परमाणु ऊर्जा। परमाणु ऊर्जा के उपयोग के क्षेत्र और दिशाएँ। ईंधन प्लेसमेंट द्वारा

आधुनिक दुनिया में परमाणु ऊर्जा का उपयोग इतना महत्वपूर्ण है कि अगर हम कल जागते हैं और परमाणु प्रतिक्रिया की ऊर्जा गायब हो जाती है, तो दुनिया, जैसा कि हम जानते हैं, का अस्तित्व समाप्त हो जाएगा। फ्रांस और जापान, जर्मनी और ग्रेट ब्रिटेन, संयुक्त राज्य अमेरिका और रूस जैसे देशों में शांति औद्योगिक उत्पादन और जीवन का आधार है। और अगर अंतिम दो देश अभी भी परमाणु ऊर्जा स्रोतों को थर्मल स्टेशनों से बदलने में सक्षम हैं, तो फ्रांस या जापान के लिए यह बस असंभव है।

परमाणु ऊर्जा का उपयोग कई समस्याएं पैदा करता है। मूल रूप से, ये सभी समस्याएं इस तथ्य से संबंधित हैं कि अपने स्वयं के लाभ के लिए परमाणु नाभिक (जिसे हम परमाणु ऊर्जा कहते हैं) की बाध्यकारी ऊर्जा का उपयोग करते हुए, एक व्यक्ति को अत्यधिक रेडियोधर्मी कचरे के रूप में महत्वपूर्ण बुराई प्राप्त होती है जिसे आसानी से फेंका नहीं जा सकता है। परमाणु ऊर्जा स्रोतों से अपशिष्ट को सुरक्षित परिस्थितियों में लंबे समय तक संसाधित, परिवहन, दफन और संग्रहीत करने की आवश्यकता होती है।

पक्ष और विपक्ष, परमाणु ऊर्जा के उपयोग से लाभ और हानि

परमाणु-परमाणु ऊर्जा के उपयोग के पक्ष और विपक्ष, मानव जाति के जीवन में उनके लाभ, हानि और महत्व पर विचार करें। यह स्पष्ट है कि आज केवल औद्योगिक देशों को ही परमाणु ऊर्जा की आवश्यकता है। अर्थात्, शांतिपूर्ण परमाणु ऊर्जा मुख्य रूप से कारखानों, प्रसंस्करण संयंत्रों आदि जैसी सुविधाओं पर अपना मुख्य अनुप्रयोग पाती है। यह ऊर्जा-गहन उद्योग हैं जो सस्ते बिजली के स्रोतों (जैसे हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट) से दूर हैं जो अपनी आंतरिक प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करने और विकसित करने के लिए परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का उपयोग करते हैं।

कृषि क्षेत्रों और शहरों को वास्तव में परमाणु ऊर्जा की आवश्यकता नहीं है। इसे थर्मल और अन्य स्टेशनों से बदलना काफी संभव है। यह पता चला है कि परमाणु ऊर्जा का स्वामित्व, अधिग्रहण, विकास, उत्पादन और उपयोग अधिकांश भाग के लिए औद्योगिक उत्पादों के लिए हमारी जरूरतों को पूरा करने के उद्देश्य से है। आइए देखें कि ये किस तरह के उद्योग हैं: मोटर वाहन उद्योग, सैन्य उद्योग, धातु विज्ञान, रासायनिक उद्योग, तेल और गैस परिसर, आदि।

क्या एक आधुनिक व्यक्ति नई कार चलाना चाहता है? ट्रेंडी सिंथेटिक्स पहनना चाहते हैं, सिंथेटिक्स खाना चाहते हैं और सिंथेटिक्स में सब कुछ पैक करना चाहते हैं? विभिन्न आकारों और आकारों में उज्ज्वल उत्पाद चाहते हैं? सभी नए फोन, टीवी, कंप्यूटर चाहते हैं? क्या आप बहुत कुछ खरीदना चाहते हैं, अक्सर अपने आस-पास के उपकरण बदलते हैं? रंगीन पैक से स्वादिष्ट रासायनिक खाना खाना चाहते हैं? क्या आप शांति से रहना चाहते हैं? क्या आप टीवी स्क्रीन से मधुर भाषण सुनना चाहते हैं? क्या आप बहुत सारे टैंक, साथ ही मिसाइल और क्रूजर, साथ ही गोले और तोप रखना चाहते हैं?

और वह सब कुछ प्राप्त करता है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि अंत में शब्द और कर्म के बीच का अंतर युद्ध की ओर ले जाता है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि इसके निपटान के लिए ऊर्जा की भी आवश्यकता होती है। अब तक व्यक्ति शांत है। वह खाता है, पीता है, काम पर जाता है, बेचता है और खरीदता है।

और इन सबके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। और इसके लिए बहुत सारे तेल, गैस, धातु आदि की आवश्यकता होती है। और इन सभी औद्योगिक प्रक्रियाओं के लिए परमाणु ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसलिए, चाहे कोई कुछ भी कहे, जब तक पहला औद्योगिक थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन रिएक्टर श्रृंखला में नहीं डाला जाता, तब तक परमाणु ऊर्जा केवल विकसित होगी।

परमाणु ऊर्जा के लाभों में, हम वह सब कुछ सुरक्षित रूप से लिख सकते हैं जिसका हम उपयोग करते हैं। दूसरी ओर, संसाधन की कमी, परमाणु कचरे की समस्या, जनसंख्या वृद्धि और कृषि योग्य भूमि के क्षरण में आसन्न मृत्यु की दुखद संभावना। दूसरे शब्दों में, परमाणु ऊर्जा ने मनुष्य को प्रकृति को और भी अधिक मजबूती से मास्टर करना शुरू करने की अनुमति दी, इसे माप से परे मजबूर कर दिया कि कई दशकों में उसने बुनियादी संसाधनों के पुनरुत्पादन की दहलीज को पार कर लिया, जिससे 2000 और 2010 के बीच खपत में गिरावट की प्रक्रिया शुरू हुई। यह प्रक्रिया वस्तुनिष्ठ रूप से अब व्यक्ति पर निर्भर नहीं करती है।

सभी को कम खाना होगा, कम जीना होगा और प्राकृतिक वातावरण का कम आनंद लेना होगा। यहां परमाणु ऊर्जा का एक और प्लस या माइनस निहित है, जो इस तथ्य में निहित है कि जिन देशों ने परमाणु में महारत हासिल की है, वे उन लोगों के घटते संसाधनों को अधिक प्रभावी ढंग से पुनर्वितरित करने में सक्षम होंगे जिन्होंने परमाणु में महारत हासिल नहीं की है। इसके अलावा, केवल थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन कार्यक्रम का विकास मानव जाति को बस जीवित रहने की अनुमति देगा। अब उंगलियों पर समझाते हैं कि यह किस तरह का "जानवर" है - परमाणु (परमाणु) ऊर्जा और इसके साथ क्या खाया जाता है।

द्रव्यमान, पदार्थ और परमाणु (परमाणु) ऊर्जा

कोई अक्सर यह कथन सुनता है कि "द्रव्यमान और ऊर्जा समान हैं", या ऐसे निर्णय जो अभिव्यक्ति E = mc2 परमाणु (परमाणु) बम के विस्फोट की व्याख्या करते हैं। अब जब आपको परमाणु ऊर्जा और उसके अनुप्रयोगों की पहली समझ है, तो आपको "द्रव्यमान ऊर्जा के बराबर" जैसे कथनों से भ्रमित करना वास्तव में नासमझी होगी। किसी भी मामले में, महान खोज की व्याख्या करने का यह तरीका सबसे अच्छा नहीं है। जाहिर है, यह सिर्फ युवा सुधारवादियों की बुद्धि है, "नए समय के गैलीलियन्स।" वास्तव में, सिद्धांत की भविष्यवाणी, जिसे कई प्रयोगों द्वारा सत्यापित किया गया है, केवल यही कहती है कि ऊर्जा का द्रव्यमान होता है।

अब हम आधुनिक दृष्टिकोण की व्याख्या करेंगे और इसके विकास के इतिहास का संक्षिप्त विवरण देंगे।
जब किसी भौतिक शरीर की ऊर्जा बढ़ती है, तो उसका द्रव्यमान बढ़ता है, और हम इस अतिरिक्त द्रव्यमान को ऊर्जा में वृद्धि के लिए जिम्मेदार ठहराते हैं। उदाहरण के लिए, जब विकिरण अवशोषित होता है, तो अवशोषक अधिक गर्म हो जाता है और उसका द्रव्यमान बढ़ जाता है। हालाँकि, वृद्धि इतनी कम है कि यह पारंपरिक प्रयोगों में माप सटीकता से बाहर रहती है। इसके विपरीत, यदि कोई पदार्थ विकिरण उत्सर्जित करता है, तो वह अपने द्रव्यमान की एक बूंद खो देता है, जो विकिरण द्वारा दूर ले जाया जाता है। एक व्यापक प्रश्न यह उठता है: क्या पदार्थ का संपूर्ण द्रव्यमान ऊर्जा द्वारा वातानुकूलित नहीं है, अर्थात, क्या सभी पदार्थों में ऊर्जा का एक विशाल भंडार नहीं है? कई साल पहले, रेडियोधर्मी परिवर्तनों ने इसका सकारात्मक उत्तर दिया। जब एक रेडियोधर्मी परमाणु का क्षय होता है, तो भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है (ज्यादातर गतिज ऊर्जा के रूप में), और परमाणु के द्रव्यमान का एक छोटा सा हिस्सा गायब हो जाता है। इसके बारे में माप स्पष्ट हैं। इस प्रकार, ऊर्जा द्रव्यमान को अपने साथ ले जाती है, जिससे पदार्थ का द्रव्यमान कम हो जाता है।

नतीजतन, पदार्थ के द्रव्यमान का एक हिस्सा विकिरण, गतिज ऊर्जा, आदि के द्रव्यमान के साथ विनिमेय है। इसलिए हम कहते हैं: "ऊर्जा और पदार्थ आंशिक रूप से पारस्परिक परिवर्तनों के लिए सक्षम हैं।" इसके अलावा, अब हम पदार्थ के ऐसे कण बना सकते हैं जिनका द्रव्यमान होता है और जो पूरी तरह से विकिरण में बदलने में सक्षम होते हैं, जिसमें द्रव्यमान भी होता है। इस विकिरण की ऊर्जा अन्य रूपों में जा सकती है, इसके द्रव्यमान को उनमें स्थानांतरित कर सकती है। इसके विपरीत, विकिरण को पदार्थ के कणों में परिवर्तित किया जा सकता है। इसलिए "ऊर्जा में द्रव्यमान है" के बजाय हम कह सकते हैं "पदार्थ और विकिरण के कण परस्पर परिवर्तनीय हैं, और इसलिए ऊर्जा के अन्य रूपों के साथ पारस्परिक परिवर्तन करने में सक्षम हैं।" यह पदार्थ का निर्माण और विनाश है। इस तरह की विनाशकारी घटनाएं साधारण भौतिकी, रसायन विज्ञान और प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में नहीं हो सकती हैं, लेकिन परमाणु भौतिकी द्वारा अध्ययन की गई सूक्ष्म लेकिन सक्रिय प्रक्रियाओं में या सूर्य और सितारों में परमाणु बमों की उच्च तापमान वाली भट्टी में तलाशी जानी चाहिए। हालाँकि, यह कहना अनुचित होगा कि "ऊर्जा द्रव्यमान है"। हम कहते हैं: "ऊर्जा, पदार्थ की तरह, द्रव्यमान है।"

सामान्य पदार्थ का द्रव्यमान

हम कहते हैं कि साधारण पदार्थ के द्रव्यमान में द्रव्यमान के गुणनफल और (प्रकाश की गति) के बराबर आंतरिक ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा होती है। लेकिन यह ऊर्जा द्रव्यमान में निहित है और इसके कम से कम हिस्से के गायब होने के बिना इसे जारी नहीं किया जा सकता है। ऐसा अद्भुत विचार कैसे आया और इसकी खोज पहले क्यों नहीं की गई? यह पहले प्रस्तावित किया गया था - प्रयोग और सिद्धांत विभिन्न रूपों में - लेकिन बीसवीं शताब्दी तक, ऊर्जा में परिवर्तन नहीं देखा गया था, क्योंकि सामान्य प्रयोगों में यह द्रव्यमान में अविश्वसनीय रूप से छोटे परिवर्तन से मेल खाता है। हालाँकि, अब हमें यकीन है कि एक उड़ने वाली गोली, अपनी गतिज ऊर्जा के कारण, एक अतिरिक्त द्रव्यमान रखती है। 5,000 मीटर/सेकंड पर भी, एक गोली जिसका वजन ठीक 1 ग्राम आराम से होता है उसका कुल द्रव्यमान 1.00000000001 ग्राम होता है। 1 किलोग्राम वजनी सफेद-गर्म प्लैटिनम कुल मिलाकर 0.000000000004 किलोग्राम जोड़ देगा, और व्यावहारिक रूप से कोई भी वजन इन परिवर्तनों को दर्ज करने में सक्षम नहीं होगा। केवल जब परमाणु नाभिक से भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है, या जब परमाणु "प्रोजेक्टाइल" को प्रकाश की गति के करीब गति के लिए त्वरित किया जाता है, तो ऊर्जा का एक द्रव्यमान ध्यान देने योग्य हो जाता है।

