Способы применения термоядерной энергии

Применение ядерной энергии: проблемы и перспективы

Повсеместное применение ядерной энергии началось благодаря научно-техническому прогрессу не только в военной области, но и в мирных целях. Сегодня нельзя обойтись без нее в промышленности, энергетике и медицине.

Вместе с тем, использование ядерной энергии имеет не только преимущества, но и недостатки. Прежде всего, это опасность радиации, как для человека, так и для окружающей среды.

Применение ядерной энергии развивается в двух направлениях: использование в энергетике и использование радиоактивных изотопов.

Изначально атомную энергию предполагалось использовать только в военных целях, и все разработки шли в этом направлении.

Использование ядерной энергии в военной сфере

Большое количество высокоактивных материалов используют для производства ядерного оружия. По оценкам экспертов, ядерные боеголовки содержат несколько тонн плутония.

Ядерное оружие относят к оружию массового поражения, потому что оно производит разрушения на огромных территориях.

По радиусу действия и мощности заряда ядерное оружие делится на:

• Тактическое.
• Оперативно-тактическое.
• Стратегическое.

Ядерные боеприпасы делят на атомные и водородные. В основу ядерного оружия положены неуправляемые цепные реакции деления тяжелых ядер и реакции термоядерного синтеза. Для цепной реакции используют уран либо плутоний.

Хранение такого большого количества опасных материалов – это большая угроза для человечества. А применение ядерной энергии в военных целях может привести к тяжелым последствиям.

Впервые ядерное оружие было применено в 1945 году для атаки на японские города Хиросима и Нагасаки. Последствия этой атаки были катастрофичными. Как известно, это было первое и последнее применение ядерной энергии в войне.

Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ)

МАГАТЭ создано в 1957 году с целью развития сотрудничества между странами в области использования атомной энергии в мирных целях. С самого начала агентство осуществляет программу «Ядерная безопасность и защита окружающей среды».

Но самая главная функция – это контроль за деятельностью стран в ядерной сфере. Организация контролирует, чтобы разработки и использование ядерной энергии происходили только в мирных целях.

Цель этой программы – обеспечивать безопасное использование ядерной энергии, защита человека и экологии от воздействия радиации. Также агентство занималось изучением последствий аварии на Чернобыльской АЭС.

Также агентство поддерживает изучение, развитие и применение ядерной энергии в мирных целях и выступает посредником при обмене услугами и материалами между членами агентства.

Вместе с ООН МАГАТЭ определяет и устанавливает нормы в области безопасности и охраны здоровья.

Атомная энергетика

Во второй половине сороковых годов двадцатого столетия советские ученые начали разрабатывать первые проекты мирного использования атома. Главным направлением этих разработок стала электроэнергетика.

И в 1954 году в СССР построили первую в мире атомную станцию. После этого программы быстрого роста атомной энергетики начали разрабатывать в США, Великобритании, ФРГ и Франции. Но большинство из них не были выполнены. Как оказалось, АЭС не смогла конкурировать со станциями, которые работают на угле, газе и мазуте.

Но после начала мирового энергетического кризиса и подорожания нефти спрос на атомную энергетику вырос. В 70-х годах прошлого столетия эксперты считали, что мощность всех АЭС сможет заменить половину электростанций.

В середине 80-х рост атомной энергетики снова замедлился, страны начали пересматривать планы на сооружение новых АЭС. Этому способствовали как политика энергосбережения и снижение цены на нефть, так и катастрофа на Чернобыльской станции, которая имела негативные последствия не только для Украины.

После некоторые страны вообще прекратили сооружение и эксплуатацию атомных электростанций.

Атомная энергия для полетов в космос

В космос слетало более трех десятков ядерных реакторов, они использовались для получения энергии.

Впервые ядерный реактор в космосе применили американцы в 1965 году. В качестве топлива использовался уран-235. Проработал он 43 дня.

В Советском Союзе реактор «Ромашка» был запущен в Институте атомной энергии. Его предполагалось использовать на космических аппаратах вместе с плазменными двигателями. Но после всех испытаний он так и не был запущен в космос.

