Соколик Г.А. и др. Основы радиоэкологии и безопасной жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

103

78,2%

31,8%

34,1%

46,8%

46,2%

29,3%

60,1%

45,4%

26,4%

44,0%

40,6%

19,3%

30,4%

39,9%

81,5%

6,5%

11,4%

25,7%

2,8%

9,7%

39,9%

20,1%

2,3%

35,2%

13,6%

14,2%

27,5%

0,8%

6,5%

1,1%

0,6%

0,7%

020406080100

США

Франция

Япония

Великобритания

Россия

Германия

Канада

Корея

Украина

Швеция

Индия

Испания

Бельгия

Болгария

Тайвань

Словакия

Швейцария

Чехия

Финляндия

Венгрия

Китай

ЮАР

Литва

Мексика

Аргентина

Армения

Бразилия

Казахстан

Нидерланды

Пакистан

Румыния

Словения

Количество энергоблоков АЭС

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%

Îòíîñèòåëüíîå êîëè÷åñòâî ýëåêòðîýíåðãèè,

âûðàáàòûâàåìîé ÀÝÑ

(Å, %), è êîëè÷åñòâî

ýíåðãîáëîêîâ ÀÝÑ â ðàçíûõ ñòðàíàõ

Ãëàâà 6

191

192

Ãëàâà 6

Íà òåððèòîðèè Ðåñïóáëèêè Áåëàðóñü íåò àòîìíûõ

ýëåêòðîñòàíöèé. Îäíàêî âáëèçè åå ãðàíèö ðàñïîëàãàåòñÿ

÷åòûðå ÀÝÑ: Èãíàëèíñêàÿ â Ëèòâå, êîòîðóþ ïðåäïîëà-

ãàåòñÿ âûâåñòè èç ýêñïëóàòàöèè â áëèæàéøåå âðåìÿ,

×åðíîáûëüñêàÿ (âûâåäåíà èç ýêñïëóàòàöèè â 2000 ãîäó)

Ðîâåíñêàÿ â Óêðàèíå è Ñìîëåíñêàÿ â Ðîññèè.

Ïîñëå ×åðíîáûëüñêîé êàòàñòðîôû äî 2006 ãîäà

â Ðåñïóáëèêå Áåëàðóñü äåéñòâîâàë ìîðàòîðèé íà ñòðîè-

òåëüñòâî ÀÝÑ. Îäíàêî óæå ñåé÷àñ, àíàëèçèðóÿ ïåðñïåê-

òèâû èñïîëüçîâàíèÿ ðàçëè÷íûõ èñòî÷íèêîâ ýíåðãèè,

ðàññìàòðèâàþò âîçìîæíîñòü ñòðîèòåëüñòâà ÀÝÑ è

â íàøåé ñòðàíå.

Íàèáîëåå ïðîñòûì â òåõíè÷åñêîì îòíîøåíèè

ÿâëÿåòñÿ óðàí-ãðàôèòîâûé ðåàêòîð ñ âîäÿíûì îõëàæ-

äåíèåì. Ðåàêòîðû ýòîãî òèïà èñïîëüçîâàëè íà ïåðâîé

â Ðîññèè ÀÝÑ â ã. Îáíèíñêå, à ïîçäíåå íà Áåëîÿðñêîé

è Âûáîðãñêîé ÀÝÑ. Íà èõ îñíîâå áûë ñêîíñòðóèðîâàí

ñåðèéíûé ðåàêòîð òèïà ÐÁÌÊ (ðåàêòîð áîëüøîé

ìîùíîñòè êàíàëüíûé).

Àêòèâíàÿ çîíà ðåàêòîðà ÐÁÌÊ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé

áîëüøîé ãðàôèòîâûé öèëèíäð ñ îòâåðñòèÿìè äëÿ êàíà-

ëîâ, ñðåäè êîòîðûõ âûäåëÿþò:

• òåõíîëîãè÷åñêèå êàíàëû (ÒÊ),

• êàíàëû ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ è çàùèòû (ÑÓÇ).

Òåõíîëîãè÷åñêèé êàíàë — ýòî êîíñòðóêöèÿ â âèäå

ñâàðíîé òðóáû, âíóòðè êîòîðîé ðàçìåùàþòñÿ ÒÂÝËû

è ïðîïóñêàåòñÿ ïîòîê òåïëîíîñèòåëÿ (âîäû) äëÿ îòâîäà

òåïëà èç àêòèâíîé çîíû. ÒÂÝËû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé

öèðêîíèé-íèîáèåâûå ñòåðæíè, çàïîëíåííûå óðàíîâûì

òîïëèâîì â âèäå òàáëåòîê UO

, ñëàáî îáîãàùåííûì

235

Â êàíàëàõ ÑÓÇ ðàçìåùàþò ïîãëîòèòåëü è çàìåä-

ëèòåëü íåéòðîíîâ. Â êà÷åñòâå ïîãëîòèòåëÿ íåéòðî-

íîâ èñïîëüçóþò áîð (Â), â êà÷åñòâå çàìåäëèòåëÿ —

ãðàôèò (Ñ).

Ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ÐÁÌÊ ÿâëÿåòñÿ îäíîêîí-

òóðíîé. Âîäà âíóòðè ðåàêòîðà íàãðåâàåòñÿ äî òåì-

ïåðàòóðû, áëèçêîé ê òåìïåðàòóðå êèïåíèÿ, è ïðåâðà-

ùàåòñÿ â ïàð íåïîñðåäñòâåííî â àêòèâíîé çîíå

ðåàêòîðà. Îáðàçîâàâøèéñÿ ïàð ïîñòóïàåò ê òóðáèíå,

íà âàëó êîòîðîé ðàçìåùàåòñÿ ýëåêòðîãåíåðàòîð,

è ïðèâîäèò åå â äâèæåíèå. Âðàùåíèå òóðáèíû

çàïóñêàåò ãåíåðàòîð, âûðàáàòûâàþùèé ýëåêòðè-

÷åñêèé òîê.

