Na kraju Drugog svjetskog rata, dvije nuklearne bombe bačene su na japanske gradove Hirošimu i Nagasaki. Novo oružje pokazalo se najsmrtonosnijim u ljudskoj povijesti. Nuklearna utrka između SSSR-a i SAD-a koja je uslijedila dodatno je pogoršala strahove svjetske zajednice od nuklearnog faktora. No, osim atomskih bojnih glava, pojavio se i miroljubivi atom. Ovaj izraz se odnosi na nuklearnu energiju.
načelo rada NPP
Rad bilo koje nuklearne elektrane temelji se na reakciji fisije atoma. Da bismo ga nazvali, potrebno je provesti neutronsko bombardiranje jezgri urana-235. Najmanje čestice se dijele na fragmente, stvarajući ogromnu količinu gama zraka i toplinske energije.
Miran atom može ostati miran samo pod strogom kontrolom, obaveznom za nuklearne elektrane. Činjenica je da tijekom fisije nastaju neutroni koji dovode do novih lančanih reakcija. Nekontrolirano omotavanje jezgri dovodi do eksplozije. To je princip koji je u osnovi djelovanja atomskih bombi. U elektranama se proces kontrolira, a višak energije usmjerava u koristan kanal za ljude.
Uran-235
Nuklearno gorivo se stavlja u posebne šipke prije upotrebe. Pohranjuje se u obliku tableta napravljenih od uranovog oksida. Treba razumjeti da je ova tvar heterogena. 3% ovih tableta sastoji se od urana-235 (on je taj koji je fisilan tijekom reakcije), ostatak je uran-238 (ovaj izotop nije fisilan).
Zašto je ovaj omjer potreban? Da bi proces bio pod kontrolom. Radni reaktor pokreće reakciju fisije. Tijekom svog razvoja količina urana-235 se smanjuje. Istodobno se povećava volumen proizvoda fisije. Ovo je nuklearni otpad. Oni predstavljaju ozbiljnu opasnost za okoliš i stoga se moraju pravilno zbrinuti. Može li atom biti miran? Kao što je vidljivo iz opisane tehnologije, samo uz strogo poštivanje uputa i pravila procesa proizvodnje.
Preduvjeti za pojavljivanje
Nuklearna (atomska) energija nastala je sredinom 20. stoljeća. Od tada su izgrađene stotine nuklearnih elektrana diljem svijeta (danas rade 442). Mirni atom osigurava više od polovice energije potrebne Francuskoj, Poljskoj, Litvi, Slovačkoj, Švedskoj i Južnoj Koreji. U zapadnoj Europi nuklearne elektrane proizvode oko trećinu električne energije.
Sve je počelo 1939. godine, kada je u Njemačkoj otkrivena fisija urana. Istraživanja Nijemaca bila su iznimno zainteresirana za SSSR. Znanstvenicima je odmah postalo jasno da novootkriveni proces omogućuje proizvodnju golemih količina energije. Kad bi stručnjaci mogli naučiti kontrolirati složene reakcije, to bi riješilo mnoge ekonomske probleme.problema. Prvo sovjetsko istraživanje vezano za mirni atom odvijalo se u RIAN-u (Radium Institute of the Academy of Sciences) pod vodstvom izvanrednog fizičara Igora Kurchatova.
Nuklearna utrka
Rad sovjetskih znanstvenika bio je otežan zbog nepostojanja vlastitih rezervi urana u SSSR-u. Osim toga, 1941. počeo je Veliki domovinski rat, a revolucionarna otkrića morala su se na neko vrijeme zaboraviti. U tom kontekstu, dnevni red je presretnut u Velikoj Britaniji, SAD-u i Njemačkoj. Paradoks leži u činjenici da se nuklearna energija pojavila kao izdanak militarističkog projekta. Naravno, zaraćene zemlje su prije svega pokušale nabaviti najmoćnije oružje, a tek onda razmišljale o miroljubivim načinima korištenja svojih otkrića.