Следующая ядерная установка «Бук» была применена на спутнике радиолокационной разведки. Первый аппарат был запущен в 1970 году с космодрома Байконур.

Сегодня «Роскосмос» и «Росатом» предлагают сконструировать космический корабль, который будет оснащен ядерным ракетным двигателем и сможет добраться до Луны и Марса. Но пока что это все на стадии предложения.

Применение ядерной энергии в промышленности

Атомная энергия применяется для повышения чувствительности химического анализа и производства аммиака, водорода и других химических реагентов, которые используются для производства удобрений.

Ядерная энергия, применение которой в химической промышленности позволяет получать новые химические элементы, помогает воссоздавать процессы, которые происходят в земной коре.

Для опреснения соленых вод также применяется ядерная энергия. Применение в черной металлургии позволяет восстанавливать железо из железной руды. В цветной – применяется для производства алюминия.

Использование ядерной энергии в сельском хозяйстве

Применение ядерной энергии в сельском хозяйстве решает задачи селекции и помогает в борьбе с вредителями.

Ядерную энергию применяют для появления мутаций в семенах. Делается это для получения новых сортов, которые приносят больше урожая и устойчивы к болезням сельскохозяйственных культур. Так, больше половины пшеницы, выращиваемой в Италии для изготовления макарон, было выведено с помощью мутаций.

Также с помощью радиоизотопов определяют лучшие способы внесения удобрений. Например, с их помощью определили, что при выращивании риса можно уменьшить внесение азотных удобрений. Это не только сэкономило деньги, но и сохранило экологию.

Немного странное использование ядерной энергии – это облучение личинок насекомых. Делается это для того, чтобы выводить их безвредно для окружающей среды. В таком случае насекомые, появившееся из облученных личинок, не имеют потомства, но в остальных отношениях вполне нормальны.

Ядерная медицина

Медицина использует радиоактивные изотопы для постановки точного диагноза. Медицинские изотопы имеют малый период полураспада и не представляет особой опасности как для окружающих, так и для пациента.

Еще одно применение ядерной энергии в медицине было открыто совсем недавно. Это позитронно-эмиссионная томография. С ее помощью можно обнаружить рак на ранних стадиях.

Применение ядерной энергии на транспорте

В начале 50-х годов прошлого века были предприняты попытки создать танк на ядерной тяге. Разработки начались в США, но проект так и не был воплощен в жизнь. В основном из-за того, что в этих танках так и не смогли решить проблему экранирования экипажа.

Известная компания Ford трудилась над автомобилем, который бы работал на ядерной энергии. Но дальше макета производство такой машины не зашло.

Все дело в том, что ядерная установка занимала очень много места, и автомобиль получался очень габаритным. Компактные реакторы так и не появились, поэтому амбициозный проект свернули.

Наверное, самый известный транспорт, который работает на ядерной энергии – это различные суда как военного, так и гражданского назначения:

• Атомные ледоколы.
• Транспортные суда.
• Авианосцы.
• Подводные лодки.
• Крейсеры.
• Атомные подводные лодки.

Плюсы и минусы использования ядерной энергии

Сегодня доля ядерной энергетики в мировом производстве энергии составляет примерно 17 процентов. Хотя человечество использует органическое топливо, но его запасы не бесконечны.

Поэтому, как альтернативный вариант, используется ядерное топливо. Но процесс его получения и использования связан с большим риском для жизни и окружающей среды.

Конечно, постоянно совершенствуются ядерные реакторы, предпринимаются все возможные меры безопасности, но иногда этого недостаточно. Примером могут служить аварии на Чернобыльской атомной электростанции и Фукусиме.

С одной стороны, исправно работающий реактор не выбрасывает в окружающую среду никакой радиации, тогда как из тепловых электростанций в атмосферу попадает большое количество вредных веществ.

Самую большую опасность представляет отработанное топливо, его переработка и хранение. Потому что на сегодняшний день не изобретен полностью безопасный способ утилизации ядерных отходов.

