Միջուկային էներգիա. Միջուկային էներգիայի օգտագործման ոլորտներն ու ուղղությունները. Վառելիքի տեղադրմամբ

Ժամանակակից աշխարհում միջուկային էներգիայի օգտագործումն այնքան կարևոր է, որ եթե մենք վաղը արթնանանք, և միջուկային ռեակցիայի էներգիան անհետանա, աշխարհն այնպիսին, ինչպիսին մենք գիտենք, հավանաբար կդադարեր գոյություն ունենալ: Խաղաղությունը արդյունաբերական արտադրության և կյանքի հիմքն է այնպիսի երկրներում, ինչպիսիք են Ֆրանսիան և Ճապոնիան, Գերմանիան և Մեծ Բրիտանիան, ԱՄՆ-ը և Ռուսաստանը։ Եվ եթե վերջին երկու երկրները դեռ կարողանում են միջուկային էներգիայի աղբյուրները փոխարինել ջերմային կայաններով, ապա Ֆրանսիայի կամ Ճապոնիայի համար դա ուղղակի անհնար է։

Ատոմային էներգիայի օգտագործումը բազմաթիվ խնդիրներ է ստեղծում։ Հիմնականում այս բոլոր խնդիրները կապված են այն բանի հետ, որ օգտագործելով ատոմային միջուկի (որը մենք անվանում ենք միջուկային էներգիա) կապող էներգիան սեփական շահի համար՝ մարդը ստանում է զգալի չարիք՝ բարձր ռադիոակտիվ թափոնների տեսքով, որը պարզապես չի կարելի դեն նետել։ Միջուկային էներգիայի աղբյուրների թափոնները պետք է մշակվեն, տեղափոխվեն, թաղվեն և երկար ժամանակ պահպանվեն անվտանգ պայմաններում:

Միջուկային էներգիայի օգտագործման դրական և բացասական կողմերը, օգուտներն ու վնասները

Դիտարկենք ատոմային-միջուկային էներգիայի օգտագործման դրական և բացասական կողմերը, դրանց օգուտները, վնասը և նշանակությունը մարդկության կյանքում: Ակնհայտ է, որ ատոմային էներգիան այսօր միայն արդյունաբերական երկրներին է պետք։ Այսինքն՝ խաղաղ ատոմային էներգիան իր հիմնական կիրառումը գտնում է հիմնականում այնպիսի օբյեկտներում, ինչպիսիք են գործարանները, վերամշակող գործարանները և այլն։ Էներգատար արդյունաբերություններն են, որոնք հեռու են էժան էլեկտրաէներգիայի աղբյուրներից (ինչպես հիդրոէլեկտրակայանները), որոնք օգտագործում են ատոմակայանները՝ ապահովելու և զարգացնելու իրենց ներքին գործընթացները:

Ագրարային շրջաններն ու քաղաքներն իրականում միջուկային էներգիայի կարիք չունեն։ Միանգամայն հնարավոր է փոխարինել ջերմային և այլ կայաններով։ Ստացվում է, որ միջուկային էներգիայի տիրապետումը, ձեռքբերումը, զարգացումը, արտադրությունն ու օգտագործումը մեծ մասամբ ուղղված են արդյունաբերական արտադրանքի մեր կարիքները բավարարելուն։ Տեսնենք, թե դրանք ինչ ոլորտներ են՝ ավտոմոբիլային արդյունաբերություն, ռազմական արդյունաբերություն, մետալուրգիա, քիմիական արդյունաբերություն, նավթագազային համալիր և այլն։

Արդյո՞ք ժամանակակից մարդը ցանկանում է նոր մեքենա վարել: Ցանկանու՞մ եք հագնվել գերժամանակակից սինթետիկներով, ուտել սինթետիկ և ամեն ինչ փաթեթավորել սինթետիկներով: Ցանկանու՞մ եք վառ ապրանքներ տարբեր ձևերի և չափերի: Ցանկանու՞մ եք բոլոր նոր հեռախոսներ, հեռուստացույցներ, համակարգիչներ: Ցանկանու՞մ եք շատ գնել, հաճախ փոխել ձեր շուրջը գտնվող սարքավորումները: Ցանկանու՞մ եք ուտել համեղ քիմիական սնունդ գունավոր փաթեթներից: Ցանկանու՞մ եք խաղաղ ապրել։ Ցանկանու՞մ եք հեռուստաէկրանից քաղցր ելույթներ լսել։ Ցանկանու՞մ եք ունենալ շատ տանկեր, ինչպես նաև հրթիռներ և հածանավեր, ինչպես նաև արկեր և թնդանոթներ:

Եվ նա ստանում է այդ ամենը: Կարևոր չէ, որ ի վերջո խոսքի և գործի անհամապատասխանությունը տանում է պատերազմի։ Կարևոր չէ, որ դրա հեռացման համար անհրաժեշտ է նաև էներգիա։ Առայժմ մարդը հանգիստ է։ Նա ուտում է, խմում, գնում է աշխատանքի, վաճառում, առնում:

Իսկ այս ամենը էներգիա է պահանջում։ Իսկ դրա համար անհրաժեշտ է շատ նավթ, գազ, մետաղ և այլն։ Եվ այս բոլոր արդյունաբերական գործընթացները պահանջում են ատոմային էներգիա։ Հետևաբար, ինչ էլ որ որևէ մեկը ասի, մինչև առաջին արդյունաբերական ջերմամիջուկային միաձուլման ռեակտորը շարքի մեջ չդրվի, միջուկային էներգիան միայն կզարգանա։

Ատոմային էներգիայի առավելությունների մեջ մենք կարող ենք ապահով կերպով գրել այն ամենը, ինչին սովոր ենք։ Բացասական կողմը` անխուսափելի մահվան տխուր հեռանկարը ռեսուրսների սպառման փլուզման, միջուկային թափոնների հետ կապված խնդիրների, բնակչության աճի և վարելահողերի դեգրադացիայի պատճառով: Այլ կերպ ասած, ատոմային էներգիան թույլ տվեց մարդուն սկսել ավելի ուժեղ տիրապետել բնությանը, ստիպելով այն չափից դուրս այնքան, որ մի քանի տասնամյակների ընթացքում նա հաղթահարեց հիմնական ռեսուրսների վերարտադրության շեմը՝ սկսելով 2000-2010 թվականների սպառման փլուզման գործընթացը: Այս գործընթացը օբյեկտիվորեն այլեւս կախված չէ անձից։

Բոլորը ստիպված կլինեն քիչ ուտել, քիչ ապրել և ավելի քիչ վայելել բնական միջավայրը։ Այստեղ կա ատոմային էներգիայի ևս մեկ գումարած կամ մինուս, որը կայանում է նրանում, որ այն երկրները, որոնք տիրապետել են ատոմին, կկարողանան ավելի արդյունավետ կերպով վերաբաշխել նրանց սպառված ռեսուրսները, ովքեր չեն տիրապետել ատոմին: Ավելին, միայն ջերմամիջուկային միաձուլման ծրագրի զարգացումը մարդկությանը հնարավորություն կտա պարզապես գոյատևել։ Հիմա եկեք մատների վրա բացատրենք, թե դա ինչ «գազան» է՝ ատոմային (միջուկային) էներգիա և ինչով է այն ուտում։

Զանգված, նյութ և ատոմային (միջուկային) էներգիա

Հաճախ կարելի է լսել հայտարարություն, որ «զանգվածն ու էներգիան նույնն են», կամ այնպիսի դատողություններ, որ E = mc2 արտահայտությունը բացատրում է ատոմային (միջուկային) ռումբի պայթյունը: Այժմ, երբ դուք առաջին անգամ հասկացաք միջուկային էներգիան և դրա կիրառությունները, իսկապես անխոհեմ կլինի ձեզ շփոթել այնպիսի հայտարարություններով, ինչպիսին է «զանգվածը հավասար է էներգիայի»: Ամեն դեպքում, մեծ հայտնագործությունը մեկնաբանելու այս ձևը լավագույնը չէ։ Սա, ըստ երեւույթին, երիտասարդ ռեֆորմիստների՝ «նոր ժամանակների գալիլիացիների» խելքն է։ Իրականում տեսության կանխատեսումը, որը հաստատվել է բազմաթիվ փորձերով, ասում է միայն, որ էներգիան ունի զանգված։

Այժմ մենք կբացատրենք ժամանակակից տեսակետը և կարճ ակնարկ կտանք դրա զարգացման պատմությանը:
Երբ ցանկացած նյութական մարմնի էներգիան մեծանում է, նրա զանգվածը մեծանում է, և մենք այս լրացուցիչ զանգվածը վերագրում ենք էներգիայի ավելացմանը: Օրինակ, երբ ճառագայթումը ներծծվում է, կլանիչը դառնում է ավելի տաք, և դրա զանգվածը մեծանում է: Այնուամենայնիվ, աճը այնքան փոքր է, որ այն մնում է սովորական փորձերի չափման ճշգրտությունից դուրս: Ընդհակառակը, եթե նյութը ճառագայթում է, ապա այն կորցնում է իր զանգվածի մի կաթիլ, որը տանում է ճառագայթումը։ Ավելի լայն հարց է առաջանում. մի՞թե նյութի ամբողջ զանգվածը պայմանավորված չէ էներգիայով, այսինքն՝ չկա՞ էներգիայի հսկայական պաշար, որը պարունակվում է ամբողջ նյութում։ Շատ տարիներ առաջ ռադիոակտիվ փոխակերպումները դրան դրական պատասխան տվեցին: Երբ ռադիոակտիվ ատոմը քայքայվում է, հսկայական քանակությամբ էներգիա է ազատվում (հիմնականում կինետիկ էներգիայի տեսքով), և ատոմի զանգվածի մի փոքր մասը անհետանում է։ Չափումները պարզ են այս մասին. Այսպիսով, էներգիան իր հետ տանում է զանգվածը՝ դրանով իսկ նվազեցնելով նյութի զանգվածը։

Հետևաբար, նյութի զանգվածի մի մասը փոխարինելի է ճառագայթման զանգվածի, կինետիկ էներգիայի և այլնի հետ։ Այդ իսկ պատճառով մենք ասում ենք. «Էներգիան և նյութը մասամբ ունակ են փոխադարձ փոխակերպումների»։ Ավելին, մենք այժմ կարող ենք ստեղծել նյութի մասնիկներ, որոնք ունեն զանգված և ի վիճակի են ամբողջությամբ վերածվել ճառագայթման, որը նույնպես ունի զանգված: Այս ճառագայթման էներգիան կարող է անցնել այլ ձևերի՝ իր զանգվածը փոխանցելով դրանց։ Ընդհակառակը, ճառագայթումը կարող է վերածվել նյութի մասնիկների։ Այսպիսով, «Էներգիան զանգված ունի» բառի փոխարեն կարող ենք ասել, որ «մատերիայի մասնիկները և ճառագայթումը փոխակերպելի են և, հետևաբար, կարող են փոխադարձ փոխակերպումներ կատարել էներգիայի այլ ձևերի հետ»: Սա նյութի ստեղծումն ու ոչնչացումն է: Նման կործանարար իրադարձությունները չեն կարող տեղի ունենալ սովորական ֆիզիկայի, քիմիայի և տեխնոլոգիայի ոլորտում, այլ պետք է փնտրել կա՛մ միջուկային ֆիզիկայի կողմից ուսումնասիրված մանրադիտակային, բայց ակտիվ գործընթացներում, կա՛մ ատոմային ռումբերի բարձր ջերմաստիճանի վառարանում, արևում և աստղերում: Սակայն անհիմն կլինի ասել, որ «էներգիան զանգված է»։ Մենք ասում ենք. «Էներգիան, ինչպես նյութը, ունի զանգված»:

Սովորական նյութի զանգված

Մենք ասում ենք, որ սովորական նյութի զանգվածը պարունակում է հսկայական քանակությամբ ներքին էներգիա, որը հավասար է զանգվածի արտադրյալին և (լույսի արագությանը)2։ Բայց այս էներգիան պարունակվում է զանգվածում և չի կարող ազատվել առանց դրա գոնե մի մասի անհետացման։ Ինչպե՞ս առաջացավ նման զարմանալի գաղափար և ինչու այն ավելի վաղ չէր բացահայտվել: Այն առաջարկվել էր ավելի վաղ՝ փորձ և տեսություն տարբեր ձևերով, բայց մինչև քսաներորդ դարը էներգիայի փոփոխություն չէր նկատվում, քանի որ սովորական փորձերում դա համապատասխանում է զանգվածի աներևակայելի փոքր փոփոխությանը։ Սակայն այժմ վստահ ենք, որ թռչող փամփուշտը իր կինետիկ էներգիայի շնորհիվ լրացուցիչ զանգված ունի։ Նույնիսկ 5000 մ/վ արագության դեպքում գնդակը, որը կշռում է ուղիղ 1 գ հանգիստ վիճակում, կունենա 1,00000000001 գ ընդհանուր զանգված: Սպիտակ տաք պլատինը, որը կշռում է 1 կգ, կավելացնի ընդհանուր 0,0000000000004 կգ և գործնականում չի կարող գրանցել այդ փոփոխությունները: Միայն երբ ատոմային միջուկից հսկայական քանակությամբ էներգիա է ազատվում, կամ երբ ատոմային «արկերը» արագանում են լույսի արագությանը մոտ արագությամբ, էներգիայի զանգվածը նկատելի է դառնում։

