في نهاية الحرب العالمية الثانية ، تم إلقاء قنبلتين نوويتين على مدينتي هيروشيما وناغازاكي اليابانيتين. ثبت أن السلاح الجديد هو الأكثر دموية في تاريخ البشرية. أدى السباق النووي الذي أعقب ذلك بين الاتحاد السوفياتي والولايات المتحدة إلى تفاقم مخاوف المجتمع الدولي من العامل النووي. ومع ذلك ، بالإضافة إلى الرؤوس الحربية الذرية ، ظهرت ذرة سلمية. تشير هذه العبارة إلى الطاقة النووية.
مبدأ تشغيل NPP
يعتمد تشغيل أي محطة للطاقة النووية على تفاعل الانشطار الذري. من أجل تسميتها ، من الضروري إجراء قصف نيوتروني لنواة اليورانيوم 235. أصغر الجسيمات تنقسم إلى شظايا ، بينما تولد كمية هائلة من أشعة جاما والطاقة الحرارية.
يمكن للذرة السلمية أن تظل سلمية فقط تحت رقابة صارمة ، إلزامية لمحطات الطاقة النووية. الحقيقة هي أنه أثناء الانشطار ، تنشأ النيوترونات ، مما يؤدي إلى تفاعلات متسلسلة جديدة. الغلاف غير المنضبط للنواة يؤدي إلى انفجار. هذا هو المبدأ الذي يقوم عليه عمل القنابل الذرية. في محطات توليد الطاقة ، يتم التحكم في العملية ، ويتم توجيه الطاقة الزائدة إلى قناة مفيدة للأشخاص.
اليورانيوم -235
يوضع الوقود النووي في قضبان خاصة قبل الاستخدام. يتم تخزينه على شكل أقراص مصنوعة من أكسيد اليورانيوم. يجب أن يكون مفهوما أن هذه المادة غير متجانسة. 3٪ من هذه الأقراص تتكون من يورانيوم -235 (هو الذي يكون قابل للانشطار أثناء التفاعل) ، والباقي يورانيوم 238 (هذا النظير ليس انشطاري).
لماذا هذه النسبة ضرورية؟ لإبقاء العملية تحت السيطرة. يبدأ مفاعل عامل تفاعل انشطار. في سياق تطورها ، تنخفض كمية اليورانيوم 235. في نفس الوقت ، يزداد حجم نواتج الانشطار. هذه نفايات نووية. إنها تشكل خطرا بيئيا خطيرا ولذلك يجب التخلص منها بشكل صحيح. هل يمكن للذرة أن تكون مسالمة؟ كما يتضح من التكنولوجيا الموصوفة ، فقط مع التقيد الصارم بتعليمات وقواعد عملية الإنتاج.
المتطلبات الأساسية للمظهر
الطاقة النووية (الذرية) نشأت في منتصف القرن العشرين. منذ ذلك الحين ، تم بناء المئات من محطات الطاقة النووية حول العالم (اليوم 442 محطة تعمل). توفر الذرة السلمية أكثر من نصف الطاقة التي تحتاجها فرنسا وبولندا وليتوانيا وسلوفاكيا والسويد وكوريا الجنوبية. في أوروبا الغربية ، تولد محطات الطاقة النووية حوالي ثلث الكهرباء.
بدأ كل شيء في عام 1939 ، عندما تم اكتشاف انشطار اليورانيوم في ألمانيا. كانت أبحاث الألمان مهتمة للغاية بالاتحاد السوفيتي. أصبح من الواضح للعلماء على الفور أن العملية المكتشفة حديثًا تسمح بإنتاج كميات هائلة من الطاقة. إذا تمكن المتخصصون من تعلم كيفية التحكم في ردود الفعل المعقدة ، فسيؤدي ذلك إلى حل العديد من المشكلات الاقتصادية.مشاكل. تم إجراء أول بحث سوفيتي متعلق بالذرة السلمية في RIAN (معهد Radium التابع لأكاديمية العلوم) بتوجيه من الفيزيائي المتميز Igor Kurchatov.