Òèïû ñåðèéíûõ ÿäåðíûõ ðåàêòîðîâ äëÿ ÀÝÑ

Ðåàêòîð òèïà ÐÁÌÊ

Îäíîêîíòóðíàÿ

ñèñòåìà

îõëàæäåíèÿ

Ðåàêòîðû òèïà ÐÁÌÊ

áûëè óñòàíîâëåíû íà

Ëåíèíãðàäñêîé, Êóð-

ñêîé, Ñìîëåíñêîé, Èã-

íàëèíñêîé è ×åðíî-

áûëüñêîé ÀÝÑ

Схåмà îдíîêîíòóðíîй

АÝС

Ï — ïàð

Ò — òóðáèíà

Ã — ãåíåðàòîð

Ê — êîíäåíñàòîð

193

Ãëàâà 6

Îòðàáîòàííûé ïàð êîíäåíñèðóåòñÿ è âíîâü ïîäàåò-

ñÿ â ðåàêòîð.

Â ñòðàíàõ ÑÍÃ äëÿ ïîëó÷åíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè,

íàðÿäó ñ ðåàêòîðàìè òèïà ÐÁÌÊ, ìîùíîñòüþ äî

1 500 ÌÂò (ÐÁÌÊ-1 000, ÐÁÌÊ-1 500), èñïîëüçóþò è

ðàçëè÷íûå ìîäèôèêàöèè âîäî-âîäÿíîãî ýíåðãåòè÷å-

ñêîãî ðåàêòîðà, â îñíîâíîì, ìîùíîñòüþ 440 (ÂÂÝÐ-440)

è 1 000 ÌÂò (ÂÂÝÐ-1 000).

Â àêòèâíîé çîíå ðåàêòîðà òèïà ÂÂÝÐ ðàçìåùàþò

òîïëèâíûå ñáîðêè ÒÂÝËîâ. Â êà÷åñòâå çàìåäëèòåëÿ

íåéòðîíîâ è òåïëîíîñèòåëÿ â ðåàêòîðå ÂÂÝÐ èñïîëüçóþò

âîäó (èìåííî ïîýòîìó åãî è íàçûâàþò âîäî-âîäÿíûì).

Ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ðåàêòîðà ÿâëÿåòñÿ äâóõêîí-

òóðíîé. Ïåðâûé êîíòóð ïðîõîäèò ÷åðåç àêòèâíóþ çîíó.

Âîäà, öèðêóëèðóþùàÿ â ýòîì êîíòóðå, íàõîäèòñÿ ïîä

âûñîêèì äàâëåíèåì, ïîýòîìó ïðè ïðîõîæäåíèè ÷åðåç

àêòèâíóþ çîíó îíà íàãðåâàåòñÿ, íî â ïàð íå ïðå-

âðàùàåòñÿ. Íàãðåòàÿ âîäà ïîñòóïàåò â ïàðîãåíå-

ðàòîð, ãäå îòäàåò òåïëî âîäå âòîðîãî êîíòóðà, ïðå-

âðàùàÿ åå â ïàð, è âíîâü íàïðàâëÿåòñÿ â àêòèâíóþ

çîíó.

Ïàð, îáðàçîâàâøèéñÿ â ïàðîãåíåðàòîðå, ïîäà-

åòñÿ íà òóðáèíó, âðàùåíèå êîòîðîé çàïóñêàåò

ýëåêòðè÷åñêèé ãåíåðàòîð. Îòðàáîòàííûé ïàð âòî-

ðîãî êîíòóðà êîíäåíñèðóåòñÿ, è æèäêàÿ âîäà âîç-

âðàùàåòñÿ â ïàðîãåíåðàòîð.

Â äâóõêîíòóðíîé ñèñòåìå ñîäåðæèìîå ïåðâîãî

è âòîðîãî êîíòóðîâ èçîëèðîâàíî äðóã îò äðóãà,

ïîýòîìó ðàäèîàêòèâíûå âåùåñòâà íå ïîïàäàþò âî

âòîðîé êîíòóð è íå âûçûâàþò çàãðÿçíåíèÿ ðàäèî-

íóêëèäàìè ïàðîòóðáèííîé çîíû ÀÝÑ.

Ñîâðåìåííûå ÀÝÑ ïðîåêòèðóþòñÿ òàêèì îáðàçîì,

÷òîáû

• íå äîïóñêàòü îïàñíûõ è âðåäíûõ âûáðîñîâ â îêðó-

æàþùóþ ñðåäó,

• îáåñïå÷èâàòü ðàäèàöèîííóþ áåçîïàñíîñòü ïåðñî-

íàëà è íàñåëåíèÿ.

Äîñòîèíñòâà è íåäîñòàòêè àòîìíûõ

ýëåêòðîñòàíöèé

Ðåàêòîðû ÂÂÝÐ

Ðåàêòîðû ÂÂÝÐ óñòà-

íîâëåíû íà Íîâî-

Âîðîíåæñêîé, Ðîâåí-

ñêîé, Êîëüñêîé, Áèëè-

áèíñêîé ÀÝÑ

Ïðè íîðìàëüíîé ðàáîòå ÀÝÑ çíà÷èòåëüíî ìåíüøå

çàãðÿçíÿþò îêðóæàþùóþ ñðåäó ïî ñðàâíåíèþ ñ òåïëîâû-

ìè ýëåêòðîñòàíöèÿìè.