Источник

10 примеров использования ядерной энергии

ядерная энергия может использоваться по-разному: производить тепло, электроэнергию, сохранять пищу, находить новые ресурсы или использоваться в качестве медицинского лечения.

Эта энергия получается из реакции, которая происходит в ядре атомов, минимальные единицы вещества химических элементов вселенной.

Эти атомы могут иметь разные формы, называемые изотопами. Они стабильны и нестабильны, в зависимости от изменений, которые они испытывают в ядре.

Именно нестабильность содержания нейтронов или атомной массы делает их радиоактивными. Именно радиоизотопы или нестабильные атомы производят ядерную энергию.

Радиоактивность, которую они испускают, может быть использована, например, в области медицины с радиотерапией. Один из методов, используемых в лечении рака, среди других применений.

Далее я принесу вам 10 видов использования ядерной энергии. Также можно увидеть 14 преимуществ и недостатков использования атомной энергии..

Список 10 примеров ядерной энергии

1- Производство электроэнергии

Ядерная энергия используется для производства электроэнергии более экономично и устойчиво, при условии, что она используется с пользой.

Электричество является фундаментальным ресурсом для современного общества, поэтому снижение затрат, которое происходит с ядерной энергией, может способствовать доступу большего количества людей к электрическим носителям..

Согласно данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) за 2015 год, в Северной Америке и Южной Азии лидирует мировое производство электроэнергии с помощью ядерной энергии. Оба превышают 2000 тераватт в час (ТВтч).

2- Улучшение урожая и увеличение мировых ресурсов

Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО) в своем отчете за 2015 год заявляет, что в мире «795 миллионов недоедающих людей».

Хорошее использование ядерной энергии может способствовать решению этой проблемы, генерируя больше ресурсов. Фактически, ФАО разрабатывает совместные программы с МАГАТЭ для этой цели..

По данным Всемирной ядерной ассоциации, атомная энергия способствует увеличению продовольственных ресурсов за счет удобрений и генетических изменений в пищевых продуктах..

Использование ядерной энергии позволяет более эффективно использовать удобрения, довольно дорогое вещество. С некоторыми изотопами, такими как азот-15 или фосфор-32, растения могут использовать максимально возможное количество удобрений, не теряя их в окружающей среде..

С другой стороны, трансгенные продукты позволяют увеличить производство продуктов питания за счет изменения или обмена генетической информацией. Один из способов получить эти мутации через ионное излучение.

Однако есть много организаций, которые выступают против этого вида практики за их вред для здоровья и окружающей среды. Это случай Гринпис, который выступает за органическое сельское хозяйство.

3- Борьба с вредителями

Ядерная энергия позволяет разработать технику стерилизации насекомых, которая служит для предотвращения вредителей в посевах..

Это техника стерильных насекомых (SIT). Согласно отчету ФАО за 1998 год, это был первый метод борьбы с вредителями, в котором использовалась генетика..

Этот метод заключается в разведении насекомых определенного вида, которые обычно вредны для сельскохозяйственных культур, в контролируемом пространстве.

Самцов стерилизуют небольшим молекулярным излучением и оставляют в пораженной области для спаривания с самками. Чем больше бесплодных самцов насекомых разводят в неволе, тем меньше будет диких и плодовитых насекомых..

Таким образом, избежать экономических потерь в области сельского хозяйства. Эти программы стерилизации использовались в разных странах. Например, Мексика, где, по данным Всемирной ядерной ассоциации, имела успех.

4- Сохранение продуктов питания

Борьба с вредителями от радиации с помощью ядерной энергии, позволяет лучше сохранить пищу.

Методы облучения позволяют избежать массовых потерь пищи, особенно в тех странах, где жаркий и влажный климат.

Кроме того, атомная энергия используется для стерилизации бактерий, присутствующих в таких продуктах, как молоко, мясо или овощи. Это также способ продлить жизнь скоропортящихся продуктов, таких как клубника или рыба.

По мнению защитников ядерной энергии, эта практика не влияет на питательные вещества продуктов и не оказывает вредного воздействия на здоровье.

Они не думают так же, как большинство экологических организаций, которые продолжают защищать традиционный метод сбора урожая..

5- Увеличение ресурсов питьевой воды

Ядерные реакторы производят тепло, которое можно использовать для опреснения воды. Этот аспект особенно полезен для тех засушливых стран, где не хватает ресурсов питьевой воды..

Этот метод облучения позволяет превратить соленую морскую воду в чистую воду, пригодную для питья..

Кроме того, по данным Всемирной ядерной ассоциации, гидрологические методы с использованием изотопов позволяют более точно отслеживать природные водные ресурсы..

МАГАТЭ разработало совместные программы с такими странами, как Афганистан, для поиска новых водных ресурсов в этой стране..

6- Использование ядерной энергии в медицине

Одним из выгодных видов использования радиоактивности ядерной энергией является создание новых методов лечения и технологий в области медицины. Это то, что известно как ядерная медицина.

Эта отрасль медицины позволяет профессионалам быстрее и точнее ставить диагнозы своим пациентам, а также лечить их..

По данным Всемирной ядерной ассоциации, десять миллионов пациентов в мире ежегодно получают ядерную медицину, и более 10 000 больниц используют радиоактивные изотопы при лечении..

Атомная энергия в медицине может быть найдена в рентгеновских лучах или в лечении, столь же важном как радиотерапия, широко используемая в раке.

По данным Национального института рака, «лучевая терапия (также называемая лучевой терапией) — это лечение рака, при котором используются высокие дозы радиации для уничтожения раковых клеток и уменьшения опухолей»..

Это лечение имеет недостаток; Это может вызвать побочные эффекты в здоровых клетках организма, повредить их или вызвать изменения, которые обычно восстанавливаются после излечения..

7- Промышленное применение

Радиоизотопы, присутствующие в ядерной энергии, позволяют лучше контролировать выбросы в окружающую среду..

С другой стороны, атомная энергия довольно эффективна, не оставляет отходов и намного дешевле, чем другие виды промышленного производства..

Инструменты, используемые на атомных станциях, приносят гораздо большую выгоду, чем они стоят. Через несколько месяцев они экономят деньги, которые стоят в начальный момент, до того, как они амортизируются..

С другой стороны, меры, используемые для калибровки количества радиации, также обычно содержат радиоактивные вещества, обычно гамма-лучи. Эти приборы избегают прямого контакта с измеряемым источником.

Этот метод особенно полезен при работе с веществами, которые могут быть чрезвычайно едкими для человека.

8- Это меньше загрязняет окружающую среду, чем другие виды энергии

Атомные электростанции производят чистую энергию. По данным Национального географического общества, их можно строить в сельских или городских районах, не оказывая серьезного воздействия на окружающую среду..

Хотя, как мы видели, в недавних событиях, таких как Фукусима, отсутствие контроля или авария могут иметь катастрофические последствия для больших гектаров территории и для населения поколений лет и лет.

Если сравнивать его с энергией, производимой углем, то верно, что он выбрасывает меньше газов в атмосферу, избегая парникового эффекта.

9- Космические миссии

Ядерная энергия также использовалась для экспедиций в космосе.

Системы ядерного деления или радиоактивного распада используются для выработки тепла или электричества с помощью радиоизотопных термоэлектрических генераторов, которые обычно используются для космических зондов.

Химический элемент, из которого ядерная энергия извлекается в этих случаях, — плутоний-238. С помощью этих устройств было выполнено несколько экспедиций: миссия Кассини на Сатурн, миссия Галилео на Юпитер и миссия «Новые горизонты» на Плутон.

Последним пространственным экспериментом, который был проведен с помощью этого метода, был запуск корабля Curiosity в рамках исследований, проводимых вокруг планеты Марс..

По данным Всемирной ядерной ассоциации, последняя намного больше предыдущих и способна производить больше электроэнергии, чем солнечные панели..