दूसरी ओर, द्रव्यमान में बमुश्किल बोधगम्य अंतर भी बड़ी मात्रा में ऊर्जा जारी करने की संभावना को दर्शाता है। इस प्रकार, हाइड्रोजन और हीलियम परमाणुओं के सापेक्ष द्रव्यमान 1.008 और 4.004 हैं। यदि चार हाइड्रोजन नाभिक एक हीलियम नाभिक में मिल सकते हैं, तो 4.032 का द्रव्यमान 4.004 में बदल जाएगा। अंतर छोटा है, केवल 0.028, या 0.7%। लेकिन इसका मतलब होगा ऊर्जा की एक विशाल रिहाई (मुख्य रूप से विकिरण के रूप में)। 4.032 किग्रा हाइड्रोजन 0.028 किग्रा विकिरण देगा, जिसकी ऊर्जा लगभग 600000000000 Cal होगी।

इसकी तुलना 140,000 कैलोरी से करें, जब एक रासायनिक विस्फोट में हाइड्रोजन की समान मात्रा ऑक्सीजन के साथ मिलती है।
साधारण गतिज ऊर्जा साइक्लोट्रॉन द्वारा उत्पादित बहुत तेज़ प्रोटॉन के द्रव्यमान में महत्वपूर्ण योगदान देती है, और यह ऐसी मशीनों के साथ काम करते समय कठिनाइयाँ पैदा करता है।

हम अब भी क्यों मानते हैं कि E=mc2

अब हम इसे सापेक्षता के सिद्धांत के प्रत्यक्ष परिणाम के रूप में देखते हैं, लेकिन पहला संदेह 19वीं शताब्दी के अंत में विकिरण के गुणों के संबंध में पहले ही उठ गया था। तब ऐसा लगा कि विकिरण का द्रव्यमान है। और चूंकि विकिरण ऊर्जा की गति से पंखों पर होता है, अधिक सटीक रूप से, यह स्वयं ऊर्जा है, तो कुछ "अभौतिक" से संबंधित द्रव्यमान का एक उदाहरण सामने आया है। विद्युत चुंबकत्व के प्रायोगिक नियमों ने भविष्यवाणी की कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों का "द्रव्यमान" होना चाहिए। लेकिन सापेक्षता के सिद्धांत के निर्माण से पहले, केवल बेलगाम फंतासी ऊर्जा के अन्य रूपों के लिए m=E/c2 के अनुपात को बढ़ा सकती थी।

सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण (रेडियो तरंगें, अवरक्त, दृश्य और पराबैंगनी प्रकाश, आदि) में कुछ सामान्य विशेषताएं होती हैं: वे सभी एक ही गति से खाली स्थान में फैलती हैं, और वे सभी ऊर्जा और संवेग ले जाती हैं। हम प्रकाश और अन्य विकिरणों की कल्पना उच्च लेकिन निश्चित गति c=3*108 m/sec पर प्रसारित तरंगों के रूप में करते हैं। जब प्रकाश एक अवशोषित सतह से टकराता है, तो गर्मी उत्पन्न होती है, यह दर्शाता है कि प्रकाश प्रवाह में ऊर्जा होती है। यह ऊर्जा प्रवाह के साथ-साथ प्रकाश की समान गति से फैलनी चाहिए। वास्तव में, प्रकाश की गति को बिल्कुल इस तरह से मापा जाता है: प्रकाश ऊर्जा के एक हिस्से द्वारा बड़ी दूरी की उड़ान के समय तक।

जब प्रकाश कुछ धातुओं की सतह से टकराता है, तो यह इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देता है, जो ऐसे बाहर निकलते हैं जैसे कि वे एक कॉम्पैक्ट गेंद से टकराए हों। , जाहिरा तौर पर, केंद्रित भागों में वितरित किया जाता है, जिसे हम "क्वांटा" कहते हैं। यह विकिरण की क्वांटम प्रकृति है, इस तथ्य के बावजूद कि ये भाग, जाहिरा तौर पर, तरंगों द्वारा बनाए गए हैं। समान तरंग दैर्ध्य वाले प्रकाश के प्रत्येक भाग में समान ऊर्जा, ऊर्जा का एक निश्चित "क्वांटम" होता है। इस तरह के हिस्से प्रकाश की गति से भागते हैं (वास्तव में, वे प्रकाश हैं), ऊर्जा और गति (गति) को स्थानांतरित करते हैं। यह सब विकिरण के लिए एक निश्चित द्रव्यमान को विशेषता देना संभव बनाता है - प्रत्येक भाग के लिए एक निश्चित द्रव्यमान को जिम्मेदार ठहराया जाता है।

जब प्रकाश एक दर्पण से परावर्तित होता है, तो कोई गर्मी नहीं निकलती है, क्योंकि परावर्तित किरण सभी ऊर्जा को वहन करती है, लेकिन एक दबाव दर्पण पर लोचदार गेंदों या अणुओं के दबाव के समान कार्य करता है। यदि, दर्पण के बजाय, प्रकाश एक काली अवशोषित सतह से टकराता है, तो दबाव आधा हो जाता है। यह इंगित करता है कि किरण दर्पण द्वारा घुमाए गए संवेग को वहन करती है। इसलिए, प्रकाश ऐसा व्यवहार करता है जैसे कि उसका द्रव्यमान हो। लेकिन क्या यह जानने का कोई और तरीका है कि किसी चीज का द्रव्यमान होता है? क्या द्रव्यमान अपने आप में मौजूद है, जैसे लंबाई, हरा या पानी? या यह शील जैसे व्यवहारों द्वारा परिभाषित एक कृत्रिम अवधारणा है? द्रव्यमान, वास्तव में, हमें तीन अभिव्यक्तियों में जाना जाता है:

• ए। एक अस्पष्ट बयान जो "पदार्थ" की मात्रा को दर्शाता है (इस दृष्टिकोण से द्रव्यमान पदार्थ में निहित है - एक इकाई जिसे हम देख सकते हैं, स्पर्श कर सकते हैं, धक्का दे सकते हैं)।
• B. इसे अन्य भौतिक राशियों से जोड़ने वाले कुछ कथन।
• बी मास संरक्षित है।

यह गति और ऊर्जा के संदर्भ में द्रव्यमान को परिभाषित करने के लिए बनी हुई है। फिर गति और ऊर्जा के साथ किसी भी गतिमान वस्तु का "द्रव्यमान" होना चाहिए। इसका द्रव्यमान (गति)/(वेग) होना चाहिए।

सापेक्षता का सिद्धांत

निरपेक्ष स्थान और समय से संबंधित प्रयोगात्मक विरोधाभासों की एक श्रृंखला को एक साथ जोड़ने की इच्छा ने सापेक्षता के सिद्धांत को जन्म दिया। प्रकाश के साथ दो तरह के प्रयोगों ने परस्पर विरोधी परिणाम दिए, और बिजली के प्रयोगों ने इस संघर्ष को और बढ़ा दिया। तब आइंस्टीन ने वेक्टर जोड़ के सरल ज्यामितीय नियमों को बदलने का प्रस्ताव रखा। यह परिवर्तन उनके "सापेक्षता के विशेष सिद्धांत" का सार है।

कम गति के लिए (सबसे धीमी घोंघे से लेकर सबसे तेज रॉकेट तक), नया सिद्धांत पुराने के अनुरूप है।
उच्च गति पर, प्रकाश की गति की तुलना में, लंबाई या समय के हमारे माप को प्रेक्षक के सापेक्ष शरीर की गति से संशोधित किया जाता है, विशेष रूप से, शरीर का द्रव्यमान जितनी तेजी से चलता है उतना ही अधिक हो जाता है।

तब सापेक्षता के सिद्धांत ने घोषणा की कि द्रव्यमान में यह वृद्धि पूरी तरह से सामान्य प्रकृति की थी। सामान्य गति पर, कोई परिवर्तन नहीं होता है, और केवल 100,000,000 किमी / घंटा की गति से द्रव्यमान में 1% की वृद्धि होती है। हालांकि, रेडियोधर्मी परमाणुओं या आधुनिक त्वरक से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के लिए, यह 10, 100, 1000%… तक पहुँच जाता है। ऐसे उच्च-ऊर्जा कणों के साथ प्रयोग द्रव्यमान और वेग के बीच संबंध के लिए उत्कृष्ट प्रमाण प्रदान करते हैं।

दूसरे छोर पर विकिरण है जिसका कोई आराम द्रव्यमान नहीं है। यह कोई पदार्थ नहीं है और इसे स्थिर नहीं रखा जा सकता है; इसका केवल द्रव्यमान है, और यह गति c से गति कर रहा है, इसलिए इसकी ऊर्जा mc2 है। जब हम कणों की एक धारा के रूप में प्रकाश के व्यवहार को नोट करना चाहते हैं तो हम क्वांटा को फोटॉन के रूप में बोलते हैं। प्रत्येक फोटॉन का एक निश्चित द्रव्यमान m, एक निश्चित ऊर्जा E=mс2 और एक निश्चित मात्रा में गति (गति) होती है।

परमाणु परिवर्तन

नाभिक के साथ कुछ प्रयोगों में, हिंसक विस्फोटों के बाद परमाणुओं का द्रव्यमान समान कुल द्रव्यमान देने के लिए नहीं जुड़ता है। मुक्त ऊर्जा अपने साथ द्रव्यमान का कुछ हिस्सा ले जाती है; ऐसा लगता है कि परमाणु सामग्री का लापता टुकड़ा गायब हो गया है। हालाँकि, यदि हम मापी गई ऊर्जा को एक द्रव्यमान E/c2 निर्दिष्ट करते हैं, तो हम पाते हैं कि द्रव्यमान संरक्षित है।

पदार्थ विनाश

हम द्रव्यमान को पदार्थ की अपरिहार्य संपत्ति के रूप में सोचने के आदी हैं, इसलिए द्रव्य से विकिरण में द्रव्यमान का संक्रमण - एक दीपक से प्रकाश की एक उड़ान किरण तक लगभग पदार्थ के विनाश जैसा दिखता है। एक और कदम - और हमें यह जानकर आश्चर्य होगा कि वास्तव में क्या हो रहा है: सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रॉन, पदार्थ के कण, जब एक साथ जुड़ते हैं, तो पूरी तरह से विकिरण में बदल जाते हैं। उनके पदार्थ का द्रव्यमान विकिरण के समान द्रव्यमान में बदल जाता है। यह सबसे शाब्दिक अर्थों में पदार्थ के गायब होने का मामला है। मानो फोकस में, प्रकाश की एक फ्लैश में।

माप से पता चलता है कि (ऊर्जा, विनाश के दौरान विकिरण) / c2 दोनों इलेक्ट्रॉनों के कुल द्रव्यमान के बराबर है - सकारात्मक और नकारात्मक। एक एंटीप्रोटोन, जब एक प्रोटॉन के साथ संयुक्त होता है, तो आमतौर पर उच्च गतिज ऊर्जा वाले हल्के कणों की रिहाई के साथ नष्ट हो जाता है।

पदार्थ का निर्माण

अब जब हमने उच्च-ऊर्जा विकिरण (सुपर-शॉर्ट-वेव एक्स-रे) का प्रबंधन करना सीख लिया है, तो हम विकिरण से पदार्थ के कण तैयार कर सकते हैं। यदि किसी लक्ष्य पर ऐसे पुंजों से बमबारी की जाती है, तो वे कभी-कभी कणों की एक जोड़ी उत्पन्न करते हैं, उदाहरण के लिए, धनात्मक और ऋणात्मक इलेक्ट्रॉन। और अगर हम फिर से विकिरण और गतिज ऊर्जा दोनों के लिए सूत्र m=E/c2 का उपयोग करते हैं, तो द्रव्यमान संरक्षित रहेगा।

जटिल के बारे में - परमाणु (परमाणु) ऊर्जा

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आइंस्टीन ने अपने समीकरण में ऊर्जा और द्रव्यमान के बीच संबंध स्थापित किया:

जहाँ c = 300,000,000 m/s प्रकाश की गति है;

इस प्रकार 70 किलो वजन वाले व्यक्ति के शरीर में ऊर्जा होती है

RBMK-1000 रिएक्टर प्लांट केवल के लिए इतनी मात्रा में ऊर्जा उत्पन्न करेगा दो हजारविभाजित नाभिक का द्रव्यमान। बेशक, द्रव्यमान का ऊर्जा में पूर्ण रूपांतरण अभी भी बहुत दूर है, लेकिन पहले से ही रिएक्टर में ईंधन के द्रव्यमान में ऐसा परिवर्तन, जिसे पारंपरिक पैमानों द्वारा नहीं पहचाना जाता है, ऊर्जा की विशाल मात्रा प्राप्त करना संभव बनाता है। RBMK-1000 रिएक्टर में निरंतर संचालन के प्रति वर्ष ईंधन द्रव्यमान में परिवर्तन लगभग 0.3 ग्राम है, लेकिन इस मामले में जारी ऊर्जा 3,00,000 (तीन मिलियन) टन कोयले को जलाने के समान है। संचालन के% वर्ष। मुख्य समस्या द्रव्यमान को उपयोगी ऊर्जा में बदलना सीख रही है। मानव जाति ने परमाणु विखंडन की ऊर्जा के सैन्य और शांतिपूर्ण उपयोग में महारत हासिल करके इस समस्या को हल करने के लिए पहला कदम उठाया। पहले सन्निकटन में, परमाणु रिएक्टर में होने वाली प्रक्रियाओं को नाभिक के निरंतर विखंडन के रूप में वर्णित किया जा सकता है। इस मामले में, विखंडन से पहले पूरे नाभिक का द्रव्यमान परिणामी टुकड़ों के द्रव्यमान से अधिक होता है। अंतर लगभग 0.1 . है