Äâóõêîíòóðíàÿ

ñèñòåìà

îõëàæäåíèÿ

Схåмà дâóхêîíòóðíîй

АÝС

P — пàð; Ò —

òóðбèíà;

Ã — ãåíåðàòîð; К —

åñàîð;

Ï — ïàð

Ò — òóðáèíà

Ã — ãåíåðàòîð

Ê — êîíäåíñàòîð

ÏÃ — ïàðîãåíåðàòîð

194

Ãëàâà 6

Òàê, ñîâðåìåííàÿ òåïëîâàÿ ýëåêòðîñòàíöèÿ

ìîùíîñòüþ 1 ÃÂò â òå÷åíèå ãîäà ïîòðåáëÿåò îêîëî

3 ìëí. òîíí óãëÿ è âûáðàñûâàåò â àòìîñôåðó

îêîëî 165 òûñ. òîíí ðàçëè÷íûõ îòõîäîâ. Â êà-

ìåííîì óãëå ñîäåðæàòñÿ åñòåñòâåííûå ðàäèî-

àêòèâíûå íóêëèäû (

210

Po,

226

Ra,

K è äð.),

êîòîðûå êîíöåíòðèðóþòñÿ â çîëå è øëàêàõ.

Âûáðîñû ãàçîîáðàçíûõ ïðîäóêòîâ è ïîòðåáëåíèå êèñëîðîäà

ïðè ðàáîòå òåïëîâûõ ýëåêòðîñòàíöèé

Уголь

Зола

Мазут

Газ

Âûáðîñû:

óãëåêèñëîãî ãàçà ÑÎ

, îêñèäîâ àçîòà NO

è îêñèäà

ñåðû SO

è ïîòðåáëåíèå êèñëîðîäà Î

òåïëîâûìè

ýëåêòðîñòàíöèÿìè.

Âûáðîñû âðåäíûõ âåùåñòâ â îêðóæàþùóþ

ñðåäó ïðè íîðìàëüíîé ðàáîòå àòîìíîé ýëåêòðî-

ñòàíöèè ïðèìåðíî â 100 ðàç ìåíüøå, ÷åì ïðè

ðàáîòå îáû÷íîé òåïëîâîé ýëåêòðîñòàíöèè.

Îñíîâíûå íåäîñòàòêè

òðàäèöèîííûõ òåïëî-

âûõ ýëåêòðîñòàíöèé:

• çíà÷èòåëüíûé ðàñõîä

êèñëîðîäà äëÿ ñæèãà-

íèÿ òîïëèâà;

• âûáðîñ â àòìîñôåðó

áîëüøîãî êîëè÷åñòâà

âåùåñòâ, ñïîñîáíûõ

ïðè÷èíèòü óùåðá êàê

÷åëîâåêó, òàê è ñðåäå

åãî îáèòàíèÿ;

• êèñëîòíûå äîæäè,

âîçíèêàþùèå â ðåçóëü-

òàòå âûáðîñîâ â àòìî-

ñôåðó îêcèäîâ àçîòà

è ñåðû.

195

Ãëàâà 6

Ïî ñðàâíåíèþ ñ òåïëîâûìè ýëåêòðîñòàíöèÿìè,

èñïîëüçóþùèìè ðàçíîå îðãàíè÷åñêîå òîïëèâî (óãîëü,

ìàçóò, ïðèðîäíûé ãàç), ïðè ðàáîòå ÀÝÑ íå ïîòðåáëÿåòñÿ

àòìîñôåðíûé êèñëîðîä (O

), íå îáðàçóþòñÿ îêñèäû

óãëåðîäà, àçîòà è ñåðû (CO

, NO

, SO

), íå îñòàåòñÿ çîëà.

Äîñòîèíñòâîì ÀÝÑ ÿâëÿåòñÿ è ñðàâíèòåëüíî íåáîëü-

øîé îáúåì íåîáõîäèìîãî ÿäåðíîãî ãîðþ÷åãî. Òàê, ÀÝÑ

ìîùíîñòüþ 1 ÃÂò ïîòðåáëÿåò çà ãîä 100 òîíí ÿäåðíîãî

òîïëèâà, à òåïëîâàÿ ýëåêòðîñòàíöèÿ òàêîé æå ìîùíîñòè —

îêîëî 3 ìëí. òîíí óãëÿ.

Îäíàêî, íàðÿäó ñ äîñòîèíñòâàìè, ÿäåðíîé ýíåðãå-

òèêå ñâîéñòâåííû è íåäîñòàòêè. Ïðè èñïîëüçîâàíèè

ÿäåðíîé ýíåðãèè âîçíèêàþò ïðîáëåìû, ñâÿçàííûå ñ

• òåïëîâûì çàãðÿçíåíèåì îêðóæàþùåé ñðåäû,

• ïåðåðàáîòêîé âûñîêîàêòèâíûõ îòõîäîâ è èõ

äëèòåëüíûì õðàíåíèåì è/èëè çàõîðîíåíèåì.

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ îñîáîå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ:

• ðàçðàáîòêå ñïîñîáîâ ýôôåêòèâíîãî èñïîëü-

çîâàíèÿ ñáðàñûâàåìîãî òåïëà, íàïðèìåð,

ïóòåì ñîçäàíèÿ àãðîáèîëîãè÷åñêèõ è ðûáî-

âîä÷åñêèõ êîìïëåêñîâ äëÿ ïðîèçâîäñòâà

ñåëüñêîõîçÿéñòâåííîé è ðûáíîé ïðîäóêöèè;

• óñîâåðøåíñòâîâàíèþ ìåòîäîâ ïåðåðàáîòêè

ðàäèîàêòèâíûõ îòõîäîâ è èõ èçîëÿöèè â òå÷åíèå

äëèòåëüíîãî âðåìåíè, âïëîòü äî ïîëíîãî ðàñïàäà

ðàäèîíóêëèäîâ.

Òåì íå ìåíåå, ÿäåðíàÿ ýíåðãåòèêà, ïîäîáíî äðóãèì

âèäàì ïðîìûøëåííîãî ïðîèçâîäñòâà, îñòàåòñÿ ïîòåí-

öèàëüíî îïàñíîé äëÿ ÷åëîâåêà è îêðóæàþùåé ñðåäû.

