Что такое ядерная энергия и различные проблемы с ядерной энергией

Производство электричества при помощи ядерной энергии началось в 1940-х годах после ужасной Второй мировой. Когда мир, наконец, восторжествовал, ученые начали исследовать, как ядерные залежи могут быть превращены в полезный энергетический источник, чтобы вернуть мир на ноги. Вероятность получения чрезвычайно дешевой электрической энергии заставила многие страны начать развивать ядерную энергетику.

Вопросы, которые не давали покоя многим людям: станет ли электричество, наконец, бесплатным2 Сможет ли ядерная энергия питать промышленность, машины и дома? Хотя В то время это были трудные вопросы, а результаты применения ядерной энергии были ужасающими, одно было безусловно: ядерная энергия — это энергия будущего. Звездный час ядерной энергии наступил в первой половине семидесятых годов, когда на Ближнем Востоке бушевала война. Это стало причиной внезапный скачок стоимости одного бареля нефти. Строительство АЭС пошло ослепительными темпами. В период между 1970 и 1985 годами было построено намного больше ядерных реакторов, и так случилось распространение АЭС.

Что такое ядерная энергия? спросите вы. Перед тем как дать определение ядерной энергии, необходимо рассмотреть разные вещества, которые сшиваются вместе, образовывая атом, являющийся ключевым элементом в производстве ядерной энергии.

Атом, в сущности, считается строительным блоком материи. Оно состоит из ядра, которое содержит 3 небольших типа частиц, популярных как субатомные частицы: нейтроны (имеют негативный электрический заряд), протоны (имеют позитивный электрический заряд) и электроны (отрицательно заряженные частицы, крутящиеся вокруг ядра). Протоны и электроны обычно притягиваются друг к другу. Ядро держиться вместе за счёт энергии. Большое количество энергии содержится в плотном ядре атома. Кол-во протонов, находящихся в атоме, в большой мере определяет физические свойства элемента. Итак, ядерная энергия — это энергия, содержащаяся в ядре, или сердцевине атома.

Ядерная энергия может быть применена для выработки электрической энергии. Однако сначала она обязана быть высвобождена из атома. Чтобы это сделать нужно расщепить атом. Это происходит в процессе, известном как ядерное деление, когда атомы расщепляются для выделения большого количества энергии.

Ядерный реактор. Атомная энергетика | Физика 9 класс #56 | Инфоурок

В связи с истощением ресурсов и большим спросом на энергию мир обращается к ядерной энергии, которая делается из ядра атома. Ядерная энергия, как говорит термин, высвобождается из самого ядра атома. Это происходит в результате изменения его массы в энергию. Не обращая внимания на то, что ядерная энергия безопаснее, чем сжигание ископаемого топлива, она все также представляет опасность для нашего здоровья и внешней среды.

Как работает ядерная энергетика?

Если вы посмотрите на большинство классических энергетических установок (на нефти, угле и природном газе), вы сможете увидеть, что они зависят от некоего механизма теплогенерации, который потом создаёт пар. Пар заставляет турбину вращаться, вырабатывая по завершению электрическую энергию. Атомные электростанции, которые применяются для производства ядерной энергии, работают также, как и классические электростанции, только разница состоит в источнике тепла. В классических установках, работающих на ископаемом топливе, для получения тепла сжигается нефть, уголь или газ. Тепло кипятит воду, производя пар. Пар направляется на вращение турбины, что приводит к выработке электрической энергии.

С другой стороны, тепловым источником на атомных электрических станциях считается расщепление атомов — процесс, известен как ядерное деление.

Ядерная энергия производится в результате 2-ух разных процессов: Деление ядер и ядерный синтез.

Деление ядер

Это процесс расщепления атома на 2 половины с энерговыделением. Деление атома может происходить в результате естественного распада или в лаборатории. Это мощный источник электрической энергии, однако он также сопровождается большим рядом политических, экологичных проблем и проблем безопасности.

