Toisen maailmansodan lopussa japanilaisten Hiroshiman ja Nagasakin kaupunkien ylle pudotettiin kaksi ydinpommia. Uusi ase osoittautui tappavimmaksi ihmiskunnan historiassa. Sitä seurannut ydinkilpailu Neuvostoliiton ja USA:n välillä pahensi entisestään maailman yhteisön ydintekijää koskevia pelkoa. Kuitenkin atomikärkien lisäksi ilmestyi rauhallinen atomi. Tämä lause viittaa ydinvoimaan.
Ydinvoimalaitoksen toimintaperiaate
Jokaisen ydinvoimalaitoksen toiminta perustuu atomin fissioreaktioon. Jotta sitä voidaan kutsua, on suoritettava uraani-235-ytimien neutronipommitus. Pienimmät hiukkaset jaetaan fragmenteiksi, samalla kun ne tuottavat v altavan määrän gammasäteitä ja lämpöenergiaa.
Rauhallinen atomi voi pysyä rauhallisena vain tiukan valvonnan alaisena, pakollinen ydinvoimalaitoksille. Tosiasia on, että fission aikana syntyy neutroneja, jotka aiheuttavat uusia ketjureaktioita. Ytimen hallitsematon peittyminen johtaa räjähdykseen. Tämä periaate on atomipommien toiminnan taustalla. Voimalaitoksilla prosessia ohjataan ja ylimääräinen energia ohjataan ihmisille hyödylliseen kanavaan.
Uranium-235
Ydinpolttoaine asetetaan erityisiin tankoihin ennen käyttöä. Sitä varastoidaan uraanioksidista valmistettujen tablettien muodossa. On ymmärrettävä, että tämä aine on heterogeeninen. 3 % näistä tableteista koostuu uraani-235:stä (se on se, joka halkeaa reaktion aikana), loput on uraani-238:a (tämä isotooppi ei ole halkeavaa).
Miksi tämä suhde on tarpeen? Jotta prosessi pysyy hallinnassa. Toimiva reaktori käynnistää fissioreaktion. Uraani-235:n määrä vähenee sen kehityksen aikana. Samalla fissiotuotteiden määrä kasvaa. Tämä on ydinjätettä. Ne aiheuttavat vakavan ympäristövaaran, ja siksi ne on hävitettävä asianmukaisesti. Voiko atomi olla rauhallinen? Kuten kuvatusta tekniikasta voidaan nähdä, vain noudattamalla tarkasti tuotantoprosessin ohjeita ja sääntöjä.
Edellytykset esiintymiselle
Ydinenergia (atomi) sai alkunsa 1900-luvun puolivälissä. Sen jälkeen ympäri maailmaa on rakennettu satoja ydinvoimaloita (tänään on toiminnassa 442). Rauhallinen atomi tuottaa yli puolet Ranskan, Puolan, Liettuan, Slovakian, Ruotsin ja Etelä-Korean tarvitsemasta energiasta. Länsi-Euroopassa ydinvoimalat tuottavat noin kolmanneksen sähköstä.
Kaikki alkoi vuonna 1939, kun uraanin fissio löydettiin Saksasta. Saksalaisten tutkimukset olivat erittäin kiinnostuneita Neuvostoliitosta. Tiedemiehille kävi heti selväksi, että äskettäin löydetty prosessi mahdollistaa v altavien energiamäärien tuotannon. Jos asiantuntijat voisivat oppia hallitsemaan monimutkaisia reaktioita, tämä ratkaisisi monia taloudellisia ongelmia.ongelmia. Ensimmäinen rauhanomaiseen atomiin liittyvä Neuvostoliiton tutkimus tehtiin RIANissa (tiedeakatemian Radium-instituutissa) erinomaisen fyysikon Igor Kurchatovin johdolla.