Íà ñóùåñòâóþùèõ ïðåäïðèÿòèÿõ ÿäåðíîé ýíåðãåòèêè

ïî òåì èëè èíûì ïðè÷èíàì íåîäíîêðàòíî âîçíèêàëè

àâàðèéíûå ñèòóàöèè, â òîì ÷èñëå è ñ âûáðîñîì ðàäèî-

àêòèâíûõ âåùåñòâ â îêðóæàþùóþ ñðåäó.

Äëÿ áåçàâàðèéíîé ðàáîòû ÀÝÑ òðåáóåòñÿ îáåñïå-

÷èòü:

• íàäåæíîñòü ÿäåðíûõ ðåàêòîðîâ è ñèñòåì èõ çàùèòû;

• ïîäãîòîâêó êâàëèôèöèðîâàííûõ ñïåöèàëèñòîâ;

• ñîáëþäåíèå îáñëóæèâàþùèì ïåðñîíàëîì ïðàâèë

òåõíèêè áåçîïàñíîñòè.

Ïðåäîòâðàùåíèå çàãðÿçíåíèÿ îêðóæàþùåé ñðåäû ðàäèîàêòèâíûìè

îòõîäàìè ÿâëÿåòñÿ îäíîé èç âàæíåéøèõ ïðîáëåì ÿäåðíîé ýíåðãåòèêè.

ðàäèîàêòèâíûå

îòõîäû

АЭСАЭС

196

Ãëàâà 6

Îøèáêè è ïðîñ÷åòû â ðàáîòå ïåðñîíàëà ÀÝÑ,

íàðóøåíèÿ èìè ïðàâèë áåçîïàñíîé ðàáîòû íåäîïóñòèìû,

òàê êàê ìîãóò ïðèâåñòè ê ðàçãåðìåòèçàöèè àêòèâíîé

çîíû ðåàêòîðà, âûáðîñó ðàäèîàêòèâíûõ âåùåñòâ

â îêðóæàþùóþ ñðåäó è îáëó÷åíèþ ëþäåé.

Ïåðñïåêòèâû ðàçâèòèÿ ÿäåðíîé ýíåðãåòèêè

×åëîâå÷åñòâî íå ìîæåò ñåáå ïîçâîëèòü îòêàçàòüñÿ îò

ðàçâèòèÿ ÿäåðíîé ýíåðãåòèêè. Òàêîé âûâîä ñäåëàí íà

îñíîâå àíàëèçà îáùåé ýíåðãåòè÷åñêîé ñèòóàöèè, ñëîæèâ-

øåéñÿ â ñîâðåìåííîì ìèðå.

Ïîòðåáíîñòè ÷åëîâå÷åñòâà

â ýëåêòðîýíåðãèè íåóêëîííî âîçðàñòàþò.

Â ïîñëåäíèå äåñÿòèëåòèÿ äëÿ óäîâëåòâîðåíèÿ

ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîòðåáíîñòåé åæåãîäíî â ìèðå ñæèãà-

þò äåñÿòêè ìèëëèàðäîâ òîíí îðãàíè÷åñêîãî òîïëèâà.

Íå ìåíåå ïîëîâèíû èç íèõ ïðèõîäèòñÿ íà äîëþ íåôòè

è ãàçà, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ öåííåéøèì ñûðüåì äëÿ

ïðîèçâîäñòâà íîâûõ ìàòåðèàëîâ, óäîáðåíèé, ëåêàðñò-

âåííûõ ïðåïàðàòîâ è äðóãîé íåîáõîäèìîé ëþäÿì

ïðîäóêöèè.

Ïîñêîëüêó íàèáîëåå äîñòóïíûå è äåøåâûå èñòî÷-

íèêè ýòèõ ïðèðîäíûõ îðãàíè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ, â îñ-

íîâíîì, èñ÷åðïàíû, ÷åëîâå÷åñòâó ïðèõîäèòñÿ îñâàèâàòü

âñå áîëåå òðóäíîäîñòóïíûå ìåñòîðîæäåíèÿ. Ïðèõîäèòñÿ

çàòðà÷èâàòü âñå áîëüøå óñèëèé äëÿ äîáû÷è è äîñòàâêè

íåôòè è ãàçà â ïðîìûøëåííî ðàçâèòûå ðåãèîíû. Îäíàêî

çàïàñû äàæå ýòèõ ìåñòîðîæäåíèé, ïî ìíåíèþ ìíîãèõ

ñïåöèàëèñòîâ, îãðàíè÷åíû.

Èç äðóãèõ âèäîâ òðàäèöèîííûõ îðãàíè÷åñêèõ

ýíåðãîíîñèòåëåé ìîæíî ðàññ÷èòûâàòü ëèøü íà óãîëü,

îäíàêî è åãî çàïàñîâ õâàòèò íå áîëåå ÷åì íà íåñêîëüêî

ñîòåí ëåò.

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ â ðÿäå ñòðàí ñóùåñòâåííûé

âêëàä â ïîëó÷åíèå ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè âíîñèò

ãèäðîýíåðãåòèêà. Îäíàêî ãèäðîýíåðãåòè÷åñêèå ðåñóðñû

òàêæå îãðàíè÷åíû è â ïåðñïåêòèâå ìîãóò áûòü èñïîëü-

çîâàíû äëÿ ðåøåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ïðîáëåì ëèøü

â îòäåëüíûõ ðåãèîíàõ. Åñëè æå ó÷èòûâàòü âîçíèêàþùèå

ïðè ýòîì ýêîëîãè÷åñêèå ïðîáëåìû, âðÿä ëè ñòîèò â çíà-

÷èòåëüíîé ìåðå ðàññ÷èòûâàòü íà ãèäðîýíåðãåòè÷åñêèå

ðåñóðñû â áóäóùåì.

ßäåðíîå «ãîðþ÷åå» ïîçâîëÿåò ñîõðàíÿòü íåôòü è ïðèðîäíûé ãàç

â êà÷åñòâå öåííîãî ñûðüÿ äëÿ õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè.