Մյուս կողմից, զանգվածի նույնիսկ հազիվ նկատելի տարբերությունը նշում է հսկայական քանակությամբ էներգիա ազատելու հնարավորությունը: Այսպիսով, ջրածնի և հելիումի ատոմներն ունեն 1,008 և 4,004 հարաբերական զանգվածներ։ Եթե ​​չորս ջրածնի միջուկները կարողանան միավորվել մեկ հելիումի միջուկի մեջ, ապա 4,032 զանգվածը կփոխվի 4,004-ի: Տարբերությունը փոքր է՝ ընդամենը 0,028, կամ 0,7%։ Բայց դա կնշանակի էներգիայի հսկա արտազատում (հիմնականում ճառագայթման տեսքով): 4,032 կգ ջրածինը կտա 0,028 կգ ճառագայթում, որը կունենա մոտ 6000000000000 Կալ էներգիա։

Համեմատեք սա 140000 կալ-ի հետ, որն ազատվում է, երբ քիմիական պայթյունի ժամանակ ջրածնի նույն քանակությունը միացվում է թթվածնի հետ:
Սովորական կինետիկ էներգիան զգալի ներդրում ունի ցիկլոտրոնների կողմից արտադրվող շատ արագ պրոտոնների զանգվածի մեջ, և դա դժվարություններ է ստեղծում նման մեքենաների հետ աշխատելիս:

Ինչո՞ւ ենք մենք դեռ հավատում, որ E=mc2

Այժմ մենք դա ընկալում ենք որպես հարաբերականության տեսության անմիջական հետևանք, սակայն առաջին կասկածները ծագեցին արդեն 19-րդ դարի վերջին՝ կապված ճառագայթման հատկությունների հետ։ Այնուհետև հավանական էր թվում, որ ճառագայթումը զանգված ունի: Եվ քանի որ ճառագայթումը, ինչպես թեւերի վրա, կրում է էներգիայի արագությամբ, ավելի ճիշտ՝ դա ինքնին էներգիա է, ուրեմն ի հայտ է եկել «աննյութական» բանին պատկանող զանգվածի օրինակ։ Էլեկտրամագնիսականության փորձարարական օրենքները կանխատեսում էին, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները պետք է ունենան «զանգված»։ Բայց մինչ հարաբերականության տեսության ստեղծումը, միայն անսանձ ֆանտազիան կարող էր ընդլայնել m=E/c2 հարաբերակցությունը էներգիայի այլ ձևերի վրա։

Բոլոր տեսակի էլեկտրամագնիսական ճառագայթները (ռադիոալիքներ, ինֆրակարմիր, տեսանելի և ուլտրամանուշակագույն լույս և այլն) ունեն որոշ ընդհանուր հատկանիշներ. դրանք բոլորը տարածվում են վակուումում նույն արագությամբ և բոլորն էլ կրում են էներգիա և իմպուլս։ Լույսը և այլ ճառագայթումը պատկերացնում ենք բարձր, բայց որոշակի արագությամբ c=3*108 մ/վրկ տարածվող ալիքների տեսքով։ Երբ լույսը հարվածում է կլանող մակերեսին, ջերմություն է առաջանում, ինչը ցույց է տալիս, որ լույսի հոսքը էներգիա է կրում: Այս էներգիան պետք է տարածվի լույսի նույն արագությամբ հոսքի հետ մեկտեղ: Իրականում լույսի արագությունը չափվում է հենց այս կերպ՝ մեծ տարածության թռիչքի ժամանակ լույսի էներգիայի մի մասով:

Երբ լույսը հարվածում է որոշ մետաղների մակերեսին, այն տապալում է էլեկտրոնները, որոնք դուրս են թռչում այնպես, կարծես նրանց հարվածել է կոմպակտ գնդակը: , ըստ երեւույթին, բաշխված է կենտրոնացված մասերում, որոնք մենք անվանում ենք «քվանտա»։ Սա է ճառագայթման քվանտային բնույթը, չնայած այն հանգամանքին, որ այդ հատվածները, ըստ երևույթին, ստեղծված են ալիքների միջոցով: Նույն ալիքի երկարությամբ լույսի յուրաքանչյուր բաժին ունի նույն էներգիան, էներգիայի որոշակի «քվանտ»: Նման մասերը շտապում են լույսի արագությամբ (իրականում դրանք թեթև են)՝ փոխանցելով էներգիա և իմպուլս (իմպուլս)։ Այս ամենը հնարավորություն է տալիս ճառագայթմանը վերագրել որոշակի զանգված՝ յուրաքանչյուր հատվածին վերագրվում է որոշակի զանգված։

Երբ լույսը արտացոլվում է հայելից, ջերմություն չի արտազատվում, քանի որ արտացոլված ճառագայթը տանում է ամբողջ էներգիան, բայց հայելու վրա գործում է ճնշում, որը նման է առաձգական գնդերի կամ մոլեկուլների ճնշմանը: Եթե ​​հայելու փոխարեն լույսը դիպչում է սև ներծծող մակերևույթին, ճնշումը կիսով չափ է դառնում։ Սա ցույց է տալիս, որ ճառագայթը կրում է հայելու կողմից պտտվող իմպուլսը: Ուստի լույսն իրեն այնպես է պահում, կարծես զանգված ունի։ Բայց կա՞ որևէ այլ միջոց իմանալու, որ ինչ-որ բան ունի զանգված: Արդյո՞ք զանգվածն ինքնին գոյություն ունի, օրինակ՝ երկարությունը, կանաչը կամ ջուրը: Թե՞ դա արհեստական ​​հասկացություն է, որը սահմանվում է Համեստության նման վարքագծերով: Զանգվածը, փաստորեն, մեզ հայտնի է երեք դրսևորումներով.

• A. Անորոշ հայտարարություն, որը բնութագրում է «նյութի» քանակությունը (զանգվածն այս տեսանկյունից բնորոշ է էության. մի էություն, որը մենք կարող ենք տեսնել, շոշափել, մղել):
• Բ. Որոշ հայտարարություններ, որոնք կապում են այն այլ ֆիզիկական մեծությունների հետ:
• Բ. Զանգվածը պահպանված է:

Մնում է զանգվածը սահմանել իմպուլսով և էներգիայով: Հետո թափով ու էներգիայով շարժվող ցանկացած իր պետք է ունենա «զանգված»։ Նրա զանգվածը պետք է լինի (պոմպ)/(արագություն):

Հարաբերականության տեսություն

Բացարձակ տարածության և ժամանակի հետ կապված մի շարք փորձարարական պարադոքսներ իրար կապելու ցանկությունն առաջացրեց հարաբերականության տեսությունը: Լույսի հետ երկու տեսակի փորձերը հակասական արդյունքներ տվեցին, իսկ էլեկտրաէներգիայի հետ կապված փորձերը ավելի սրեցին այս հակամարտությունը: Այնուհետև Էյնշտեյնն առաջարկեց փոխել վեկտորի գումարման պարզ երկրաչափական կանոնները։ Այս փոփոխությունը նրա «հարաբերականության հատուկ տեսության» էությունն է։

Ցածր արագությունների դեպքում (ամենադանդաղ խխունջից մինչև հրթիռների ամենաարագը) նոր տեսությունը համապատասխանում է հինին:
Բարձր արագությամբ, համեմատելի լույսի արագության հետ, երկարությունների կամ ժամանակի մեր չափումը փոփոխվում է դիտորդի նկատմամբ մարմնի շարժումով, մասնավորապես, մարմնի զանգվածը մեծանում է, այնքան արագ է այն շարժվում:

Այնուհետև հարաբերականության տեսությունը հայտարարեց, որ զանգվածի այս աճը միանգամայն ընդհանուր բնույթ է կրում։ Նորմալ արագության դեպքում փոփոխություններ չկան, և միայն 100,000,000 կմ/ժ արագության դեպքում զանգվածն ավելանում է 1%-ով։ Այնուամենայնիվ, ռադիոակտիվ ատոմներից կամ ժամանակակից արագացուցիչներից արտանետվող էլեկտրոնների և պրոտոնների համար այն հասնում է 10, 100, 1000%… Նման բարձր էներգիայի մասնիկների հետ փորձերը հիանալի ապացույցներ են տալիս զանգվածի և արագության փոխհարաբերությունների համար:

Մյուս ծայրում գտնվում է ճառագայթումը, որը չունի հանգստի զանգված: Այն նյութ չէ և չի կարող անշարժ մնալ. այն պարզապես զանգված ունի, և այն շարժվում է c արագությամբ, ուստի նրա էներգիան mc2 է: Մենք քվանտների մասին խոսում ենք որպես ֆոտոնների, երբ ցանկանում ենք նկատել լույսի վարքը որպես մասնիկների հոսք: Յուրաքանչյուր ֆոտոն ունի որոշակի զանգված m, որոշակի էներգիա E=mс2 և շարժման որոշակի քանակություն (պոմենտում):

Միջուկային փոխակերպումներ

Միջուկների հետ կապված որոշ փորձերի ժամանակ ուժգին պայթյուններից հետո ատոմների զանգվածները չեն գումարվում և տալիս են նույն ընդհանուր զանգվածը։ Ազատված էներգիան իր հետ տանում է զանգվածի մի մասը. ատոմային նյութի անհետացած կտորը կարծես անհետացել է: Այնուամենայնիվ, եթե չափված էներգիային վերագրենք E/c2 զանգված, ապա կհայտնաբերենք, որ զանգվածը պահպանված է:

Նյութի ոչնչացում

Մենք սովոր ենք զանգվածը դիտարկել որպես նյութի անխուսափելի հատկություն, ուստի զանգվածի անցումը նյութից ճառագայթման՝ լամպից լույսի թռչող ճառագայթի, գրեթե նման է նյութի ոչնչացմանը: Եվս մեկ քայլ, և մենք կզարմանանք՝ բացահայտելով, թե իրականում ինչ է տեղի ունենում. դրական և բացասական էլեկտրոնները, նյութի մասնիկները, երբ միավորվում են միասին, ամբողջովին վերածվում են ճառագայթման: Նրանց նյութի զանգվածը վերածվում է ճառագայթման հավասար զանգվածի։ Սա նյութի անհետացման դեպք է ամենաուղիղ իմաստով։ Ասես կիզակետում, լույսի բռնկումով։

Չափումները ցույց են տալիս, որ (էներգիա, ճառագայթում ոչնչացման ժամանակ) / c2-ը հավասար է երկու էլեկտրոնների ընդհանուր զանգվածին՝ դրական և բացասական: Հակապրոտոնը, երբ զուգակցվում է պրոտոնի հետ, ոչնչացվում է, սովորաբար բարձր կինետիկ էներգիա ունեցող ավելի թեթև մասնիկների արձակմամբ։

Նյութի ստեղծում

Այժմ, երբ մենք սովորել ենք, թե ինչպես կառավարել բարձր էներգիայի ճառագայթումը (գերկարճ ալիքային ռենտգենյան ճառագայթներ), մենք կարող ենք նյութի մասնիկներ պատրաստել ճառագայթումից: Եթե ​​թիրախը ռմբակոծվում է նման ճառագայթներով, նրանք երբեմն առաջացնում են զույգ մասնիկներ, օրինակ՝ դրական և բացասական էլեկտրոններ։ Իսկ եթե կրկին օգտագործենք m=E/c2 բանաձեւը թե՛ ճառագայթման, թե՛ կինետիկ էներգիայի համար, ապա զանգվածը կպահպանվի։

Պարզապես համալիրի մասին՝ Միջուկային (Ատոմային) էներգիա

• Պատկերների, նկարների, լուսանկարների պատկերասրահ։
• Միջուկային էներգիա, ատոմային էներգիա՝ հիմունքներ, հնարավորություններ, հեռանկարներ, զարգացում։
• Հետաքրքիր փաստեր, օգտակար տեղեկություններ.
• Կանաչ լուրեր - Միջուկային էներգիա, ատոմի էներգիա.
• Հղումներ նյութերին և աղբյուրներին - Միջուկային (Ատոմային) էներգիա:

Էյնշտեյնը հաստատել է էներգիայի և զանգվածի միջև կապը իր հավասարման մեջ.

որտեղ c = 300,000,000 մ/վ-ը լույսի արագությունն է;

Այսպիսով, 70 կգ կշռող մարդու մարմինը պարունակում է էներգիա

RBMK-1000 ռեակտորային կայանը նման քանակությամբ էներգիա կարտադրի միայն երկու հազարպառակտված միջուկի զանգվածը. Իհարկե, զանգվածի ամբողջական վերածումը էներգիայի դեռ շատ հեռու է, բայց արդեն ռեակտորում վառելիքի զանգվածի նման փոփոխությունը, որը սովորական կշեռքներով չի հայտնաբերվում, հնարավորություն է տալիս ստանալ հսկայական էներգիա: RBMK-1000 ռեակտորում շարունակական շահագործման տարեկան վառելիքի զանգվածի փոփոխությունը մոտավորապես 0,3 գ է, սակայն այս դեպքում արտանետվող էներգիան նույնն է, ինչ 3,000,000 (երեք միլիոն) տոննա ածուխ այրելիս.% աշխատանքային տարի: Հիմնական խնդիրը զանգվածը օգտակար էներգիայի վերածել սովորելն է: Մարդկությունն առաջին քայլն արեց այս խնդիրը լուծելու համար՝ տիրապետելով միջուկային տրոհման էներգիայի ռազմական և խաղաղ օգտագործմանը։ Հենց առաջին մոտավորմամբ միջուկային ռեակտորում տեղի ունեցող գործընթացները կարելի է բնութագրել որպես միջուկների շարունակական տրոհում։ Այս դեպքում ամբողջ միջուկի զանգվածը նախքան տրոհումը ավելի մեծ է, քան ստացված բեկորների զանգվածը։ Տարբերությունը մոտավորապես 0,1 է

Ուժ.

Գործնականում, երբ խոսում ենք էներգիայի աղբյուրի մասին, մեզ սովորաբար հետաքրքրում է դրա հզորությունը: Դուք կարող եք հազար աղյուս բարձրացնել կառուցվող տան հինգերորդ հարկ կռունկով, կամ երկու բանվորի օգնությամբ՝ պատգարակով։ Երկու դեպքում էլ կատարյալ աշխատանքը և ծախսած էներգիան նույնն են, տարբերվում են միայն էներգիայի աղբյուրների հզորությունը։ Սահմանում:Ուժէներգիայի աղբյուր (մեքենա), սա ստացված էներգիայի քանակն է (կատարյալ աշխատանք) ժամանակի միավորի համար։

հզորություն = էներգիա (աշխատանք) / ժամանակ

միավոր [J/s = W]

Էներգիայի պահպանման օրենքը

Ինչպես նշվեց վերևում, մեզ շրջապատող աշխարհում տեղի է ունենում էներգիայի շարունակական փոխակերպում մի տեսակից մյուսը: Գնդակը նետելով՝ մենք առաջացրինք մեխանիկական էներգիայի մի տեսակից մյուսը փոխակերպումների շղթա։ Ցատկող գնդակը հստակ ցույց է տալիս էներգիայի պահպանման օրենքը.

Էներգիան չի կարող անհետանալ ոչ մի տեղ, կամ հայտնվել ոչ մի տեղից, այն կարող է անցնել միայն մի ձևից մյուսը:

Գնդակը, մի քանի ցատկում կատարելուց հետո, ի վերջո անշարժ կմնա մակերեսի վրա։ Քանի որ սկզբում դրան փոխանցված մեխանիկական էներգիան ծախսվում է.

ա) հաղթահարելով օդի դիմադրությունը, որով շարժվում է գնդակը (վերածվում է օդի ջերմային էներգիայի)

բ) գնդակը և հարվածի մակերեսը տաքացնելը. (ձևի փոփոխությունը միշտ ուղեկցվում է տաքացմամբ, հիշեք, թե ինչպես է ալյումինե մետաղալարը տաքանում կրկնվող ոլորումներով)

Էներգիայի փոխակերպում

Էներգիայի վերափոխման և օգտագործման հնարավորությունները մարդկության տեխնիկական զարգացման ցուցանիշ են։ Առաջին էներգիայի փոխարկիչը, որն օգտագործվում է մարդու կողմից, կարելի է համարել առագաստ՝ քամու էներգիայի օգտագործումը ջրի միջով շարժվելու համար, հետագայում զարգացած է քամու և ջրի օգտագործումը հողմաղացներում և ջրաղացներում: Գոլորշի շարժիչի գյուտը և ներդրումը հեղափոխեցին տեխնոլոգիան: Գործարաններում և գործարաններում շոգեշարժիչները կտրուկ բարձրացրին աշխատանքի արտադրողականությունը: Շոգեքարշերը և մոտորանավերը ցամաքային և ծովային փոխադրումները դարձնում են ավելի արագ և էժան։ Նախնական փուլում շոգեշարժիչը ծառայում էր ջերմային էներգիան պտտվող անիվի մեխանիկական էներգիայի վերածելուն, որից, օգտագործելով տարբեր տեսակի փոխանցումներ (լիսեռներ, ճախարակներ, գոտիներ, շղթաներ) էներգիան փոխանցվում էր մեքենաներին և մեխանիզմներին։

Էլեկտրական մեքենաների, էլեկտրական էներգիան մեխանիկական էներգիայի վերածող շարժիչների և մեխանիկական էներգիայից էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար գեներատորների համատարած ներդրումը նոր թռիչք նշանավորեց տեխնոլոգիայի զարգացման մեջ։ Հնարավոր է դարձել էներգիան էլեկտրաէներգիայի տեսքով մեծ տարածություններով փոխանցել, ծնվել է էներգետիկ արդյունաբերության մի ամբողջ ճյուղ։

Ներկայումս ստեղծվել են մեծ թվով սարքեր, որոնք նախատեսված են էլեկտրաէներգիան մարդու կյանքի համար անհրաժեշտ ցանկացած տեսակի էներգիայի վերածելու համար՝ էլեկտրական շարժիչներ, էլեկտրական ջեռուցիչներ, լուսավորող լամպեր և ուղղակի էլեկտրաէներգիա օգտագործողներ՝ հեռուստացույցներ, ընդունիչներ և այլն։

ԱԷԿ (մեկ օղակով ռեակտորով)

Ատոմային էներգիայի զարգացման պատմություն

Աշխարհի առաջին փորձնական արդյունաբերական նպատակներով ատոմակայանը՝ 5 ՄՎտ հզորությամբ, գործարկվել է ԽՍՀՄ-ում 1954 թվականի հունիսի 27-ին Օբնինսկ քաղաքում։ Մինչ այս ատոմային միջուկի էներգիան հիմնականում օգտագործվում էր ռազմական նպատակներով։ Առաջին ատոմակայանի գործարկումը նշանավորեց էներգետիկայի նոր ուղղության բացումը, որը ճանաչվեց Ատոմային էներգիայի խաղաղ օգտագործման 1-ին միջազգային գիտատեխնիկական կոնֆերանսում (1955թ. օգոստոս, Ժնև):

1958 թվականին շահագործման է հանձնվել Սիբիրյան ատոմակայանի առաջին փուլը՝ 100 ՄՎտ հզորությամբ (ընդհանուր նախագծային հզորությունը՝ 600 ՄՎտ)։ Նույն թվականին սկսվեց Բելոյարսկի արդյունաբերական ատոմակայանի շինարարությունը, և 1964 թվականի ապրիլի 26-ին 1-ին փուլի գեներատորը (100 ՄՎտ միավոր) հոսանք մատակարարեց Սվերդլովսկի էներգահամակարգին՝ 2-րդ բլոկը՝ 200 հզորությամբ։ ՄՎտ-ը շահագործման է հանձնվել 1967 թվականի հոկտեմբերին: Բելոյարսկի ԱԷԿ-ի տարբերակիչ առանձնահատկությունն այն է, որ գոլորշու գերտաքացումն է (մինչև պահանջվող պարամետրերը ձեռք բերելը) անմիջապես միջուկային ռեակտորում, ինչը հնարավորություն է տվել գրեթե առանց որևէ փոփոխության դրա վրա օգտագործել սովորական ժամանակակից տուրբիններ:

1964 թվականի սեպտեմբերին շահագործման է հանձնվել Նովովորոնեժի ԱԷԿ-ի 1-ին էներգաբլոկը՝ 210 ՄՎտ հզորությամբ։ Այս ատոմակայանում 1 կՎտ/ժ էլեկտրաէներգիայի արժեքը (ցանկացած էլեկտրակայանի շահագործման կարեւորագույն տնտեսական ցուցանիշը) սիստեմատիկորեն նվազեցվել է՝ այն կազմել է 1,24 կոպեկ։ 1965 թվականին՝ 1,22 կոպեկ։ 1966 թվականին՝ 1,18 կոպ. 1967 թվականին՝ 0,94 կոպ. 1968 թվականին Նովովորոնեժի ԱԷԿ-ի առաջին բլոկը կառուցվել է ոչ միայն արդյունաբերական օգտագործման համար, այլ նաև որպես ցուցադրական հաստատություն՝ ցույց տալու միջուկային էներգիայի հնարավորություններն ու առավելությունները, ԱԷԿ-ի շահագործման հուսալիությունն ու անվտանգությունը։ 1965 թվականի նոյեմբերին Ուլյանովսկի մարզի Մելեկես քաղաքում շահագործման է հանձնվել «եռացող» տիպի ջրով հովացվող ջրային ռեակտորով ատոմակայանը, որը հավաքվել է մեկ շղթայի համաձայն։ սխեման, որը հեշտացնում է կայանի դասավորությունը: 1969 թվականի դեկտեմբերին շահագործման է հանձնվել Նովովորոնեժի ատոմակայանի երկրորդ էներգաբլոկը (350 ՄՎտ)։

Արտերկրում առաջին արդյունաբերական նշանակության ատոմակայանը՝ 46 ՄՎտ հզորությամբ, շահագործման է հանձնվել 1956 թվականին Կալդեր Հոլում (Անգլիա), մեկ տարի անց Շիփինգպորտում (ԱՄՆ) շահագործման է հանձնվել 60 ՄՎտ հզորությամբ ատոմակայանը։

Ջրով հովացվող միջուկային ռեակտորով ատոմակայանի սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է նկ. 2. Ռեակտորի միջուկում 1-ում թողարկված ջերմությունը հանվում է 1-ին շղթայի ջրով (սառեցնող նյութ), որը ռեակտորի միջով մղվում է շրջանառության պոմպով 2. Ռեակտորից տաքացած ջուրը մտնում է ջերմափոխանակիչ (գոլորշու գեներատոր) 3։ , որտեղ ռեակտորում ստացված ջերմությունը փոխանցում է ջրի 2-րդ միացում։ 2-րդ շղթայի ջուրը գոլորշիանում է գոլորշու գեներատորում, և ստացված գոլորշին մտնում է տուրբին 4։

Ատոմակայաններում առավել հաճախ օգտագործվում են 4 տեսակի ջերմային նեյտրոնային ռեակտորներ. 2) գրաֆիտ-ջուր ջրային հովացուցիչ նյութով և գրաֆիտի մոդերատորով. 3) ծանր ջուր՝ ջրային հովացուցիչով և ծանր ջուր՝ որպես մոդերատոր. 4) գրաֆիտ-գազ՝ գազի հովացուցիչ նյութով և գրաֆիտային մոդերատորով.

Հիմնականում օգտագործվող ռեակտորի տեսակի ընտրությունը որոշվում է հիմնականում ռեակտորի կառուցման մեջ կուտակված փորձով, ինչպես նաև անհրաժեշտ արդյունաբերական սարքավորումների, հումքի պաշարների առկայությամբ և այլն: ԽՍՀՄ-ում հիմնականում գրաֆիտ-ջուր և ջր-ջուր ռեակտորներ կառուցված են։ ԱՄՆ ատոմակայաններում առավել լայնորեն օգտագործվում են ճնշման տակ գտնվող ջրի ռեակտորները: Անգլիայում օգտագործվում են գրաֆիտ-գազի ռեակտորներ։ Կանադայի ատոմակայաններում գերակշռում են ծանր ջրի ռեակտորներով ատոմակայանները:

Կախված հովացուցիչ նյութի ագրեգացման տեսակից և վիճակից, ստեղծվում է ատոմակայանների մեկ կամ մի այլ թերմոդինամիկ ցիկլ: Թերմոդինամիկական ցիկլի վերին ջերմաստիճանի սահմանի ընտրությունը որոշվում է միջուկային վառելիք պարունակող վառելիքի տարրերի երեսպատման (TVEL) առավելագույն թույլատրելի ջերմաստիճանով, բուն միջուկային վառելիքի թույլատրելի ջերմաստիճանով, ինչպես նաև դրա համար ընդունված տենոնային կրիչի հատկություններով։ ռեակտորի տեսակը. Ատոմակայաններում, որոնց ջերմային ռեակտորը սառչում է ջրով, սովորաբար օգտագործվում են ցածր ջերմաստիճանի գոլորշու ցիկլեր։ Գազով հովացվող ռեակտորները թույլ են տալիս օգտագործել համեմատաբար ավելի խնայող գոլորշու ցիկլեր՝ նախնական ճնշման և ջերմաստիճանի բարձրացմամբ: ԱԷԿ-ի ջերմային սխեման այս երկու դեպքերում կատարվում է որպես 2-շղթա՝ հովացուցիչը շրջանառվում է 1-ին շղթայում, 2-րդ շղթան գոլորշի-ջուր է։ Եռացող ջրով կամ բարձր ջերմաստիճան գազի հովացուցիչ նյութով ռեակտորներում հնարավոր է մեկ օղակով ջերմային ԱԷԿ: Եռացող ջրի ռեակտորներում ջուրը եռում է միջուկում, ստացված գոլորշի-ջուր խառնուրդն առանձնացվում է, և հագեցած գոլորշին ուղարկվում է կա՛մ ուղղակիորեն դեպի տուրբին, կա՛մ նախկինում վերադառնում է միջուկ՝ գերտաքացման համար (նկ. 3): Բարձր ջերմաստիճանի գրաֆիտ-գազի ռեակտորներում հնարավոր է օգտագործել սովորական գազատուրբինային ցիկլ: Ռեակտորն այս դեպքում գործում է որպես այրման պալատ:

Ռեակտորի աշխատանքի ընթացքում միջուկային վառելիքում տրոհվող իզոտոպների կոնցենտրացիան աստիճանաբար նվազում է, այսինքն՝ վառելիքի տարրերը այրվում են։ Հետեւաբար, ժամանակի ընթացքում դրանք փոխարինվում են թարմներով։ Միջուկային վառելիքը վերաբեռնվում է հեռակառավարվող մեխանիզմների և սարքերի միջոցով: Օգտագործված վառելիքի ձողերը տեղափոխվում են ծախսված վառելիքի լողավազան, այնուհետև ուղարկվում վերամշակման:

Ռեակտորը և դրա սպասարկման համակարգերը ներառում են. ռեակտորն ինքնին կենսաբանական պաշտպանությամբ, ջերմափոխանակիչներ, պոմպեր կամ փչակիչներ, որոնք շրջանառում են հովացուցիչ նյութը. շրջանառության շրջանի խողովակաշարեր և կցամասեր; միջուկային վառելիքի վերաբեռնման սարքեր; հատուկ համակարգեր օդափոխություն, վթարային հովացում և այլն:

Կախված դիզայնից, ռեակտորներն ունեն տարբերակիչ առանձնահատկություններ. ճնշման ռեակտորներում վառելիքի ձողերը և մոդերատորը գտնվում են նավի ներսում, որը կրում է հովացուցիչ նյութի ընդհանուր ճնշումը. ալիքային ռեակտորներում հովացուցիչով սառեցված վառելիքի տարրերը տեղադրվում են հատուկ խողովակ-ալիքներում, որոնք ներթափանցում են մոդերատորը, որը փակված է բարակ պատի մեջ: Նման ռեակտորներ օգտագործվում են ԽՍՀՄ-ում (Սիբիրյան, Բելոյարսկի ատոմակայաններ և այլն)։

ԱԷԿ-ի անձնակազմը ճառագայթման ազդեցությունից պաշտպանելու համար ռեակտորը շրջապատված է կենսաբանական պաշտպանությամբ, որի հիմնական նյութը բետոնն է, ջուրը և օձային ավազը: Ռեակտորի շղթայի սարքավորումները պետք է ամբողջությամբ կնքված լինեն: Նախատեսված է համակարգ հովացուցիչ նյութի հնարավոր արտահոսքի վայրերի մոնիտորինգի համար, միջոցներ են ձեռնարկվում, որպեսզի միացումում արտահոսքի և ընդմիջումների հայտնվելը չհանգեցնի ռադիոակտիվ արտանետումների և ԱԷԿ-ի տարածքի և շրջակա տարածքի աղտոտմանը: Ռեակտորի շղթայի սարքավորումները սովորաբար տեղադրվում են փակ տուփերում, որոնք առանձնացված են ԱԷԿ-ի մնացած տարածքներից կենսաբանական պաշտպանությամբ և չեն սպասարկվում ռեակտորի շահագործման ընթացքում: Ռադիոակտիվ օդը և հովացուցիչ նյութի փոքր քանակությամբ գոլորշիները, շղթայից արտահոսքի առկայության պատճառով, հեռացվում են ԱԷԿ-ի անվերահսկելի տարածքից հատուկ օդափոխման համակարգով, որում տրամադրվում են մաքրող զտիչներ և պահող գազի պահարաններ՝ բացառելու մթնոլորտի աղտոտման հնարավորությունը: . Դոզաչափական հսկողության ծառայությունը վերահսկում է ԱԷԿ-ի անձնակազմի կողմից ճառագայթային անվտանգության կանոնների պահպանումը:

Ռեակտորի հովացման համակարգում վթարների դեպքում, վառելիքի ձողերի երեսպատման գերտաքացումից և արտահոսքից խուսափելու համար, իրականացվում է միջուկային ռեակցիայի արագ (մի քանի վայրկյանի ընթացքում) ճնշում. Արտակարգ հովացման համակարգն ունի էներգիայի անկախ աղբյուրներ:

Կենսաբանական պաշտպանության, հատուկ օդափոխության և վթարային հովացման համակարգերի և դոզիմետրիկ մոնիտորինգի ծառայության առկայությունը հնարավորություն է տալիս ամբողջությամբ պաշտպանել ԱԷԿ-ի սպասարկման անձնակազմը ռադիոակտիվ ազդեցության վնասակար հետևանքներից:

ԱԷԿ-ի հաստոցների սարքավորումները նման են ՋԷԿ-ի հաստոցների սարքավորումներին: Ատոմակայանների մեծ մասի տարբերակիչ առանձնահատկությունն այն է, որ գոլորշու օգտագործումը համեմատաբար ցածր պարամետրերով հագեցած կամ թեթևակի գերտաքացմամբ:

Միևնույն ժամանակ, գոլորշու մեջ պարունակվող խոնավության մասնիկներով տուրբինի վերջին փուլերի շեղբերների էրոզիայի վնասը բացառելու համար տուրբինում տեղադրվում են անջատիչներ։ Երբեմն անհրաժեշտ է լինում օգտագործել հեռակառավարվող անջատիչներ և գոլորշու տաքացուցիչներ: Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ հովացուցիչ նյութը և դրանում պարունակվող կեղտը ակտիվանում են ռեակտորի միջուկով անցնելիս, տուրբինային սրահի սարքավորումների նախագծումը և մեկ հանգույց ԱԷԿ-երի տուրբինային կոնդենսատորի հովացման համակարգը պետք է ամբողջությամբ բացառեն հովացուցիչ նյութի արտահոսքի հնարավորությունը: . Բարձր գոլորշու պարամետրերով երկշղթա ԱԷԿ-ներում նման պահանջներ չեն դրվում տուրբինային սրահի սարքավորումների վրա:

ԱԷԿ-ի սարքավորումների դասավորության հատուկ պահանջները ներառում են. Նկ. ցույց է տալիս Բելոյարսկի ԱԷԿ-ի գլխավոր շենքի մի հատվածը ալիքային գրաֆիտ-ջրային ռեակտորով: Ռեակտորի սրահը պարունակում է` կենսաբանական պաշտպանությամբ ռեակտոր, պահեստային վառելիքի ձողեր և կառավարման սարքավորումներ: Ատոմակայանը կառուցված է բլոկային սկզբունքով ռեակտորի՝ տուրբինի համաձայն։ Տուրբինային գեներատորները և դրանց սպասարկող համակարգերը տեղակայված են շարժիչի սենյակում: Օժանդակ սարքավորումները և կայանի կառավարման համակարգերը տեղակայված են շարժիչի և ռեակտորի սրահների միջև:

Ատոմակայանի ծախսարդյունավետությունը որոշվում է նրա հիմնական տեխնիկական ցուցանիշներով՝ ռեակտորի միավորի հզորությունը, արդյունավետությունը, միջուկի էներգիայի ինտենսիվությունը, միջուկային վառելիքի այրումը, ատոմային էներգիայի տեղադրված հզորության օգտագործման գործակիցը։ գործարան տարվա համար. Ատոմակայանի հզորության բարձրացման հետ մեկտեղ կոնկրետ ներդրումը (տեղադրված կՎտ-ի արժեքը) ավելի կտրուկ նվազում է, քան ՋԷԿ-երի դեպքում։ Դրանով է պայմանավորված ագրեգատների մեծ հզորությամբ խոշոր ատոմակայաններ կառուցելու ցանկության հիմնական պատճառը։ Ատոմակայանների տնտեսության համար բնորոշ է, որ արտադրվող էլեկտրաէներգիայի ինքնարժեքում վառելիքի բաղադրիչի տեսակարար կշիռը կազմում է 30-40% (ՋԷԿ-երում 60-70%)։ Հետևաբար, խոշոր ատոմակայաններն առավել տարածված են արդյունաբերական տարածքներում՝ սովորական վառելիքի սահմանափակ պաշարներով, իսկ փոքր հզորության ատոմակայաններն առավել տարածված են դժվարամատչելի կամ հեռավոր վայրերում, օրինակ՝ գյուղի ատոմակայաններում: Բիլիբինո (Յակուտսկի Ինքնավար Սովետական ​​Սոցիալիստական ​​Հանրապետություն) 12 ՄՎտ տիպային միավորի էլեկտրական հզորությամբ։ Այս ատոմակայանի ռեակտորի ջերմային էներգիայի մի մասը (29 ՄՎտ) ծախսվում է ջերմամատակարարման վրա։ Բացի էլեկտրաէներգիա արտադրելուց, ատոմակայաններն օգտագործվում են նաև ծովի ջրի աղազրկման համար։ Այսպես, 150 ՄՎտ էլեկտրական հզորությամբ Շևչենկոյի ԱԷԿ-ը (Ղազախական ԽՍՀ) նախատեսված է Կասպից ծովից օրական մինչև 150 000 տոննա ջուր աղազրկելու համար (թորման միջոցով)։

Արդյունաբերական զարգացած երկրներում (ԽՍՀՄ, ԱՄՆ, Անգլիա, Ֆրանսիա, Կանադա, ԳԴՀ, Ճապոնիա, ԳԴՀ և այլն), ըստ կանխատեսումների, գործող և կառուցվող ատոմակայանների հզորությունը կավելացվի մինչև տասնյակ ԳՎտ։ մինչև 1980 թ. Ըստ ՄԱԿ-ի Միջազգային Ատոմային Գործակալության, որը հրապարակվել է 1967 թվականին, աշխարհի բոլոր ատոմակայանների դրվածքային հզորությունը մինչև 1980 թվականը կհասնի 300 ԳՎտ-ի։

Խորհրդային Միությունն իրականացնում է ջերմային նեյտրոնային ռեակտորներով խոշոր էներգաբլոկների (մինչև 1000 ՄՎտ) շահագործման հանձնելու լայնածավալ ծրագիր։ 1948–49-ին սկսվեցին արդյունաբերական ատոմակայանների արագ նեյտրոնային ռեակտորների վրա աշխատանքը։ Նման ռեակտորների ֆիզիկական առանձնահատկությունները հնարավորություն են տալիս իրականացնել միջուկային վառելիքի ընդլայնված բուծում (բուծման հարաբերակցությունը 1,3-ից 1,7), ինչը հնարավորություն է տալիս օգտագործել ոչ միայն 235U, այլև հումք 238U և 232Th: Բացի այդ, արագ նեյտրոնային ռեակտորները չեն պարունակում մոդերատոր, ունեն համեմատաբար փոքր չափսեր և մեծ բեռնվածություն։ Դրանով է բացատրվում ԽՍՀՄ-ում արագ ռեակտորների ինտենսիվ զարգացման ցանկությունը։ Արագ ռեակտորների հետազոտությունների համար հաջորդաբար կառուցվել են փորձարարական և փորձնական ռեակտորներ BR-1, BR-2, BR-Z, BR-5, BFS: Ձեռք բերված փորձը հանգեցրեց մոդելային կայանների հետազոտությունից դեպի Շևչենկոյում արդյունաբերական արագ նեյտրոնային ատոմակայանների (BN-350) և Բելոյարսկի ԱԷԿ-ում (BN-600) նախագծմանը և կառուցմանը: Հետազոտություններ են ընթանում հզոր ատոմակայանների ռեակտորների վրա, օրինակ՝ Մելեքես քաղաքում կառուցվել է փորձնական BOR-60 ռեակտոր։

Խոշոր ատոմակայաններ են կառուցվում նաև մի շարք զարգացող երկրներում (Հնդկաստան, Պակիստան և այլն)։

Ատոմային էներգիայի խաղաղ օգտագործման 3-րդ միջազգային գիտատեխնիկական կոնֆերանսում (1964, Ժնև) նշվել է, որ ատոմային էներգիայի համատարած զարգացումը դարձել է առանցքային խնդիր երկրների մեծ մասի համար։ 7-րդ համաշխարհային էներգետիկ կոնֆերանսը (MIREC-VII), որը տեղի ունեցավ 1968 թվականի օգոստոսին Մոսկվայում, հաստատեց ատոմային էներգիայի զարգացման ուղղության ընտրության խնդիրների արդիականությունը հաջորդ փուլում (պայմանականորեն 1980-2000 թթ.), երբ ատոմակայանները վերածվեցին. էլեկտրաէներգիայի հիմնական արտադրողներից մեկը։

ԱտոմԱյն բաղկացած է միջուկից, որի շուրջ պտտվում են էլեկտրոն կոչվող մասնիկները։

Ատոմների միջուկները ամենափոքր մասնիկներն են։ Նրանք հիմք են հանդիսանում ամբողջ նյութի և նյութի համար:

Նրանք պարունակում են մեծ քանակությամբ էներգիա։

Այս էներգիան ազատվում է որպես ճառագայթում, երբ որոշ ռադիոակտիվ տարրեր քայքայվում են: Ճառագայթումը վտանգավոր է երկրի ողջ կյանքի համար, բայց միևնույն ժամանակ այն օգտագործվում է էլեկտրաէներգիա արտադրելու և բժշկության մեջ:

Ռադիոակտիվությունը անկայուն ատոմների միջուկների հատկությունն է՝ էներգիա ճառագայթելու։ Ծանր ատոմների մեծ մասն անկայուն է, իսկ ավելի թեթև ատոմներն ունեն ռադիոիզոտոպներ, այսինքն. ռադիոակտիվ իզոտոպներ. Ռադիոակտիվության առաջացման պատճառն այն է, որ ատոմները ձգտում են կայունություն ձեռք բերել։ Այսօր հայտնի է ռադիոակտիվ ճառագայթման երեք տեսակ՝ ալֆա, բետա և գամմա։ Նրանք անվանվել են հունական այբուբենի առաջին տառերից: Միջուկը սկզբում արձակում է ալֆա կամ բետա ճառագայթներ։ Բայց եթե այն դեռ մնում է անկայուն, ապա դուրս են գալիս գամմա ճառագայթներ։ Երեք ատոմային միջուկներ կարող են անկայուն լինել, և նրանցից յուրաքանչյուրը կարող է արձակել ցանկացած տեսակի ճառագայթ:

