Атомная энергетика – от древности до наших дней

26 сентября темой второго дня фестиваля науки «КСТАТИ» стали секретные материалы. Дмитрий Горчаков, научный сотрудник компании «Эксорб», разрабатывающей технологии очистки радиоактивных отходов, ведущий научно-популярной рубрики на радио «Серебряный дождь — Екатеринбург», рассказал о том, как атомная энергетика изменила жизнь человечества.

«Атомная энергия сопровождает человечество с момента его зарождения, но не напрямую, а косвенно. Во-первых, нашу планету греет природный термоядерный реактор – Солнце, во-вторых, частично – естественный распад радиоактивных элементов, — объяснил Дмитрий. – И можно сказать, что ядерные реакторы мы не изобрели, а открыли, повторили то, что уже придумала природа. Первый природный ядерный реактор существовал два миллиарда лет назад в местечке Окло, Африка». 

Человечество узнало о существовании радиоактивности примерно 120 лет назад, но для освоения атомной энергии этого открытия было недостаточно. В 1938 году Отто Ган, немецкий химик, обнаружил, что при облучении урана нейтронами образуются новые химические элементы, то есть, было открыто деление урана. При делении образуются два новых элемента и выделяется колоссальное количество энергии. Ядро урана распадается на два осколка и одновременно с этим выделяются два или три нейтрона, которые и запускают ядерную цепную реакцию.

Дмитрий Горчаков также рассказал о первом американском реакторе – знаменитой «чикагской поленнице» — и о первой в мире Обнинской АЭС, которая в июне этого года отметила 65-летний юбилей.

«Одна урановая таблетка весом 4,5 грамма даёт столько же, сколько при сжигании полутонны органического топлива. Вам достаточно пару вагонов в год для работы АЭС, и у АЭС нет вредных углеродных выбросов. Строительство атомных электростанций – один из способов перехода на безуглеродную энергетику», — считает Дмитрий Горчаков. 

По словам спикера, до сих пор почти 40% энергии получают от сжигания угля, а доля АЭС в выработке электроэнергии составляет всего 11%. 

После успешного пуска Обнинской АЭС стало ясно, что у атомной энергии большие перспективы. В 50-60-е годы ХХ века существовали проекты реакторов для мобильных АЭС, самолётов с ядерным двигателем и даже выдвигались идеи, что можно мини-реакторами оборудовать кухни, и хозяйки будут готовить на них еду. По разным причинам эти проекты не были реализованы, а вот атомный флот – и военный, и мирный – благополучно существует. В США есть несколько десятков атомных авианосцев, а Россия может по праву гордиться единственным в мире атомным ледокольным проектом и уникальным проектом – плавучей атомной теплоэлектростанцией «Академик Ломоносов». «Реактор на ПАТЭС, помимо выработки электроэнергии, даёт тепло и способен опреснять морскую воду, поэтому проектом заинтересовались государства с городами на побережье моря», — прокомментировал Дмитрий Горчаков.

Нужны реакторы и для космических аппаратов – это компактный и надёжный источник энергии. На РИТЭГах – радиоизотопных термоэлектрических генераторах – работают оба «Вояджера» и марсоход «Кьюриосити». РИТЭГи – радиоизотопные термоэлектрические генераторы. РИТЭГи не опасны даже в работающем режиме. Энергии они выдают не очень много, но зато работают продолжительное время.

Одним из дешёвых и безопасных способов получения энергии считается термоядерный синтез. «Это реакция синтеза, слияния лёгких ядер в более тяжёлые. Чтобы эти частицы столкнулись и взаимодействовали, преодолев кулоновские силы, нужна огромная скорость, которая создаётся за счет колоссальных температур в десятки и сотни миллионов градусов. Самая главная проблема – где и как удержать плазму такой температуры? В СССР придумали токамак – магнитную ловушку, бублик, сформированный магнитным полем», — рассказал Дмитрий Горчаков. 

Отвечая на вопрос о машинах с ядерным двигателем, Дмитрий Горчаков подчеркнул: «В 60-е годы прошлого века собирались строить автомобили с ядерным двигателем. Хорошо, что этот проект не реализовался. Электромобили – более традиционный вариант использования атомной энергии. АЭС вырабатывает электричество, а электромобили от неё заряжаются. Всё ядерное топливо сконцентрировано в одном месте и надёжно охраняется, выбросов от электромобилей нет». 

Фестиваль науки «КСТАТИ: материалы» в Новосибирске проходит в четвёртый раз. Организатор фестиваля – Информационный центр по атомной энергии Новосибирска при поддержке госкорпорации «Росатом», Топливной компании «ТВЭЛ» и мэрии города Новосибирска.