Атомное ядро. Структура атомных ядер. Плюсы и минусы ядерной энергии

Исключить влияние процессов ионизации  и возбуждения атомов возможно, если процесс столкновений осуществлять в веществе, которое находится  в состоянии полностью ионизованной плазмы. Такое состояние достигается  при очень высокой температуре - порядка 10 кэВ (10⁸ К). Поэтому проблема промышленного получения энергии с помощью ядерных реакций синтеза получила название термоядерной. В настоящее время известны два способа осуществления самоподдерживающейся термоядерной реакции.

1. Медленная реакция, самопроизвольно  происходящая в недрах Солнца  и других звезд. В этом случае  количество реагирующего вещества  настолько колоссально, что оно  удерживается и сильно уплотняется  (до 100 г/см3 в центре Солнца) гравитационными  силами.

2. Быстрая реакция неуправляемого  характера, происходящая при взрыве  водородной бомбы. В качестве  ядерного взрывчатого вещества  в водородной бомбе используются  ядра легких элементов (например, ядра дейтерия и лития). Высокая  температура, необходимая для  начала термоядерного процесса, достигается в результате взрыва  атомной бомбы, которая входит  в состав водородной бомбы

 

 

 

 

 

 

4. Применение атомной энергии.

Применение ядерной энергии  в современном мире оказывается  настолько важным, что если бы мы завтра проснулись, а энергия ядерной  реакции исчезла, мир, таким как  мы его знаем, пожалуй, перестал бы существовать. Мирное использование источников ядерной энергии составляет основу промышленного производства и жизни таких стран, как Франция и Япония, Германия и Великобритания, США и Россия. И если две последние страны еще в состоянии заместить ядерные источники энергии на тепловые станции, то для Франции, или Японии это попросту невозможно.

Использование атомной энергии  создает много проблем. В основном все эти проблемы связаны с  тем, что используя себе на благо  энергию связи атомного ядра (которую  мы и называем ядерной энергией), человек получает существенное зло  в виде высокорадиоактивных отходов, которые нельзя просто выбросить. Отходы от атомных источников энергии требуется  перерабатывать, перевозить, захоранивать, и хранить продолжительное время  в безопасных условиях.

  5. Плюсы и минусы, польза и вред от использования ядерной энергии

Рассмотрим плюсы и минусы применения атомной-ядерной энергии, их пользу, вред и значение в жизни Человечества. Очевидно, что атомная энергия  сегодня нужна лишь промышленно  развитым странам. То есть, основное применение мирная ядерная энергия находит  в основном, на таких объектах, как  заводы, перерабатывающие предприятия, и т.п. Именно энергоемкие производства, удаленные от источников дешевой  электроэнергии (вроде гидроэлектростанций) задействуют ядерные станции для обеспечения и развития своих внутренних процессов.

Аграрные регионы и города не слишком нуждаются в атомной  энергии. Ее вполне можно заместить  тепловыми и другими станциями. Получается, что овладение, получение, развитие, производство и использование  ядерной энергии по большей части  направлено на удовлетворение наших  потребностей в промышленной продукции. Посмотрим, что это за производства: автомобильная промышленность, военные  производства, металлургия, химическая промышленность, нефтегазовый комплекс, и т.д.

Современный человек хочет ездить на новой машине? Хочет одеваться  в модную синтетику, кушать синтетику  и упаковывать все в синтетику? Хочет ярких товаров разных форм и размеров? Хочет все новых телефонов, телевизоров, компьютеров? Хочет много покупать, часто менять оборудование вокруг себя? Хочет вкусно питаться химической едой из цветных упаковок? Хочет жить спокойно? Хочет слышать сладкие речи с телеэкрана? Хочет, чтобы танков было много, а также ракет и крейсеров, а еще снарядов и пушек? 
Хочет? 
И он все это получает. Неважно, что в конце расхождение между словом и делом приводит к войне. Неважно, что для его утилизации также нужна энергия. Пока что человек спокоен. Он ест, пьет, ходит на работу, продает и покупает.

А для всего этого нужна энергия. А еще для этого нужно очень  много нефти, газа, металла и т.п. И все эти промышленные процессы нуждаются в атомной энергии. Поэтому кто бы что ни говорил, до тех пор, пока не будет запущен  в серию первый промышленный реактор  термоядерного синтеза, атомная  энергетика будет только развиваться.

В плюсы ядерной энергии мы можем  смело записать все то, к чему мы привыкли. К минусам – печальную  перспективу скорой смерти в коллапсе исчерпания ресурсов, проблемах ядерных  отходов, росте численности населения  и деградации пахотных площадей. Иначе  говоря, атомная энергетика позволила  человеку еще сильнее начать овладевать природой, насилуя ее сверх меры настолько, что он за несколько десятилетий  преодолел порог воспроизводства  основных ресурсов, запустив между 2000 и 2010 годами процесс схлопывания  потребления. Этот процесс объективно уже не зависит от человека.