Նկարում ներկայացված են երեք ատոմային միջուկներ:

Նրանք անկայուն են և նրանցից յուրաքանչյուրն արձակում է ճառագայթների երեք տեսակներից մեկը:

Ալֆա մասնիկները ունեն երկու պրոտոն և երկու նեյտրոն։ Հելիումի ատոմի միջուկն ունի ճիշտ նույն բաղադրությունը։ Ալֆա մասնիկները դանդաղ են շարժվում, և, հետևաբար, ցանկացած նյութ, որն ավելի հաստ է, քան թղթի թերթիկը, կարող է դրանք պահել: Նրանք շատ չեն տարբերվում հելիումի ատոմների միջուկներից։ Գիտնականների մեծ մասն առաջ է քաշում այն ​​վարկածը, որ Երկրի վրա հելիումը բնական ռադիոակտիվ ծագում ունի։

Բետա մասնիկները հսկայական էներգիայով էլեկտրոններ են: Նրանց առաջացումը տեղի է ունենում նեյտրոնների քայքայման ժամանակ։ Բետա մասնիկները նույնպես շատ արագ չեն, նրանք կարող են թռչել օդով մինչև մեկ մետր: Հետեւաբար, միլիմետր հաստությամբ պղնձե թերթիկը կարող է խոչընդոտ դառնալ նրանց ճանապարհին։ Եվ եթե դուք ստեղծեք 13 մմ կապարի պատնեշ կամ 120 մետր օդ, կարող եք կրկնակի կրճատել գամմա ճառագայթումը:

Գամմա ճառագայթները մեծ էներգիայի էլեկտրամագնիսական ճառագայթներ են: Նրա շարժման արագությունը հավասար է լույսի արագությանը։

Ռադիոակտիվ նյութերի տեղափոխումն իրականացվում է հաստ պատերով կապարի հատուկ տարաներով՝ ճառագայթման արտահոսքը կանխելու համար:

Ճառագայթման ազդեցությունը չափազանց վտանգավոր է մարդկանց համար։

Այն առաջացնում է այրվածքներ, կատարակտ, հրահրում քաղցկեղի զարգացում։

Ճառագայթման մակարդակը չափելուն օգնում է հատուկ սարք՝ Գայգերի հաշվիչը, որը ճառագայթման աղբյուրի հայտնվելիս կտտացնում է ձայները։

Երբ միջուկը մասնիկներ է արձակում, այն վերածվում է մեկ այլ տարրի միջուկի՝ այդպիսով փոխելով նրա ատոմային թիվը։ Սա կոչվում է տարրի քայքայման ժամանակաշրջան: Բայց եթե նոր ձևավորված տարրը դեռ անկայուն է, ապա քայքայման գործընթացը շարունակվում է։ Եվ այսպես շարունակ, մինչև տարրը դառնա կայուն: Շատ ռադիոակտիվ տարրերի համար այս ժամանակահատվածը տևում է տասնյակ, հարյուրավոր և նույնիսկ հազարավոր տարիներ, ուստի ընդունված է չափել կիսամյակի տևողությունը: Վերցնենք, օրինակ, 242 զանգվածով պլուտոնիում-2 ատոմը: 4 հարաբերական ատոմային զանգվածով ալֆա մասնիկներ արտանետելուց հետո այն դառնում է նույն ատոմային զանգվածով ուրանի-238 ատոմ:

Միջուկային ռեակցիաներ.

Միջուկային ռեակցիաները բաժանվում են երկու տեսակի՝ միջուկային միաձուլում և միջուկի տրոհում (բաժանում):

Սինթեզ կամ այլ կերպ «միացում» նշանակում է երկու միջուկների միացում մեկ մեծի մեջ շատ բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության տակ։ Այս պահին մեծ քանակությամբ էներգիա է ազատվում:

Տրոհման և տրոհման ժամանակ տեղի է ունենում միջուկի տրոհման պրոցեսը, միաժամանակ արձակելով միջուկային էներգիա։

Դա տեղի է ունենում, երբ միջուկը ռմբակոծվում է նեյտրոններով հատուկ սարքում, որը կոչվում է «մասնիկների արագացուցիչ»:

Միջուկի տրոհման և նեյտրոնների ճառագայթման ժամանակ ուղղակի ահռելի քանակությամբ էներգիա է արձակվում։

Հայտնի է, որ մեծ քանակությամբ էլեկտրաէներգիա ստանալու համար անհրաժեշտ է ռադիովառելիքի միայն միավոր զանգված։Ոչ մի այլ էլեկտրակայան չի կարող պարծենալ նման բանով։

Միջուկային էներգիա.

Այսպիսով, էներգիան, որն ազատվում է միջուկային ռեակցիայի ժամանակ, օգտագործվում է էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար կամ որպես էներգիայի աղբյուր ստորջրյա և վերգետնյա նավերում։ Ատոմակայանում էլեկտրաէներգիայի արտադրության գործընթացը հիմնված է միջուկային ռեակտորներում միջուկային տրոհման վրա: Հսկայական տանկի մեջ ռադիոակտիվ նյութի ձողեր են (օրինակ՝ ուրան):

Նրանց վրա հարձակվում են նեյտրոններ և բաժանվում են՝ ազատելով էներգիա։ Նոր նեյտրոններն ավելի ու ավելի են բաժանվում: Սա կոչվում է շղթայական ռեակցիա: Էլեկտրաէներգիայի արտադրության այս մեթոդի արդյունավետությունը աներևակայելի բարձր է, սակայն անվտանգության միջոցները և թաղման պայմանները չափազանց թանկ են։

Սակայն մարդկությունը միջուկային էներգիան օգտագործում է ոչ միայն խաղաղ նպատակներով։ 20-րդ դարի կեսերին միջուկային զենքերը փորձարկվեցին և փորձարկվեցին։

Դրա գործողությունը էներգիայի հսկայական հոսքի ազատումն է, որը հանգեցնում է պայթյունի: Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ավարտին Միացյալ Նահանգները միջուկային զենք օգտագործեց Ճապոնիայի դեմ։ Նրանք ատոմային ռումբեր են նետել Հիրոսիմա և Նագասակի քաղաքների վրա։

Հետևանքները պարզապես աղետալի էին։

Որոշ մարդկային զոհեր մի քանի հարյուր հազար էին։

Սակայն գիտնականները դրանով չեն սահմանափակվել և մշակել են ջրածնային զենքեր:

Նրանց տարբերությունն այն է, որ միջուկային ռումբերը հիմնված են միջուկային տրոհման ռեակցիաների վրա, իսկ ջրածնային ռումբերը՝ միաձուլման ռեակցիաների վրա։

ռադիոածխածնային մեթոդ.

Օրգանիզմի մահվան ժամանակի մասին տեղեկատվություն ստանալու համար օգտագործվում է ռադիոածխածնային անալիզի մեթոդը։ Հայտնի է, որ կենդանի հյուսվածքը պարունակում է որոշակի քանակությամբ ածխածին-14, որը ածխածնի ռադիոակտիվ իզոտոպ է։ Որի կես կյանքը 5700 տարի է։ Օրգանիզմի մահից հետո հյուսվածքներում ածխածնի 14-ի պաշարները նվազում են, իզոտոպը քայքայվում է, իսկ մնացած քանակից որոշվում է օրգանիզմի մահվան ժամանակը։ Այսպիսով, օրինակ, դուք կարող եք պարզել, թե որքան ժամանակ առաջ հրաբուխ է ժայթքել: Սա կարելի է ճանաչել միջատների և լավայի մեջ սառեցված ծաղկափոշու միջոցով:

Ուրիշ ինչպե՞ս է օգտագործվում ռադիոակտիվությունը:

Ճառագայթումը կիրառվում է նաև արդյունաբերության մեջ։

Գամմա ճառագայթները օգտագործվում են սննդամթերքի ճառագայթման համար՝ այն թարմ պահելու համար:

Բժշկության մեջ ճառագայթումն օգտագործվում է ներքին օրգանների ուսումնասիրության համար։

Գոյություն ունի նաև ռադիոթերապիա կոչվող տեխնիկա: Սա այն դեպքում, երբ հիվանդին ճառագայթում են փոքր չափաբաժիններով՝ ոչնչացնելով նրա մարմնի քաղցկեղային բջիջները։

Ատոմային միջուկներում պարունակվող և միջուկային ռեակցիաների և ռադիոակտիվ քայքայման ժամանակ արտազատվող էներգիան։

Ըստ կանխատեսումների՝ օրգանական վառելանյութերը կբավականացնեն մարդկության էներգետիկ կարիքները 4-5 տասնամյակ բավարարելու համար։ Արեգակնային էներգիան ապագայում կարող է դառնալ էներգիայի հիմնական աղբյուրը։ Անցումային շրջանը պահանջում է էներգիայի աղբյուր, որը գործնականում անսպառ է, էժան, վերականգնվող և չի աղտոտում շրջակա միջավայրը։ Եվ չնայած միջուկային էներգիան ամբողջությամբ չի բավարարում այս բոլոր պահանջներին, այն զարգանում է արագ տեմպերով և հանդիսանում է համաշխարհային էներգետիկ ճգնաժամը լուծելու մեր հույսը։

Ատոմային միջուկների ներքին էներգիայի արտազատումը հնարավոր է ծանր միջուկների տրոհման կամ թեթեւ միջուկների սինթեզի միջոցով։

Ատոմի բնութագիրը. Ցանկացած քիմիական տարրի ատոմը բաղկացած է միջուկից և դրա շուրջ պտտվող էլեկտրոններից: Ատոմի միջուկը կազմված է նեյտրոններից և պրոտոններից։ Պրոտոնի և նեյտրոնի ընդհանուր անվանումը տերմինն է նուկլեոն.Նեյտրոնները էլեկտրական լիցք չունեն պրոտոնները դրական լիցքավորված են, էլեկտրոններ - բացասական. Պրոտոնի լիցքը մոդուլով հավասար է էլեկտրոնի լիցքին։

Z միջուկի պրոտոնների թիվը Մենդելեևի պարբերական համակարգում համընկնում է նրա ատոմային թվի հետ։ Միջուկում նեյտրոնների թիվը, մի քանի բացառություններով, մեծ է կամ հավասար է պրոտոնների թվին։

Ատոմի զանգվածը կենտրոնացած է միջուկում և որոշվում է նուկլոնների զանգվածով։ Մեկ պրոտոնի զանգվածը հավասար է մեկ նեյտրոնի զանգվածին։ Էլեկտրոնի զանգվածը պրոտոնի զանգվածի 1/1836 է։

Որպես ատոմների զանգվածի չափ է օգտագործվում ատոմային զանգվածի միավոր(a.m.u.) հավասար է 1,66 10 -27 կգ. 1 ամու մոտավորապես հավասար է մեկ պրոտոնի զանգվածին։ Ատոմի բնութագիրը A զանգվածային թիվն է, որը հավասար է պրոտոնների և նեյտրոնների ընդհանուր թվին։

Նեյտրոնների առկայությունը թույլ է տալիս երկու ատոմներին ունենալ տարբեր զանգվածներ միջուկի նույն էլեկտրական լիցքերի համար: Այս երկու ատոմների քիմիական հատկությունները նույնն են լինելու. այդպիսի ատոմները կոչվում են իզոտոպներ։ Գրականության մեջ տարրի նշանակման ձախ կողմում վերևում գրված է զանգվածային թիվը, իսկ ներքևում գրված է պրոտոնների թիվը։

Նման ռեակտորներում օգտագործվող միջուկային վառելիքն է 235 ատոմային զանգվածով ուրանի իզոտոպ. Բնական ուրանը երեք իզոտոպների խառնուրդ է՝ ուրան-234 (0,006%), ուրան-235 (0,711%) և ուրան-238 (99,283%): Ուրանի-235 իզոտոպն ունի եզակի հատկություններ. ցածր էներգիայի նեյտրոնի կլանման արդյունքում ստացվում է ուրանի-236 միջուկ, որը այնուհետև բաժանվում է, բաժանվում է երկու մոտավորապես հավասար մասերի, որոնք կոչվում են տրոհման արտադրանք (բեկորներ): Նախնական միջուկի նուկլեոնները բաշխված են տրոհման բեկորների միջև, բայց ոչ բոլորը՝ միջինում 2-3 նեյտրոն է արտազատվում։ Տրոհման արդյունքում սկզբնական միջուկի զանգվածն ամբողջությամբ չի պահպանվում, դրա մի մասը վերածվում է էներգիայի, հիմնականում՝ տրոհման արգասիքների և նեյտրոնների կինետիկ էներգիայի։ Այս էներգիայի արժեքը ուրանի 235 մեկ ատոմի համար կազմում է մոտ 200 ՄէՎ։

1000 ՄՎտ հզորությամբ սովորական ռեակտորի միջուկը պարունակում է մոտ 1 հազար տոննա ուրան, որից միայն 3-4%-ն է ուրան-235-ը։ Այս իզոտոպից օրական ռեակտորում սպառվում է 3 կգ։ Այսպիսով, ռեակտորը վառելիքով ապահովելու համար օրական պետք է վերամշակվի 430 կգ ուրանի խտանյութ, իսկ դա միջինը կազմում է 2150 տոննա ուրանի հանքաքար։