Îöåíêè ìåæäóíàðîä-

íûõ ýêñïåðòîâ ïîêà-

çûâàþò:

â íàñòîÿùåå âðåìÿ â

ðàçâèòûõ ñòðàíàõ

ïðèðîñò âíóòðåííåãî

âàëîâîãî ïðîäóêòà

(ÂÂÏ) íåïîñðåäñòâåí-

íî çàâèñèò îò óâå-

ëè÷åíèÿ ïîòðåáëåíèÿ

ýëåêòðîýíåðãèè.

Ïîäîáíàÿ òåíäåíöèÿ,

ñêîðåå âñåãî, ñîõðà-

íèòñÿ è â áóäóùåì.

Áîëüøèå íàäåæäû íåðåäêî âîçëàãàþò íà íåòðàäè-

öèîííûå ñïîñîáû ïîëó÷åíèÿ ýíåðãèè, îñíîâàííûå íà

èñïîëüçîâàíèè âîçîáíîâëÿåìûõ ïðèðîäíûõ ýíåðãåòè÷å-

ñêèõ ðåñóðñîâ — ýíåðãèè Ñîëíöà, âåòðà, ìîðñêèõ è îêåàí-

197

Ãëàâà 6

ñêèõ ïðèëèâîâ, âíóòðåííåãî òåïëà Çåìëè. Íå îòêàçû-

âàÿñü îò èñïîëüçîâàíèÿ ýòèõ ñïîñîáîâ ïîëó÷åíèÿ

ýíåðãèè, ñëåäóåò îòäàâàòü ñåáå ïîëíûé îò÷åò â òîì, ÷òî

ñ èõ ïîìîùüþ ìîæíî ðåøàòü ëèøü ëîêàëüíûå ýíåðãåòè-

÷åñêèå ïðîáëåìû.

Êðèòè÷åñêè îöåíèâàÿ âîçìîæíîñòè è îïàñíîñòè

ÿäåðíîé ýíåðãåòèêè, ïðèõîäèòñÿ ïðèçíàòü, ÷òî áûëî áû

âåñüìà íåðàçóìíî îòêàçûâàòüñÿ îò èñïîëüçîâàíèÿ

ÿäåðíîé ýíåðãèè.

Îñâîåíèå ýíåðãèè, âûäåëÿþùåéñÿ â ïðîöåññå

ÿäåðíîãî äåëåíèÿ — ýòî ëèøü îäèí èç ñïîñîáîâ îáåñïå-

÷åíèÿ ÷åëîâå÷åñòâà íåîáõîäèìîé ýíåðãèåé. Ó÷åíûå

ïðîäîëæàþò ïîèñêè íîâûõ, áîëåå ñîâåðøåííûõ

è áåçîïàñíûõ ìåòîäîâ ïîëó÷åíèÿ ÿäåðíîé ýíåðãèè.

×åëîâå÷åñòâî óæå âïëîòíóþ ïðèáëèçèëîñü

ê îñóùåñòâëåíèþ óïðàâëÿåìîé ðåàêöèè òåðìî-

ÿäåðíîãî ñèíòåçà.

Íîâûé ñïîñîá îñíîâàí íà èñïîëüçîâàíèè

ýíåðãèè, âûäåëÿþùåéñÿ ïðè ñëèÿíèè ÿäåð

àòîìîâ ëåãêèõ ýëåìåíòîâ, ðàñïîëîæåííûõ â

ñàìîì íà÷àëå Ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìû, â ÿäðà

àòîìîâ áîëåå òÿæåëûõ ýëåìåíòîâ. Ïðèìåðîì

ðåàêöèè òàêîãî òèïà ÿâëÿåòñÿ, òàê íàçûâàåìûé,

äåéòåðèé-òðèòèåâûé òîïëèâíûé öèêë, òî åñòü

ñèíòåç ãåëèÿ (

Íå) èç èçîòîïîâ âîäîðîäà äåéòåðèÿ

(D) è òðèòèÿ (Ò) ïðè òåìïåðàòóðå ïîðÿäêà 10

Ê.

Åùå áîëåå ïåðñïåêòèâåí äåéòåðèé-äåéòå-

ðèåâûé öèêë, îñíîâàííûé íà ðåàêöèè ñèíòåçà

ãåëèÿ (

Íå) èç ÿäåð äåéòåðèÿ (D).

×òîáû íà÷àòü ïðîöåññ òåðìîÿäåðíîãî ñèí-

òåçà, íåîáõîäèìî îãðîìíîå êîëè÷åñòâî ýíåðãèè,

îäíàêî ýíåðãèÿ, âûäåëÿþùàÿñÿ â ðåçóëüòàòå

îñóùåñòâëåíèÿ ïîäîáíîé ÿäåðíîé ðåàêöèè, çíà-

÷èòåëüíî ïðåâîñõîäèò ïåðâîíà÷àëüíûå ýíåðãå-

òè÷åñêèå çàòðàòû.

Íàïðèìåð, ïðè ÿäåðíîì ñèíòåçå 1 êã ãåëèÿ (

Íå)

èç äåéòåðèÿ (D) âûäåëÿåòñÿ 35,6·10

ÌýÂ ýíåðãèè.

×òîáû ïîëó÷èòü òàêóþ ýíåðãèþ, íóæíî ñæå÷ü îêîëî

13 600 ò áåíçèíà. Äëÿ ñðàâíåíèÿ, â ðåàêöèè ÿäåðíîãî

äåëåíèÿ 1 êã

235

U âûäåëÿåòñÿ ïðèìåðíî â 7 ðàç

ìåíüøå ýíåðãèè, ÷åì ïðè ñèíòåçå 1 êã ãåëèÿ èç

äåéòåðèÿ.