Всем придется меньше есть, меньше жить и меньше радоваться окружающей природе. Здесь кроется еще один плюс-минус атомной энергии, который  заключается в том, что страны, овладевшие атомом, смогут эффективнее  перераспределять под себя скудеющие  ресурсы тех, кто атомом не овладел. Более того, только развитие программы  термоядерного синтеза позволит человечеству элементарно выжить. Теперь поясним на пальцах, что же это  за «зверь» - атомная (ядерная) энергия  и с чем ее едят.

 

6. Проблемы ядерной энергетики

Атомная энергетика как в Украине , так и во всем мире - лучшее из того , что имеет  сегодня человечество для своего знергообеспечения . Но сегодняшней  атомной энергетике присущи очевидные  недостатки , которых не должно быть у атомной энергетики будущего . Без устранения этих недостатков  атомная энергетика не сможет стать  гарантом энергобезопасности общества в будущем . К таким недостаткам  относятся :

• Большие объемы работ по добыче урана .
• Зависимость от наличия месторождений , их принадлежности и качества .
• Дорогостоящие работы по обогащению и разделению изотопов .
• Малая доля использования в реакторе ядерного топлива .
• Большое количество радиоактивных отходов .
• Большое количество отработанного топлива .
• Затраты , необходимые для обеспечения радиационной и ядерной безопасности .
• Тепловое загрязнение окружающей среды .
• Затраты , необходимые для вывода энергоблоков из эксплуатации .
• Облучение персонала атомных станций .
• Необходимость обеспечения сохранности критических ядерных материалов .

Разработка и  внедрение новых технологий в  атомной энергетике позволяет преодолеть или в значительной степени уменьшить  ее сегодняшние недостатки .

При широком использовании  реакторов на быстрых нейтронах  с замкнутым топливным циклом существенно уменьшится количество радиоактивных отходов . В радиоактивных  отходах атомной энергетики продолжаются ядерные процессы малой интенсивности , сопровождающиеся радиацией и энерговыделением . Эти отходы можно хранить под  наблюдением или захоранивать в  недрах Земли , обеспечив условия , при  которых ни природные явления , ни злой умысел людей не могут привести к выбросу радиоактивных продуктов . Радиоактивность - неизбежный эффект , сопровождающий ядерные реакции . Энергия деления тяжелых ядер будет востребована как главный  энергоисточник XXI века только в том  случае , если радиоактивность в  любом случае не покинет объемов , где она должна находиться в  нормальном режиме , и объемов , предусмотренных  конструкцией ядерноэнергетических установок , куда она может попасть в аварийном  режиме , а возникновение неконтролируемой цепной ядерной реакции будет  невозможно .

Полувековой мировой  опыт показал , что хранить либо захоранивать радиоактивные отходы в жидком виде опасно для окружающей среды . Как  временная мера , радиоактивные отходы в твердом виде можно упаковывать  в стекло , пластмассы , бетон и  т.п. Длительное энерговыделение и  радиация разрушают химические соединения , используемые для упаковки радиоактивных  отходов . Очевидно , что надежнее хранить  их в металлической , стойкой к  окислению , кислотам и щелочам матрице . Можно использовать нержавеющие  стали , отработавшие свой срок в виде металлоконструкций в зоне ядерных  реакций . Эти материалы имеют  наведенную радиоактивность и сами нуждаются в хранении или захоронении . Используя приемы порошковой металлургии , можно создавать блоки , обладающие высокой теплопроводностью ( для  того чтобы в центральной зоне блока не было высокой температуры ) , стойкие к радиационному разрушению и к воздействию внешней среды .

Теоретически  возможно создание еще одной технологии : радиоактивные продукты ядерных  процессов можно трансмутировать , то есть разрушить ядро ​​химического элемента , превратить в долгоживущий или в короткоживущий изотоп . Для этого можно использовать ускорители элементарных частиц . Энергия нейтронов в реакторе деления заданa природой . А энергия элементарных частиц , получаемая на ускорителе , может быть любой в широком диапазоне , что позволяет выбрать необходимые условия для трансмутации . Однако создание такой технологии вызывает ряд серьезных вопросов и может рассматриваться только как далекая перспектива .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

• У.Я.Маргулис. Атомная энергия и радиационная безопасность. М., Энергоатомиздат, 1988г. 
• Б.Льюин. Гены: Пер. с англ.-М.: Мир, 1987.
• «Ядерная энергетика», А. М. Петросянц.
• Большая советская энциклопедия.
• http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc1p/54638
• http://www.iteconomic.com/struktura-atomnogo-yadra.aspx
• http://ru.wikipedia.org/wiki/
• http://www.ecoatominf.ru/publishs/BN800/BN800_7.htm