (солнечные, ветровые и другие зеленые виды электростанций). Ученые спорят, какой вид энергетики лучше подробнее об этих спорах можете почитать в этом материале.

Добыча урана опасна, а радиация вредит здоровью

Разновидность энергии, которая высвобождается из центральной части атомов ядер, состоящих из нейтронов и протонов, называется ядерной. Ее источником являются два физических процесса: деление то есть распад атома на несколько частей и синтез слияние атомов. Эти процессы используются для производства электроэнергии, без которой представить современную цивилизацию невозможно, ведь она необходима для создания электричества. Примечательно, что современные атомные электростанции производят возобновляемую, чистую энергию, которая не загрязняет воздух и не выделяет парниковых газов. Но как и во всех отраслях промышленности и производства, использование ядерной энергии приводит к образованию чрезвычайно токсичных материалов, контакт с которыми может привести к ожогам, повышенному риску развития рака, заболеваниям крови и разрушению костей.

Радиоактивный материал совокупность нестабильных атомных ядер, которые теряют энергию и могут воздействовать на многие окружающие их материалы, включая живые организмы и окружающую среду.

Деление атомов как источник энергии

Идея ядерной энергетики зародилась в 1930-х годах, когда итальянский физик Энрико Ферми впервые показал, что нейтроны могут расщеплять атомы. Ферми был создателем первого в мире ядерного реактора Чикагская поленница-1, созданного для проверки возможности осуществления управляемой цепной ядерной реакции.

Будучи одним из «отцов-основателей ядерной бомбы», Ферми внес большой вклад в развитие ядерной физики, физики элементарных частиц, а также квантовой и статистической механики.

Ядерный реактор или электростанция это машина, управляет ядерным делением для производства электроэнергии. Наиболее распространенным топливом является уран металл, встречающийся во всем мире. После добычи уран перерабатывают а затем используют в качестве топлива. Причина такого выбора ясна атомы урана легко расщепляются.

Уран также встречается в горных породах. Но конкретный тип урана, используемый для производства ядерной энергии называется U-235 и встречается редко.

Распадаясь внутри ядерного реактора атомы урана выделяют крошечные частицы так называемые продукты деления. Именно они запускают цепную ядерную реакцию, в конечном итоге создавая тепло. Однако добыча и последующая переработка урана приводят к образованию радиоактивных отходов.

Больше по теме: Как добывается радиоактивный уран и для чего он используется?

Ядерные отходы

С момента зарождения атомной энергетики ядерные отходы не причиняли вреда людям. Распространенное заблуждение заключается в том, что, поскольку определенные части ядерных отходов остаются радиоактивными в течение миллиардов лет, угроза должна сохраняться на протяжении всего периода. Но это не так.

Радиация является неизбежной частью жизни на нашей планете.

Ключевой фактор в понимании того, почему хранилища ядерных отходов не представляют угрозы для здоровья, связан с количеством материалов, которые были бы обнаружены в окружающей среде в случае утечки.

Читайте также: Эффект Вавилова-Черенкова: что нужно знать?

Радиоактивные отходы в основном представляют собой защитную одежду, инструменты и любые другие материалы, которые контактировали с радиоактивной пылью (90% от общего объема). Учитывая, что радиоактивные отходы долговечны, зараженная одежда и инструменты могут оставаться радиоактивными на протяжении тысяч лет. К счастью, эти отходы содержат всего 1% от общей радиоактивности.

Первая атомная электростанция была запущена в 1954 году в районе города Обнинск Московской области.

Всего исследователи выделяют три типа ядерных отходов, классифицируемых в соответствии с их радиоактивностью: низкий, средний и высокий уровни. Так, высокоактивные отходы в основном состоят из отработанного ядерного топлива и составляют всего 3% от общего объема отходов.

Не пропустите: Как работает АЭС? Опасны ли атомные станции?

Утилизация ядерных отходов

В мире существуют две основные стратегии обращения с отходами: некоторые страны десятилетиями перерабатывают отработанное ядерное топливо; другие выбирают прямую утилизацию (об этом ниже). По сути, это стратегическое решение, принятое на национальном уровне и в основном обусловленное политическими и экономическими, а также технологическими соображениями.

В отличие от любой другой отрасли, производящей энергию, ядерный сектор берет на себя полную ответственность за утилизацию отходов. Так как ядерное топливо энергоемко, для производства огромного количества электроэнергии требуется его небольшой расход.

Ядерный реактор установка, в которой осуществляется самоподдерживающаяся управляемая цепная ядерная реакция деления.