Ïåðñïåêòèâû ðàçâèòèÿ ÿäåðíîé ýíåðãåòèêè áîëüøèíñòâî ñïå-

öèàëèñòîâ ñâÿçûâàåò ñ îñâîåíèåì ÿäåðíîé ýíåðãèè, âûäåëÿþùåéñÿ ïðè

ñèíòåçå àòîìíûõ ÿäåð, — â ðåàêöèè òåðìîÿäåðíîãî ñèíòåçà.

Ñëèÿíèå äâóõ ÿäåð

äåéòåðèÿ (D) â ÿäðî

ãåëèÿ (

Íå) âîçìîæíî

ëèøü ïðè òåìïåðàòó-

ðå ïîðÿäêà 200 ìëí.

ãðàäóñîâ Ê, êîãäà

ëþáîå âåùåñòâî

íàõîäèòñÿ â âèäå

ïëàçìû.

D + D

He + Å

Ñèíòåç ÿäåð ãåëèÿ (

Íå) èç

ÿäåð äåéòåðèÿ (D èëè

Í)

198

Ãëàâà 6

Ðåàêöèè òåðìîÿäåðíîãî ñèíòåçà ãåëèÿ íåïðåðûâíî

ïðîèñõîäÿò íà Ñîëíöå è äðóãèõ ïîäîáíûõ åìó çâåçäàõ,

ÿâëÿÿñü îñíîâíûì èñòî÷íèêîì èõ ýíåðãèè.

Îñâîåíèå ýíåðãèè òåðìîÿäåðíîãî ñèíòåçà ïîçâî-

ëèò çíà÷èòåëüíî ïîâûñèòü ýíåðãîâîîðóæåííîñòü ÷åëî-

âå÷åñòâà. Ðåøèòü ïðîáëåìó óïðàâëÿåìîãî òåðìî-

ÿäåðíîãî ñèíòåçà — ýòî çíà÷èò íàó÷èòüñÿ óïðàâëÿòü

ïðîöåññàìè, ïðîèñõîäÿùèìè â âûñîêîòåìïåðàòóðíîé

ïëàçìå íà îñíîâå ýëåìåíòîâ, ðàñïîëîæåííûõ â ñàìîì

íà÷àëå Ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìû Ä.È. Ìåíäåëååâà

(â ïåðâóþ î÷åðåäü, âîäîðîäà, à â ïåðñïåêòèâå è ãåëèÿ).

Òåðìîÿäåðíàÿ ýíåðãåòèêà áîëåå áåçîïàñíà ïî

ñðàâíåíèþ ñ ÿäåðíîé ýíåðãåòèêîé, îñíîâàííîé íà

äåëåíèè òÿæåëûõ ÿäåð. Â òåðìîÿäåðíîì ðåàêòîðå,

â ïðèíöèïå, íåâîçìîæíî íåêîíòðîëèðóåìîå óñêîðåíèå

ïðîöåññîâ, ïðèâîäÿùèõ ê êàòàñòðîôè÷åñêèì ðàçðóøå-

íèÿì. Íàìíîãî íèæå è ðàäèàöèîííàÿ îïàñíîñòü.

Íàïîìíèì, ÷òî â ðåàêòîðå, îñíîâàííîì íà

äåëåíèè òÿæåëûõ ÿäåð, êðîìå ñàìîãî ÿäåðíîãî òîïëèâà,

ïðèñóòñòâóåò áîëüøîå êîëè÷åñòâî ðàçíîîáðàçíûõ

ðàäèîàêòèâíûõ ïðîäóêòîâ, íàêàïëèâàþùèõñÿ â ïðî-

öåññå ÿäåðíîãî äåëåíèÿ. Â êîíñòðóêöèîííûõ ìàòå-

ðèàëàõ ðåàêòîðà âîçíèêàåò òàêæå è íàâåäåííàÿ ðàäèî-

àêòèâíîñòü, ÿâëÿþùàÿñÿ ðåçóëüòàòîì âîçäåéñòâèÿ

ïîòîêà íåéòðîíîâ, îáðàçóþùèõñÿ â ïðîöåññå

äåëåíèÿ.

Ïðè îñóùåñòâëåíèè äåéòåðèé-òðèòèåâîãî

öèêëà îñíîâíàÿ îïàñíîñòü ñâÿçàíà ëèøü ñ ïðèìå-

íåíèåì áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ðàäèîàêòèâíîãî

òðèòèÿ (Ò) è ñ âîçíèêíîâåíèåì íàâåäåííîé ðàäèî-

àêòèâíîñòè â ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ îáðà-

çóþùåãîñÿ â ïðîöåññå ðåàêöèè ïîòîêà íåéòðîíîâ

ñ êîíñòðóêöèîííûìè ìàòåðèàëàìè ðåàêòîðà.

Â ñëó÷àå äåéòåðèé-äåéòåðèåâîãî öèêëà ðàäèà-

öèîííàÿ îïàñíîñòü åùå ìåíüøå. Îíà îáóñëîâëåíà

îáðàçîâàíèåì íåáîëüøîãî êîëè÷åñòâà ðàäèîàê-

òèâíîãî òðèòèÿ è íåéòðîíîâ, êîòîðûå âçàèìî-

äåéñòâóþò ñî ñòåíêàìè ðåàêòîðà

(D + D — T + n + E)

Åñëè æå óäàñòñÿ ðåàëèçîâàòü ïðîöåññ òåðìî-

ÿäåðíîãî ñèíòåçà ñ ó÷àñòèåì ÿäåð

Íå, ìîæíî

ïðàêòè÷åñêè ïîëíîñòüþ èçáàâèòüñÿ îò ðàäèà-

öèîííîé îïàñíîñòè, ïîñêîëüêó â ýòîì ñëó÷àå è ðåà-

ãåíòû, è ïðîäóêòû ðåàêöèè íåðàäèîàêòèâíû.