शक्ति।

व्यवहार में, जब हम किसी ऊर्जा स्रोत के बारे में बात करते हैं, तो हम आमतौर पर उसकी शक्ति में रुचि रखते हैं। आप एक निर्माणाधीन घर की पांचवीं मंजिल पर एक क्रेन के साथ, या एक स्ट्रेचर के साथ दो श्रमिकों की मदद से एक हजार ईंटें उठा सकते हैं। दोनों ही स्थितियों में, पूर्ण कार्य और व्यय की गई ऊर्जा समान है, केवल ऊर्जा स्रोतों की शक्ति भिन्न होती है। परिभाषा:शक्तिऊर्जा का स्रोत (मशीन), यह समय की प्रति इकाई प्राप्त ऊर्जा (पूर्ण कार्य) की मात्रा है।

शक्ति = ऊर्जा (कार्य) / समय

इकाई [जे/एस = डब्ल्यू]

ऊर्जा संरक्षण का नियम

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, हमारे चारों ओर की दुनिया में ऊर्जा का एक प्रकार से दूसरे प्रकार में निरंतर परिवर्तन होता रहता है। गेंद को उछालकर, हमने यांत्रिक ऊर्जा के एक प्रकार से दूसरे प्रकार में परिवर्तन की एक श्रृंखला का कारण बना। उछलती हुई गेंद ऊर्जा संरक्षण के नियम को स्पष्ट रूप से दर्शाती है:

ऊर्जा कहीं गायब नहीं हो सकती, या कहीं से प्रकट नहीं हो सकती, यह केवल एक रूप से दूसरे रूप में जा सकती है।

गेंद कई बार बाउंस करने के बाद अंततः सतह पर गतिहीन रहेगी। चूँकि आरंभ में इसे स्थानांतरित की गई यांत्रिक ऊर्जा पर खर्च किया जाता है:

ए) हवा के प्रतिरोध पर काबू पाने जिसमें गेंद चलती है (हवा की तापीय ऊर्जा में बदल जाती है)

बी) गेंद और प्रभाव सतह को गर्म करना। (आकार परिवर्तन हमेशा हीटिंग के साथ होता है, याद रखें कि बार-बार किंक के साथ एल्यूमीनियम तार कैसे गर्म होता है)

ऊर्जा रूपांतरण

ऊर्जा के परिवर्तन और उपयोग की संभावनाएं मानव जाति के तकनीकी विकास का सूचक हैं। मनुष्य द्वारा उपयोग किया जाने वाला पहला ऊर्जा कनवर्टर एक पाल माना जा सकता है - पानी के माध्यम से चलने के लिए पवन ऊर्जा का उपयोग, पवन चक्कियों और पनचक्कियों में हवा और पानी का उपयोग आगे विकसित होता है। भाप इंजन के आविष्कार और परिचय ने प्रौद्योगिकी में क्रांति ला दी। कारखानों और संयंत्रों में भाप इंजनों ने नाटकीय रूप से श्रम उत्पादकता में वृद्धि की। भाप इंजनों और मोटर जहाजों ने भूमि और समुद्र द्वारा परिवहन को तेज और सस्ता बना दिया। प्रारंभिक चरण में, भाप इंजन ने तापीय ऊर्जा को घूमने वाले पहिये की यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने का काम किया, जिससे विभिन्न प्रकार के गियर (शाफ्ट, पुली, बेल्ट, चेन) का उपयोग करके ऊर्जा को मशीनों और तंत्रों में स्थानांतरित किया गया।

विद्युत मशीनों का व्यापक परिचय, इंजन जो विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं, और यांत्रिक ऊर्जा से बिजली के उत्पादन के लिए जनरेटर, ने प्रौद्योगिकी के विकास में एक नई छलांग लगाई। बिजली के रूप में लंबी दूरी पर ऊर्जा संचारित करना संभव हो गया, ऊर्जा उद्योग की एक पूरी शाखा का जन्म हुआ।

वर्तमान में, बिजली को मानव जीवन के लिए आवश्यक किसी भी प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों की एक बड़ी संख्या बनाई गई है: इलेक्ट्रिक मोटर, इलेक्ट्रिक हीटर, लाइटिंग लैंप, और जो सीधे बिजली का उपयोग करते हैं: टीवी, रिसीवर इत्यादि।

एनपीपी (एकल लूप रिएक्टर के साथ)

परमाणु ऊर्जा के विकास का इतिहास

5 मेगावाट की क्षमता वाले पायलट औद्योगिक उद्देश्यों के लिए दुनिया का पहला परमाणु ऊर्जा संयंत्र 27 जून, 1954 को ओबनिंस्क शहर में यूएसएसआर में लॉन्च किया गया था। इससे पहले, परमाणु नाभिक की ऊर्जा का उपयोग मुख्य रूप से सैन्य उद्देश्यों के लिए किया जाता था। पहले परमाणु ऊर्जा संयंत्र के शुभारंभ ने ऊर्जा में एक नई दिशा के उद्घाटन को चिह्नित किया, जिसे परमाणु ऊर्जा के शांतिपूर्ण उपयोग (अगस्त 1955, जिनेवा) पर पहले अंतर्राष्ट्रीय वैज्ञानिक और तकनीकी सम्मेलन में मान्यता दी गई थी।

1958 में, 100 मेगावाट की क्षमता वाले साइबेरियाई परमाणु ऊर्जा संयंत्र के पहले चरण को चालू किया गया था (कुल डिजाइन क्षमता 600 मेगावाट है)। उसी वर्ष, बेलोयार्स्क औद्योगिक परमाणु ऊर्जा संयंत्र का निर्माण शुरू हुआ, और 26 अप्रैल, 1964 को, पहले चरण के जनरेटर (100 मेगावाट की क्षमता वाली एक इकाई) ने सेवरडलोव्स्क ऊर्जा प्रणाली को चालू किया, दूसरा 200 मेगावाट की क्षमता वाली इकाई को अक्टूबर 1967 में चालू किया गया था। बेलोयार्स्क एनपीपी की एक विशिष्ट विशेषता है - एक परमाणु रिएक्टर में सीधे भाप का सुपरहिटिंग (जब तक आवश्यक पैरामीटर प्राप्त नहीं हो जाते), जिससे सामान्य आधुनिक टर्बाइनों का उपयोग करना संभव हो गया। उस पर लगभग बिना किसी बदलाव के।

सितंबर 1964 में, नोवोवोरोनिश एनपीपी की यूनिट 1 को 210 मेगावाट की क्षमता के साथ चालू किया गया था। इस परमाणु ऊर्जा संयंत्र में 1 kWh बिजली (किसी भी बिजली संयंत्र के संचालन का सबसे महत्वपूर्ण आर्थिक संकेतक) की लागत को व्यवस्थित रूप से कम किया गया था: इसकी मात्रा 1.24 कोप्पेक थी। 1965 में, 1.22 कोप्पेक। 1966 में, 1.18 कोप। 1967 में, 0.94 कोप। 1968 में। नोवोवोरोनिश एनपीपी की पहली इकाई न केवल औद्योगिक उपयोग के लिए बनाई गई थी, बल्कि परमाणु ऊर्जा की संभावनाओं और लाभों, एनपीपी संचालन की विश्वसनीयता और सुरक्षा को प्रदर्शित करने के लिए एक प्रदर्शन सुविधा के रूप में भी बनाई गई थी। नवंबर 1965 में, मेलेकेस, उल्यानोवस्क क्षेत्र के शहर में 50 मेगावाट की क्षमता वाले वाटर-कूल्ड वाटर रिएक्टर के साथ एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र को चालू किया गया था, रिएक्टर को एकल-सर्किट योजना के अनुसार इकट्ठा किया गया था, जो लेआउट की सुविधा प्रदान करता है। स्टेशन का। दिसंबर 1969 में, नोवोरोनिश परमाणु ऊर्जा संयंत्र (350 मेगावाट) की दूसरी इकाई को चालू किया गया था।

विदेश में, 46 मेगावाट की क्षमता वाला पहला औद्योगिक-उद्देश्य परमाणु ऊर्जा संयंत्र 1956 में काल्डर हॉल (इंग्लैंड) में प्रचालन में लगाया गया था। एक साल बाद, शिपिंगपोर्ट (यूएसए) में एक 60 मेगावाट परमाणु ऊर्जा संयंत्र को चालू किया गया था।

वाटर-कूल्ड न्यूक्लियर रिएक्टर वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्र का एक योजनाबद्ध आरेख अंजीर में दिखाया गया है। 2. रिएक्टर कोर 1 में जारी गर्मी 1 सर्किट के पानी (शीतलक) द्वारा ली जाती है, जिसे रिएक्टर के माध्यम से एक परिसंचरण पंप द्वारा पंप किया जाता है। रिएक्टर से गर्म पानी हीट एक्सचेंजर (भाप जनरेटर) में प्रवेश करता है 3 , जहां यह रिएक्टर में प्राप्त गर्मी को पानी के दूसरे सर्किट में स्थानांतरित करता है। दूसरे सर्किट का पानी भाप जनरेटर में वाष्पित हो जाता है, और परिणामस्वरूप भाप टरबाइन 4 में प्रवेश करती है।

सबसे अधिक बार, 4 प्रकार के थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टरों का उपयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में किया जाता है: 1) एक मॉडरेटर और शीतलक के रूप में साधारण पानी के साथ वाटर-कूल्ड रिएक्टर; 2) पानी शीतलक और ग्रेफाइट मॉडरेटर के साथ ग्रेफाइट-पानी; 3) वाटर कूलेंट के साथ भारी पानी और मॉडरेटर के रूप में भारी पानी; 4) ग्रेफाइट-गैस गैस शीतलक और ग्रेफाइट मॉडरेटर के साथ।

मुख्य रूप से उपयोग किए जाने वाले प्रकार के रिएक्टर की पसंद मुख्य रूप से रिएक्टर निर्माण में संचित अनुभव के साथ-साथ आवश्यक औद्योगिक उपकरण, कच्चे माल के भंडार आदि की उपलब्धता से निर्धारित होती है। यूएसएसआर में, मुख्य रूप से ग्रेफाइट-पानी और पानी-पानी रिएक्टर निर्माण किया जा रहा हैं। अमेरिकी परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में, दबावयुक्त जल रिएक्टरों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इंग्लैंड में ग्रेफाइट-गैस रिएक्टरों का उपयोग किया जाता है। कनाडा में परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में भारी जल रिएक्टरों वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का प्रभुत्व है।

शीतलक के एकत्रीकरण के प्रकार और स्थिति के आधार पर, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का एक या दूसरा थर्मोडायनामिक चक्र बनाया जाता है। थर्मोडायनामिक चक्र की ऊपरी तापमान सीमा का चुनाव ईंधन तत्व क्लैडिंग (टीवीईएल) के अधिकतम स्वीकार्य तापमान द्वारा निर्धारित किया जाता है जिसमें परमाणु ईंधन होता है, परमाणु ईंधन का स्वीकार्य तापमान, साथ ही साथ टेनन वाहक के गुणों को अपनाया जाता है। इस प्रकार का रिएक्टर। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में, जिनमें से थर्मल रिएक्टर को पानी से ठंडा किया जाता है, आमतौर पर कम तापमान वाले भाप चक्रों का उपयोग किया जाता है। गैस-कूल्ड रिएक्टर अपेक्षाकृत अधिक किफायती भाप चक्रों के उपयोग की अनुमति देते हैं, जिसमें प्रारंभिक दबाव और तापमान में वृद्धि होती है। इन दो मामलों में एनपीपी की थर्मल योजना 2-लूप के रूप में की जाती है: शीतलक 1 लूप में घूमता है, दूसरा लूप भाप-पानी है। उबलते पानी या उच्च तापमान वाले गैस शीतलक वाले रिएक्टरों में, एकल-लूप थर्मल एनपीपी संभव है। उबलते पानी के रिएक्टरों में, पानी कोर में उबलता है, जिसके परिणामस्वरूप भाप-पानी का मिश्रण अलग हो जाता है, और संतृप्त भाप को या तो सीधे टर्बाइन में भेजा जाता है या पहले ओवरहीटिंग के लिए कोर में वापस कर दिया जाता है (चित्र 3)। उच्च तापमान ग्रेफाइट-गैस रिएक्टरों में, पारंपरिक गैस टरबाइन चक्र का उपयोग करना संभव है। इस मामले में रिएक्टर एक दहन कक्ष के रूप में कार्य करता है।

रिएक्टर के संचालन के दौरान, परमाणु ईंधन में विखंडनीय समस्थानिकों की सांद्रता धीरे-धीरे कम हो जाती है, अर्थात ईंधन तत्व जल जाते हैं। इसलिए, समय के साथ, उन्हें नए लोगों के साथ बदल दिया जाता है। रिमोट-नियंत्रित तंत्र और उपकरणों का उपयोग करके परमाणु ईंधन को पुनः लोड किया जाता है। खर्च किए गए ईंधन की छड़ को खर्च किए गए ईंधन पूल में स्थानांतरित किया जाता है और फिर प्रसंस्करण के लिए भेजा जाता है।

