Не так страшны, как кажутся: можно ли жить рядом с АЭС
Чем больше спорят об энергетике будущего, тем очевиднее: атомные электростанции останутся ее частью. Ученые Пермского Политеха рассказали, как устроен этот мощный и сложный механизм, как системы предотвращают катастрофы при остановке реактора, почему таблетка урана-235 заменяет целый баррель нефти, можно ли жить рядом с АЭС, куда исчезают радиоактивные отходы и почему атомная энергия считается «зеленой».
Маленький гигант энергетики
Атомная электрическая станция — это мощный и сложный механизм по генерации электрической и тепловой энергий для наших домов, заводов и городов.
— Ядерный реактор – ключевой элемент АЭС. Безопасность и эффективность работы в нем обеспечивается многоконтурной системой защиты, которая подобна матрешке — каждый последующий контур защищает предыдущий, надежно локализуя радиацию. В сердце реактора происходит управляемое деление ядер урана или плутония, генерируя тепло. Оно передается воде в первом, радиоактивном контуре, а затем во втором, где тепловая энергия преобразуется в механическую, приводя в движение турбины для генерации электричества, — рассказывает Андрей Матрунчик, старший преподаватель кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и водоснабжения, водоотведения Пермского Политеха.
Как системы АЭС предотвращают катастрофу при остановке?
Чтобы управлять цепной реакцией деления, в реактор опускают специальные поглощающие стержни, которые работают как «тормоза». Они поглощают нейтроны, необходимые для деления ядер урана, тем самым замедляя или полностью прекращая выделение энергии.
— В случае нештатной ситуации, когда необходимо срочно остановить реакцию, срабатывает система аварийной защиты. Она мгновенно, за считанные секунды, вводит все поглощающие стержни в активную зону, подавляя цепную реакцию и предотвращая развитие аварии, — поясняет Андрей Затонский, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Автоматизация технологических процессов» Березниковского филиала Пермского Политеха.
Уран-235: почему именно этот элемент — ключ к энергии?
Уникальные свойства сделали элемент уран-235 идеальным топливом для атомных реакторов. Он способен самоподдерживать цепную реакцию деления. При поглощении нейтрона ядро урана-235 расщепляется, высвобождая не только энергию, но и новые нейтроны, которые, в свою очередь, вызывают деление других ядер.
— В отличие от некоторых других делящихся изотопов, он присутствует в природном уране, что делает его относительно доступным. Кроме того, уран-235 эффективно взаимодействует с медленными нейтронами, что упрощает конструкцию ядерных реакторов и позволяет применять различные материалы в качестве замедлителей для контроля скорости реакции и обеспечения стабильной и эффективной работы реактора, — объясняет Андрей Матрунчик.
Добыча изотопа начинается с извлечения урановой руды из месторождений по всему миру. Затем сырье подвергается сложной обработке для получения концентрата, известного как «желтый кек». Он содержит лишь небольшую долю урана-235, поэтому требуется процесс обогащения до уровня, необходимого для использования в ядерных реакторах. Обогащение осуществляется различными методами. Газовая диффузия предполагает пропускание газообразного урана через пористые мембраны: легкий изотоп (уран-235) проходит быстрее. Центрифугирование же раскручивает газ с высокой скоростью. Под действием центробежной силы более тяжелые атомы концентрируются у стенок, а необходимые элементы скапливаются ближе к центру, что позволяет их разделить.
Как топливная таблетка размером с монету заменяет целый баррель нефти?
Один грамм урана-235 выделяет 80 ТДж/кг энергии, тогда как нефть — всего 42 МДж/кг, что в миллионы раз меньше. Таким образом, одна таблетка массой приблизительно пять грамм после переработки дает столько же, сколько около 160 килограммов нефти (один баррель).