Ճեղքման ռեակցիայի արդյունքում միջուկային վառելիքում առաջանում են արագ նեյտրոններ։ Եթե ​​դրանք փոխազդում են տրոհվող նյութի հարևան միջուկների հետ և, իրենց հերթին, դրանցում առաջացնում են տրոհման ռեակցիա, տեղի է ունենում տրոհման դեպքերի թվի ավալանշային աճ։ Այս տրոհման ռեակցիան կոչվում է միջուկային տրոհման շղթայական ռեակցիա։

Ճեղքման շղթայական ռեակցիայի զարգացման համար ամենաարդյունավետը 0,1 կՎ-ից պակաս էներգիա ունեցող նեյտրոններն են։ Դրանք կոչվում են ջերմային, քանի որ դրանց էներգիան համեմատելի է մոլեկուլների ջերմային շարժման միջին էներգիայի հետ։ Համեմատության համար նշենք, որ միջուկների քայքայման ժամանակ առաջացած նեյտրոնների էներգիան 5 ՄէՎ է։ Դրանք կոչվում են արագ նեյտրոններ։ Նման նեյտրոնները շղթայական ռեակցիայի մեջ օգտագործելու համար նրանց էներգիան պետք է կրճատվի (դանդաղեցվի)։ Այս գործառույթները կատարում է հետաձգիչը: Մոդերատոր նյութերում արագ նեյտրոնները ցրվում են միջուկներով, և դրանց էներգիան վերածվում է մոդերատոր նյութի ատոմների ջերմային շարժման էներգիայի։ Որպես մոդերատոր առավել լայնորեն կիրառվում են գրաֆիտը, հեղուկ մետաղները (1-ին շղթայի հովացուցիչ նյութ)։

Շղթայական ռեակցիայի արագ զարգացումը ուղեկցվում է մեծ քանակությամբ ջերմության արտանետմամբ և ռեակտորի գերտաքացումով։ Ռեակտորի անշարժ ռեժիմը պահպանելու համար հսկիչ ձողերը ներմուծվում են ռեակտորի միջուկ՝ պատրաստված նյութերից, որոնք ուժեղ կլանում են ջերմային նեյտրոնները, օրինակ՝ բորից կամ կադմիումից:

Քայքայվող արտադրանքի կինետիկ էներգիան վերածվում է ջերմության: Ջերմությունը կլանում է միջուկային ռեակտորում շրջանառվող հովացուցիչ նյութը և տեղափոխվում ջերմափոխանակիչ (1-ին փակ միացում), որտեղ արտադրվում է գոլորշի (2-րդ միացում), որը պտտում է տուրբոգեներատորի տուրբինը։ Ռեակտորում հովացուցիչ նյութը հեղուկ նատրիումն է (1-ին միացում) և ջուրը (2-րդ միացում):

Ուրան-235-ը չվերականգնվող ռեսուրս է, և եթե ամբողջությամբ օգտագործվի միջուկային ռեակտորներում, այն ընդմիշտ կվերանա: Հետևաբար, գրավիչ է թվում որպես սկզբնական վառելիք օգտագործել ուրան-238 իզոտոպը, որն առկա է շատ ավելի մեծ քանակությամբ: Այս իզոտոպը չի ապահովում շղթայական ռեակցիա նեյտրոնների ազդեցության տակ։ Բայց այն կարող է կլանել արագ նեյտրոններ՝ այդ ընթացքում առաջացնելով ուրան-239: Ուրանի 239 միջուկներում սկսվում է բետա քայքայումը և ձևավորվում է նեպտունիում-239 (բնության մեջ չգտնվող): Այս իզոտոպը նույնպես քայքայվում է և վերածվում պլուտոնիում-239-ի (բնականաբար գոյություն չունի): Պլուտոնիում-239-ը նույնիսկ ավելի զգայուն է ջերմային նեյտրոնային տրոհման ռեակցիայի նկատմամբ: Միջուկային վառելիքի պլուտոնիում-239-ում տրոհման ռեակցիայի արդյունքում ձևավորվում են արագ նեյտրոններ, որոնք ուրանի հետ միասին ձևավորում են նոր վառելիք և տրոհման արտադրանք, որոնք ջերմություն են թողնում վառելիքի տարրերում (TVEL): Արդյունքում, բնական ուրանից 20-30 անգամ ավելի շատ էներգիա կարելի է ստանալ, քան սովորական միջուկային ռեակտորներում, որոնք օգտագործում են ուրան-235:

Ժամանակակից ձևավորումներում հեղուկ նատրիումը օգտագործվում է որպես հովացուցիչ նյութ: Այս դեպքում ռեակտորը կարող է աշխատել ավելի բարձր ջերմաստիճաններում՝ դրանով իսկ բարձրացնելով էլեկտրակայանի ջերմային արդյունավետությունը։ մինչև 40% .

Այնուամենայնիվ, պլուտոնիումի ֆիզիկական հատկությունները. թունավորությունը, ցածր կրիտիկական զանգվածը ինքնաբուխ տրոհման ռեակցիայի համար, բռնկումը թթվածնային միջավայրում, փխրունությունը և մետաղական վիճակում ինքնատաքացումը դժվարացնում են դրա արտադրությունը, մշակումը և մշակումը: Հետևաբար, բուծող ռեակտորները դեռ ավելի քիչ են տարածված, քան ջերմային նեյտրոնային ռեակտորները:

4. Ատոմակայաններ

Խաղաղ նպատակներով ատոմային էներգիան օգտագործվում է ատոմակայաններում։ Ատոմակայանների մասնաբաժինը էլեկտրաէներգիայի համաշխարհային արտադրության մեջ կազմում է մոտ 14% .

Որպես օրինակ՝ դիտարկենք Վորոնեժի ԱԷԿ-ում էլեկտրաէներգիա ստանալու սկզբունքը։ 571 Կ մուտքային ջերմաստիճանով հեղուկ մետաղական հովացուցիչ նյութը ալիքների միջոցով ուղարկվում է ռեակտորի միջուկ 157 ATM (15,7 ՄՊա) ճնշման տակ գտնվող ալիքներով, որը ռեակտորում ջեռուցվում է մինչև 595 Կ: Մետաղական հովացուցիչ նյութը ուղարկվում է դեպի գոլորշու գեներատոր, որի մեջ մտնում է սառը ջուր՝ վերածվելով գոլորշու 65,3 բանկոմատ (6,53 ՄՊա) ճնշմամբ։ Գոլորշին մատակարարվում է գոլորշու տուրբինի շեղբերին, որը պտտում է տուրբոգեներատորը։

Միջուկային ռեակտորներում արտադրվող գոլորշու ջերմաստիճանը զգալիորեն ցածր է, քան օրգանական վառելիքով աշխատող ջերմաէլեկտրակայանների գոլորշու գեներատորում։ Արդյունքում ջրով որպես հովացուցիչ նյութ գործող ատոմակայանների ջերմային արդյունավետությունը կազմում է ընդամենը 30%: Համեմատության համար նշենք, որ ածխի, նավթի կամ գազի վրա աշխատող էլեկտրակայաններում այն ​​հասնում է 40%-ի։

Ատոմային էլեկտրակայանները օգտագործվում են բնակչության էլեկտրամատակարարման և ջերմամատակարարման համակարգերում, իսկ ծովային նավերի վրա գտնվող մինի ատոմակայանները (միջուկային էներգիայով աշխատող նավեր, միջուկային սուզանավեր) օգտագործվում են պտուտակներ վարելու համար։

Ռազմական նպատակներով միջուկային էներգիան օգտագործվում է ատոմային ռումբերում։ Ատոմային ռումբը հատուկ արագ նեյտրոնային ռեակտոր է , որի ժամանակ տեղի է ունենում արագ անվերահսկելի շղթայական ռեակցիա՝ բարձր նեյտրոնների բազմապատկման գործակցով։ Ատոմային ռումբի միջուկային ռեակտորում մոդերատորներ չկան։ Այդ պատճառով սարքի չափերն ու քաշը փոքր են:

Ուրանի-235 ռումբի միջուկային լիցքը բաժանված է երկու մասի, որոնցից յուրաքանչյուրում շղթայական ռեակցիան անհնար է։ Պայթյունն իրականացնելու համար լիցքի կեսերից մեկը կրակում են մյուսի վրա, և երբ դրանք միանում են, գրեթե ակնթարթորեն տեղի է ունենում պայթուցիկ շղթայական ռեակցիա։ Պայթուցիկ միջուկային ռեակցիան ահռելի էներգիա է թողնում: Այս դեպքում հասնում է մոտ հարյուր միլիոն աստիճանի ջերմաստիճանի։ Տեղի է ունենում ճնշման վիթխարի աճ և ձևավորվում է հզոր պայթյունի ալիք։

Առաջին միջուկային ռեակտորը գործարկվել է Չիկագոյի համալսարանում (ԱՄՆ) 1942 թվականի դեկտեմբերի 2-ին։ Առաջին ատոմային ռումբը պայթեցվել է 1945 թվականի հուլիսի 16-ին Նյու Մեքսիկոյում (Ալամոգորդո)։ Դա պլուտոնիումի տրոհման սկզբունքով ստեղծված սարք էր։ Ռումբը բաղկացած էր պլուտոնիումից, որը շրջապատված էր քիմիական պայթուցիկի երկու շերտով՝ ապահովիչներով:

Առաջին ատոմակայանը, որը հոսանք է տվել 1951 թվականին, եղել է EBR-1 ատոմակայանը (ԱՄՆ)։ Նախկին ԽՍՀՄ-ում՝ Օբնինսկի ատոմակայանում (Կալուգայի մարզ, հոսանք է տվել 1954 թվականի հունիսի 27-ին)։ ԽՍՀՄ-ում 12 ՄՎտ հզորությամբ արագ նեյտրոնային ռեակտորով առաջին ատոմակայանը գործարկվել է 1969 թվականին Դիմիտրովգրադ քաղաքում։ 1984 թվականին աշխարհում գործում էր 317 ատոմակայան՝ 191 հազար ՄՎտ ընդհանուր հզորությամբ, որն այն ժամանակ կազմում էր էլեկտրաէներգիայի համաշխարհային արտադրության 12%-ը (1012 կՎտժ)։ 1981 թվականի դրությամբ աշխարհի ամենամեծ ատոմակայանը Բիբլիս ատոմակայանն էր (Գերմանիա), որի ռեակտորների ջերմային հզորությունը կազմում էր 7800 ՄՎտ։

ջերմամիջուկային ռեակցիաներկոչվում են թեթև միջուկների միաձուլման միջուկային ռեակցիաներ ավելի ծանր միջուկների։ Միջուկային միաձուլման ժամանակ օգտագործվող տարրը ջրածինն է։ Ջերմամիջուկային սինթեզի հիմնական առավելությունը հումքի գործնականում անսահմանափակ պաշարներն են, որոնք կարող են արդյունահանվել ծովի ջրից։ Ջրածինը այս կամ այն ​​ձևով կազմում է ամբողջ նյութի 90%-ը: Համաշխարհային օվկիանոսներում պարունակվող ջերմամիջուկային միաձուլման վառելիքը կտևի ավելի քան 1 միլիարդ տարի (արևային ճառագայթումը և արեգակնային համակարգում մարդկությունը շատ ավելի երկար չեն տևի): Օվկիանոսի 33 կմ ջրի մեջ պարունակվող ջերմամիջուկային միաձուլման հումքը էներգիայի պարունակությամբ համարժեք է պինդ վառելիքի բոլոր ռեսուրսներին (Երկրի վրա 40 միլիոն անգամ ավելի ջուր կա): Մեկ բաժակ ջրի մեջ պարունակվող դեյտերիումի էներգիան համարժեք է 300 լիտր բենզին այրելուն։

Ջրածնի 3 իզոտոպ կա Նրանց ատոմային զանգվածներն են -1,2 (դեյտերիում), 3 (տրիտիում): Այս իզոտոպները կարող են վերարտադրել այնպիսի միջուկային ռեակցիաներ, որոնցում ռեակցիայի վերջնական արտադրանքի ընդհանուր զանգվածը փոքր է ռեակցիայի մեջ մտած նյութերի ընդհանուր զանգվածից։ Զանգվածների տարբերությունը, ինչպես տրոհման ռեակցիայի դեպքում, ռեակցիայի արտադրանքի կինետիկ էներգիան է։ Միջին հաշվով, ջերմամիջուկային միաձուլման ռեակցիային մասնակցող նյութի զանգվածի նվազում ժամը 1-ին: համապատասխանում է 931 ՄէՎ էներգիայի արտազատմանը.

H 2 + H 2 \u003d H 3 + նեյտրոն + 3,2 ՄեՎ,

H 2 + H 2 \u003d H 3 + պրոտոն + 4.0 ՄէՎ,

H 2 + H 3 \u003d He 4 + նեյտրոն + 17,6 ՄէՎ:

Տրիտիումը բնության մեջ գործնականում բացակայում է։ Այն կարելի է ձեռք բերել նեյտրոնների փոխազդեցությամբ լիթիումի իզոտոպների հետ.