Интересный факт
Типичный ядерный реактор использует около 200 тонн урана каждый год. Сложные процессы позволяют повторно обогащать или перерабатывать некоторое количество урана и плутония, что значительно сокращает объем добычи, извлечения и обработки.

В среднем отходы от реактора, обеспечивающего потребности человека в электроэнергии в течение года, размером примерно с кирпич. Для сравнения: угольная электростанция мощностью 1000 мегаватт ежегодно производит около 300 000 тонн золы и более 6 миллионов тонн углекислого газа.

Прямая утилизация и хранение

Прямая утилизация это стратегия, при которой отработанное ядерное топливо классифицируется как отходы и утилизируется в подземных хранилищах без какой-либо переработки.

Отработанное топливо помещают в канистры, которые, в свою очередь, помещают в туннели и впоследствии запечатывают камнями и глиной. Отходы от переработки так называемые продукты деления также остаются в хранилище. Но свободных мест хранения остается все меньше (например, в Финляндии).

Что же до использованного урана, то его необходимо хранить в специальных контейнерах, похожих на большие плавательные бассейны. Вода охлаждает топливо и изолирует внешнюю поверхность от контакта с радиоактивностью, уточняют специалисты.

Хранение и переработка ядерных отходов строго регулируется правительствами

На сегодняшний день переработка отходов в основном сосредоточена на извлечении плутония и урана, поскольку эти элементы можно использовать повторно в обычных реакторах. Отделенные плутоний и уран впоследствии можно смешивать со свежим ураном и превратить в новые топливные стержни.

Вам будет интересно: Атомная энергетика или возобновляемая какая лучше?

Переход к ядерной энергетике

Так как атомные электростанции производят возобновляемую, чистую энергию, не загрязняют воздух и не выделяют парниковых газов, их можно строить в городских или сельских районах и не переживать за окружающую среду вокруг. И все же, споры на счет утилизации и хранения ядерных отходов продолжаются в виду проблем с изменением климата, предложения о переходе к ядерной энергетике звучат все чаще.

Так как ядерная энергетика зависит от добываемых ограниченных ресурсах, действующие реакторы не способствуют глобальному потеплению. Сторонники ядерной энергетики также утверждают, что ее следует рассматривать как одно из решений проблемы изменения климата.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram так вы точно не пропустите ничего интересного!

Чтобы обеспечить людей необходимым для комфортной жизни электричеством, во всем мире работают тысячи электростанций.

Их оппоненты не столь оптимистичны, отмечая, что атомная энергетика не может рассматриваться в качестве «зеленого» источника энергии, поскольку ее использование сопряжено с рисками аварий, радиоактивным загрязнением и уязвимости в связи со стремительным изменением климата.

Кстати, вы знаете какое место на Земле самое радиоактивное? Подробнее о том, почему это звание не принадлежит Чернобылю, рассказывал мой коллега Рамис Ганиев, рекомендую к прочтению.

За малыми модульными реакторами, возможно, будущее ядерной энергетики

Несмотря на всю эффективность ядерной энергетики, в какой-то момент западные страны начали от нее отказываться из экологических соображений. В качестве альтернативы ей рассматривалась зеленая энергетика. Однако с наступлением энергетического кризиса мирный атом вновь стал актуальным. Но классические атомные станции имеют ряд недостатков. Прежде всего, они очень дорогие, а их строительство это очень сложный и длительный процесс. Кроме того, не стоит забывать о других недостатках, из-за которых в мире стали от них отказываться это опасность техногенной катастрофы, наличие ядерных отходов, выбросы тепловой энергии в водоемы и т.д. Очевидно, ядерная энергетика нуждается в новых технологиях, которые лишены этих недостатков. И такие технологии уже существуют это малые модульные ядерные реакторы. Далее подробно рассмотрим что это такое и в чем заключаются их преимущества.

Малый модульный ядерный реактор в чем его особенности

Малый модульный ядерный реактор (ММР) отличается от больших реакторов АЭС прежде всего размерами. Он в несколько раз меньше. Например, американский ММР NuScale Power представляет собой стальной цилиндр высотой 23 метра и диаметром 5 метров. Как не сложно догадаться, такие реакторы производят меньше энергии до 300 МВт, но, как правило, еще меньше. Большие традиционные реакторы производят более 700 МВт электроэнергии. Казалось бы, это серьезный недостаток, но не спешите с выводами.