रिएक्टर और इसकी सेवा प्रणालियों में शामिल हैं: जैविक सुरक्षा के साथ रिएक्टर, हीट एक्सचेंजर्स, पंप या ब्लोअर इकाइयां जो शीतलक को प्रसारित करती हैं; परिसंचरण सर्किट की पाइपलाइन और फिटिंग; परमाणु ईंधन को पुनः लोड करने के लिए उपकरण; विशेष प्रणाली वेंटिलेशन, आपातकालीन शीतलन, आदि।

डिजाइन के आधार पर, रिएक्टरों में विशिष्ट विशेषताएं होती हैं: दबाव वाले रिएक्टरों में, ईंधन की छड़ें और एक मॉडरेटर पोत के अंदर स्थित होते हैं, जो शीतलक के कुल दबाव को वहन करता है; चैनल रिएक्टरों में, शीतलक द्वारा ठंडा किए गए ईंधन तत्वों को विशेष पाइप-चैनलों में स्थापित किया जाता है जो एक पतली दीवार वाले आवरण में संलग्न मॉडरेटर को भेदते हैं। ऐसे रिएक्टरों का उपयोग यूएसएसआर (साइबेरियाई, बेलोयार्स्क परमाणु ऊर्जा संयंत्रों, आदि) में किया जाता है।

एनपीपी कर्मियों को विकिरण जोखिम से बचाने के लिए, रिएक्टर जैविक सुरक्षा से घिरा हुआ है, जिसके लिए मुख्य सामग्री कंक्रीट, पानी और सर्पीन रेत है। रिएक्टर सर्किट उपकरण पूरी तरह से सील होना चाहिए। शीतलक के संभावित रिसाव के स्थानों की निगरानी के लिए एक प्रणाली प्रदान की जाती है, उपाय किए जाते हैं ताकि सर्किट में लीक और ब्रेक की उपस्थिति से एनपीपी परिसर और आसपास के क्षेत्र में रेडियोधर्मी उत्सर्जन और प्रदूषण न हो। रिएक्टर सर्किट के उपकरण आमतौर पर भली भांति बंद बक्सों में स्थापित किए जाते हैं, जो जैविक सुरक्षा द्वारा बाकी एनपीपी परिसर से अलग होते हैं और रिएक्टर के संचालन के दौरान सेवित नहीं होते हैं। सर्किट से लीक के कारण रेडियोधर्मी हवा और शीतलक वाष्प की एक छोटी मात्रा को एक विशेष वेंटिलेशन सिस्टम द्वारा अप्राप्य एनपीपी परिसर से हटा दिया जाता है, जिसमें वायुमंडलीय प्रदूषण की संभावना को खत्म करने के लिए शुद्धिकरण फिल्टर और होल्डिंग गैस धारक प्रदान किए जाते हैं। डॉसिमेट्रिक नियंत्रण सेवा एनपीपी कर्मियों द्वारा विकिरण सुरक्षा नियमों के अनुपालन की निगरानी करती है।

रिएक्टर कूलिंग सिस्टम में दुर्घटनाओं के मामले में, ईंधन रॉड क्लैडिंग के अति ताप और रिसाव को रोकने के लिए, परमाणु प्रतिक्रिया का तेजी से (कुछ सेकंड के भीतर) दमन प्रदान किया जाता है; आपातकालीन शीतलन प्रणाली में स्वतंत्र शक्ति स्रोत होते हैं।

जैविक परिरक्षण, विशेष वेंटिलेशन और आपातकालीन शीतलन प्रणाली, और डोसिमेट्रिक नियंत्रण सेवा की उपलब्धता से एनपीपी रखरखाव कर्मियों को रेडियोधर्मी जोखिम के हानिकारक प्रभावों से पूरी तरह से बचाना संभव हो जाता है।

एनपीपी मशीन रूम के उपकरण टीपीपी मशीन रूम के उपकरण के समान हैं। अधिकांश परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की एक विशिष्ट विशेषता अपेक्षाकृत कम मापदंडों के भाप का उपयोग, संतृप्त या थोड़ा सुपरहिटेड है।

इसी समय, भाप में निहित नमी के कणों द्वारा टरबाइन के अंतिम चरणों के ब्लेड को क्षरण क्षति को बाहर करने के लिए, टरबाइन में विभाजक स्थापित किए जाते हैं। कभी-कभी भाप के रिमोट सेपरेटर और रिहीटर्स का उपयोग करना आवश्यक होता है। इस तथ्य के कारण कि रिएक्टर कोर से गुजरते समय शीतलक और उसमें निहित अशुद्धियाँ सक्रिय हो जाती हैं, टरबाइन हॉल उपकरण का डिज़ाइन और सिंगल-लूप एनपीपी के टरबाइन कंडेनसर की शीतलन प्रणाली को शीतलक रिसाव की संभावना को पूरी तरह से बाहर करना चाहिए। . उच्च भाप मापदंडों वाले डबल-सर्किट एनपीपी में, टरबाइन हॉल के उपकरण पर ऐसी आवश्यकताएं नहीं लगाई जाती हैं।

एनपीपी उपकरणों के लेआउट के लिए विशिष्ट आवश्यकताओं में शामिल हैं: रेडियोधर्मी मीडिया से जुड़े संचार की न्यूनतम संभव लंबाई, रिएक्टर की नींव और लोड-असर संरचनाओं की कठोरता में वृद्धि, और कमरे के वेंटिलेशन के विश्वसनीय संगठन। अंजीर पर। चैनल ग्रेफाइट-वाटर रिएक्टर के साथ बेलोयार्स्क एनपीपी की मुख्य इमारत का एक भाग दिखाता है। रिएक्टर हॉल में शामिल हैं: जैविक सुरक्षा के साथ एक रिएक्टर, अतिरिक्त ईंधन छड़ और नियंत्रण उपकरण। परमाणु ऊर्जा संयंत्र को ब्लॉक सिद्धांत रिएक्टर - टर्बाइन के अनुसार व्यवस्थित किया जाता है। टर्बाइन जनरेटर और उनकी सेवा करने वाले सिस्टम इंजन कक्ष में स्थित हैं। सहायक उपकरण और संयंत्र नियंत्रण प्रणाली इंजन और रिएक्टर हॉल के बीच स्थित हैं।

परमाणु ऊर्जा संयंत्र की लागत-प्रभावशीलता इसके मुख्य तकनीकी संकेतकों द्वारा निर्धारित की जाती है: इकाई रिएक्टर शक्ति, दक्षता, कोर की ऊर्जा घनत्व, परमाणु ईंधन बर्नअप, परमाणु ऊर्जा संयंत्र की वार्षिक स्थापित क्षमता उपयोग कारक। परमाणु ऊर्जा संयंत्र की शक्ति में वृद्धि के साथ, इसमें विशिष्ट निवेश (स्थापित kW की लागत) थर्मल पावर प्लांटों की तुलना में अधिक तेजी से घट जाती है। इकाइयों की एक बड़ी इकाई क्षमता के साथ बड़े परमाणु ऊर्जा संयंत्र बनाने की इच्छा का यही मुख्य कारण है। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की अर्थव्यवस्था के लिए, यह विशिष्ट है कि उत्पन्न बिजली की लागत में ईंधन घटक का हिस्सा 30-40% (टीपीपी 60-70%) है। इसलिए, पारंपरिक ईंधन की सीमित आपूर्ति वाले औद्योगिक क्षेत्रों में बड़े परमाणु ऊर्जा संयंत्र सबसे आम हैं, और छोटे क्षमता वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्र दुर्गम या दूरदराज के क्षेत्रों में सबसे आम हैं, उदाहरण के लिए, गांव में परमाणु ऊर्जा संयंत्र। 12 मेगावाट की एक विशिष्ट इकाई की विद्युत शक्ति के साथ बिलिबिनो (याकुत्स्क स्वायत्त सोवियत समाजवादी गणराज्य)। इस परमाणु ऊर्जा संयंत्र (29 मेगावाट) के रिएक्टर की तापीय शक्ति का एक हिस्सा गर्मी की आपूर्ति पर खर्च किया जाता है। बिजली पैदा करने के अलावा, समुद्री जल को विलवणीकरण करने के लिए परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का भी उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, 150 मेगावाट की विद्युत क्षमता वाले शेवचेंको एनपीपी (कजाख एसएसआर) को प्रति दिन कैस्पियन सागर से 150,000 टन पानी तक विलवणीकरण (आसवन द्वारा) करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

अधिकांश औद्योगिक देशों (USSR, संयुक्त राज्य अमेरिका, इंग्लैंड, फ्रांस, कनाडा, FRG, जापान, GDR, आदि) में, पूर्वानुमानों के अनुसार, मौजूदा और निर्माणाधीन परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की क्षमता को दसियों GW तक बढ़ाया जाएगा। 1980 तक। 1967 में प्रकाशित संयुक्त राष्ट्र अंतर्राष्ट्रीय परमाणु एजेंसी के अनुसार, 1980 तक दुनिया के सभी परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की स्थापित क्षमता 300 GW तक पहुंच जाएगी।

सोवियत संघ थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टरों के साथ बड़ी बिजली इकाइयों (1,000 मेगावाट तक) को चालू करने का एक व्यापक कार्यक्रम चला रहा है। 1948-49 में औद्योगिक परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों पर काम शुरू हुआ। ऐसे रिएक्टरों की भौतिक विशेषताएं परमाणु ईंधन (1.3 से 1.7 तक प्रजनन अनुपात) के विस्तारित प्रजनन को संभव बनाती हैं, जिससे न केवल 235U, बल्कि कच्चे माल 238U और 232Th का उपयोग करना संभव हो जाता है। इसके अलावा, फास्ट न्यूट्रॉन रिएक्टरों में एक मॉडरेटर नहीं होता है, आकार में अपेक्षाकृत छोटा होता है और एक बड़ा भार होता है। यह यूएसएसआर में तेजी से रिएक्टरों के गहन विकास की इच्छा की व्याख्या करता है। तेजी से रिएक्टरों पर शोध के लिए, प्रायोगिक और प्रायोगिक रिएक्टरों BR-1, BR-2, BR-Z, BR-5, BFS को क्रमिक रूप से बनाया गया था। प्राप्त अनुभव ने मॉडल संयंत्रों के अनुसंधान से शेवचेंको में औद्योगिक फास्ट न्यूट्रॉन परमाणु ऊर्जा संयंत्रों (बीएन-350) और बेलोयार्स्क एनपीपी में (बीएन-600) के डिजाइन और निर्माण में संक्रमण का नेतृत्व किया। शक्तिशाली परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए रिएक्टरों पर अनुसंधान चल रहा है, उदाहरण के लिए, मेलेकेस शहर में एक प्रयोगात्मक बीओआर -60 रिएक्टर बनाया गया है।

कई विकासशील देशों (भारत, पाकिस्तान और अन्य) में बड़े परमाणु ऊर्जा संयंत्र भी बनाए जा रहे हैं।

परमाणु ऊर्जा के शांतिपूर्ण उपयोग (1964, जिनेवा) पर तीसरे अंतर्राष्ट्रीय वैज्ञानिक और तकनीकी सम्मेलन में, यह नोट किया गया था कि परमाणु ऊर्जा का व्यापक विकास अधिकांश देशों के लिए एक प्रमुख समस्या बन गया है। अगस्त 1968 में मास्को में आयोजित 7 वें विश्व ऊर्जा सम्मेलन (MIREC-VII) ने अगले चरण (सशर्त रूप से 1980-2000) में परमाणु ऊर्जा के विकास के लिए दिशा चुनने की समस्याओं की प्रासंगिकता की पुष्टि की, जब परमाणु ऊर्जा संयंत्र बन गए। बिजली के मुख्य उत्पादकों में से एक।

परमाणुइसमें एक नाभिक होता है जिसके चारों ओर इलेक्ट्रॉन नामक कण घूमते हैं।

परमाणुओं के नाभिक सबसे छोटे कण होते हैं। वे सभी पदार्थ और पदार्थ के आधार हैं।

इनमें बड़ी मात्रा में ऊर्जा होती है।

कुछ रेडियोधर्मी तत्वों के क्षय होने पर यह ऊर्जा विकिरण के रूप में निकलती है। विकिरण पृथ्वी पर सभी जीवन के लिए खतरनाक है, लेकिन साथ ही इसका उपयोग बिजली और दवा के उत्पादन के लिए किया जाता है।

रेडियोधर्मिता ऊर्जा को विकीर्ण करने के लिए अस्थिर परमाणुओं के नाभिक की संपत्ति है। अधिकांश भारी परमाणु अस्थिर होते हैं, और हल्के परमाणुओं में रेडियोआइसोटोप होते हैं, अर्थात। रेडियोधर्मी समस्थानिक। रेडियोधर्मिता की उपस्थिति का कारण यह है कि परमाणु स्थिरता प्राप्त करने का प्रयास करते हैं। आज, तीन प्रकार के रेडियोधर्मी विकिरण ज्ञात हैं: अल्फा, बीटा और गामा। उनका नाम ग्रीक वर्णमाला के पहले अक्षरों के नाम पर रखा गया था। नाभिक सबसे पहले अल्फा या बीटा किरणों का उत्सर्जन करता है। लेकिन अगर यह अभी भी अस्थिर रहता है, तो गामा किरणें निकलती हैं। तीन परमाणु नाभिक अस्थिर हो सकते हैं, और उनमें से प्रत्येक किसी भी प्रकार की किरणों का उत्सर्जन कर सकता है।