— Это происходит из-за того, что при ядерном распаде возникает дефект массы: тяжелое ядро распадается на два, но в сумме они легче исходного. Куда же делась эта маленькая часть массы? Она превратилась в энергию. Согласно теории Эйнштейна, E=mc2E=mc2, скорость света в квадрате — огромная величина. Поэтому даже если дефект массы совсем маленький, при умножении на это большое значение выделяется так много, — рассказывает Андрей Затонский.
Почему атомная энергия считается «зеленой»?
Несмотря на определенные риски и проблемы, связанные с ядерной энергетикой, существует ряд аргументов в пользу ее экологичности, особенно в сравнении с традиционными источниками энергии, такими как уголь и газ.
— Основные загрязняющие вещества при работе тепловой электростанции на любом виде топлива — это выбросы парниковых газов в атмосферу (например, углекислого), которые являются основной причиной глобального потепления и изменения климата. При использовании угля эти показатели одни из самых высоких. При этом именно угольные станции и котельные строят в мире гораздо активнее других. При работе АЭС нет выбросов в атмосферу, но образуются отходы ядерного топлива, которые необходимо особым образом обезвреживать и хранить, — говорит Андрей Матрунчик, старший преподаватель кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и водоснабжения, водоотведения Пермского Политеха.
— Ключевым фактором, позволяющим считать АЭС относительно экологичными, является замкнутый цикл производства энергии. Единственным прямым контактом «зеленой» станции с окружающей средой является выброс водяного пара из градирен — комплекса труб, оснащенных специальными соплами для разбрызгивания воды. Этот пар, по сути, представляет собой чистую воду, нагретую в процессе производства электроэнергии, она не содержит вредных веществ, — поясняет Андрей Затонский, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Автоматизация технологических процессов» Березниковского филиала Пермского Политеха.
Захоронение или переработка: куда исчезают отходы?
— Основной метод «переработки» опасных отходов — это время и естественный распад. Радиоактивные элементы со временем превращаются в стабильные изотопы, но этот процесс может занимать годы, десятилетия и даже тысячелетия. Задача состоит в том, чтобы обеспечить безопасное хранение отработавших элементов. Для этого упакованное в бетон, стекло или керамику топливо транспортируют к специально оборудованным местам захоронения, которые выбираются с учетом геологических особенностей местности. Эти места должны обеспечивать долгосрочную изоляцию от биосферы, предотвращая попадание вредных веществ в грунтовые воды и другие природные ресурсы, — комментирует Андрей Затонский.
Тем не менее человечество уже сейчас умеет превращать отходы обратно в топливо. Например, в России реактор БН-800 на Белоярской атомной станции успешно работает на смеси урана и плутония, извлеченных из отработанного топлива.
Жить рядом с АЭС
Существует распространенное заблуждение о том, что жить и работать рядом с атомной электростанцией опасно для здоровья. Настороженность в обществе по этому поводу сохраняется из-за недостатка знаний о безопасности атомной энергетики.
— В отличие от теплоэлектростанций, атомная станция не загрязняет воздух токсинами и парниковыми газами. Она не производит вредных выбросов, а ее реакторы окружены герметичной оболочкой, стальными корпусами и бетонными стенами толщиной в несколько метров. Кроме того, АЭС редко расположена в черте города — обычно она находится далеко за его пределами. Значительно опаснее жить в мегаполисах, где много химико-технологических производств, — отмечает эксперт Пермского Политеха Андрей Затонский.
Telegram 
Дзен 
VK Хотя сам факт наличия непонятных объектов на снимках, которые американские астронавты сделали на Луне, известен давно, десятилетиями их списывали на химические дефекты светочувствительной эмульсии фотопленки или блики света в линзах камер. Новая публикация на сайте Пентагона признает их реально существующими объектами, хотя и не делает выводов о их природе.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Крупные травоядные утконосые майазавры известны своим развитым социальным поведением. Они жили семьями и строили гнезда для своих детенышей. Даже название вида переводится с греческого языка как «ящер — хорошая мать». Исследование окаменелых зубов майазавров показало, что они выращивали детенышей совсем не так, как это считалось типичным для животных глубокой древности.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно