В настоящее время применение ядерных технологий встречается во многих ключевых областях жизнедеятельности человека.
Основным видом использования ядерной энергии является производство электрической энергии.
Ядерные технологии для выработки электроэнергии
Атомные электростанции являются объектами, ответственными за выработку электроэнергии. Практически все атомные электростанции в производстве используют ядерное деление, поскольку ядерный синтез в настоящее время нежизнеспособен, несмотря на то, что находится в процессе разработки.
Работа атомной электростанции идентична работе тепловой электростанции, работающей на угле, нефти или газе, за исключением способа получения тепловой энергии которая преобразует воду в пар. В случае ядерных реакторов это тепло получается за счет реакций ядерного деления атомов ядерного топлива, в то время как на других тепловых электростанциях тепловая энергия получается за счет сжигания одного или нескольких видов ископаемого топлива.
Во всем мире 90% ядерных энергетических реакторов, предназначенных для производства электроэнергии, являются легководными реакторами (в вариантах с водой под давлением или кипящей водой).
Эксплуатация легководного реактора
Основной принцип работы атомной электростанции основан на получении тепловой энергии путем ядерного деления атомного ядра ядерного топлива. С помощью этой тепловой энергии, которая образует водяной пар, мы преобразуем ее в механическую энергию в турбине и, наконец, механическая энергия преобразуется в электрическую энергию генератором.
Ядерный реактор отвечает за возникновение и контроль этих атомных делений, которые будут генерировать большое количество тепловой энергии.
С помощью этого тепла вода нагревается для преобразования ее в пар при определенном давлении и температуре. Вода, превращенная в высокотемпературный пар, покидает защитную оболочку, пока не достигнет турбины и не заставит ее вращаться. В это время часть тепловой энергии пара преобразуется в кинетическую энергию. Эта турбина соединена с электрогенератором, с помощью которого кинетическая энергия будет преобразовываться в электрическую. С другой стороны, водяной пар, выходящий из турбины, хотя и потерял тепловую энергию, все еще находится в газообразном и очень горячем состоянии, поэтому его необходимо охладить перед повторным вводом в контур. При выходе из турбины он попадает в резервуар для конденсации, где будет находиться в тепловом контакте с трубами холодной воды. Водяной пар становится жидким, и с помощью насоса он перенаправляется обратно в ядерный реактор, чтобы снова повторить цикл. Следовательно, атомные электростанции всегда устанавливаются вблизи обильного источника холодной воды (моря, реки, озера), чтобы воспользоваться преимуществами этой воды в резервуаре для конденсации. Столб белого дыма, который можно увидеть, выходящий из некоторых электростанций, — это водяной пар, образующийся при обмене теплом.
Реакции ядерного деления генерируются в ядерных реакторах атомных электростанций. В результате этих реакций получается тепловая энергия, которая будет преобразована в механическую энергию, а затем в электрическую энергию.
Однако существует множество других применений, в которых ядерная технология используется прямым или косвенным образом.
Работая с различными изотопами одного и того же элемента, ядерная технология может быть использована для других применений в различных областях:
Промышленное применение ядерной технологии
Ядерная технология приобретает большое значение в промышленном секторе. Она используется при разработке и совершенствовании технологических процессов, для измерений, автоматизации и контроля производства. Ядерная технология также используется в производстве пластмасс и при стерилизации продуктов одноразового использования.
Военное применение
Оружие — это инструмент, используемый для нападения или самозащиты. Ядерное оружие — это то оружие, в котором используются ядерные технологии. В зависимости от роли ядерной технологии различаются два типа ядерного оружия: те, которые используют ядерную энергию для взрыва, как в случае с атомной бомбой, и те, которые используют ядерную технологию для приведения себя в движение. Эта вторая категория включает крейсеры, авианосцы, подводные лодки.
Ядерная медицина
Один из каждых трех пациентов, поступающих в больницу в промышленно развитой стране, получает преимущества какой-либо процедуры ядерной медицины. Используются радиофармпрепараты, такие методы, как лучевая терапия для лечения злокачественных опухолей, телетерапия для лечения онкологических заболеваний или радиологическая биология, которая позволяет стерилизовать медицинские изделия.
Применение ядерной технологии в сельском хозяйстве
Применение изотопов в сельском хозяйстве позволило увеличить сельскохозяйственное производство наименее загрязненных земель.Ядерная технология очень полезна в борьбе с насекомыми-вредителями, в максимальном использовании водных ресурсов, в улучшении сортов сельскохозяйственных культур или в создании необходимых условий для оптимизации эффективности удобрений и воды.
Применение ядерной технологии к продуктам питания
Что касается продуктов питания, ядерные технологии играют фундаментальную роль в сохранении пищевых продуктов. Использование изотопов позволяет значительно повысить сохранность продуктов питания. В настоящее время более 35 стран разрешают облучение некоторых пищевых продуктов.
Экологические применения ядерной технологии
Применение изотопов позволяет определить точные количества загрязняющих веществ и места, в которых они происходят, а также их причины. Кроме того, электронно-лучевая обработка позволяет уменьшить последствия для окружающей среды и здоровья от широкомасштабного использования ископаемого топлива и более эффективно, чем другие методы, способствует решению таких проблем, как ”парниковый эффект» и кислотные дожди.
Другие области применения ядерной технологии
Такие, как датирование, которое использует свойства связывания углерода-14 с древними останками, древесиной или органическими остатками, определяя их хронологический возраст.
Ядерная технология применяется в геофизике и геохимии, которые используют преимущества существования природных радиоактивных материалов для определения дат залежей горных пород, угля или нефти. Другие области применения ядерной технологии встречаются в таких дисциплинах, как гидрология, горнодобывающая промышленность или космическая промышленность.