10- Ядерное оружие

Военная индустрия всегда была одной из первых, которая обновлялась в области новых технологий и технологий. В случае ядерной энергии, это не будет меньше.

Существует два типа ядерного оружия: те, которые используют этот источник в качестве движителя для производства тепла, электричества в различных устройствах или те, которые непосредственно ищут взрыв.

В этом смысле можно различать транспортные средства, такие как военный самолет или хорошо известная атомная бомба, которая генерирует устойчивую цепь ядерных реакций..

Последние могут быть изготовлены из разных материалов, таких как уран, плутоний, водород или нейтроны.

По данным МАГАТЭ, Соединенные Штаты были первой страной, которая создала ядерную бомбу, поэтому она была одной из первых, кто осознал преимущества и опасности этой энергии..

С тех пор эта страна как великая мировая держава установила мирную политику в использовании ядерной энергии.

Программа сотрудничества с другими государствами, которая началась с выступления президента Эйзенхауэра в 1950-х годах перед Организацией Объединенных Наций и Международным агентством по атомной энергии.

Негативные эффекты ядерной энергии

Некоторые из опасностей использования атомной энергии следующие:

1- Разрушительные последствия ядерных аварий

Один из самых больших рисков для ядерной или атомной энергии — аварии, которые могут произойти в реакторах в любое время..

Как уже было продемонстрировано в Чернобыле или на Фукусиме, эти катастрофы оказывают разрушительное воздействие на жизнь с высоким уровнем загрязнения радиоактивными веществами в растениях, животных и в воздухе..

Чрезмерное воздействие радиации может привести к таким заболеваниям, как рак, а также к порокам развития и непоправимому ущербу в будущих поколениях.

2- Вредные эффекты трансгенных продуктов

Экологические организации, такие как «Гринпис», критикуют сельскохозяйственный метод, защищаемый сторонниками ядерной энергии..

Среди других классификаторов они утверждают, что этот метод является очень разрушительным из-за большого количества воды и масла, которые потребляют.

Это также имеет экономические последствия, такие как тот факт, что эти методы могут заплатить только за них и получить доступ к нескольким, разрушая мелких фермеров.

3- Ограничение производства урана

Как нефть и другие источники энергии, используемые людьми, уран, один из наиболее распространенных ядерных элементов, конечно. То есть он может быть исчерпан в любое время.

Вот почему многие защищают использование возобновляемых источников энергии вместо ядерной энергии.

4- Требуются большие установки

Производство с использованием ядерной энергии может быть дешевле, чем другие виды энергии, но стоимость строительства заводов и реакторов высока.

Кроме того, мы должны быть очень осторожны с этим типом конструкции и с персоналом, который будет работать на них, потому что он должен быть высококвалифицированным, чтобы избежать любой возможной аварии.

Крупнейшие ядерные аварии в истории

Атомная бомба

На протяжении всей истории было множество атомных бомб. Первый состоялся в 1945 году в Нью-Мексико, но два самых важных, без сомнения, были те, которые взорвались в Хиросиме и Нагасаки во время Второй мировой войны. Их звали Маленький Человек и Толстяк соответственно.

Чернобыльская авария

Он произошел на АЭС в городе Припять, Украина, 26 апреля 1986 года. Он считается одной из самых серьезных экологических катастроф рядом с аварией на Фукусиме..

Помимо произошедших смертей, почти все работники завода, были тысячи людей, которые должны были быть эвакуированы и которые никогда не могли вернуться в свои дома.

Сегодня город Припять по-прежнему является городом-призраком, который подвергался разграблению и который стал туристической достопримечательностью для самых любопытных.

Авария на Фукусиме

Это произошло 11 марта 2011 года. Это вторая самая серьезная ядерная авария после Чернобыля..

Это произошло в результате цунами в восточной Японии, которое взорвало здания, где находились ядерные реакторы, выпустив большое количество радиации наружу.

Тысячи людей пришлось эвакуировать, а город понес серьезные экономические потери.

Примечание: эта статья была опубликована 27 февраля 2017 г..

Источник