ММР имеют модульную конструкцию. То есть отдельные элементы реактора создаются на заводе, а затем он быстро собирается на объекте. Благодаря этому строительство ММР обходится значительно дешевле, чем строительство большого реактора. Сам процесс занимает несоизмеримо меньше времени.

Малый модульный реактор в несколько раз меньше обычного большого реактора

Кроме того, мини-АЭС с ММР занимает гораздо меньшую площадь, чем классические АЭС. Причем строить их можно на участках, которые не подходят для строительства больших энергоблоков. Кроме того, они менее требовательны к инфраструктуре и могут даже работать автономно.

Также следует отметить, что для ввода обычного реактора в эксплуатацию требуется много лет. Малые же реакторы этого недостатка тоже лишены.

Принцип работы и безопасность малых модульных реакторов

Само слово реактор подразумевает, что в ММР происходит ядерная реакция, то есть энергия возникает в результате ядерного деления. Однако получаемая таким способом энергия может преобразовываться в электричество разными способами, в зависимости от модификации реактора. Существуют ММР которые представляют собой уменьшенные копии обычных реакторов АЭС. В других же модификациях могут быть использованы иные технологии.

ММР NuScale Power вырабатывает электричество при помощи паровой турбины

К примеру, упомянутый выше реактор NuScale Power превращает энергию, выделяемую в результате ядерной реакции, в пар. Последний приводит в движение турбину, которая в свою очередь вырабатывает электричество. Принцип достаточно простой вода вначале нагревается во внутреннем контуре реактора, после чего тепловая энергия передается во внешний контур, где и возникает пар. При этом реактор автоматически прекращает ядерную реакцию при возникновении любой внештатной ситуации.

Благодаря маленьким размерам и современным технологиям строительства, эти реакторы отличаются несколькими важными преимуществами. Главное из них заключается в безопасности. То есть у них значительно ниже риск повреждения по причине природной катастрофы, к примеру, землетрясения. Кроме того, даже если аварийная ситуация возникнет, риск радиоактивных выбросов тоже минимальный. Это связано с малой мощностью реактора, низким внутренним давлением и другими особенностям конструкции. Таким образом ММР лишен главного недостатка классических АЭС, из-за которых их боятся.

Экономическая выгода от использования ММР

Итак, как мы выяснили, что ММР строятся быстро и сравнительно недорого, при этом они более безопасны, чем большие энергоблоки. Но этим преимущества малых реакторов не ограничиваются. Важным их плюсом, по словам специалистов, является дешевизна обслуживания благодаря тому, что они не требовательны к ядерному топливу.

ММР менее требовательны к ядерному топливу, чем большие реакторы, поэтому реже нуждаются в его замене

На обычных реакторах замена топлива осуществляется каждые один-два года. Малые же реакторы требуют замены топлива раз в 3-7 лет. А некоторые их виды работают без перезагрузки вообще до 30 лет. При этом они почти не производят ядерных отходов, так как практически все топливо вырабатывается. Другим важным плюсом является тот факт, что ММРможно в любой момент безопасно останавливать и затем опять запускать. Обычные атомные станции, как мы рассказывали ранее, боятся обесточивания.

Перспективы малых модульных реакторов

В настоящее время малые модульные реакторы представляют собой только зарождающуюся отрасль в ядерной энергетике. Тем не менее действующие образцы уже позволяют говорить о ее перспективности. К таким образцам можно отнести российскую АЭС Академик Ломоносов. Она представляет собой первую в мире плавучую атомную станцию. На ней работают два ММР мощностью 35 МВт.

Обязательно подписывайтесь на ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ, где вас ожидают поистине захватывающие и увлекательные материалы.

В настоящее время в мире разрабатываются 70 коммерческих ММР. Их строительством кроме России занимаются такие страны как США, Китай (разрабатывает самый маленький реактор в мире), Канада, Аргентина и Южная Корея. Очевидно, количество атомных станций с ММР будет быстро увеличиваться, ведь они являются эффективным способом добычи недорогой электроэнергии, при этом не загрязняют окружающую среду и лишены недостатков возобновляемых источников энергии, о которых мы рассказывали ранее.

NASA планирует построить на Луне ядерный реактор мощностью 100 киловатт к 2030 году

В начале 2030-х Луна перестанет быть просто красивым объектом в небе там появится настоящий ядерный реактор. NASA решило не ждать десятилетиями и ускоряет проект, который обеспечит будущие лунные базы постоянным источником энергии. Речь идет о компактной установке мощностью около 100 киловатт, способной работать в условиях, где солнечные панели бесполезны две недели подряд из-за лунной ночи.