Li 6 + նեյտրոն \u003d He 4 + H 3 + 4,8 ՄէՎ:

Լույսի տարրերի միջուկների միաձուլումը բնականաբար չի լինում (բացառությամբ տարածության մեջ տեղի ունեցող գործընթացների): Որպեսզի միջուկները ստիպեն մտնել միաձուլման ռեակցիայի մեջ, պահանջվում են բարձր ջերմաստիճաններ (107 -109K կարգի): Այս դեպքում գազը իոնացված պլազմա է։ Այս պլազմայի սահմանափակման խնդիրը էներգիայի ստացման այս մեթոդի կիրառման գլխավոր խոչընդոտն է։ 10 միլիոն աստիճանի կարգի ջերմաստիճանը բնորոշ է Արեգակի կենտրոնական հատվածին։ Հենց ջերմամիջուկային ռեակցիաներն են էներգիայի աղբյուրը, որն ապահովում է Արեգակի և աստղերի ճառագայթումը:

Ներկայումս տեսական և փորձարարական աշխատանքներ են տարվում մագնիսական և իներցիալ պլազմայի սահմանափակման մեթոդների ուսումնասիրման ուղղությամբ։

Մագնիսական դաշտերի օգտագործման եղանակը. Ստեղծվում է մագնիսական դաշտ, որը թափանցում է շարժվող պլազմայի ալիքը։ Լիցքավորված մասնիկները, որոնք կազմում են պլազմա, մագնիսական դաշտում շարժվելիս ենթարկվում են մասնիկների շարժմանը և մագնիսական դաշտի գծերին ուղղահայաց ուժերին։ Այս ուժերի գործողության շնորհիվ մասնիկները պարուրաձև կշարժվեն դաշտային գծերով։ Որքան ուժեղ է մագնիսական դաշտը, այնքան ավելի խիտ է դառնում պլազմայի հոսքը՝ դրանով իսկ մեկուսացնելով կեղևի պատերից:

Պլազմայի իներցիոն սահմանափակում. Ռեակտորում ջերմամիջուկային պայթյուններ են իրականացվում վայրկյանում 20 պայթյուն հաճախականությամբ։ Այս գաղափարն իրականացնելու համար ջերմամիջուկային վառելիքի մասնիկը տաքացվում է 10 լազերներից կենտրոնացված ճառագայթմամբ մինչև միաձուլման ռեակցիայի բռնկման ջերմաստիճանը մի ժամանակ, մինչև այն ժամանակ ունենա ատոմների ջերմային շարժման պատճառով նկատելի տարածության վրա ցրվելու (10-9 վրկ.): )

Ջրածնային (ջերմամիջուկային) ռումբի հիմքում ընկած է ջերմամիջուկային միաձուլումը։ Նման ռումբում տեղի է ունենում պայթյունավտանգ բնույթի ինքնապահպանվող ջերմամիջուկային ռեակցիա։ Պայթուցիկը դեյտերիումի և տրիտիումի խառնուրդ է։ Որպես ակտիվացման էներգիայի աղբյուր (բարձր ջերմաստիճանի աղբյուր) օգտագործվում է միջուկային տրոհման ռումբի էներգիան։ Աշխարհի առաջին ջերմամիջուկային ռումբը ստեղծվել է ԽՍՀՄ-ում 1953 թվականին։

50-ականների վերջին ԽՍՀՄ-ը սկսեց աշխատել TOKAMAK տիպի ռեակտորներում ջերմամիջուկային միաձուլման գաղափարի վրա (կծիկի մագնիսական դաշտում տորոիդային խցիկ): Գործողության սկզբունքը հետևյալն է՝ տորոիդային խցիկը տարհանվում է և լցվում դեյտերիումի և տրիտիումի գազային խառնուրդով։ Խառնուրդի միջով անցնում է մի քանի միլիոն ամպերի հոսանք։ 1-2 վայրկյանում խառնուրդի ջերմաստիճանը բարձրանում է հարյուր հազարավոր աստիճանի։ Պլազմա ձևավորվում է պալատում: Հետագա ջեռուցումն իրականացվում է 100 - 200 կՎ էներգիայով չեզոք դեյտերիումի և տրիտիումի ատոմների ներարկումով։ Պլազմայի ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև տասնյակ միլիոնավոր աստիճաններ, և սկսվում է ինքնասպասարկման միաձուլման ռեակցիա: 10–20 րոպե հետո խցիկի պատերի մասնակի գոլորշիացող նյութից ծանր տարրերը կկուտակվեն պլազմայում։ Պլազման սառչում է, ջերմամիջուկային այրումը դադարում է։ Խցիկը պետք է նորից անջատվի և մաքրվի կուտակված կեղտից։ 5000 ՄՎտ ռեակտորի ջերմային հզորության դեպքում տորուսի չափերը հետևյալն են. Արտաքին շառավիղ -10 մ; ներքին շառավիղը՝ 2,5 մ։

Ջերմամիջուկային ռեակցիաները կառավարելու միջոց գտնելու հետազոտություն, այսինքն. Մեծ ինտենսիվությամբ զարգանում է ջերմամիջուկային էներգիայի օգտագործումը խաղաղ նպատակներով։

1991-ին Միացյալ Թագավորությունում եվրոպական միացյալ օբյեկտն առաջին անգամ ձեռք բերեց էներգիայի զգալի արտազատում վերահսկվող ջերմամիջուկային միաձուլման ընթացքում: Օպտիմալ ռեժիմը պահպանվել է 2 վայրկյան և ուղեկցվել է 1,7 ՄՎտ կարգի էներգիայի թողարկումով։ Առավելագույն ջերմաստիճանը եղել է 400 մլն աստիճան։

Ջերմամիջուկային էներգիայի գեներատոր. Երբ դեյտերիումն օգտագործվում է որպես ջերմամիջուկային վառելիք, էներգիայի երկու երրորդը պետք է ազատվի լիցքավորված մասնիկների կինետիկ էներգիայի տեսքով։ Էլեկտրամագնիսական մեթոդներով այս էներգիան կարող է վերածվել էլեկտրական էներգիայի։

Էլեկտրաէներգիա կարելի է ձեռք բերել տեղադրման անշարժ ռեժիմում և իմպուլսային: Առաջին դեպքում, իոնները և էլեկտրոնները, որոնք առաջանում են ինքնապահպանվող միաձուլման ռեակցիայի արդյունքում, հետաձգվում են մագնիսական դաշտի պատճառով: Իոնային հոսանքը էլեկտրոնային հոսանքից անջատվում է լայնակի մագնիսական դաշտի միջոցով։ Նման համակարգի արդյունավետությունն ուղղակի արգելակման ժամանակ կկազմի մոտ 50%, իսկ մնացած էներգիան կվերածվի ջերմության։

Fusion շարժիչներ (իրականացված չէ): Շրջանակ՝ տիեզերական տրանսպորտային միջոցներ: Ամբողջովին իոնացված դեյտերիումի պլազման 1 միլիարդ աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանում պահվում է թելում գերհաղորդիչ կծիկների գծային մագնիսական դաշտով: Աշխատանքային հեղուկը պատերի միջով սնվում է խցիկի մեջ, սառեցնում է դրանք և տաքանում՝ հոսելով պլազմայի սյունակի շուրջը։ Մագնիսական վարդակի ելքի իոնների արտահոսքի առանցքային արագությունը 10000 կմ/վ է։

1972թ.-ին Հռոմի ակումբի հանդիպման ժամանակ, որը կազմակերպություն է, որն ուսումնասիրում է պատճառները և լուծումներ է փնտրում մոլորակային մասշտաբով, գիտնականներ Է. ֆոն Վայնցսակերի, Ա. . Զեկույցում բերված տվյալների համաձայն՝ մոլորակի էներգիայի աղբյուրները՝ ածուխ, գազ, նավթ և ուրան, կգործեն մինչև 2030 թվականը։ Ածուխ արդյունահանելու համար, որից հնարավոր կլինի էներգիա ստանալ 1 դոլարով, անհրաժեշտ կլինի ծախսել 99 ցենտ արժողությամբ էներգիա։

Ուրանի 235-ը, որը ծառայում է որպես ատոմակայանների վառելիք, բնության մեջ այդքան էլ ես չեմ. աշխարհում ուրանի ընդհանուր քանակի միայն 5%-ը, որից 2%-ը գտնվում է Ռուսաստանում։ Ուստի ատոմակայանները կարող են օգտագործվել միայն օժանդակ նպատակներով։ Գիտնականների ուսումնասիրությունները, ովքեր փորձել են պլազմայից էներգիա ստանալ «TOKAMAKs»-ի վրա, մինչ օրս մնացել են թանկարժեք վարժություն։ 2000 թվականին տեղեկություններ կային, որ Եվրոպական ատոմային համայնքը (CERN) և Ճապոնիան կառուցում են TOKAMAK-ի առաջին հատվածը:

Փրկությունը կարող է լինել ոչ թե ատոմակայանի «խաղաղ ատոմը», այլ «ռազմականը»՝ ջերմամիջուկային ռումբի էներգիան։

Ռուս գիտնականներն իրենց գյուտը անվանել են պայթուցիկ այրման կաթսա (FAC): PIC-ի շահագործման սկզբունքը հիմնված է գերփոքր ջերմամիջուկային ռումբի պայթյունի վրա հատուկ սարկոֆագում՝ կաթսայում: Պայթյունները պարբերաբար տեղի են ունենում. Հետաքրքիր է, որ PBC-ում պայթյունի ժամանակ կաթսայի պատերի վրա ճնշումը ավելի քիչ է, քան սովորական մեքենայի բալոններում։

KVS-ի անվտանգ շահագործման համար կաթսայի ներքին տրամագիծը պետք է լինի առնվազն 100 մետր: Կրկնակի պողպատե պատերը և 30 մետր հաստությամբ երկաթբետոնե պատյանը կթուլացնեն թրթռումները: Դրա կառուցման համար կօգտագործվի միայն բարձրորակ պողպատ, ինչպես երկու ժամանակակից ռազմական ռազմանավերի համար։ ԿՎՍ-ը նախատեսվում է կառուցել 5 տարով։ 2000 թվականին Ռուսաստանի փակ քաղաքներից մեկում 2-4 կիլոտոննա միջուկային համարժեք «ռումբի» համար փորձարարական օբյեկտի կառուցման նախագիծ է պատրաստվել։ Այս FAC-ի արժեքը 500 միլիոն դոլար է։ Գիտնականները հաշվարկել են, որ այն կվճարի մեկ տարում, իսկ եւս 50 տարի գործնականում անվճար էլեկտրաէներգիա ու ջերմություն կտրամադրի։ Նախագծի ղեկավարի խոսքով՝ մեկ տոննա նավթի այրման արդյունքում արտադրվող էներգիայի արժեքը 10 դոլարից պակաս կլինի։

40 KVG-ներ ի վիճակի են բավարարել ողջ ազգային էներգետիկ հատվածի կարիքները: Հարյուրը՝ Եվրասիական մայրցամաքի բոլոր երկրները։

1932 թվականին փորձնականորեն հայտնաբերվեց պոզիտրոնը՝ էլեկտրոնի զանգվածով, բայց դրական լիցքով մասնիկ։ Շուտով առաջարկվեց, որ լիցքի սիմետրիա գոյություն ունի բնության մեջ. ա) յուրաքանչյուր մասնիկ պետք է ունենա հակամասնիկ. բ) բնության օրենքները չեն փոխվում, երբ բոլոր մասնիկները փոխարինվում են համապատասխան հակամասնիկներով և հակառակը։ Հակապրոտոնը և հականեյտրոնը հայտնաբերվել են 1950-ականների կեսերին։ Սկզբունքորեն հականյութը կարող է գոյություն ունենալ՝ բաղկացած ատոմներից, որոնց միջուկները ներառում են հակապրոտոններ և հականեյտրոններ, իսկ դրանց թաղանթը ձևավորվում է պոզիտրոններով։

Տիեզերական չափերի հակամատերիայի կլաստերները կստեղծեն հակաաշխարհներ, բայց դրանք բնության մեջ չեն հայտնաբերվել: Հականյութը սինթեզվել է միայն լաբորատոր մասշտաբով: Այսպիսով, 1969 թվականին Սերպուխովի արագացուցչում խորհրդային ֆիզիկոսները գրանցեցին հակահելիումի միջուկներ՝ բաղկացած երկու հակապրոտոններից և մեկ հականեյտրոնից։

Էներգիայի փոխակերպման հնարավորությունների հետ կապված՝ հականյութը ուշագրավ է նրանով, որ նյութի հետ շփվելիս տեղի է ունենում ոչնչացում (ոչնչացում)՝ վիթխարի էներգիայի արտազատմամբ (նյութերի երկու տեսակներն էլ անհետանում են՝ վերածվելով ճառագայթման)։ Այսպիսով, էլեկտրոնն ու պոզիտրոնը, ոչնչացնելով, առաջացնում են երկու ֆոտոն։ Նյութի մի տեսակ՝ լիցքավորված զանգվածային մասնիկներ, անցնում է նյութի մեկ այլ տեսակի՝ չեզոք զանգված չունեցող մասնիկների մեջ: Էյնշտեյնի հարաբերությունների օգտագործումը էներգիայի և զանգվածի համարժեքության վերաբերյալ (E = mc 2),Հեշտ է հաշվարկել, որ նյութի մեկ գրամի ոչնչացման արդյունքում ստացվում է նույն էներգիան, որը կարելի է ստանալ 10000 տոննա ածուխ այրելով, իսկ մեկ տոննա հականյութը բավական կլինի ամբողջ մոլորակը մեկ տարի էներգիայով ապահովելու համար։

Աստղաֆիզիկոսները կարծում են, որ հենց ոչնչացումն է ապահովում քվազի աստղային օբյեկտների՝ քվազարների հսկա էներգիան։

1979 թվականին մի խումբ ամերիկացի ֆիզիկոսների հաջողվեց գրանցել բնական հակապրոտոնների առկայությունը։ Դրանք բերվել են տիեզերական ճառագայթներով։

Միջուկային էներգիայի համատարած օգտագործումը սկսվել է գիտատեխնիկական առաջընթացի շնորհիվ, ոչ միայն ռազմական ոլորտում, այլև խաղաղ նպատակներով։ Այսօր առանց դրա անհնար է անել արդյունաբերության, էներգետիկայի և բժշկության ոլորտում։

Սակայն միջուկային էներգիայի օգտագործումը ոչ միայն առավելություններ ունի, այլեւ թերություններ։ Դա առաջին հերթին ճառագայթման վտանգն է թե՛ մարդկանց, թե՛ շրջակա միջավայրի համար։

Միջուկային էներգիայի օգտագործումը զարգանում է երկու ուղղությամբ՝ էներգիայի օգտագործում և ռադիոակտիվ իզոտոպների օգտագործում։

Ի սկզբանե ենթադրվում էր, որ ատոմային էներգիան պետք է օգտագործվեր միայն ռազմական նպատակներով, և բոլոր զարգացումները գնում էին այս ուղղությամբ։

Միջուկային էներգիայի օգտագործումը ռազմական ոլորտում

Միջուկային զենք արտադրելու համար օգտագործվում են մեծ քանակությամբ բարձր ակտիվ նյութեր։ Փորձագետների գնահատմամբ՝ միջուկային մարտագլխիկները պարունակում են մի քանի տոննա պլուտոնիում։

Միջուկային զենքը հիշատակվում է, քանի որ դրանք ոչնչացնում են հսկայական տարածքներ։

Ըստ լիցքի տարածության և հզորության՝ միջուկային զենքերը բաժանվում են.