سباق نووي
عمل العلماء السوفييت أعاقه غياب احتياطيات اليورانيوم الخاصة بالاتحاد السوفيتي. بالإضافة إلى ذلك ، بدأت الحرب الوطنية العظمى في عام 1941 ، وكان لا بد من نسيان الاكتشافات الثورية لبعض الوقت. على هذه الخلفية ، تم اعتراض جدول الأعمال في المملكة المتحدة والولايات المتحدة وألمانيا. المفارقة تكمن في حقيقة أن الطاقة النووية ظهرت كفرع لمشروع عسكري. بالطبع ، حاولت الدول المتحاربة أولاً وقبل كل شيء الحصول على أقوى الأسلحة ، وعندها فقط فكرت في الطرق السلمية لاستخدام اكتشافاتها.
تم إطلاق أول مفاعل نووي تجريبي في الولايات المتحدة في ديسمبر 1942. كان قائد المشروع هو العالم الإيطالي إنريكو فيرمي. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، ظهر أول مفاعل في نهاية عام 1946 في معهد الطاقة الذرية. بحلول هذا الوقت ، كان القصف الأمريكي لهيروشيما وناجازاكي قد حدث بالفعل. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم إنشاء القنبلة الذرية في عام 1949 ، والقنبلة الهيدروجينية في عام 1953. انتهت الحرب بالفعل ، وبدأ العلماء في إعداد مفاعل نووي للعمل من أجل الاقتصاد القومي للاتحاد السوفيتي.
بناء NPP
تم إطلاق أول محطة للطاقة النووية في العالم في صيف عام 1954. اتضح أنها محطة أوبنينسك للطاقة النووية ، الواقعة في منطقة كالوغا. في الولايات المتحدة ، مع تأخير طفيف ، بدأوا أيضًا في تنفيذ مشروع للطاقة الذرية. في عام 1956 ، نجح الأمريكيون لأول مرة بمساعدةمفاعل لتوليد الكهرباء. تدريجيا ، تم إنشاء المزيد والمزيد من محطات الطاقة النووية الجديدة في القوتين العظميين. كل واحد منهم حطم رقم قياسي آخر في القوة
جاءت ذروة تطوير الطاقة النووية في النصف الثاني من الستينيات. ثم بدأ عدد محطات الطاقة النووية في الانخفاض. في الولايات المتحدة ، بدأ نقاش في الكونغرس والمجتمع العلمي حول المشاكل المرتبطة بسلامة الذرة المسالمة. ومع ذلك ، بحلول عام 1986 ، بلغ توليد الطاقة النووية 15٪ من تلك المولدة من محطات الطاقة التقليدية.
رمز الطاقة النووية
في عام 1958 ، تم افتتاح Atomium في بروكسل ، حيث أقيم المعرض العالمي التالي. تم تطوير مفهوم التصميم من قبل المهندس المعماري André Waterkeyner. تبدو الذرة مثل شبكة بلورية متضخمة من الحديد: تسع ذرات مرتبطة ببعضها البعض. يبلغ وزن الهيكل 2400 طن وارتفاعه 102 متر. يمكن للزوار دخول ستة من العوالم التسعة. هذه النماذج من الذرات ، التي يتم تضخيمها مئات المليارات من المرات ، متصلة ببعضها بعشرين أنبوبًا بطول 23 مترًا. بداخلها ممرات وسلالم متحركة.
صورة "الذرة السلمية" التي ظهرت في بروكسل في ذروة العصر الذري ، انتشرت بسرعة حول العالم ، وأصبح الأتوميوم رمزًا لكل الطاقة النووية وفكرة أن الاكتشافات العلمية الثورية يجب أن تستخدم لمنفعة البشرية لا للحروب والدمار. تم ذكر المعلم البلجيكي في الرواية من قبل كتاب الخيال العلمي السوفيتي المشهورين الأخوين ستروغاتسكي "يوم الاثنين يبدأ يوم السبت". يظهر رمز الذرة المسالمة في العديد من الرسومات وكذلك على الشعارات المخصصة للطاقة النووية.