Ydinkilpailu
Neuvostoliiton tutkijoiden työtä vaikeutti Neuvostoliiton omien uraanivarantojen puuttuminen. Lisäksi suuri isänmaallinen sota alkoi vuonna 1941, ja vallankumoukselliset löydöt jouduttiin unohtamaan hetkeksi. Tätä taustaa vasten esityslista keskeytettiin Isossa-Britanniassa, Yhdysvalloissa ja Saksassa. Paradoksi piilee siinä tosiasiassa, että ydinenergia esiintyi militaristisen hankkeen sivuhaarana. Tietysti sotivat maat yrittivät ensin hankkia tehokkaimmat aseet ja vasta sitten miettivät rauhanomaisia tapoja käyttää löytöjään.
Ensimmäinen kokeellinen ydinreaktori käynnistettiin Yhdysvalloissa joulukuussa 1942. Projektin johtajana toimi italialainen tiedemies Enrico Fermi. Neuvostoliitossa ensimmäinen reaktori ilmestyi vuoden 1946 lopussa atomienergiainstituutissa. Tähän mennessä Amerikan Hiroshiman ja Nagasakin pommitukset olivat jo tapahtuneet. Neuvostoliitossa atomipommi luotiin vuonna 1949 ja vetypommi vuonna 1953. Sota on jo päättynyt, ja tiedemiehet ovat alkaneet valmistella ydinreaktoria toimimaan Neuvostoliiton kansantalouden hyväksi.
Ydinvoimalaitoksen rakentaminen
Maailman ensimmäinen ydinvoimala otettiin käyttöön kesällä 1954. Se osoittautui Obninskin ydinvoimalaksi, joka sijaitsee Kalugan alueella. Yhdysvalloissa aloitettiin pienellä viiveellä myös atomienergiaprojektin toteuttaminen. Vuonna 1956 amerikkalaiset onnistuivat ensimmäistä kertaareaktoriin sähkön saamiseksi. Vähitellen näihin kahteen suurv altaan perustettiin uusia ydinvoimaloita. Jokainen heistä rikkoi toisen tehoennätyksen.
Ydinvoiman kehityksen huippu oli 1960-luvun jälkipuoliskolla. Sitten ydinvoimalaitosrakentamisen määrä alkoi vähentyä. Yhdysvalloissa kongressissa ja tiedeyhteisössä on alkanut keskustelu rauhanomaisen atomin turvallisuuteen liittyvistä ongelmista. Vuoteen 1986 mennessä ydinvoiman tuotanto oli kuitenkin 15 % perinteisten voimalaitosten tuottamasta.
Ydinenergiasymboli
Vuonna 1958 Atomium avattiin Brysselissä, jossa pidettiin seuraava maailmannäyttely. Suunnittelukonseptin on kehittänyt arkkitehti André Waterkeyner. Atomi näyttää laajentuneelta raudan kidehil alta: yhdeksän atomia on liittynyt yhteen. Rakenteen paino on 2400 tonnia ja korkeus 102 metriä. Vierailijat pääsevät kuuteen yhdeksästä v altakunnasta. Nämä satoja miljardeja kertoja suurennetut atomimallit on yhdistetty toisiinsa kahdellakymmenellä 23 metrin putkella. Niiden sisällä on käytäviä ja liukuportaita.
Brysselissä atomiaikakauden huipulla ilmestynyt valokuva "rauhanomaisesta atomista" levisi nopeasti ympäri maailmaa, ja Atomiumista tuli kaiken ydinenergian symboli ja ajatus, että vallankumouksellisten tieteellisten löytöjen pitäisi käyttää ihmiskunnan hyväksi, ei sotiin ja tuhoon. Belgian maamerkki mainitaan kuuluisien Neuvostoliiton tieteiskirjailijoiden Strugatskin veljesten romaanissa "Maanantai alkaa lauantaina". Rauhanomaisen atomin symboli esiintyy monissa piirustuksissa sekä ydinenergialle omistetuissa tunnuksissa.