Prvi eksperimentalni nuklearni reaktor pokrenut je u Sjedinjenim Državama u prosincu 1942. Voditelj projekta bio je talijanski znanstvenik Enrico Fermi. U SSSR-u se prvi reaktor pojavio krajem 1946. u Institutu za atomsku energiju. U to vrijeme već se dogodilo američko bombardiranje Hirošime i Nagasakija. U SSSR-u je atomska bomba stvorena 1949., a hidrogenska bomba 1953. godine. Rat je već završio, a znanstvenici su počeli pripremati nuklearni reaktor koji će raditi za nacionalnu ekonomiju Sovjetskog Saveza.
gradnja nuklearne elektrane
Prva nuklearna elektrana na svijetu pokrenuta je u ljeto 1954. Ispostavilo se da je to nuklearna elektrana Obninsk, koja se nalazi u regiji Kaluga. U SAD-u su s malim zakašnjenjem također počeli provoditi projekt atomske energije. 1956. Amerikancima je po prvi put uspjelo uz pomoćreaktor za dobivanje struje. Postupno se u dvije velesile osnivalo sve više novih nuklearnih elektrana. Svaki od njih srušio je još jedan rekord snage.
Vrhunac razvoja nuklearne energije došao je u drugoj polovici 1960-ih. Tada se broj izgradnje nuklearnih elektrana počeo smanjivati. U Sjedinjenim Državama je u Kongresu i znanstvenoj zajednici započela rasprava o problemima povezanim sa sigurnošću mirnog atoma. Ipak, do 1986. proizvodnja nuklearne energije dosegla je 15% one proizvedene u konvencionalnim elektranama.
Simbol nuklearne energije
Godine 1958. otvoren je Atomium u Bruxellesu, gdje je održana sljedeća svjetska izložba. Koncept dizajna razvio je arhitekt André Waterkeyner. Atomij izgleda kao povećana kristalna rešetka željeza: devet atoma spojenih zajedno. Težina konstrukcije je 2400 tona, a visina 102 metra. Posjetitelji mogu ući u šest od devet područja. Ovi modeli atoma, uvećani stotine milijardi puta, međusobno su povezani s dvadeset 23-metarskih cijevi. Unutra su hodnici i pokretne stepenice.
Fotografija “mirnog atoma”, koja se pojavila u Bruxellesu na vrhuncu atomske ere, brzo se proširila svijetom, a Atomium je postao simbol sve nuklearne energije i ideje da revolucionarna znanstvena otkrića trebaju koristiti za dobrobit čovječanstva, a ne za ratove i uništenje. Belgijski orijentir spominje se u romanu slavnih sovjetskih pisaca znanstvene fantastike braće Strugatski "Ponedjeljak počinje u subotu". Simbol mirnog atoma pojavljuje se na mnogim crtežima, kao i na amblemima posvećenim nuklearnoj energiji.
Ekološki faktor
Problem onečišćenja okoliša radioaktivnim otpadom svake godine postaje sve hitniji. Na primjer, u modernoj Rusiji, osoblje 10 nuklearnih elektrana angažirano je na mirnoj nuklearnoj energiji. Sva ova poduzeća zahtijevaju posebnu pažnju ekologa i vladinih odjela.
50.000 kubičnih metara radioaktivnog otpada akumulira se u Europskoj uniji svake godine. Ključni problem je što takvi ostaci ostaju opasni tisućama godina (na primjer, razdoblje raspada plutonija-239 je 24 tisuće godina).
Upravljanje otpadom
Danas postoji nekoliko koncepata o tome kako najbolje zbrinuti radioaktivni otpad. Prva ideja je stvoriti groblja koja se nalaze na dnu oceana. Ovo je prilično težak način za implementaciju. Kontejneri moraju biti smješteni na znatnoj dubini, osim toga, mogu ih oštetiti morske struje.
Drugu ideju razmatra NASA, gdje predlažu slanje nuklearnog otpada u svemir. Ova metoda je sigurna za Zemlju, ali prepuna pretjerane potrošnje. Postoje i druge ideje: odvoziti otpad na nenaseljene otoke ili ih zakopati u led Antarktika. Najprihvatljivija opcija danas je izgradnja groblja u stjenovitim podzemnim stijenama. Istraživanja vezana uz ovu ideju nastavljaju se u Njemačkoj i Švicarskoj.
černobilska lekcija
Dugo se vrijeme nuklearna energija smatrala neospornom. Za nekolikoDesetljećima je mirni atom u SSSR-u i drugim zemljama nastavio svoju ekonomsku ekspanziju. Međutim, 1986. godine u Černobilu se dogodila tragedija koja je natjerala čovječanstvo da preispita svoj stav prema nuklearnim elektranama. Na postaji u blizini Pripjata dogodila se eksplozija koja je rezultirala uništenjem reaktora i ispuštanjem u okoliš značajne količine radioaktivnih tvari opasnih po zdravlje.