العامل البيئي
أصبحت مشكلة التلوث البيئي بالنفايات المشعة أكثر إلحاحًا كل عام. على سبيل المثال ، في روسيا الحديثة ، يعمل موظفو 10 محطات للطاقة النووية في الطاقة النووية السلمية. تحتاج كل هذه المؤسسات إلى اهتمام خاص من دعاة حماية البيئة والإدارات الحكومية.
50000 متر مكعب من النفايات المشعة تتراكم في الاتحاد الأوروبي كل عام. المشكلة الرئيسية هي أن هذا الحطام يظل خطيرًا لآلاف السنين (على سبيل المثال ، فترة اضمحلال البلوتونيوم 239 هي 24 ألف سنة).
إدارة النفايات
يوجد اليوم عدة مفاهيم حول أفضل السبل للتخلص من النفايات المشعة. الفكرة الأولى هي إنشاء مقابر تقع في قاع المحيطات. هذه طريقة صعبة إلى حد ما للتنفيذ. يجب وضع الحاويات على عمق كبير ، بالإضافة إلى أنها يمكن أن تتلف بسبب التيارات البحرية.
الفكرة الثانية قيد الدراسة من قبل وكالة ناسا ، حيث يقترحون إرسال نفايات نووية إلى الفضاء الخارجي. هذه الطريقة آمنة للأرض ، لكنها محفوفة بالإنفاق المفرط. هناك أفكار أخرى: نقل النفايات إلى جزر غير مأهولة أو دفنها في جليد القارة القطبية الجنوبية. الخيار الأكثر قبولًا اليوم هو بناء مقابر في صخور صخرية تحت الأرض. يستمر البحث حول هذه الفكرة في ألمانيا وسويسرا.
درس تشيرنوبيل
لفترة طويلة ، كانت الطاقة النووية تعتبر بلا منازع. للعديدلعقود من الزمن ، استمرت الذرة السلمية في الاتحاد السوفياتي والدول الأخرى في توسعها الاقتصادي. ومع ذلك ، في عام 1986 ، وقعت مأساة في تشيرنوبيل أجبرت البشرية على إعادة التفكير في موقفها تجاه محطات الطاقة النووية. وقع انفجار في محطة بالقرب من بريبيات ، مما أدى إلى تدمير المفاعل وإطلاق كمية كبيرة من المواد المشعة الخطرة على الصحة في البيئة.
الشعار السوفياتي الشهير "ذرة سلمية في كل بيت" تعرض للخطر. في الأشهر الأولى بعد الحادث ، توفي 30 شخصًا. ومع ذلك ، جاءت الآثار الحقيقية للتعرض لاحقًا. على مدى السنوات التالية ، لقي عشرات الأشخاص حتفهم متألمين من مرض رهيب. كان الآلاف من مواطني الاتحاد السوفياتي في منطقة الإصابة. أصبحت مناطق مهمة في بيلاروسيا وأوكرانيا وروسيا غير صالحة للزراعة. أدى الحادث الذي وقع في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية إلى تفشي الرهاب العام فيما يتعلق بالطاقة النووية. بعد تلك المأساة ، تم إغلاق العديد من المحطات حول العالم.
على الرغم من التحسن الملحوظ في الإجراءات الأمنية في مثل هذه المؤسسات على مدى 30 عامًا ، من الناحية النظرية ، يمكن أن تحدث مأساة مماثلة لتشرنوبيل مرة أخرى. وقعت حوادث قبل وبعد محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية: في عام 1957 - في المملكة المتحدة (ويندسكيل) ، في عام 1979 - في الولايات المتحدة (جزيرة ثري مايل) ، في عام 2011 - في اليابان (فوكوشيما). اليوم ، جمعت الوكالة الدولية للطاقة الذرية معلومات عن أكثر من 1000 حالة طوارئ في المحطات. أسباب الحوادث: العامل البشري (80٪ من الحالات) أقل - عيوب التصميم. في فوكوشيما باليابان ، حدثت حالة طوارئ بسبب زلزال قوي وما أعقبه من تسونامي.