Íîâûå ìåòîäû ïîëó÷åíèÿ ÿäåðíîé ýíåðãèè

íàõîäÿòñÿ íà ðàçíûõ ñòàäèÿõ ðàçðàáîòêè. Îäíè óæå

äîñòèãëè óðîâíÿ ïðîìûøëåííîãî èñïûòàíèÿ,

äðóãèå íàõîäÿòñÿ íà ñòàäèè ïðîåêòèðîâàíèÿ èëè

ñîçäàíèÿ äåìîíñòðàöèîííûõ óñòàíîâîê, òðåòüè — íà

Ïëàçìà – ýòî îñîáîå

ôèçè÷åñêîå ñîñòîÿ-

íèå âåùåñòâà, ñóùåñò-

âóþùåå ïðè òåìïå-

ðàòóðå ~ 10

–10

Ê.

Â ýòîì ñîñòîÿíèè

àòîìû âåùåñòâà ïîë-

íîñòüþ èëè ÷àñòè÷íî

óòðà÷èâàþò ýëåêòðî-

íû. ßäðà, èîíû è

ýëåêòðîíû äâèæóòñÿ

ñ îãðîìíîé ñêîðî-

ñòüþ.

Â ñîñòîÿíèè ïëàçìû

íàõîäèòñÿ áîëüøàÿ

÷àñòü âåùåñòâà âî

Âñåëåííîé (çâåçäû,

ãàëàêòè÷åñêèå òó-

ìàííîñòè, ìåæ-

çâåçäíàÿ ñðåäà).

Ïëàçìîé ìîæíî

óïðàâëÿòü ñ ïîìî-

ùüþ ýëåêòðè÷åñêèõ

è ìàãíèòíûõ ïîëåé.

Ñèíòåç ÿäåð ãåëèÿ

(

Íå) èç ÿäåð

äåéòåðèÿ è òðèòèÿ

D +

He +

n + Å

199

Ãëàâà 6

ñòàäèè íàó÷íîãî èçó÷åíèÿ ôèçè÷åñêèõ ÿâëåíèé,

ïåðñïåêòèâíûõ ñ òî÷êè çðåíèÿ ïîëó÷åíèÿ è ïðàêòè-

÷åñêîãî èñïîëüçîâàíèÿ ÿäåðíîé ýíåðãèè.

Òàêèå èññëåäîâàíèÿ òðåáóþò îãðîìíûõ çàòðàò,

ïîýòîìó îíè, êàê ïðàâèëî, ïðîâîäÿòñÿ â ðàìêàõ

ìåæäóíàðîäíûõ ïðîåêòîâ. Ýòî ïîçâîëÿåò îáúåäèíÿòü

ýêîíîìè÷åñêèå è íàó÷íûå ïîòåíöèàëû ñòðàí-ó÷àñò-

íèö è äîáèâàòüñÿ áîëåå îùóòèìûõ ðåçóëüòàòîâ.

Â 2001 ãîäó îáúåäèíåííûìè óñèëèÿìè ó÷åíûõ

ðàçíûõ ñòðàí áûëà çàâåðøåíà ðàçðàáîòêà òåõíè÷å-

ñêîãî ïðîåêòà ïåðâîãî â ìèðå ìåæäóíàðîäíîãî

ýêñïåðèìåíòàëüíîãî òåðìîÿäåðíîãî ðåàêòîðà. Ïëàíè-

ðóåòñÿ ïîñòðîèòü òàêîé ðåàêòîð íà òåððèòîðèè

Ôðàíöèè (Êàäàðàø) â òå÷åíèå 9 ëåò. Íà åãî îñíîâå áóäóò

îòðàáàòûâàòüñÿ òåõíîëîãèè äëÿ ñîçäàíèÿ êîììåð÷åñêîé

òåðìîÿäåðíîé ýëåêòðîñòàíöèè.

Îäíèì èç ïåðñïåêòèâíûõ íàïðàâëåíèé ðàçâèòèÿ

ýíåðãåòèêè ÿâëÿåòñÿ òàêæå ðàçðàáîòêà ñïîñîáîâ èñïîëü-

çîâàíèÿ ÿäåðíîé ýíåðãèè äëÿ ïîëó÷åíèÿ âîäîðîäà —

èäåàëüíîãî òîïëèâà ñ ýêîëîãè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ.

Ðåàëèçàöèÿ ýòîé èäåè ïðåäóñìàòðèâàåò çàìåíó

îðãàíè÷åñêîãî òîïëèâà âîäîðîäîì âî ìíîãèõ ñôåðàõ

÷åëîâå÷åñêîé äåÿòåëüíîñòè:

•

â ìåòàëëóðãèè — äëÿ ïðîèçâîäñòâà ìåòàëëîâ èç

ðóäû ïóòåì èõ âîññòàíîâëåíèÿ;

•

â õèìèè — äëÿ ñèíòåçà àììèàêà è ìåòàíà;

•

íà òðàíñïîðòå — â êà÷åñòâå àâèàöèîííîãî è àâ-

òîìîáèëüíîãî òîïëèâà.

Òàêèì îáðàçîì, ðàçâèòèå ÿäåðíîé ýíåðãåòèêè — ýòî

ëèøü îäíà èç âîçìîæíîñòåé

îáåñïå÷åíèÿ ìèðîâûõ

ïîòðåáíîñòåé â ýíåðãèè. Â ïåðñïåêòèâå ðàçâèòèå ýíåð-

ãåòèêè ïðåäïîëàãàåò îñâîåíèå ðàçëè÷íûõ èñòî÷íèêîâ

ýíåðãèè. Èñïîëüçîâàíèå íîâûõ è ñðàâíèòåëüíî áåçîïàñ-

íûõ ìåòîäîâ ïîëó÷åíèÿ ÿäåðíîé ýíåðãèè ïîìîæåò

óñïåøíî ðåøèòü ïðîáëåìó îáåñïå÷åíèÿ ÷åëîâå÷åñòâà

íåîáõîäèìîé ýíåðãèåé.