Čuveni sovjetski slogan "Miran atom u svakom domu" bio je ugrožen. U prvim mjesecima nakon nesreće umrlo je 30 ljudi. Međutim, pravi učinci izloženosti došli su kasnije. Tijekom sljedećih godina još desetine ljudi umrlo je u agoniji od strašne bolesti. Tisuće građana SSSR-a bile su u zoni zaraze. Značajna područja Bjelorusije, Ukrajine i Rusije postala su neprikladna za poljoprivredu. Nesreća u nuklearnoj elektrani u Černobilu dovela je do izbijanja javne fobije u odnosu na nuklearnu energiju. Nakon te tragedije mnoge su postaje širom svijeta zatvorene.
Iako su se sigurnosne mjere u takvim poduzećima značajno poboljšale tijekom 30 godina, teoretski bi se tragedija slična Černobilu mogla ponoviti. Bilo je nesreća i prije i nakon nuklearne elektrane u Černobilu: 1957. - u Velikoj Britaniji (Windscale), 1979. - u SAD-u (Otok tri milje), 2011. - u Japanu (Fukushima). Danas je IAEA prikupila informacije o više od 1000 izvanrednih situacija na postajama. Uzroci nesreća: ljudski faktor (80% slučajeva), rjeđe - nedostaci u dizajnu. U Fukushimi u Japanu došlo je do izvanrednog stanja zbog snažnog potresa i tsunamija koji je uslijedio.
Izgledi za nuklearnu energiju
Pitanje ima li mirni atom budućnost komplicirano je s ekonomske točke gledišta i izaziva mnogo kontroverzi među stručnjacima. Zbog velikog broja sukobljenih čimbenika, njegova je budućnost nejasna i maglovita. Najnovije prognoze Međunarodne energetske agencije sugeriraju da će, ako se nastave trenutni trendovi, udio električne energije proizvedene u nuklearnim elektranama pasti sa 15% na 9% do 2030.
Donedavno je nuklearna energija bila tražena, uključujući i visoke cijene nafte. Međutim, 2014. su naglo pali. Tako se pojavila još jedna jeftinija alternativa nuklearnim elektranama. Također je važno da miroljubivi atom ljudima daje samo električnu energiju (to jest, čak i uz široku upotrebu, ne može potpuno osloboditi društvo energetske ovisnosti).
Nafta ili struja?
Nafta je, unatoč svemu, važna za industriju i transport. Oko 40% energije koju SAD troše osigurava ovaj resurs. Japan i Francuska nisu se mogli riješiti ovisnosti o nafti (iako aktivno koriste nuklearne elektrane). Pa ima li mirni atom budućnost ili je osuđen da ostane u sjeni "crnog zlata"? Ovi trendovi sugeriraju da bi nuklearne elektrane mogle biti stvar prošlosti. Međutim, neki nedavni razvoji dali su nuklearnoj energiji novi život.
Govorimo o pojavi automobila koji rade na struju umjesto na benzin. Danas takav transport sve više osvaja tržišta SAD-a i Europe. Za nekoliko desetljeća električna vozilapostat će norma. U ovom trenutku miroljubivi atom ponovno može priskočiti u pomoć svjetskoj ekonomiji. Nuklearne elektrane su u stanju riješiti problem sve veće potražnje različitih zemalja za električnom energijom.
Energija fuzije
Postoji još jedna perspektiva u kojoj miroljubivi atom može ostvariti ekonomski trijumf. Jedan od najvažnijih problema vezanih uz rad nuklearnih elektrana je sigurnost okoliša. Pitanje složenosti zbrinjavanja radioaktivnog otpada i istrošenog goriva potaknulo je ideju preformatiranja nuklearnih reaktora u nove nuklearne fuzijske reaktore. Takva poduzeća bit će potpuno sigurna za okoliš. Ali prije nego što se ova tehnologija miroljubivog atoma uvede u proizvodnju, stručnjaci će morati proći dug put.
Timovi iz 33 zemlje svijeta već rade na termonuklearnom projektu. Globalna priroda ideje termonuklearnog goriva posljedica je njezinih brojnih prednosti. Ne samo da je siguran sa stajališta ekologije, već je i neiscrpan. Resurs potreban znanstvenicima je deuterij koji se dobiva iz oceana. Glavna tehnološka razlika između termonuklearne stanice i nuklearne elektrane je u tome što će se nuklearna fuzija odvijati u novim poduzećima (fisija jezgre se provodi u bivšim nuklearnim elektranama). Možda je ova tehnologija budućnost mirnog atoma.