Ядерный реактор на Луне

По данным Live Science, в 2030 году NASA собирается отправить на Луну не просто людей или роботов, а полноценный ядерный реактор. И речь уже идет не о прежних планах на 40 киловатт, а о куда более мощной установке на 100 киловатт.

Такой энергетический чемодан станет ключом к созданию постоянных баз в рамках программы Артемида. Главная причина проста: на Луне ночь длится почти две земные недели, и солнечные панели в это время бесполезны. А вот ядерный реактор сможет вырабатывать энергию круглосуточно, независимо от лунных циклов.

Китай и Россия также разрабатывают планы по созданию лунных станций

Китай вместе с Россией и другими партнерами тоже строит планы на собственную лунную станцию. И в NASA понимают: кто первым установит реактор, тот сможет фактически занять территорию и создать так называемую зону недопуска для конкурентов. Поэтому новый курс агентства, который вот-вот объявит временный глава Шон Даффи, направлен на то, чтобы обойти соперников.

Источник энергии на Луне

Помимо политических амбиций, есть и чисто практическая сторона. Для полноценной жизни на Луне астронавтам нужно электричество для систем жизнеобеспечения, связи, научных экспериментов и добычи ресурсов. 100-киловаттный реактор сможет питать сразу несколько модулей базы, а в перспективе даже целый лунный поселок. Причем установка будет компактной и безопасной, рассчитанной на долгую работу без дозаправки.

Проект встраивается в общую стратегию NASA по возвращению людей на Луну в рамках программы Артемида. Если все пойдет по плану, уже к 2030 году на поверхности появятся не просто временные модули, а постоянные базы, где экипажи смогут работать месяцами. Реактор станет сердцем этой инфраструктуры, обеспечивая стабильную работу оборудования даже в суровых условиях космоса.

Хотите первыми узнавать о самых крутых космических проектах и закулисье будущего покорения Луны? Подписывайтесь на наш Дзен-канал там космос ближе, чем вы думаете!

По сути, мы наблюдаем начало новой лунной энергетики. И если раньше разговоры о ядерном реакторе на Луне звучали как фантастика, то теперь это вопрос сроков и технологий. Луна постепенно превращается в будущую энергетическую точку опоры для освоения космоса, а кто первым подключит туда розетку, тот и будет диктовать правила.

Новый вид стали способен выдерживать температуру до 600 градусов Цельсия. Источник изображения: interestingengineering.com

Когда речь заходит о ядерных реакторах, большинство людей думает о радиации и потенциальной опасности. Но инженеры-ядерщики скажут вам, что главная головная боль это материалы. Сталь, из которой собран реактор, должна годами работать при адских температурах и под мощнейшим нейтронным облучением. И вот российские ученые создали новый вид стали, способный стабильно работать при температурах свыше 600 градусов Цельсия. И это открывает дорогу к реакторам нового поколения, которые раньше существовали только на бумаге.

Зачем ядерным реакторам нужна особая сталь

Современные атомные электростанции работают преимущественно на реакторах с водяным охлаждением. Температура в их активной зоне обычно не превышает 300350 градусов серьезный показатель, но вполне по силам традиционным маркам нержавеющей стали. Однако мир атомной энергетики стремительно меняется. Реакторы четвертого поколения, на быстрых нейтронах, с жидкометаллическим или газовым теплоносителем, обещают гораздо более высокий КПД и возможность перерабатывать ядерные отходы.

Проблема в том, что рабочие температуры таких установок подскакивают до 600 градусов и выше. Для сравнения, при такой температуре алюминий уже начинает терять прочность и деформироваться, а обычная конструкционная сталь ведет себя непредсказуемо. Добавьте к этому постоянную бомбардировку быстрыми нейтронами, которая буквально разбивает кристаллическую решетку металла изнутри.

Дело в том, что нейтронное излучение вызывает так называемое радиационное распухание материал увеличивается в объеме, становится хрупким и в конце концов разрушается. Именно поэтому создание стали, которая выдержит и жар, и радиацию одновременно, стало одной из ключевых задач ядерного материаловедения.

Как ученые решили проблему радиационного распухания

Разработкой занимались специалисты из российских научных центров, связанных с атомной отраслью. Их подход оказался одновременно элегантным и технологически сложным. Вместо того чтобы просто добавлять больше хрома или никеля (классический состав жаропрочных сталей), исследователи сфокусировались на микроструктуре сплава на том, как именно расположены атомы внутри металла.