चित्र तीन परमाणु नाभिकों को दर्शाता है।

वे अस्थिर हैं और उनमें से प्रत्येक तीन प्रकार के बीमों में से एक का उत्सर्जन करता है।

अल्फा कणों में दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं। हीलियम परमाणु के कोर की संरचना बिल्कुल वैसी ही है। अल्फा कण धीरे-धीरे चलते हैं और इसलिए पेपर शीट से मोटा कोई भी पदार्थ उन्हें पकड़ सकता है। वे हीलियम परमाणुओं के नाभिक से बहुत भिन्न नहीं हैं। अधिकांश वैज्ञानिकों ने इस संस्करण को सामने रखा कि पृथ्वी पर हीलियम प्राकृतिक रेडियोधर्मी मूल का है।

बीटा कण अत्यधिक ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं। उनका गठन न्यूट्रॉन के क्षय के दौरान होता है। बीटा कण भी बहुत तेज नहीं होते, ये हवा में एक मीटर तक उड़ सकते हैं। इसलिए एक मिलीमीटर मोटी ताम्रपत्र उनकी राह में रोड़ा बन सकता है। और अगर आप 13 मिमी का लीड बैरियर या 120 मीटर हवा लगाते हैं, तो आप गामा विकिरण को आधा कर सकते हैं।

गामा किरणें महान ऊर्जा का विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं। इसकी गति की गति प्रकाश की गति के बराबर है।

विकिरण के रिसाव को रोकने के लिए मोटी दीवारों वाले विशेष सीसे के कंटेनरों में रेडियोधर्मी पदार्थों का परिवहन किया जाता है।

रेडिएशन का एक्सपोजर इंसानों के लिए बेहद खतरनाक है।

यह जलन, मोतियाबिंद का कारण बनता है, कैंसर के विकास को भड़काता है।

एक विशेष उपकरण, गीजर काउंटर, विकिरण के स्तर को मापने में मदद करता है, जो विकिरण के स्रोत के प्रकट होने पर क्लिक करने की आवाज़ करता है।

जब एक नाभिक कणों का उत्सर्जन करता है, तो यह दूसरे तत्व के नाभिक में बदल जाता है, इस प्रकार इसकी परमाणु संख्या बदल जाती है। इसे तत्व का क्षय काल कहते हैं। लेकिन अगर नवगठित तत्व अभी भी अस्थिर है, तो क्षय प्रक्रिया जारी रहती है। और इसी तरह जब तक तत्व स्थिर नहीं हो जाता। कई रेडियोधर्मी तत्वों के लिए, इस अवधि में दसियों, सैकड़ों या हजारों साल लगते हैं, इसलिए यह अर्ध-जीवन को मापने के लिए प्रथागत है। उदाहरण के लिए, 242 के द्रव्यमान वाला एक प्लूटोनियम -2 परमाणु लें। इसके बाद 4 के सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान वाले अल्फा कण उत्सर्जित होते हैं, यह समान परमाणु द्रव्यमान वाला यूरेनियम -238 परमाणु बन जाता है।

परमाणु प्रतिक्रियाएं।

नाभिकीय अभिक्रियाओं को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: नाभिकीय संलयन और नाभिक का विखंडन (विभाजन)।

संश्लेषण या अन्यथा "कनेक्शन" का अर्थ है बहुत उच्च तापमान के प्रभाव में दो नाभिकों का एक बड़े में कनेक्शन। इस बिंदु पर, बड़ी मात्रा में ऊर्जा जारी की जाती है।

विखंडन और विखंडन के दौरान, नाभिक के विखंडन की प्रक्रिया होती है, जबकि परमाणु ऊर्जा जारी होती है।

यह तब होता है जब "कण त्वरक" नामक एक विशेष उपकरण में न्यूट्रॉन के साथ नाभिक पर बमबारी की जाती है।

नाभिक के विखंडन और न्यूट्रॉन के विकिरण के दौरान, केवल एक विशाल मात्रा में ऊर्जा निकलती है।

यह ज्ञात है कि बड़ी मात्रा में बिजली प्राप्त करने के लिए, रेडियो ईंधन के केवल एक इकाई द्रव्यमान की आवश्यकता होती है।कोई अन्य बिजली संयंत्र इसके जैसा कुछ भी दावा नहीं कर सकता है।

परमाणु ऊर्जा।

इस प्रकार, परमाणु प्रतिक्रिया के दौरान जारी की गई ऊर्जा का उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए या पानी के नीचे और सतह के जहाजों में ऊर्जा स्रोत के रूप में किया जाता है। परमाणु ऊर्जा संयंत्र में बिजली पैदा करने की प्रक्रिया परमाणु रिएक्टरों में परमाणु विखंडन पर आधारित है। एक विशाल टैंक में एक रेडियोधर्मी पदार्थ (उदाहरण के लिए, यूरेनियम) की छड़ें होती हैं।

उन पर न्यूट्रॉन द्वारा हमला किया जाता है और ऊर्जा को मुक्त करते हुए विभाजित किया जाता है। नए न्यूट्रॉन आगे और आगे विभाजित होते हैं। इसे चेन रिएक्शन कहते हैं। बिजली पैदा करने की इस पद्धति की दक्षता अविश्वसनीय रूप से अधिक है, लेकिन सुरक्षा उपाय और दफनाने की स्थिति बहुत महंगी है।

हालांकि, मानव जाति न केवल शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए परमाणु ऊर्जा का उपयोग करती है। 20वीं सदी के मध्य में परमाणु हथियारों का परीक्षण और परीक्षण किया गया।

इसकी क्रिया ऊर्जा का एक विशाल प्रवाह जारी करना है, जिससे विस्फोट होता है। द्वितीय विश्व युद्ध के अंत में, संयुक्त राज्य अमेरिका ने जापान के खिलाफ परमाणु हथियारों का इस्तेमाल किया। उन्होंने हिरोशिमा और नागासाकी शहरों पर परमाणु बम गिराए।

परिणाम बस विनाशकारी थे।

कुछ मानव शिकार कई लाख थे।

लेकिन वैज्ञानिक यहीं नहीं रुके और हाइड्रोजन हथियार विकसित कर लिए।

उनका अंतर यह है कि परमाणु बम परमाणु विखंडन प्रतिक्रियाओं पर आधारित होते हैं, और हाइड्रोजन बम संलयन प्रतिक्रियाओं पर आधारित होते हैं।

रेडियोकार्बन विधि।

किसी जीव की मृत्यु के समय के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए रेडियोकार्बन विश्लेषण की विधि का उपयोग किया जाता है। यह ज्ञात है कि जीवित ऊतक में कुछ मात्रा में कार्बन-14 होता है, जो कार्बन का एक रेडियोधर्मी समस्थानिक है। जिसकी अर्द्ध-आयु 5700 वर्ष है। जीव की मृत्यु के बाद, ऊतकों में कार्बन-14 का भंडार कम हो जाता है, आइसोटोप का क्षय होता है, और जीव की मृत्यु का समय उसकी शेष राशि से निर्धारित होता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, आप यह पता लगा सकते हैं कि ज्वालामुखी कितने समय पहले फटा था। इसे लावा में जमे हुए कीड़े और पराग से पहचाना जा सकता है।

रेडियोधर्मिता का उपयोग और कैसे किया जाता है?

विकिरण का उपयोग उद्योग में भी किया जाता है।

गामा किरणों का उपयोग भोजन को ताजा रखने के लिए विकिरणित करने के लिए किया जाता है।

चिकित्सा में, विकिरण का उपयोग आंतरिक अंगों के अध्ययन में किया जाता है।

रेडियोथेरेपी नामक एक तकनीक भी है। यह तब होता है जब रोगी को छोटी खुराक से विकिरणित किया जाता है, उसके शरीर में कैंसर कोशिकाओं को नष्ट कर दिया जाता है।

परमाणु नाभिक में निहित और परमाणु प्रतिक्रियाओं और रेडियोधर्मी क्षय के दौरान जारी ऊर्जा।

पूर्वानुमानों के अनुसार, जैविक ईंधन 4-5 दशकों तक मानव जाति की ऊर्जा जरूरतों को पूरा करने के लिए पर्याप्त होगा। भविष्य में सौर ऊर्जा ऊर्जा का मुख्य स्रोत बन सकती है। संक्रमण काल ​​​​में ऊर्जा के ऐसे स्रोत की आवश्यकता होती है जो व्यावहारिक रूप से अटूट, सस्ता, नवीकरणीय हो और पर्यावरण को प्रदूषित न करे। और यद्यपि परमाणु ऊर्जा इन सभी आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा नहीं करती है, यह तीव्र गति से विकसित हो रही है और वैश्विक ऊर्जा संकट को हल करने की हमारी आशा है।

परमाणु नाभिक की आंतरिक ऊर्जा का विमोचन भारी नाभिकों के विखंडन या प्रकाश नाभिक के संश्लेषण से संभव है।

परमाणु विशेषता. किसी भी रासायनिक तत्व के परमाणु में एक नाभिक और उसके चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉन होते हैं। परमाणु का नाभिक न्यूट्रॉन और प्रोटॉन से बना होता है। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का सामान्य नाम शब्द है न्यूक्लिऑनन्यूट्रॉन का कोई विद्युत आवेश नहीं होता है प्रोटॉन सकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं, इलेक्ट्रॉन - ऋणात्मक. एक प्रोटॉन का आवेश एक इलेक्ट्रॉन के आवेश के मापांक के बराबर होता है।

नाभिक Z के प्रोटॉन की संख्या मेंडेलीव की आवर्त प्रणाली में इसकी परमाणु संख्या के साथ मेल खाती है। एक नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या, कुछ अपवादों को छोड़कर, प्रोटॉन की संख्या से अधिक या उसके बराबर होती है।

परमाणु का द्रव्यमान नाभिक में केंद्रित होता है और यह नाभिक के द्रव्यमान से निर्धारित होता है। एक प्रोटॉन का द्रव्यमान एक न्यूट्रॉन के द्रव्यमान के बराबर होता है। एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान प्रोटॉन के द्रव्यमान का 1/1836 है।

जैसा कि परमाणुओं के द्रव्यमान के आयाम का उपयोग किया जाता है परमाण्विक भार इकाई(am.u.) 1.66 10 -27 किग्रा के बराबर। 1 अमु लगभग एक प्रोटॉन के द्रव्यमान के बराबर। परमाणु की एक विशेषता द्रव्यमान संख्या A है, जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की कुल संख्या के बराबर है।

न्यूट्रॉन की उपस्थिति दो परमाणुओं को नाभिक के समान विद्युत आवेशों के लिए अलग-अलग द्रव्यमान रखने की अनुमति देती है। इन दोनों परमाणुओं के रासायनिक गुण समान होंगे; ऐसे परमाणुओं को आइसोटोप कहा जाता है। साहित्य में, तत्व के पदनाम के बाईं ओर, द्रव्यमान संख्या सबसे ऊपर लिखी जाती है, और प्रोटॉन की संख्या नीचे लिखी जाती है।

ऐसे रिएक्टरों में प्रयुक्त होने वाला परमाणु ईंधन है 235 . परमाणु द्रव्यमान वाले यूरेनियम का समस्थानिक. प्राकृतिक यूरेनियम तीन समस्थानिकों का मिश्रण है: यूरेनियम-234 (0.006%), यूरेनियम-235 (0.711%) और यूरेनियम-238 (99.283%)। यूरेनियम -235 समस्थानिक में अद्वितीय गुण होते हैं - कम ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन के अवशोषण के परिणामस्वरूप, एक यूरेनियम -236 नाभिक प्राप्त होता है, जो तब विभाजित होता है - दो लगभग बराबर भागों में विभाजित होता है, जिसे विखंडन उत्पाद (टुकड़े) कहा जाता है। मूल नाभिक के नाभिक विखंडन के टुकड़ों के बीच वितरित किए जाते हैं, लेकिन सभी नहीं - औसतन 2-3 न्यूट्रॉन निकलते हैं। विखंडन के परिणामस्वरूप, मूल नाभिक का द्रव्यमान पूरी तरह से संरक्षित नहीं होता है, इसका एक हिस्सा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है, मुख्य रूप से विखंडन उत्पादों और न्यूट्रॉन की गतिज ऊर्जा में। यूरेनियम 235 के एक परमाणु के लिए इस ऊर्जा का मान लगभग 200 MeV है।

1000 मेगावाट की क्षमता वाले पारंपरिक रिएक्टर के कोर में लगभग 1 हजार टन यूरेनियम होता है, जिसमें से केवल 3 - 4% यूरेनियम -235 है। इस आइसोटोप का 3 किलो प्रतिदिन रिएक्टर में खपत होता है। इस प्रकार, रिएक्टर को ईंधन के साथ आपूर्ति करने के लिए, 430 किलोग्राम यूरेनियम सांद्र को प्रतिदिन संसाधित किया जाना चाहिए, और यह औसतन 2150 टन यूरेनियम अयस्क है।

