26 квітня 1986 року на Чорнобильській атомній електростанції відбулася найбільша в історії техногенна катастрофа. Для багатьох людей, які й до того з недовірою ставилися до ядерної енергетики, вона остаточно перетворилася на загрозу, якої треба позбутися.
Проте зробити цього так і не вдалося, й на те були свої вагомі причини. Ядерний реактор має величезні переваги перед іншими джерелами енергії, які можна усвідомити, тільки якщо зрозуміти, як він працює. Тоді стає зрозумілим, які з його небезпек реальні, а які — ні.
1. Звідки бере енергію ядерний реактор?
Ядерний реактор — це пристрій, призначений для видобування енергії з реакції ядерного розпаду. В основі його дії лежить здатність ядер деяких важких елементів ділитися — самочинно або під дією високоенергетичних частинок. При цьому сумарна маса залишків виявляється меншою, ніж маса початкового цілого ядра.
Цей дефект мас повністю переходить в енергію випромінювання. Для одного ядра вона крихітна, але якщо в матеріалі відбуваються мільярди поділів щосекунди, то вона стає дуже значною. А зробити це нескладо, адже високоенергетичні частинки, що утворюються при одному поділі, можуть ініціювати наступні.
Отже, достатньо зібрати побільше радіоактивних матеріалів та ініціювати в них ядерну реакцію, і вони почнуть розігріватися дедалі сильніше. Щоб усе не завершилося вибухом, треба розташувати між шматками матеріалу, в якому відбувається ділення, якусь речовину, що буде поглинати зайві частинки. Зазвичай для цієї ролі використовують графіт.
Якщо додати систему керування поглиначами частинок і труби, в яких тепло від ядерної реакції передаватиметься якомусь носію, ви отримаєте ядерний реактор. У контур із теплоносієм включається турбіна, що дозволяє виробляти електричний струм, аж поки більша частина радіоактивного матеріалу в зоні ділення не прореагує.
2. Чим ядерна енергетика вигідніша за вугільну чи газову?
По своїй суті атомна електростанція є такою ж тепловою, як і ті, що працюють на вугіллі, мазуті чи газі. Всюди електричний струм виробляється турбінами, які обертає гарячий теплоносій — відрізняється лише спосіб його нагріву. І тут проявляється головна перевага ядерного палива.
Ядерна реакція на кілька порядків ефективніша за будь-яку хімічну. В одному кілограмі урану міститься стільки ж енергії, скільки у 60 тис. літрів бензину, 60 тис. м³ природного газу чи 110 тоннах вугілля.
Ядерна енергетика надзвичайно вигідна не тільки з погляду витрат на видобування та переміщення палива. Радіоактивні матеріали на Землі закінчаться значно пізніше, ніж викопні вуглеводні, що дасть можливість людській цивілізації існувати ще кілька тисяч років.
3. Чи дійсно атомні електростанції найсильніше забруднюють довкілля?
Є упередження, начебто за дешеву ядерну енергію людство змушене платити надмірним забрудненням довкілля. Тому ядерна енергетика не варта того. Проте насправді ядерні електростанції практично не спричиняють випромінювання та викидів. Вони не викидають парникові гази та тверді продукти горіння, як ТЕС, не спричиняють затоплення територій, як ГЕС, та не створюють надмірного шуму, як вітряки.
Забруднення може виникати лише на стадії видобування сировини, виробництва з неї палива та захоронення того, що від нього лишається на виході з АЕС. Це справді проблема, проте вже розроблені десятки способів, як зробити кожну із цих операцій максимально безпечною для довкілля.
4. Чи всі ядерні реактори однакові?
Про ядерні реактори варто також знати, що це — не один тип пристрою, а цілий клас, який об’єднує багато різновидів. Варіанти існують навіть на рівні того, які речовини служать паливом. Зазвичай у сучасній енергетиці використовують уран-235 або плутоній-239. Однак є проєкти енергетичних установок, що працюють на торії-232.
Навіть за використання одного й того ж виду ядерного палива можна побудувати геть різні енергетичні установки. Наприклад, можна маніпулювати спектром нейтронів, що підтримують самовільну реакцію, способом розміщення палива та матеріалом теплоносія.
5. Чому ядерні реактори вибухають?
Усе вищеперелічене може здатися незначним на тлі страху людей перед вибухом ядерного реактора, який, на думку багатьох, неодмінно вибухне з якихось причин. Однак правда полягає в тому, що ядерний реактор, крім випадків, коли він збудований зовсім уже неправильно, просто не може вибухнути.
Чорнобильська аварія була єдиною в такому роді, й відбулася вона в умовах, коли реактор мав дефекти та при цьому експлуатувався неправильно. В усіх інших випадках атомні катастрофи полягали в тому, що активна зона просто розплавлялася. Це теж дуже небезпечно, проте забруднення довкілля при цьому локальне і його достатньо легко подолати.
Крім того, абсолютно всі реактори в принципі проєктуються так, щоб одразу після того, як ядерна реакція вийшла з-під контролю, автоматизована система керування почала її глушити.
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Приєднуйтесь: https://t.me/ustmagazine