Ключевая идея создание особой ферритно-мартенситной структуры с добавлением специально подобранных легирующих элементов. Проще говоря, ученые настроили внутреннее строение стали так, чтобы она сама залечивала повреждения от нейтронного облучения. Когда быстрый нейтрон выбивает атом из его места в кристаллической решетке, образуются пустоты. Если таких пустот становится слишком много, они объединяются в поры, и материал распухает. В новом сплаве специальные наноразмерные включения играют роль ловушек для этих дефектов: они перехватывают вакансии раньше, чем те успевают сбиться в опасные скопления.

Результаты испытаний впечатляют. Образцы нового сплава продемонстрировали в несколько раз меньшее радиационное распухание по сравнению с традиционными сталями при тех же условиях облучения. На самом деле это колоссальная разница: речь идет не о процентах, а о кратном улучшении стойкости.

Какие ядерные реакторы будут работать на новой стали

Новый сплав разрабатывался не абстрактно, а под конкретные проекты. В первую очередь речь идет о реакторах на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем натриевым или свинцово-висмутовым. Россия здесь занимает особое положение: это единственная страна в мире, которая эксплуатирует промышленные быстрые реакторы БН-600 и БН-800 на Белоярской АЭС.

Но есть нюанс. Существующие реакторы уже работают на пределе возможностей текущих конструкционных материалов. Следующее поколение реактор БН-1200М и перспективный реактор со свинцовым теплоносителем БРЕСТ-ОД-300 требует качественного скачка в материаловедении. Именно для них и создается новая сталь.

Что особенно важно: свинцовый теплоноситель в реакторе БРЕСТ работает при температурах около 540600 градусов и при этом химически агрессивен к большинству известных сталей. Он буквально разъедает обычные сплавы. Новый материал разрабатывался с учетом этой специфики он устойчив не только к жару и нейтронам, но и к коррозии в жидком свинце. Это означает, что реактор сможет проработать десятки лет без замены ключевых элементов, что кардинально снижает стоимость эксплуатации.

Белоярская АЭС. Источник изображения: wikipedia.org

Почему эта разработка важна не только для России

Казалось бы, еще одна марка стали что тут глобального? На самом деле проблема конструкционных материалов для реакторов нового поколения сдерживает ядерную энергетику по всему миру. Аналогичные исследования ведут США, Франция, Китай, Япония и Южная Корея, но готового промышленного решения до сих пор нет ни у кого.

Главное понимать, что реакторы четвертого поколения это не просто более мощные АЭС. Они способны работать на переработанном ядерном топливе и даже на отходах обычных реакторов. Проще говоря, то, что сейчас хранится как опасный радиоактивный мусор, может стать топливом на сотни лет вперед. Но для этого нужны реакторы, которые выдержат экстремальные условия. А реакторам нужна соответствующая сталь.

Мировые запасы обогащенного урана ограничены, и переход к замкнутому топливному циклу с быстрыми реакторами единственный способ обеспечить атомную энергетику ресурсами на тысячелетия, а не на десятилетия. Для сравнения, при использовании быстрых реакторов эффективность использования природного урана возрастает примерно в 100 раз по сравнению с нынешними тепловыми реакторами. Впрочем, весь этот потенциал останется теоретическим без материалов, способных выдержать условия работы.

Читайте также: В США создали ядерное топливо, которое дает в два раза больше энергии

Когда новая сталь появится в реальных реакторах

Лабораторные образцы это одно, а промышленное производство совсем другое. Путь от экспериментального сплава до готовых конструкций реактора обычно занимает от 5 до 15 лет. Необходимо провести длительные ресурсные испытания: материал должен подтвердить свои свойства не при кратковременном нагреве, а при многолетней непрерывной эксплуатации.

Тем не менее Россия уже выстроила логистическую цепочку. Строительство реактора БРЕСТ-ОД-300 идет полным ходом, и новые конструкционные материалы разрабатываются синхронно с проектированием самой установки. Это означает, что первое промышленное применение нового сплава может состояться уже в конце этого десятилетия.

Не забудьте подписаться на наш канал в MAX. Свежие новости про российские технологии появляются там!

Атомная энергетика часто воспринимается как технология прошлого века, но именно сейчас она переживает тихую революцию. Новые материалы, новые типы теплоносителей, замкнутый топливный цикл все это складывается в картину, где мирный атом может стать по-настоящему устойчивым и практически неисчерпаемым источником энергии. И ключ к этому будущему, как ни странно, лежит не в физике ядерных реакций, а в металлургии.

Последние комментарии