• Մարտավարական.
• Օպերատիվ-մարտավարական.
• Ռազմավարական.

Միջուկային զենքերը բաժանվում են ատոմային և ջրածնի։ Միջուկային զենքը հիմնված է ծանր միջուկների տրոհման և ռեակցիաների անվերահսկելի շղթայական ռեակցիաների վրա, շղթայական ռեակցիայի համար օգտագործվում է ուրան կամ պլուտոնիում։

Նման մեծ քանակությամբ վտանգավոր նյութերի պահեստավորումը մեծ սպառնալիք է մարդկության համար։ Իսկ ատոմային էներգիայի օգտագործումը ռազմական նպատակներով կարող է հանգեցնել սարսափելի հետեւանքների։

Առաջին անգամ միջուկային զենքը կիրառվել է 1945 թվականին ճապոնական Հիրոսիմա և Նագասակի քաղաքների վրա հարձակվելու համար։ Այս հարձակման հետևանքները աղետալի էին. Ինչպես գիտեք, սա ատոմային էներգիայի առաջին և վերջին օգտագործումն էր պատերազմում։

Ատոմային էներգիայի միջազգային գործակալություն (ՄԱԳԱՏԷ)

ՄԱԳԱՏԷ-ն ստեղծվել է 1957 թվականին՝ նպատակ ունենալով զարգացնել համագործակցությունը երկրների միջև ատոմային էներգիայի խաղաղ նպատակներով օգտագործման ոլորտում։ Գործակալությունն ի սկզբանե իրականացնում է «Միջուկային անվտանգություն և շրջակա միջավայրի պահպանություն» ծրագիրը։

Բայց ամենակարեւոր գործառույթը միջուկային ոլորտում երկրների գործունեության նկատմամբ վերահսկողությունն է։ Կազմակերպությունը վերահսկում է, որ միջուկային էներգիայի զարգացումն ու օգտագործումը տեղի ունենա միայն խաղաղ նպատակներով։

Այս ծրագրի նպատակն է ապահովել միջուկային էներգիայի անվտանգ օգտագործումը, մարդու և շրջակա միջավայրի պաշտպանությունը ճառագայթման ազդեցությունից։ Գործակալությունն ուսումնասիրել է նաեւ Չեռնոբիլի ատոմակայանում տեղի ունեցած վթարի հետեւանքները։

Գործակալությունը նաև աջակցում է խաղաղ նպատակներով միջուկային էներգիայի ուսումնասիրմանը, զարգացմանը և օգտագործմանը և հանդես է գալիս որպես միջնորդ գործակալության անդամների միջև ծառայությունների և նյութերի փոխանակման գործում:

ՄԱԿ-ի հետ միասին ՄԱԳԱՏԷ-ն սահմանում և սահմանում է անվտանգության և առողջության չափանիշներ:

Միջուկային էներգիա

20-րդ դարի քառասունականների երկրորդ կեսին խորհրդային գիտնականները սկսեցին մշակել ատոմի խաղաղ օգտագործման առաջին նախագծերը։ Այս զարգացումների հիմնական ուղղությունը էլեկտրաէներգետիկ արդյունաբերությունն էր։

Իսկ 1954 թվականին ԽՍՀՄ-ում կառուցվել է կայան։ Դրանից հետո ատոմային էներգիայի արագ աճի ծրագրեր սկսեցին մշակվել ԱՄՆ-ում, Մեծ Բրիտանիայում, Գերմանիայում և Ֆրանսիայում։ Բայց դրանց մեծ մասը չիրականացվեց։ Ինչպես պարզվեց, ատոմակայանը չէր կարող մրցել ածխով, գազով և մազութով աշխատող կայանների հետ։

Սակայն համաշխարհային էներգետիկ ճգնաժամի սկսվելուց և նավթի գների աճից հետո միջուկային էներգիայի պահանջարկը մեծացավ։ Անցյալ դարի 70-ականներին փորձագետները կարծում էին, որ բոլոր ատոմակայանների հզորությունը կարող է փոխարինել էլեկտրակայանների կեսին։

80-ականների կեսերին միջուկային էներգիայի աճը կրկին դանդաղեց, երկրները սկսեցին վերանայել նոր ատոմակայանների կառուցման ծրագրերը։ Դրան նպաստեցին ինչպես էներգախնայողության քաղաքականությունը, այնպես էլ նավթի գների անկումը, ինչպես նաև Չեռնոբիլի ատոմակայանի աղետը, որը բացասական հետևանքներ ունեցավ ոչ միայն Ուկրաինայի համար։

Դրանից հետո որոշ երկրներ ընդհանրապես դադարեցրին ատոմակայանների կառուցումն ու շահագործումը։

Միջուկային էներգիա տիեզերական ճանապարհորդության համար

Ավելի քան երեք տասնյակ միջուկային ռեակտորներ թռան տիեզերք, դրանք օգտագործվեցին էներգիա արտադրելու համար։

Ամերիկացիներն առաջին անգամ տիեզերքում միջուկային ռեակտոր են օգտագործել 1965 թվականին։ Որպես վառելիք օգտագործվել է ուրան-235-ը։ Նա աշխատել է 43 օր։

Խորհրդային Միությունում Ատոմային էներգիայի ինստիտուտում գործարկվեց «Ռոմաշկա» ռեակտորը։ Ենթադրվում էր, որ այն պետք է օգտագործվեր տիեզերանավի վրա, սակայն բոլոր փորձարկումներից հետո այն երբեք տիեզերք չարձակվեց:

Հաջորդ Buk միջուկային կայանքն օգտագործվել է ռադարային հետախուզական արբանյակի վրա: Առաջին ապարատը գործարկվել է 1970 թվականին Բայկոնուր տիեզերակայանից։

Այսօր Roskosmos-ը և Rosatom-ն առաջարկում են նախագծել տիեզերանավ, որը հագեցած կլինի միջուկային հրթիռային շարժիչով և կկարողանա հասնել Լուսին և Մարս: Բայց առայժմ ամեն ինչ առաջարկի փուլում է:

Միջուկային էներգիայի կիրառումը արդյունաբերության մեջ

Միջուկային էներգիան օգտագործվում է քիմիական վերլուծության զգայունությունը բարձրացնելու և ամոնիակ, ջրածին և այլ քիմիական նյութեր արտադրելու համար, որոնք օգտագործվում են պարարտանյութեր պատրաստելու համար:

Միջուկային էներգիան, որի օգտագործումը քիմիական արդյունաբերության մեջ հնարավորություն է տալիս ձեռք բերել նոր քիմիական տարրեր, օգնում է վերստեղծել երկրակեղևում տեղի ունեցող գործընթացները։

Միջուկային էներգիան օգտագործվում է նաև աղի ջրի աղազրկման համար։ Սև մետալուրգիայում կիրառումը թույլ է տալիս վերականգնել երկաթը երկաթի հանքաքարից: Գունավոր - օգտագործվում է ալյումինի արտադրության համար։

Ատոմային էներգիայի օգտագործումը գյուղատնտեսության մեջ

Գյուղատնտեսության մեջ միջուկային էներգիայի օգտագործումը լուծում է սելեկցիոն խնդիրները և օգնում վնասատուների դեմ պայքարում։

Միջուկային էներգիան օգտագործվում է սերմերում մուտացիաներ ստեղծելու համար։ Դա արվում է նոր սորտեր ստանալու համար, որոնք ավելի շատ բերք են բերում և դիմացկուն են մշակաբույսերի հիվանդություններին: Այսպիսով, Իտալիայում մակարոնեղենի պատրաստման համար աճեցված ցորենի կեսից ավելին բուծվել է մուտացիաների միջոցով:

Ռադիոիզոտոպները նույնպես օգտագործվում են պարարտանյութերի կիրառման լավագույն եղանակները որոշելու համար: Օրինակ՝ նրանց օգնությամբ պարզվել է, որ բրինձ աճեցնելիս հնարավոր է նվազեցնել ազոտական ​​պարարտանյութերի կիրառումը։ Սա ոչ միայն խնայեց գումարը, այլեւ փրկեց շրջակա միջավայրը:

Միջուկային էներգիայի մի փոքր տարօրինակ օգտագործումը միջատների թրթուրների ճառագայթումն է: Դա արվում է շրջակա միջավայրի համար դրանք անվնաս ցուցադրելու նպատակով։ Այս դեպքում ճառագայթված թրթուրներից առաջացած միջատները սերունդ չունեն, բայց մնացած առումներով միանգամայն նորմալ են։

միջուկային բժշկություն

Ճշգրիտ ախտորոշումը կատարելու համար բժշկությունն օգտագործում է ռադիոակտիվ իզոտոպներ։ Բժշկական իզոտոպներն ունեն կարճ կիսամյակ և առանձնահատուկ վտանգ չեն ներկայացնում ինչպես մյուսների, այնպես էլ հիվանդի համար:

Բժշկության մեջ միջուկային էներգիայի մեկ այլ կիրառություն հայտնաբերվեց բոլորովին վերջերս։ Սա պոզիտրոնային էմիսիոն տոմոգրաֆիա է: Այն կարող է օգնել հայտնաբերել քաղցկեղը վաղ փուլում:

Միջուկային էներգիայի կիրառումը տրանսպորտում

Անցյալ դարի 50-ականների սկզբին փորձեր արվեցին ստեղծել միջուկային էներգիայով տանկ։ Զարգացումը սկսվեց ԱՄՆ-ում, սակայն նախագիծը այդպես էլ կյանքի չկոչվեց: Հիմնականում այն ​​պատճառով, որ այդ տանկերում նրանք չէին կարողանում լուծել անձնակազմի վահանի խնդիրը։

Հայտնի Ford ընկերությունն աշխատում էր ատոմային էներգիայով աշխատող ավտոմեքենայի վրա։ Բայց նման մեքենայի արտադրությունը դասավորությունից այն կողմ չի անցել։

Բանն այն է, որ միջուկային կայանքը շատ տեղ է գրավել, և մեքենան շատ ընդհանուր է ստացվել։ Կոմպակտ ռեակտորները երբեք չհայտնվեցին, ուստի հավակնոտ նախագիծը սահմանափակվեց:

Հավանաբար ամենահայտնի տրանսպորտը, որն աշխատում է միջուկային էներգիայով, տարբեր նավերն են՝ ինչպես ռազմական, այնպես էլ քաղաքացիական.

• Տրանսպորտային նավեր.
• Ավիակիրներ.
• Սուզանավեր.
• Կռուիզերներ.
• Միջուկային սուզանավեր.

Միջուկային էներգիայի օգտագործման դրական և բացասական կողմերը

Այսօր համաշխարհային էներգիայի արտադրության մեջ բաժինը կազմում է մոտավորապես 17 տոկոս։ Թեև մարդկությունն օգտագործում է, բայց նրա պաշարներն անսահման չեն։

Ուստի որպես այլընտրանք օգտագործվում է, սակայն դրա ստացման և օգտագործման գործընթացը կապված է կյանքի և շրջակա միջավայրի համար մեծ վտանգի հետ։

Իհարկե, միջուկային ռեակտորները մշտապես բարելավվում են, ձեռնարկվում են անվտանգության բոլոր հնարավոր միջոցները, բայց երբեմն դա բավարար չէ։ Օրինակ՝ Չեռնոբիլի և Ֆուկուսիմայի վթարները։

Մի կողմից՝ ճիշտ աշխատող ռեակտորը շրջակա միջավայր չի արձակում ոչ մի ճառագայթում, մինչդեռ ՋԷԿ-երից մեծ քանակությամբ վնասակար նյութեր են ներթափանցում մթնոլորտ։

Ամենամեծ վտանգը սպառված վառելիքն է, դրա վերամշակումն ու պահեստավորումը։ Քանի որ մինչ օրս միջուկային թափոնների հեռացման լիովին անվտանգ միջոց չի հորինվել։