विखंडन प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, परमाणु ईंधन में तेज न्यूट्रॉन बनते हैं। यदि वे विखंडनीय सामग्री के पड़ोसी नाभिक के साथ बातचीत करते हैं और बदले में, उनमें विखंडन प्रतिक्रिया का कारण बनते हैं, तो विखंडन की घटनाओं की संख्या में हिमस्खलन जैसी वृद्धि होती है। इस विखंडन प्रतिक्रिया को परमाणु विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया कहा जाता है।

विखंडन श्रृंखला प्रतिक्रिया के विकास के लिए सबसे प्रभावी न्यूट्रॉन हैं जिनकी ऊर्जा 0.1 केवी से कम है। उन्हें ऊष्मीय कहा जाता है, क्योंकि उनकी ऊर्जा अणुओं की तापीय गति की औसत ऊर्जा के बराबर होती है। तुलना के लिए, नाभिक के क्षय के दौरान बनने वाले न्यूट्रॉन की ऊर्जा 5 MeV है। उन्हें तेज न्यूट्रॉन कहा जाता है। इस तरह के न्यूट्रॉन को एक श्रृंखला प्रतिक्रिया में उपयोग करने के लिए, उनकी ऊर्जा को कम (धीमा) किया जाना चाहिए। इन कार्यों को मंदक द्वारा किया जाता है। मॉडरेटर पदार्थों में, तेज न्यूट्रॉन नाभिक द्वारा बिखरे हुए होते हैं, और उनकी ऊर्जा मॉडरेटर पदार्थ के परमाणुओं की तापीय गति की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। ग्रेफाइट, तरल धातु (प्रथम सर्किट का शीतलक) एक मॉडरेटर के रूप में सबसे अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

एक श्रृंखला प्रतिक्रिया का तेजी से विकास बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई और रिएक्टर के अधिक गरम होने के साथ होता है। रिएक्टर के स्थिर मोड को बनाए रखने के लिए, नियंत्रण छड़ को सामग्री से बने रिएक्टर कोर में पेश किया जाता है जो थर्मल न्यूट्रॉन को दृढ़ता से अवशोषित करता है, उदाहरण के लिए, बोरॉन या कैडमियम से।

क्षय उत्पादों की गतिज ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है। परमाणु रिएक्टर में परिसंचारी शीतलक द्वारा गर्मी को अवशोषित किया जाता है और हीट एक्सचेंजर (पहला बंद सर्किट) में स्थानांतरित किया जाता है, जहां भाप का उत्पादन होता है (दूसरा सर्किट), जो टर्बोजेनरेटर के टरबाइन को घुमाता है। रिएक्टर में शीतलक तरल सोडियम (पहला सर्किट) और पानी (दूसरा सर्किट) है।

यूरेनियम-235 एक गैर-नवीकरणीय संसाधन है और अगर इसे पूरी तरह से परमाणु रिएक्टरों में इस्तेमाल किया जाए तो यह हमेशा के लिए गायब हो जाएगा। इसलिए, यूरेनियम -238 आइसोटोप का उपयोग करना आकर्षक लगता है, जो कि प्रारंभिक ईंधन के रूप में बहुत अधिक मात्रा में होता है। यह आइसोटोप न्यूट्रॉन के प्रभाव में एक श्रृंखला प्रतिक्रिया का समर्थन नहीं करता है। लेकिन यह तेजी से न्यूट्रॉन को अवशोषित कर सकता है, इस प्रक्रिया में यूरेनियम -239 बना सकता है। यूरेनियम-239 के नाभिक में बीटा क्षय शुरू हो जाता है और नेपच्यूनियम-239 (प्रकृति में नहीं पाया जाता) का निर्माण होता है। यह समस्थानिक भी सड़ जाता है और प्लूटोनियम-239 (स्वाभाविक रूप से नहीं होने वाला) में बदल जाता है। प्लूटोनियम -239 थर्मल न्यूट्रॉन विखंडन प्रतिक्रिया के लिए और भी अधिक संवेदनशील है। परमाणु ईंधन प्लूटोनियम -239 में विखंडन प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, तेज न्यूट्रॉन बनते हैं, जो यूरेनियम के साथ मिलकर एक नया ईंधन और विखंडन उत्पाद बनाते हैं जो ईंधन तत्वों (टीवीईएल) में गर्मी छोड़ते हैं। नतीजतन, यूरेनियम -235 का उपयोग करने वाले पारंपरिक परमाणु रिएक्टरों की तुलना में एक किलोग्राम प्राकृतिक यूरेनियम से 20-30 गुना अधिक ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है।

आधुनिक डिजाइनों में, तरल सोडियम का उपयोग शीतलक के रूप में किया जाता है। इस मामले में, रिएक्टर उच्च तापमान पर काम कर सकता है, जिससे बिजली संयंत्र की तापीय क्षमता बढ़ जाती है। 40% तक .

हालांकि, प्लूटोनियम के भौतिक गुण: विषाक्तता, एक सहज विखंडन प्रतिक्रिया के लिए कम महत्वपूर्ण द्रव्यमान, ऑक्सीजन वातावरण में प्रज्वलन, धात्विक अवस्था में भंगुरता और स्वयं-हीटिंग निर्माण, प्रक्रिया और संभालना मुश्किल बनाते हैं। इसलिए, थर्मल न्यूट्रॉन रिएक्टरों की तुलना में ब्रीडर रिएक्टर अभी भी कम आम हैं।

4. परमाणु ऊर्जा संयंत्र

शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए परमाणु ऊर्जा का उपयोग परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में किया जाता है। विश्व बिजली उत्पादन में परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की हिस्सेदारी लगभग 14% है .

एक उदाहरण के रूप में, वोरोनिश एनपीपी में बिजली प्राप्त करने के सिद्धांत पर विचार करें। 571 K के इनलेट तापमान के साथ एक तरल धातु शीतलक को चैनलों के माध्यम से रिएक्टर कोर में 157 एटीएम (15.7 एमपीए) के दबाव में चैनलों के माध्यम से खिलाया जाता है, जिसे रिएक्टर में 595 K तक गर्म किया जाता है। धातु शीतलक को भाप में भेजा जाता है। जनरेटर, जिसमें ठंडा पानी प्रवेश करता है, 65.3 एटीएम (6.53 एमपीए) के दबाव से भाप में बदल जाता है। स्टीम टर्बाइन के ब्लेड को भाप की आपूर्ति की जाती है, जो एक टर्बोजेनरेटर को घुमाता है।

परमाणु रिएक्टरों में, उत्पादित भाप का तापमान जैविक ईंधन पर चलने वाले ताप विद्युत संयंत्रों के भाप जनरेटर की तुलना में काफी कम होता है। नतीजतन, शीतलक के रूप में पानी से चलने वाले परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की तापीय क्षमता केवल 30% है। तुलना के लिए, कोयले, तेल या गैस पर चलने वाले बिजली संयंत्रों में यह 40% तक पहुँच जाता है।

जनसंख्या के लिए बिजली और गर्मी आपूर्ति प्रणालियों में परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का उपयोग किया जाता है, और समुद्री जहाजों (परमाणु-संचालित जहाजों, परमाणु पनडुब्बी) पर मिनी-परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का उपयोग प्रोपेलर को चलाने के लिए किया जाता है)।

सैन्य उद्देश्यों के लिए परमाणु बमों में परमाणु ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। परमाणु बम एक विशेष तेज न्यूट्रॉन रिएक्टर है , जिसमें उच्च न्यूट्रॉन गुणन कारक के साथ एक तेज अनियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। परमाणु बम के परमाणु रिएक्टर में कोई मॉडरेटर नहीं होता है। डिवाइस के आयाम और वजन इसलिए छोटे हैं।

यूरेनियम-235 बम के परमाणु आवेश को दो भागों में बांटा गया है, जिनमें से प्रत्येक में एक श्रृंखला प्रतिक्रिया असंभव है। विस्फोट को अंजाम देने के लिए, चार्ज के आधे हिस्से में से एक को दूसरे पर दागा जाता है, और जब वे जुड़े होते हैं, तो लगभग तुरंत एक विस्फोटक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है। एक विस्फोटक परमाणु प्रतिक्रिया से भारी ऊर्जा निकलती है। इस मामले में, तापमान लगभग एक सौ मिलियन डिग्री तक पहुंच जाता है। दबाव में भारी वृद्धि होती है और एक शक्तिशाली विस्फोट तरंग का निर्माण होता है।

पहला परमाणु रिएक्टर 2 दिसंबर 1942 को शिकागो विश्वविद्यालय (यूएसए) में लॉन्च किया गया था। पहला परमाणु बम 16 जुलाई, 1945 को न्यू मैक्सिको (अलामोगोर्डो) में विस्फोट किया गया था। यह प्लूटोनियम विखंडन के सिद्धांत पर बनाया गया एक उपकरण था। बम में फ़्यूज़ के साथ रासायनिक विस्फोटक की दो परतों से घिरा प्लूटोनियम शामिल था।

पहला परमाणु ऊर्जा संयंत्र, जिसने 1951 में करंट दिया, वह EBR-1 परमाणु ऊर्जा संयंत्र (USA) था। पूर्व यूएसएसआर में - ओबनिंस्क परमाणु ऊर्जा संयंत्र (कलुगा क्षेत्र, 27 जून, 1954 को वर्तमान दिया गया)। यूएसएसआर में पहला परमाणु ऊर्जा संयंत्र 12 मेगावाट की क्षमता वाले एक तेज न्यूट्रॉन रिएक्टर के साथ 1969 में दिमित्रोवग्राद शहर में लॉन्च किया गया था। 1984 में, दुनिया में 191 हजार मेगावाट की कुल क्षमता के साथ 317 परमाणु ऊर्जा संयंत्र चल रहे थे, जो उस समय विश्व बिजली उत्पादन का 12% (1012 kWh) था। 1981 तक, दुनिया का सबसे बड़ा परमाणु ऊर्जा संयंत्र बिब्लिस परमाणु ऊर्जा संयंत्र (जर्मनी) था, जिसकी रिएक्टरों की तापीय शक्ति 7800 मेगावाट थी।

थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएंहल्के नाभिकों के भारी नाभिकों में संलयन की नाभिकीय अभिक्रियाएँ कहलाती हैं। परमाणु संलयन में प्रयुक्त तत्व हाइड्रोजन है। थर्मोन्यूक्लियर संश्लेषण का मुख्य लाभ कच्चे माल के व्यावहारिक रूप से असीमित संसाधन हैं जिन्हें समुद्र के पानी से निकाला जा सकता है। हाइड्रोजन किसी न किसी रूप में सभी पदार्थों का 90% बनाता है। दुनिया के महासागरों में निहित थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के लिए ईंधन 1 अरब से अधिक वर्षों तक चलेगा (सौर मंडल में सौर विकिरण और मानवता अधिक समय तक नहीं रहेगी)। 33 किमी समुद्र के पानी में निहित थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के लिए कच्चा माल ठोस ईंधन के सभी संसाधनों के लिए ऊर्जा सामग्री के बराबर है (पृथ्वी पर 40 मिलियन गुना अधिक पानी है)। एक गिलास पानी में निहित ड्यूटेरियम की ऊर्जा 300 लीटर गैसोलीन को जलाने के बराबर होती है।

हाइड्रोजन के 3 समस्थानिक होते हैं : उनके परमाणु द्रव्यमान -1.2 (ड्यूटेरियम), 3 (ट्रिटियम) हैं। ये आइसोटोप ऐसी परमाणु प्रतिक्रियाओं को पुन: उत्पन्न कर सकते हैं जिनमें प्रतिक्रिया के अंतिम उत्पादों का कुल द्रव्यमान प्रतिक्रिया में प्रवेश करने वाले पदार्थों के कुल द्रव्यमान से कम होता है। द्रव्यमान में अंतर, जैसा कि विखंडन प्रतिक्रिया के मामले में होता है, प्रतिक्रिया उत्पादों की गतिज ऊर्जा होती है। थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले पदार्थ के द्रव्यमान में औसतन 1 बजे की कमी। 931 MeV ऊर्जा की रिहाई से मेल खाती है:

एच 2 + एच 2 \u003d एच 3 + न्यूट्रॉन + 3.2 मेव,

एच 2 + एच 2 \u003d एच 3 + प्रोटॉन + 4.0 मेव,

एच 2 + एच 3 \u003d वह 4 + न्यूट्रॉन + 17.6 मेव।

ट्रिटियम प्रकृति में व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित है। यह लिथियम आइसोटोप के साथ न्यूट्रॉन की बातचीत से प्राप्त किया जा सकता है:

ली 6 + न्यूट्रॉन \u003d वह 4 + एच 3 + 4.8 मेव।

प्रकाश तत्वों के नाभिकों का संलयन स्वाभाविक रूप से नहीं होता है (अंतरिक्ष में प्रक्रियाओं को छोड़कर)। नाभिक को संलयन प्रतिक्रिया में प्रवेश करने के लिए मजबूर करने के लिए, उच्च तापमान की आवश्यकता होती है (107-109 के क्रम के)। इस मामले में, गैस एक आयनित प्लाज्मा है। इस प्लाज्मा को सीमित करने की समस्या ऊर्जा प्राप्त करने की इस पद्धति के उपयोग में मुख्य बाधा है। 10 मिलियन डिग्री के क्रम का तापमान सूर्य के मध्य भाग के लिए विशिष्ट है। यह थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाएं हैं जो ऊर्जा का स्रोत हैं जो सूर्य और सितारों से विकिरण प्रदान करती हैं।