Ympäristötekijä
Radioaktiivisen jätteen aiheuttama ympäristön saastuminen on yhä kiireellisempi joka vuosi. Esimerkiksi nyky-Venäjällä 10 ydinvoimalan henkilökunta harjoittaa rauhanomaista ydinvoimaa. Kaikki nämä yritykset tarvitsevat erityistä huomiota ympäristönsuojelij alta ja ministeriöiltä.
50 000 kuutiometriä radioaktiivista jätettä kertyy Euroopan unioniin vuosittain. Keskeinen ongelma on, että tällaiset roskat pysyvät vaarallisina tuhansia vuosia (esimerkiksi plutonium-239:n hajoamisjakso on 24 tuhatta vuotta).
Jätehuolto
Nykyään on olemassa useita käsitteitä siitä, miten radioaktiivinen jäte on parasta hävittää. Ensimmäinen ajatus on luoda hautausalueet v altamerten pohjalle. Tämä on melko vaikea tapa toteuttaa. Kontit on sijoitettava huomattavan syvälle, lisäksi merivirrat voivat vahingoittaa niitä.
Toista ideaa harkitsee NASA, jossa he ehdottavat ydinjätteen lähettämistä avaruuteen. Tämä menetelmä on turvallinen maapallolle, mutta täynnä liiallisia kuluja. On muitakin ideoita: viedä jätteet asumattomille saarille tai haudata ne Etelämantereen jäähän. Nykyään hyväksyttävin vaihtoehto on hautausalueiden rakentaminen kivisiin maanalaisiin kiviin. Tähän ajatukseen liittyvä tutkimus jatkuu Saksassa ja Sveitsissä.
Tšernobylin oppitunti
Ydinenergiaa pidettiin pitkään kiistattomana. UseilleNeuvostoliiton ja muiden maiden rauhanomainen atomi jatkoi vuosikymmeniä taloudellista kasvuaan. Vuonna 1986 Tšernobylissä tapahtui kuitenkin tragedia, joka pakotti ihmiskunnan pohtimaan uudelleen suhtautumistaan ydinvoimaloihin. Pripjatin lähellä sijaitsevalla asemalla tapahtui räjähdys, joka johti reaktorin tuhoutumiseen ja huomattavan määrän terveydelle vaarallisia radioaktiivisia aineita vapautumiseen ympäristöön.
Kuuluisa Neuvostoliiton iskulause "Rauhallinen atomi jokaisessa kodissa" vaarantui. Onnettomuuden jälkeisten ensimmäisten kuukausien aikana kuoli 30 ihmistä. Altistumisen todelliset vaikutukset tulivat kuitenkin myöhemmin. Seuraavien vuosien aikana kymmeniä ihmisiä kuoli tuskissa kauheaseen sairauteen. Tuhannet Neuvostoliiton kansalaiset olivat tartunta-alueella. Merkittävät Valko-Venäjän, Ukrainan ja Venäjän alueet muuttuivat soveltumattomiksi maataloudelle. Tshernobylin ydinvoimalaitoksen onnettomuus johti yleiseen ydinenergia-fobian puhkeamiseen. Tuon tragedian jälkeen monet asemat ympäri maailmaa suljettiin.
Vaikka turvatoimet tällaisissa yrityksissä ovat parantuneet huomattavasti 30 vuoden aikana, teoriassa Tšernobylin k altainen tragedia voi tapahtua uudelleen. Onnettomuuksia sattui sekä ennen Tšernobylin ydinvoimalaa että sen jälkeen: vuonna 1957 - Isossa-Britanniassa (Windscale), vuonna 1979 - Yhdysvalloissa (Three Mile Island), vuonna 2011 - Japanissa (Fukushima). IAEA on tänään kerännyt tietoja yli 1000 hätätilanteesta asemilla. Onnettomuuksien syyt: inhimillinen tekijä (80% tapauksista), harvemmin - suunnitteluvirheet. Fukushimassa Japanissa tapahtui hätätilanne voimakkaan maanjäristyksen ja sitä seuranneen tsunamin vuoksi.