آفاق الطاقة النووية
مسألة ما إذا كان للذرة المسالمة مستقبل معقد من وجهة نظر اقتصادية وتسبب الكثير من الجدل بين المتخصصين. بسبب عدد كبير من العوامل المتضاربة ، فإن مستقبلها غير واضح وضبابي. تشير أحدث التوقعات الصادرة عن وكالة الطاقة الدولية إلى أنه في حالة استمرار الاتجاهات الحالية ، فإن حصة الكهرباء التي تنتجها محطات الطاقة النووية ستنخفض من 15٪ إلى 9٪ بحلول عام 2030.
حتى وقت قريب ، كان الطلب على الطاقة النووية مطلوبًا ، بما في ذلك بسبب ارتفاع أسعار النفط. ومع ذلك ، في عام 2014 انخفض بشكل حاد. وهكذا ، ظهر بديل آخر أرخص لمحطات الطاقة النووية. من المهم أيضًا أن الذرة المسالمة تزود الناس بالكهرباء فقط (أي ، حتى مع الاستخدام الواسع ، لا يمكن تخليص المجتمع تمامًا من الاعتماد على الطاقة).
النفط أم الكهرباء؟
النفط ، رغم كل شيء ، مهم للصناعة والنقل. يتم توفير حوالي 40٪ من الطاقة التي تستهلكها الولايات المتحدة من خلال هذا المورد. لم تستطع اليابان وفرنسا التخلص من الاعتماد على النفط (على الرغم من أنهما يستخدمان بنشاط محطات الطاقة النووية). فهل للذرة المسالمة مستقبل أم محكوم عليها بالبقاء في ظل "الذهب الأسود"؟ تشير هذه الاتجاهات إلى أن محطات الطاقة النووية قد تكون شيئًا من الماضي. ومع ذلك ، أعطت بعض التطورات الأخيرة الطاقة النووية فرصة جديدة للحياة.
نتحدث عن ظهور سيارات تعمل بالكهرباء بدلا من البنزين. اليوم ، يغزو هذا النقل أسواق الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا بشكل متزايد. في غضون عقود قليلة ، السيارات الكهربائيةسيصبح القاعدة. في هذه اللحظة يمكن للذرة المسالمة أن تأتي مرة أخرى لإنقاذ الاقتصاد العالمي. محطات الطاقة النووية قادرة على حل مشكلة الطلب المتزايد باستمرار من مختلف البلدان على الكهرباء.
الانصهار للطاقة
هناك منظور آخر يمكن فيه للذرة المسالمة أن تحقق انتصارًا اقتصاديًا. تعتبر السلامة البيئية من أهم المشاكل المرتبطة بتشغيل محطات الطاقة النووية. أدت مسألة تعقيد التخلص من النفايات المشعة والوقود المستهلك إلى ظهور فكرة إعادة تهيئة المفاعلات النووية إلى مفاعلات اندماج نووي جديدة. ستكون هذه المؤسسات آمنة تمامًا للبيئة. ولكن قبل إدخال تقنية الذرة السلمية هذه في الإنتاج ، سيتعين على المتخصصين قطع شوط طويل.
تعمل فرق من 33 دولة في العالم بالفعل على مشروع نووي حراري. تعود الطبيعة العالمية لفكرة الوقود النووي الحراري إلى مزاياها العديدة. إنه ليس آمنًا فقط من وجهة نظر البيئة ، ولكنه أيضًا لا ينضب. المورد الضروري للعلماء هو الديوتيريوم ، الذي يتم الحصول عليه من المحيطات. يتمثل الاختلاف التكنولوجي الرئيسي بين محطة نووية حرارية ومحطة طاقة نووية في أن الاندماج النووي سيحدث في مؤسسات جديدة (يتم تنفيذ انشطار النواة في محطات الطاقة النووية السابقة). ولعل هذه التكنولوجيا هي مستقبل الذرة المسالمة