Деление ядер — это процесс высвобождения атомной энергии путем расщепления ядра с образованием 2-ух продуктов, масса которых приблизительно меньше практически вдвое массы начального. Ядерный реактор расщепляет ядра атомов урана, создавая приличное количество энергии. Благодаря этому процесса также появляются радиоактивные отходы и радиация, которые могут загрязнять внешнюю среду. Деление ядер — это физический процесс, ответственный за все виды производства энергии, в том числе эксплуатируемый как в ядерном оружии, так и на атомных электрических станциях.

Ядерный синтез

Ядерный синтез — это энергетический источник будущего. Собственно он обеспечивает Солнце и звезды энергетикой, позволяющей им освещать постоянно в течение миллиардов лет. Ядерный синтез — это когда несколько атомных частиц соединяются вместе, чтобы создать более массивный атом. В термоядерных реакторах атомы водорода соединяются вместе, образовывая атомы гелия, нейтроны и прочие формы энергии. Это тот же тип ядерной энергии, который применяется в водородных бомбах. Термоядерный синтез применялся тут, на Земля, для изготовления ядерных бомб, но пока еще не находится под контролем, чтобы мы могли получать полезную энергию. В отличии от ядерного деления, не существует предела для количества слияния, какое может случиться.

Что происходит в ядерном реакторе?

Ядерный реактор — это цепочка машин, способных управлять делением ядер для выработки электрической энергии. Ядерные реакторы применяют гранулы урана как источник топлива для выработки электрической энергии. Внутри ядерного реактора атомы урана принудительно расщепляются. В процессе расщепления атомы выделяют мелкие частицы, известны как продукты деления. Продукты деления провоцируют расщепление остальных атомов урана, вызывая цепную реакцию. В результате цепной реакции выделяется тепло.

Тепло, выделяемое в процессе деления ядер, нагревает охлаждающее вещество (обычно воду), содержащееся в ядерном реакторе. В остальных реакторах в качестве охлаждающего агента применяется расплавленная соль или жидкий металл. В результате ядерного деления охлаждающее вещество нагревается и образуется пар. Потом пар направляется на вращение турбин. Турбины приводят в действие двигатели или генераторы, которые вырабатывают электричество.

Вырабатываемое электричество можно настраивать при помощи стержней из материалов, популярных как ядерные яды. Реакции ядерного деления делают химические побочные продукты, которые поглощаются при помощи ядерных ядов. Традиционным примером ядерного яда считается элемент химии ксенон. Предполагается, что цепные реакции должны быть более медленными и контролируемыми, поэтому в них включено больше стержней ядерного яда. Если требуется больше электрической энергии, стержни с ядерным ядом убираются, провоцируя более сильную цепную реакцию.

Ядерный реактор. Ядерная энергетика. Экологические проблемы работы атомных электростанций

Согласно данным статистики около 15% всей мировой электрической энергии изготавливается на атомных электрических станциях, при этом США.S. с более чем 100 реакторами. Однако ископаемое топливо и гидроэлектроэнергия все также доминируют в производстве электрической энергии в Соединенных Штатах. Такие государства, как Франция, Словакия и Литва, все также делают больший процент электрической энергии на атомных электрических станциях.

Каковы разные проблемы с ядерной энергетикой?

Хотя доказано, что ядерная энергетика способна делать большое количество энергии, она имеет собственные минусы и плюсы. Атомная энергетика признана чистым в экологическом плане энергоресурсом, потому что она производит энергию без выброса тепличных газов в атмосферу. Определенные сложности, которые связаны с ядерной энергетикой, включают:

Расплавление ядерного реактора

Ядерная авария — это ситуация, когда сильный перегрев ядерного реактора приводит к расплавлению активной зоны реактора. Если случится сбой в системе охлаждения реактора, это может позволить одному или нескольким элементам ядерного топлива подняться выше точки плавления, что приводит к расплавлению. Расплавление может привести к существенному распространению опасных радиоактивных материалов в среду которая нас окружает.