ßäåðíàÿ ýíåðãåòèêà — ýòî íå òîëüêî àòîìíûå

ýëåêòðîñòàíöèè, ñîñòàâëÿþùèå ëèøü âåðõóøêó àéñáåðãà

îáøèðíîé îòðàñëè ýíåðãåòè÷åñêîãî ïðîèçâîäñòâà. Åãî

ïîäâîäíàÿ ÷àñòü — ýòî äîáû÷à è îáîãàùåíèå óðàíîâûõ

ðóä, ïîëó÷åíèå ÿäåðíîãî òîïëèâà, åãî òðàíñïîðòèðîâêà

è èñïîëüçîâàíèå íà ÀÝÑ, à òàêæå ðåãåíåðàöèÿ îòðàáî-

òàííîãî ÿäåðíîãî òîïëèâà íà ñïåöèàëüíûõ çàâîäàõ,

õðàíåíèå è çàõîðîíåíèå ðàäèîàêòèâíûõ îòõîäîâ.

6.4. ßäåðíûé òîïëèâíûé öèêë è ïðîáëåìà

ðàäèîàêòèâíûõ îòõîäîâ

Â ïðîåêòå ïî ñîçäàíèþ

ìåæäóíàðîäíîãî

ýêñïåðèìåíòàëüíîãî

òåðìîÿäåðíîãî ðåàê-

òîðà ó÷àñòâóþò ÑØÀ,

Ðîññèÿ, ßïîíèÿ, Êè-

òàé, Þæíàÿ Êîðåÿ,

Åâðîïåéñêèé Ñîþç,

Êàçàõñòàí è Êàíàäà.

200

Ãëàâà 6

Ïî îöåíêå ÌÀÃÀÒÝ, îáøèðíûå òåððèòîðèè çåìíîãî

øàðà (íå ìåíåå 12 ìëí. êì

), êîòîðûå ðàñïîëîæåíû,

ãëàâíûì îáðàçîì, â ðàçâèâàþùèõñÿ ñòðàíàõ, ïåðñïåê-

òèâíû ñ òî÷êè çðåíèÿ îáíàðóæåíèÿ â íèõ óðàíà, è,

âîçìîæíî, â áóäóùåì îíè ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ

åãî äîáû÷è.

Òèïè÷íûé ïðèìåð ÿäåðíîãî òîïëèâíîãî öèêëà

ñ îñíîâíûìè âèäàìè ïðåäïðèÿòèé, êîòîðûå â íåãî âõî-

äÿò, ñõåìàòè÷åñêè ïðåäñòàâëåí íèæå.

Ðàäèîàêòèâíûå îòõîäû — ïîáî÷íûå ïðîäóêòû,

îáðàçóþùèåñÿ íà âñåõ ñòàäèÿõ ïîëó÷åíèÿ, èñïîëüçîâà-

íèÿ è ðåãåíåðàöèè ÿäåðíîãî òîïëèâà ñ ñîäåðæàíèåì

ðàäèîíóêëèäîâ âûøå óñòàíîâëåííûõ íîðì.

Âåñü ïðîöåññ ïîëó÷åíèÿ òåïëîâîé è ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè çà ñ÷åò

äåëåíèÿ òÿæåëûõ àòîìíûõ ÿäåð — îò ðàçðàáîòêè óðàíîâîé ðóäû äî

óòèëèçàöèè ðàäèîàêòèâíûõ îòõîäîâ — íàçûâàþò ÿäåðíûì òîïëèâíûì

öèêëîì (ßÒÖ).

Ñõåìà ÿäåðíîãî òîïëèâíîãî öèêëà íà îñíîâå

235

Ïåðåðàáîòêà îòðàáîòàííîãî òîïëèâà

Ïåðåðàáîòêà îòðàáîòàííûõ ÒÂÝËîâ

ñ öåëüþ èçâëå÷åíèÿ óðàíà è ïëóòîíèÿ

è ïîñëåäóþùåãî èõ èñïîëüçîâàíèÿ â êà-

÷åñòâå ÿäåðíîãî ãîðþ÷åãî.

Èçãîòîâëåíèå

ÒÂÝËîâ

Îáîãàùåíèå ïðèðîäíîãî

óðàíà ðàäèîíêëèäîì

235

Ïîëó÷åíèå òåïëîâîé

è ýëåêòðè÷åñêîé

ýíåðãèè íà ÀÝÑ

Õðàíåíèå ðàäèîàêòèâíûõ

îòõîäîâ

Õðàíåíèå ðàäèîàêòèâíûõ îòõîäîâ

îñóùåñòâëÿåòñÿ â ñïåöèàëüíî

îáîðóäîâàííûõ õðàíèëèùàõ.

Ïîëó÷åíèå õèìè÷åñêèõ êîí-

öåíòðàòîâ óðàíà — ðàçëè÷-

íûõ ñîåäèíåíèé óðàíà íå-

îáõîäèìîé ÷èñòîòû.

Îñóùåñòâëåíèå â ÿäåðíûõ

ðåàêòîðàõ óïðàâëÿåìîé öåïíîé

ðåàêöèè ÿäåðíîãî äåëåíèÿ è ïðå-

îáðàçîâàíèå âûäåëÿþùåéñÿ

â ïðîöåññå ðåàêöèè ÿäåðíîé

ýíåðãèè â òåïëîâóþ è ýëåêòðè-

÷åñêóþ ýíåðãèþ.

Çàõîðîíåíèå ðàäèîàêòèâíûõ

îòõîäîâ ïðîèçâîäèòñÿ â ïîä-

õîäÿùåé ãåîëîãè÷åñêîé ñðåäå

(â ñêàëüíûõ, ñîëåâûõ, ãëèíè-

ñòûõ ïîðîäàõ).

Çàõîðîíåíèå

ðàäèîàêòèâíûõ

îòõîäîâ

Äîáû÷à ðóäû

Ïåðåðàáîòêà óðàíîâîé ðóäû