वर्तमान में, चुंबकीय और जड़त्वीय प्लाज्मा कारावास के तरीकों का अध्ययन करने के लिए सैद्धांतिक और प्रायोगिक कार्य चल रहा है।

चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करने की विधि। एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है जो गतिमान प्लाज्मा के चैनल में प्रवेश करता है। चुंबकीय क्षेत्र में गति करते समय प्लाज्मा बनाने वाले आवेशित कण, कणों की गति और चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं के लंबवत निर्देशित बलों के अधीन होते हैं। इन बलों की क्रिया के कारण कण क्षेत्र रेखाओं के अनुदिश एक सर्पिल में गति करेंगे। चुंबकीय क्षेत्र जितना मजबूत होता है, प्लाज्मा प्रवाह उतना ही सघन होता जाता है, जिससे शेल की दीवारों से खुद को अलग कर लिया जाता है।

जड़त्वीय प्लाज्मा कारावास. रिएक्टर में थर्मोन्यूक्लियर विस्फोट प्रति सेकंड 20 विस्फोटों की आवृत्ति के साथ किए जाते हैं। इस विचार को लागू करने के लिए, एक थर्मोन्यूक्लियर ईंधन कण को ​​10 लेजर से केंद्रित विकिरण का उपयोग करके संलयन प्रतिक्रिया के प्रज्वलन तापमान तक गर्म किया जाता है, इससे पहले कि परमाणुओं की तापीय गति के कारण ध्यान देने योग्य दूरी पर उड़ान भरने का समय हो (10-9) एस)।

थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन हाइड्रोजन (थर्मोन्यूक्लियर) बम का आधार है। ऐसे बम में विस्फोटक प्रकृति की एक आत्मनिर्भर थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया होती है। विस्फोटक ड्यूटेरियम और ट्रिटियम का मिश्रण है। सक्रियण ऊर्जा (उच्च तापमान का स्रोत) के स्रोत के रूप में, परमाणु विखंडन बम की ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। दुनिया का पहला थर्मोन्यूक्लियर बम 1953 में यूएसएसआर में बनाया गया था।

50 के दशक के अंत में, यूएसएसआर ने टोकामैक प्रकार के रिएक्टरों (एक कुंडल के चुंबकीय क्षेत्र में एक टॉरॉयडल कक्ष) में थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के विचार पर काम करना शुरू किया। ऑपरेशन का सिद्धांत इस प्रकार है: टॉरॉयडल कक्ष को खाली कर दिया जाता है और ड्यूटेरियम और ट्रिटियम के गैस मिश्रण से भर दिया जाता है। मिश्रण से कई मिलियन एम्पीयर की धारा प्रवाहित की जाती है। 1-2 सेकंड में मिश्रण का तापमान सैकड़ों हजारों डिग्री तक बढ़ जाता है। कक्ष में प्लाज्मा बनता है। 100 - 200 केवी की ऊर्जा के साथ तटस्थ ड्यूटेरियम और ट्रिटियम परमाणुओं के इंजेक्शन द्वारा आगे हीटिंग किया जाता है। प्लाज्मा तापमान लाखों डिग्री तक बढ़ जाता है और एक आत्मनिर्भर संलयन प्रतिक्रिया शुरू होती है। 10-20 मिनट के बाद, कक्ष की दीवारों की आंशिक रूप से वाष्पित होने वाली सामग्री से भारी तत्व प्लाज्मा में जमा हो जाएंगे। प्लाज्मा ठंडा हो जाता है, थर्मोन्यूक्लियर दहन बंद हो जाता है। चैम्बर को फिर से बंद कर देना चाहिए और संचित अशुद्धियों को साफ करना चाहिए। 5000 मेगावाट के रिएक्टर की तापीय शक्ति पर टोरस के आयाम इस प्रकार हैं: बाहरी त्रिज्या -10 मीटर; आंतरिक त्रिज्या - 2.5 मीटर।

थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करने का एक तरीका खोजने के लिए अनुसंधान, अर्थात शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा का उपयोग बड़ी तीव्रता से विकसित हो रहा है।

1991 में, यूके में एक संयुक्त यूरोपीय सुविधा ने पहली बार नियंत्रित थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के दौरान एक महत्वपूर्ण ऊर्जा रिलीज हासिल की। इष्टतम मोड 2 सेकंड के लिए बनाए रखा गया था और साथ में 1.7 मेगावाट के आदेश की ऊर्जा जारी की गई थी। अधिकतम तापमान 400 करोड़ डिग्री रहा।

थर्मोन्यूक्लियर पावर जनरेटर। जब थर्मोन्यूक्लियर ईंधन के रूप में ड्यूटेरियम का उपयोग किया जाता है, तो दो-तिहाई ऊर्जा को आवेशित कणों की गतिज ऊर्जा के रूप में जारी किया जाना चाहिए। विद्युत चुम्बकीय विधियों द्वारा, इस ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है।

स्थापना और स्पंदित के संचालन के स्थिर मोड में बिजली प्राप्त की जा सकती है। पहले मामले में, आत्मनिर्भर संलयन प्रतिक्रिया से उत्पन्न आयनों और इलेक्ट्रॉनों को चुंबकीय क्षेत्र द्वारा मंद कर दिया जाता है। अनुप्रस्थ चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से आयन धारा को इलेक्ट्रॉनिक धारा से अलग किया जाता है। प्रत्यक्ष ब्रेकिंग के दौरान ऐसी प्रणाली की दक्षता लगभग 50% होगी, और शेष ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाएगी।

फ्यूजन इंजन (लागू नहीं किया गया)। दायरा: अंतरिक्ष वाहन। सुपरकंडक्टर कॉइल के रैखिक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा एक फिलामेंट में 1 बिलियन डिग्री सेल्सियस पर एक पूरी तरह से आयनित ड्यूटेरियम प्लाज्मा रखा जाता है। काम कर रहे तरल पदार्थ को दीवारों के माध्यम से कक्ष में खिलाया जाता है, उन्हें ठंडा किया जाता है, और गर्म किया जाता है, प्लाज्मा कॉलम के चारों ओर बहता है। चुंबकीय नोजल के आउटलेट पर आयनों के बहिर्वाह का अक्षीय वेग 10,000 किमी/सेकेंड है।

1972 में, क्लब ऑफ रोम की एक बैठक में - एक संगठन जो कारणों का अध्ययन करता है और ग्रहों के पैमाने पर समस्याओं के समाधान की तलाश करता है - वैज्ञानिकों ई। वॉन वेंजसैकर द्वारा तैयार की गई एक रिपोर्ट, एएच लोविंस को एक विस्फोट बम के प्रभाव का उत्पादन और उत्पादन किया गया था। . रिपोर्ट में दिए गए आंकड़ों के अनुसार, ग्रह पर ऊर्जा के स्रोत - कोयला, गैस, तेल और यूरेनियम - 2030 तक रहेंगे। कोयला निकालने के लिए, जिससे 1 डॉलर में ऊर्जा प्राप्त करना संभव होगा, 99 सेंट की लागत वाली ऊर्जा खर्च करना आवश्यक होगा।

यूरेनियम -235, जो परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के लिए ईंधन के रूप में कार्य करता है, प्रकृति में ऐसा नहीं है: दुनिया में यूरेनियम की कुल मात्रा का केवल 5%, जिसका 2% रूस में है। इसलिए, परमाणु ऊर्जा संयंत्रों का उपयोग केवल सहायक उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है। "टोकमाक्स" पर प्लाज्मा से ऊर्जा प्राप्त करने की कोशिश करने वाले वैज्ञानिकों का अध्ययन आज तक एक महंगा अभ्यास बना हुआ है। 2000 में, ऐसी रिपोर्टें थीं कि यूरोपीय परमाणु समुदाय (सर्न) और जापान टोकामक के पहले खंड का निर्माण कर रहे थे।

मुक्ति एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र का "शांतिपूर्ण परमाणु" नहीं हो सकता है, लेकिन "सैन्य" एक - थर्मोन्यूक्लियर बम की ऊर्जा है।

रूसी वैज्ञानिकों ने अपने आविष्कार को एक विस्फोटक दहन बॉयलर (एफएसी) कहा। पीआईसी के संचालन का सिद्धांत एक विशेष ताबूत - एक कड़ाही में एक अल्ट्रा-छोटे थर्मोन्यूक्लियर बम के विस्फोट पर आधारित है। विस्फोट नियमित रूप से होते हैं। दिलचस्प बात यह है कि पीबीसी में विस्फोट के दौरान बॉयलर की दीवारों पर दबाव सामान्य कार के सिलेंडरों की तुलना में कम होता है।

केवीएस के सुरक्षित संचालन के लिए, बॉयलर का आंतरिक व्यास कम से कम 100 मीटर होना चाहिए। डबल स्टील की दीवारें और 30 मीटर मोटा एक प्रबलित कंक्रीट खोल कंपन को कम कर देगा। इसके निर्माण के लिए दो आधुनिक सैन्य युद्धपोतों के रूप में केवल उच्च गुणवत्ता वाले स्टील का उपयोग किया जाएगा। केवीएस को 5 साल के लिए बनाने की योजना है। 2000 में, रूस के बंद शहरों में से एक में, 2-4 किलोटन परमाणु समकक्ष के "बम" के लिए एक प्रयोगात्मक सुविधा के निर्माण के लिए एक परियोजना तैयार की गई थी। इस FAC की कीमत 500 मिलियन डॉलर है। वैज्ञानिकों ने गणना की है कि यह एक वर्ष में भुगतान करेगा, और अगले 50 वर्षों में यह व्यावहारिक रूप से मुफ्त बिजली और गर्मी प्रदान करेगा। प्रोजेक्ट लीडर के मुताबिक, एक टन तेल जलाने से पैदा होने वाली ऊर्जा के बराबर की लागत 10 डॉलर से कम होगी।

40 केवीजी पूरे राष्ट्रीय ऊर्जा क्षेत्र की जरूरतों को पूरा करने में सक्षम हैं। एक सौ - यूरेशियन महाद्वीप के सभी देश।

1932 में, पॉज़िट्रॉन को प्रयोगात्मक रूप से खोजा गया था - एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान वाला एक कण, लेकिन एक सकारात्मक चार्ज के साथ। जल्द ही यह सुझाव दिया गया कि आवेश समरूपता प्रकृति में मौजूद है: क) प्रत्येक कण में एक एंटीपार्टिकल होना चाहिए; बी) जब सभी कणों को संबंधित एंटीपार्टिकल्स द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है और इसके विपरीत प्रकृति के नियम नहीं बदलते हैं। 1950 के दशक के मध्य में एंटीप्रोटॉन और एंटीन्यूट्रॉन की खोज की गई थी। सिद्धांत रूप में, एंटीमैटर मौजूद हो सकता है, जिसमें परमाणु होते हैं, जिनमें से नाभिक में एंटीप्रोटॉन और एंटीन्यूट्रॉन शामिल होते हैं, और उनका खोल पॉज़िट्रॉन द्वारा बनता है।

ब्रह्माण्ड संबंधी आयामों के एंटीमैटर के समूह एंटीवर्ल्ड का गठन करेंगे, लेकिन वे प्रकृति में नहीं पाए जाते हैं। एंटीमैटर को केवल प्रयोगशाला पैमाने पर संश्लेषित किया गया है। इसलिए, 1969 में, सर्पुखोव त्वरक में, सोवियत भौतिकविदों ने एंटीहेलियम नाभिक को पंजीकृत किया, जिसमें दो एंटीप्रोटॉन और एक एंटीन्यूट्रॉन शामिल थे।

ऊर्जा रूपांतरण की संभावनाओं के संबंध में, एंटीमैटर इस मायने में उल्लेखनीय है कि जब यह पदार्थ के संपर्क में आता है, तो विनाश (विनाश) विशाल ऊर्जा (दोनों प्रकार के पदार्थ गायब हो जाते हैं, विकिरण में बदल जाते हैं) की रिहाई के साथ होते हैं। इस प्रकार, एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन, सत्यानाश करते हुए, दो फोटॉन को जन्म देते हैं। एक प्रकार का पदार्थ - आवेशित विशाल कण - दूसरे प्रकार के पदार्थ में - तटस्थ द्रव्यमान रहित कणों में चला जाता है। ऊर्जा और द्रव्यमान की तुल्यता पर आइंस्टीन संबंध का उपयोग करना (ई = एमसी 2),यह गणना करना आसान है कि एक ग्राम पदार्थ के विनाश से वही ऊर्जा उत्पन्न होती है जो 10,000 टन कोयले को जलाने से प्राप्त की जा सकती है, और एक टन एंटीमैटर पूरे ग्रह को एक वर्ष के लिए ऊर्जा प्रदान करने के लिए पर्याप्त होगा।

खगोल भौतिकविदों का मानना ​​​​है कि यह विनाश है जो अर्ध-तारकीय वस्तुओं - क्वासर की विशाल ऊर्जा प्रदान करता है।

