Использование ядерной атомной энергии

Энергия ядерной реакции сосредоточена в ядре атома — крошечная единица из которых состоит вся материя во Вселенной. Энергия связи ядра то, что объединяет ядро, а количество энергии в плотном ядре атома огромно. Эта энергия может использоваться для создания электричества, но её сначала необходимо освободить от атома.

Получение энергии связи атомных ядер

Использование ядерной атомной энергии происходит с помощью оборудования, которое может управлять ядерным делением для производства электроэнергии. Топливо, используемое для реакторов и производства энергии чаще всего гранулы элемента урана. В ядерном реакторе атомы урана вынуждены разваливаться. Как они разделились, атомы выделяют мельчайшие частицы, называемые продуктами деления. энергия связи ядерПродукты деления воздействуют на другие атомы урана для разделения — начинается цепная реакция. Энергия связи ядра, выделяющаяся из этой цепной реакции создает тепло. Тепло от атомного реактора сильно нагревает его, поэтому он должен охлаждаться. Охлаждающий агент обычно вода, но некоторые ядерные реакторы используют жидкий металл или расплавленные соли. Охлаждающее вещество, нагретое от энергии связи ядра, производит пар. Пар воздействует на паровую турбину поворачивая её. Турбина через механическую передачу подключена к генератору, который вырабатывает электричество. Реакторы управляются с помощью управляющих стержней которые можно настроить на количество вырабатываемого тепла. Управляющие стержни  изготавливают из материала, как кадмий, гафний или бор чтобы поглощать некоторые из продуктов созданные ядерным делением. Стержни присутствуют во время цепной реакции для контроля реакции. Удаление стержней позволит сильнее развиться цепной реакции и создать больше электроэнергии. Около 15 процентов мирового электричества генерируется атомными электростанциями.

Соединенные Штаты имеют более чем 100 реакторов, хотя США создает большую часть своей электроэнергии от ископаемого топлива и гидроэлектроэнергии. В России 33 энергоблока на 10 атомных электростанциях. Литва, Франции и Словакии потребляют большую часть  электроэнергии от атомных электростанций.

Ядерное топливо используемое для получения энергии

Уран — это топливо наиболее широко используемое для производства ядерной энергии. Это потому что атомы урана относительно легко делятся на части. Конкретный тип урана для производства ядерной энергии, под названием U-235, встречается редко. U-235 составляет менее одного процента урана в мире. Уран добывается в Австралии, Канаде, Казахстане, России, Узбекистане и должен быть обработан, прежде чем его можно будет использовать.

Поскольку ядерное топливо может использоваться для создания ядерного оружия, то производство относится к договору о нераспространении ядерного оружия по импортированию урана или плутония или другого ядерного топлива. Договор способствует мирному использованию ядерного топлива, а также ограничению распространения ядерного оружия.

Типичный ядерный реактор использует около 200 тонн урана каждый год. Сложные процессы позволяют некоторой части урана и плутония повторно обогащаться или перерабатываться. Это уменьшает количество добычи, извлечения и обработки.

Ядерная энергии и люди

Ядерная атомная энергия производит электричество, которое может использоваться для электропитания домов, школ, предприятий и больниц. Первый ядерный реактор для производства электроэнергии был сооружен в штате Айдахо, США и экспериментально начал питать себя в 1951 году. В 1954 году в Обнинске, Россия, была создана первая атомная электростанция, предназначенных для обеспечения энергии для людей. Строительство ядерных реакторов с извлечением энергии связи ядра требует высокий уровень технологий и только страны, которые подписали договор о нераспространении ядерного можно получают уран или плутоний, который требуется. По этим причинам большинство атомных станций расположены в развитых странах мира.

Атомные электростанции производят возобновляемую, экологически чистую энергию. Они не загрязняют воздух или производят выбросы парниковых газов. Они могут быть построены в городской или сельской местности и радикально не изменяют окружающую среду вокруг них.

Радиоактивный материал электростанций

Радиоактивный материал в реакторе безопасен так как охлаждается в отдельной структуре, называемой градирни. Пар превращается обратно в воду и может снова использоваться для производства электроэнергии. Избыточный пар просто перерабатывается в атмосферу, где он не вредит как чистая вода. Однако,  Энергия связи ядра имеет побочный продукт в виде радиоактивного материала. Радиоактивный материал представляет собой совокупность нестабильных атомных ядер. Эти ядра теряют свою энергию и могут повлиять на многие материалы вокруг них, в том числе живые организмы и окружающую среду. Радиоактивный материал может быть чрезвычайно токсичным, вызывая болезни, увеличивая риск для рака, болезни крови и распад костей.использование ядерной энергии
Радиоактивными отходами является то, что осталось от эксплуатации ядерного реактора. Радиоактивные отходы покрывают защитную одежду, которую носили рабочие, инструменты и ткани, которые были в контакте с радиоактивной пылью. Радиоактивные отходы долговечны. Материалы как одежда и инструменты могут быть радиоактивны тысячи лет. Государство регулирует, как эти материалы удаляются, чтобы не загрязнять что-нибудь еще. Используемое топливо и стержни чрезвычайно радиоактивны. Гранулы используемого урана должны храниться в специальных контейнерах, которые выглядят как большие бассейны. Вода охлаждающая топливо не контактирует с радиоактивностью. Некоторые заводы хранят используемое топливо в надземных резервуарах сухого хранения.

Использование ядерной энергии и радиационная безопасность

Критики использования энергии связи ядра беспокоятся, что хранилища для радиоактивных отходов будут течь, иметь трещины или разрушаться. Радиоактивный материал затем мог бы загрязнять почвы и грунтовых вод вблизи объекта. Это может привести к серьезным проблемам со здоровьем людей и живых организмов в этом районе. Всем людям пришлось бы эвакуироваться. Это то, что произошло в Чернобыле, Украина, в 1986 году. Паровой взрыв в одном из электростанций четвертого ядерного реактора разрушил его и возник пожар. Образовалось облако радиоактивных частиц, который упал на землю или дрейфовали с ветром, а частицы вошли в круговорот воды в природе как дождь. Большинство радиоактивных выпадений упали в Белоруссии.

Экологические последствия Чернобыльской катастрофы произошли немедленно. В километрах вокруг объекта сосновый лес засох, а красный цвет мертвых сосен получил в этом районе прозвище Рыжий лес. Рыба от близлежащей реки Припять получила радиоактивность и люди больше не смогут её употребить. Крупный рогатый скот и лошади умерли. Более 100 000 человек эвакуированы после катастрофы, но количество человеческих жертв Чернобыля трудно определить.

Последствия радиационного отравления появляются только после многих лет. У таких болезней как рак трудно определить источник.

Будущее ядерной энергии

Реакторы используют деление или расщепление атомов для производства энергии. Ядерная энергия может также производиться путем слияния или присоединения атомов вместе. Солнце, например, постоянно подвергается ядерному синтезу водородных атомов формируя гелий. Так как жизнь на нашей планете зависит от Солнца, можно сказать, что расщепление делает возможным жизнь на Земле.

Атомные электростанции пока не имеют возможности безопасно и надежно производить энергию путем ядерного синтеза (соединения), но ученые исследуют ядерный синтез, потому что этот процесс скорее всего будет безопасным и экономически более эффективным как альтернативный вид энергии. Энергия связи ядра огромна.

Оставить комментарий

.. *

*