Действие на человеческое здоровье

Изо дня в день люди подвержены естественному влиянию радиации, исходящей от солнца и терапевтических процедур, например как лучи рентгена, томография при помощи компьютера или ядерные препараты, например магнитно-резонансная томография, которые пользуются большой спектр излучения для диагностирования и лечения сложностей здоровья. Низкий радиационный уровень от солнца и терапевтических процедур не оказывает большого влияния на человеческое здоровье. Однако действие больших уровней радиации на протяжении какого-то времени приводит к повреждению клеток организма, что может вызвать рак. Помимо того, острая доза радиации большого уровня приводит к лучевой болезни — заболеванию, вызванному воздействием радиации большого уровня в течение короткого периода времени. У пациента лучевой болезнью появляются эти симптомы, как выпадение волос, рвота, ожоги кожи, диарея, тошнота и, может быть, смерть.

В связи с производством ядерной энергии были подняты вопросы охраны здоровья внешней среды. Эти заводы применяют воду из рек и озер для собственных систем охлаждения. Эта вода обычно применяется для рассеивания тепла, и после ее применения ей позволяют течь назад в реку или озеро при относительно большой температуре. В данной воде содержатся тяжелые металлы и соли. В комбинировании с большой температурой эти тяжелые металлы и соли могут устранить рыбу и растения в экосистемах рек и озер.

Проблемы безопасности

После терактов 911 года правительства были озабочены тем, что террористы могут напасть на атомные станции, чтобы выпустить радиоактивные материалы. Хотя нет достоверных исследований, указывающих на то, как ядерный реактор может выдерживать террористическую атаку, необходимо понимать, что защитные стены вокруг реактора обычно строятся с внутренней стальной оболочкой, которая обернута от 2 до 5 футов или укрепленным бетоном. Эти электростанции собственно построены так, чтобы сопротивляться влиянию землетрясений, небольших самолетов, торнадо и ураганов.

Утилизация радиоотходов

Утилизация радиоотходов, которые образуются при делении ядер, является самой большой логистической проблемой, которая появляется во время строительства радиоактивных электростанций. Проблема в том, что эти радиоактивные отходы как правило невозможно перерабатывать обычными методами, поскольку определенные виды, к примеру, отработанные ядерные топливные стержни, остаются активными в течение сотен, а то и тысяч лет. Это создаёт огромную проблематику, которая связана с утилизацией.

Будущее ядерной энергетики

Ядерная энергия — это мощная сила. Предпринимали попытки найти другие конструктивные способы ее применения. Ядерная энергия считается значительным энергетическим источником во многих странах. 442 ядерных реактора работают по всему миру с общей мощностью 300 000 МВт по состоянию на 2014 год. В 2 с половиной раза будет больше введено к 2030 году и в четыре раза больше к 2050 году, говорит Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ), бастион мирового ядерного сообщества.

Рост стоимости одного бареля нефти и газ делает альтернативы, например атомная энергетика, намного лучшими и, как ожидается, приводит к росту атомных генерирующих мощностей по всему миру. Улучшения в конструкции реакторов увеличивают безопасность, повышаюту результативность и уменьшают затраты, делая атомную генерацию экономически привлекательным энергетическим источником. Многие страны, включая Англию, не так давно подтвердили собственное план продолжать применять ядерную энергию для изготовления электроэнергии, и хотя данное решение было осуждено антиядерными группами давления, все указывает на то, что ядерная энергия останется важным энергетическим источником для нас еще очень и очень долго.

Экологические проблемы, которые связаны с утилизацией отработанного ядерного топлива, будут сохранены, и страны решают их по-разному. США создают объект для захоронения на государственной территории, но данное решение само по себе считается спорным.

Заём на изображение: PDP

Атомная энергетика. И главные проблемы.