Ydinvoiman näkymät
Kysymys siitä, onko rauhanomaisella atomilla tulevaisuutta, on taloudellisesti monimutkainen ja aiheuttaa paljon kiistaa asiantuntijoiden keskuudessa. Monien ristiriitaisten tekijöiden vuoksi sen tulevaisuus on epäselvä ja sumuinen. Kansainvälisen energiajärjestön tuoreimpien ennusteiden mukaan ydinvoimaloiden tuottaman sähkön osuus putoaa 15 prosentista 9 prosenttiin vuoteen 2030 mennessä, jos nykyinen suuntaus jatkuu.
Viime aikoihin asti ydinenergialla oli kysyntää muun muassa korkean öljyn hinnan vuoksi. Vuonna 2014 ne kuitenkin laskivat jyrkästi. Siten ydinvoimalaitoksille on ilmaantunut toinen halvempi vaihtoehto. On myös tärkeää, että rauhanomainen atomi tuottaa ihmisille vain sähköä (eli laajassa käytössä se ei voi täysin vapauttaa yhteiskuntaa energiariippuvuudesta).
Öljyä vai sähköä?
Öljy on kaikesta huolimatta tärkeää teollisuudelle ja liikenteelle. Noin 40 % Yhdysv altojen kuluttamasta energiasta tulee tästä resurssista. Japani ja Ranska eivät päässeet eroon riippuvuudesta öljystä (vaikka ne käyttävätkin aktiivisesti ydinvoimaloita). Onko siis rauhanomaisella atomilla tulevaisuutta vai onko se tuomittu jäämään "mustan kullan" varjoon? Nämä suuntaukset viittaavat siihen, että ydinvoimalat saattavat olla menneisyyttä. Jotkut viimeaikaiset kehityssuunnat ovat kuitenkin antaneet ydinvoimalle uuden hengen.
Puhumme autojen ilmaantumisesta, jotka toimivat sähköllä bensiinin sijaan. Nykyään tällainen kuljetus valloittaa yhä enemmän Yhdysv altojen ja Euroopan markkinoita. Muutamassa vuosikymmenessä sähköautottulee normi. Juuri tällä hetkellä rauhanomainen atomi voi jälleen tulla pelastamaan maailmantaloutta. Ydinvoimalaitokset pystyvät ratkaisemaan eri maiden jatkuvasti kasvavan sähkön kysynnän ongelman.
Fuusioenergia
On toinenkin näkökulma, jossa rauhanomainen atomi voi saavuttaa taloudellisen voiton. Yksi ydinvoimalaitosten toimintaan liittyvistä tärkeimmistä ongelmista on ympäristöturvallisuus. Kysymys radioaktiivisen jätteen ja käytetyn polttoaineen loppusijoituksen monimutkaisuudesta herätti ajatuksen ydinreaktorien uudelleenmuotoilusta uusiksi ydinfuusioreaktoreiksi. Tällaiset yritykset ovat täysin turvallisia ympäristölle. Mutta ennen kuin tämä rauhallinen atomitekniikka otetaan tuotantoon, asiantuntijoiden on tehtävä pitkä matka.
Tiimit 33 maasta ympäri maailman työskentelevät jo lämpöydinprojektin parissa. Termoydinpolttoaineen idean globaali luonne johtuu sen monista eduista. Se ei ole vain turvallinen ekologian kann alta, vaan myös ehtymätön. Tutkijoille välttämätön resurssi on deuterium, jota saadaan v altameristä. Suurin teknologinen ero lämpöydinvoimalan ja ydinvoimalaitoksen välillä on, että ydinfuusio tapahtuu uusissa yrityksissä (ydinfissio tapahtuu entisissä ydinvoimalaitoksissa). Ehkä tämä tekniikka on rauhanomaisen atomin tulevaisuus.