1979 में, अमेरिकी भौतिकविदों के एक समूह ने प्राकृतिक एंटीप्रोटॉन की उपस्थिति दर्ज करने में कामयाबी हासिल की। वे कॉस्मिक किरणों द्वारा लाए गए थे।

न केवल सैन्य क्षेत्र में, बल्कि शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए भी, वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति के कारण परमाणु ऊर्जा का व्यापक उपयोग शुरू हुआ। आज उद्योग, ऊर्जा और चिकित्सा में इसके बिना करना असंभव है।

हालांकि, परमाणु ऊर्जा के उपयोग के न केवल फायदे हैं, बल्कि नुकसान भी हैं। सबसे पहले, यह मनुष्यों और पर्यावरण दोनों के लिए विकिरण का खतरा है।

परमाणु ऊर्जा का उपयोग दो दिशाओं में विकसित हो रहा है: ऊर्जा में उपयोग और रेडियोधर्मी समस्थानिकों का उपयोग।

प्रारंभ में, परमाणु ऊर्जा का उपयोग केवल सैन्य उद्देश्यों के लिए किया जाना था, और सभी विकास इस दिशा में गए।

सैन्य क्षेत्र में परमाणु ऊर्जा का उपयोग

परमाणु हथियार बनाने के लिए बड़ी संख्या में अत्यधिक सक्रिय सामग्रियों का उपयोग किया जाता है। विशेषज्ञों का अनुमान है कि परमाणु हथियारों में कई टन प्लूटोनियम होता है।

परमाणु हथियारों को इसलिए संदर्भित किया जाता है क्योंकि वे विशाल क्षेत्रों पर विनाश का कारण बनते हैं।

चार्ज की सीमा और शक्ति के अनुसार, परमाणु हथियारों में विभाजित हैं:

• सामरिक।
• परिचालन-सामरिक।
• सामरिक।

परमाणु हथियारों को परमाणु और हाइड्रोजन में विभाजित किया गया है। परमाणु हथियार भारी नाभिक के विखंडन और प्रतिक्रियाओं की अनियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रियाओं पर आधारित होते हैं। एक श्रृंखला प्रतिक्रिया के लिए, यूरेनियम या प्लूटोनियम का उपयोग किया जाता है।

इतनी बड़ी मात्रा में खतरनाक सामग्रियों का भंडारण मानवता के लिए एक बड़ा खतरा है। और सैन्य उद्देश्यों के लिए परमाणु ऊर्जा के उपयोग के गंभीर परिणाम हो सकते हैं।

1945 में पहली बार परमाणु हथियारों का इस्तेमाल जापानी शहरों हिरोशिमा और नागासाकी पर हमला करने के लिए किया गया था। इस हमले के परिणाम विनाशकारी थे। जैसा कि आप जानते हैं, युद्ध में परमाणु ऊर्जा का यह पहला और अंतिम प्रयोग था।

अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी (IAEA)

IAEA की स्थापना 1957 में शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए परमाणु ऊर्जा के उपयोग के क्षेत्र में देशों के बीच सहयोग विकसित करने के उद्देश्य से की गई थी। शुरू से ही, एजेंसी "परमाणु सुरक्षा और पर्यावरण संरक्षण" कार्यक्रम को लागू कर रही है।

लेकिन सबसे महत्वपूर्ण कार्य परमाणु क्षेत्र में देशों की गतिविधियों पर नियंत्रण है। संगठन नियंत्रित करता है कि परमाणु ऊर्जा का विकास और उपयोग केवल शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए होता है।

इस कार्यक्रम का उद्देश्य परमाणु ऊर्जा का सुरक्षित उपयोग, मनुष्य और पर्यावरण की विकिरण के प्रभाव से सुरक्षा सुनिश्चित करना है। एजेंसी ने चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र में दुर्घटना के परिणामों का भी अध्ययन किया।

एजेंसी शांतिपूर्ण उद्देश्यों के लिए परमाणु ऊर्जा के अध्ययन, विकास और उपयोग का भी समर्थन करती है और एजेंसी के सदस्यों के बीच सेवाओं और सामग्रियों के आदान-प्रदान में मध्यस्थ के रूप में कार्य करती है।

संयुक्त राष्ट्र के साथ, IAEA सुरक्षा और स्वास्थ्य मानकों को परिभाषित और स्थापित करता है।

परमाणु ऊर्जा

बीसवीं शताब्दी के चालीसवें दशक के उत्तरार्ध में, सोवियत वैज्ञानिकों ने परमाणु के शांतिपूर्ण उपयोग के लिए पहली परियोजनाओं को विकसित करना शुरू किया। इन विकासों की मुख्य दिशा विद्युत ऊर्जा उद्योग थी।

और 1954 में, USSR में एक स्टेशन बनाया गया था। उसके बाद, संयुक्त राज्य अमेरिका, ग्रेट ब्रिटेन, जर्मनी और फ्रांस में परमाणु ऊर्जा के तेजी से विकास के कार्यक्रम विकसित होने लगे। लेकिन उनमें से ज्यादातर को पूरा नहीं किया गया. जैसा कि यह निकला, परमाणु ऊर्जा संयंत्र कोयले, गैस और ईंधन तेल पर चलने वाले स्टेशनों के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं कर सका।

लेकिन वैश्विक ऊर्जा संकट की शुरुआत और तेल की कीमतों में वृद्धि के बाद, परमाणु ऊर्जा की मांग में वृद्धि हुई। पिछली शताब्दी के 70 के दशक में, विशेषज्ञों का मानना ​​​​था कि सभी परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की क्षमता आधे बिजली संयंत्रों की जगह ले सकती है।

80 के दशक के मध्य में, परमाणु ऊर्जा की वृद्धि फिर से धीमी हो गई, देशों ने नए परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण की योजनाओं को संशोधित करना शुरू कर दिया। यह ऊर्जा संरक्षण नीति और तेल की कीमतों में गिरावट के साथ-साथ चेरनोबिल संयंत्र में आपदा दोनों से सुगम था, जिसके न केवल यूक्रेन के लिए नकारात्मक परिणाम थे।

उसके बाद, कुछ देशों ने परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण और संचालन को पूरी तरह से रोक दिया।

अंतरिक्ष यात्रा के लिए परमाणु ऊर्जा

तीन दर्जन से अधिक परमाणु रिएक्टरों ने अंतरिक्ष में उड़ान भरी, उनका उपयोग ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए किया जाता था।

अमेरिकियों ने 1965 में पहली बार अंतरिक्ष में परमाणु रिएक्टर का इस्तेमाल किया था। यूरेनियम-235 का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता था। उन्होंने 43 दिनों तक काम किया।

सोवियत संघ में, परमाणु ऊर्जा संस्थान में रोमाश्का रिएक्टर लॉन्च किया गया था। इसका उपयोग अंतरिक्ष यान के साथ-साथ किया जाना था, लेकिन सभी परीक्षणों के बाद, इसे कभी भी अंतरिक्ष में लॉन्च नहीं किया गया।

अगले बुक परमाणु स्थापना का उपयोग रडार टोही उपग्रह पर किया गया था। पहला उपकरण 1970 में बैकोनूर कॉस्मोड्रोम से लॉन्च किया गया था।

आज, रोस्कोस्मोस और रोसाटॉम एक ऐसे अंतरिक्ष यान को डिजाइन करने का प्रस्ताव कर रहे हैं जो एक परमाणु रॉकेट इंजन से लैस होगा और चंद्रमा और मंगल तक पहुंचने में सक्षम होगा। लेकिन अभी के लिए, यह प्रस्ताव के स्तर पर है।

उद्योग में परमाणु ऊर्जा का अनुप्रयोग

रासायनिक विश्लेषण की संवेदनशीलता को बढ़ाने और उर्वरक बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले अमोनिया, हाइड्रोजन और अन्य रसायनों के उत्पादन के लिए परमाणु ऊर्जा का उपयोग किया जा रहा है।

परमाणु ऊर्जा, जिसके उपयोग से रासायनिक उद्योग में नए रासायनिक तत्व प्राप्त करना संभव हो जाता है, पृथ्वी की पपड़ी में होने वाली प्रक्रियाओं को फिर से बनाने में मदद करता है।

खारे पानी को विलवणीकरण करने के लिए परमाणु ऊर्जा का भी उपयोग किया जाता है। लौह धातु विज्ञान में आवेदन लौह अयस्क से लौह की वसूली की अनुमति देता है। रंग में - इसका उपयोग एल्यूमीनियम के उत्पादन के लिए किया जाता है।

कृषि में परमाणु ऊर्जा का उपयोग

कृषि में परमाणु ऊर्जा का उपयोग चयन की समस्याओं को हल करता है और कीट नियंत्रण में मदद करता है।

बीजों में उत्परिवर्तन पैदा करने के लिए परमाणु ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। यह नई किस्मों को प्राप्त करने के लिए किया जाता है जो अधिक उपज लाती हैं और फसल रोगों के लिए प्रतिरोधी होती हैं। इसलिए, पास्ता बनाने के लिए इटली में उगाए गए आधे से अधिक गेहूं को उत्परिवर्तन का उपयोग करके पैदा किया गया था।

रेडियोआइसोटोप का उपयोग उर्वरक लगाने के सर्वोत्तम तरीकों को निर्धारित करने के लिए भी किया जाता है। उदाहरण के लिए, उनकी मदद से, यह निर्धारित किया गया था कि चावल उगाते समय नाइट्रोजन उर्वरकों के आवेदन को कम करना संभव है। इससे न केवल पैसे की बचत हुई, बल्कि पर्यावरण की भी बचत हुई।

परमाणु ऊर्जा का थोड़ा अजीब उपयोग कीट लार्वा को विकिरणित करना है। यह उन्हें पर्यावरण के लिए हानिरहित रूप से प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है। इस मामले में, विकिरणित लार्वा से निकलने वाले कीड़ों की संतान नहीं होती है, लेकिन अन्य मामलों में काफी सामान्य होते हैं।

नाभिकीय औषधि

सटीक निदान करने के लिए दवा रेडियोधर्मी आइसोटोप का उपयोग करती है। मेडिकल आइसोटोप का आधा जीवन छोटा होता है और यह दूसरों और रोगी दोनों के लिए कोई विशेष खतरा पैदा नहीं करता है।

चिकित्सा में परमाणु ऊर्जा का एक और अनुप्रयोग हाल ही में खोजा गया था। यह पॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी है। यह प्रारंभिक अवस्था में कैंसर का पता लगाने में मदद कर सकता है।

परिवहन में परमाणु ऊर्जा का अनुप्रयोग

पिछली शताब्दी के शुरुआती 50 के दशक में, परमाणु-संचालित टैंक बनाने का प्रयास किया गया था। विकास अमेरिका में शुरू हुआ, लेकिन इस परियोजना को कभी जीवन में नहीं लाया गया। मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण कि इन टैंकों में वे चालक दल के परिरक्षण की समस्या को हल नहीं कर सके।

मशहूर फोर्ड कंपनी परमाणु ऊर्जा से चलने वाली कार पर काम कर रही थी। लेकिन ऐसी मशीन का उत्पादन लेआउट से आगे नहीं बढ़ा।

बात यह है कि परमाणु स्थापना ने बहुत अधिक जगह ली, और कार पूरी तरह से निकली। कॉम्पैक्ट रिएक्टर कभी दिखाई नहीं दिए, इसलिए महत्वाकांक्षी परियोजना को बंद कर दिया गया।

संभवतः सबसे प्रसिद्ध परिवहन जो परमाणु ऊर्जा पर चलता है, विभिन्न जहाज हैं, दोनों सैन्य और नागरिक:

• परिवहन जहाज।
• हवाई जहाज वाहक।
• पनडुब्बी।
• क्रूजर।
• परमाणु पनडुब्बी।

परमाणु ऊर्जा का उपयोग करने के पक्ष और विपक्ष

आज, विश्व ऊर्जा उत्पादन में हिस्सेदारी लगभग 17 प्रतिशत है। हालांकि मानवता उपयोग करती है लेकिन इसके भंडार अनंत नहीं हैं।

इसलिए, एक विकल्प के रूप में, इसका उपयोग किया जाता है, लेकिन इसे प्राप्त करने और उपयोग करने की प्रक्रिया जीवन और पर्यावरण के लिए एक बहुत बड़ा जोखिम है।

बेशक, परमाणु रिएक्टरों में लगातार सुधार किया जा रहा है, सुरक्षा के सभी संभावित उपाय किए जा रहे हैं, लेकिन कभी-कभी यह पर्याप्त नहीं होता है। एक उदाहरण चेरनोबिल और फुकुशिमा में दुर्घटनाएं हैं।

एक ओर, एक ठीक से संचालित रिएक्टर पर्यावरण में कोई विकिरण उत्सर्जित नहीं करता है, जबकि बड़ी मात्रा में हानिकारक पदार्थ थर्मल पावर प्लांट से वातावरण में प्रवेश करते हैं।

सबसे बड़ा खतरा खर्च किया गया ईंधन, इसका प्रसंस्करण और भंडारण है। क्योंकि आज तक, परमाणु कचरे के निपटान के लिए पूरी तरह से सुरक्षित तरीके का आविष्कार नहीं किया गया है।