Атомна енергія

Відео: Анатомія атома. Чиста енергія

ядерна енергія (атомна енергія) - внутрішня енергія атомних ядер, що виділяється при деяких ядерних перетвореннях.
Використання ядерної енергії засновано на здійсненні ланцюгових реакцій розподілу важких ядер і реакцій термоядерного синтезу легких ядер.
Атомна енергія - енергія, що виділяється в ході перетворень атомних ядер. Перетворення ці можуть відбуватися спонтанно (див. Радіоактивність) або від дії нейтронів і прискорених заряджених частинок (див. Ядерні реакції). Ця енергія в мільйони разів перевищує хімічну енергію, напр. при горінні.
Атомна енергія обумовлена ядерними силами, що діють між нуклонами, тобто нейтронами, і протонами.
Енергія зв`язку, яка припадає на 1 нуклон, неоднакова для різних ядер. Вона сама для ядер середньої ваги (8,6 МеВ), для важких ядер - ок. 7,5 МеВ, для легких ядер змінюється від 1,1 МеВ (дейтерій) до 7,0 МеВ (4 He). Перетворення ядер з меншою енергією зв`язку, яка припадає на 1 нуклон, в ядра з більшою енергією зв`язку супроводжується виділенням енергії. Наприклад, якщо розділити ядро з атомна маса А = 200 і середньою енергією зв`язку нуклонів 7,5 МеВ на два ядра з середньою енергією 8,6 МеВ, то при цьому виділиться енергія Е = 200 X (8,6-7,5) = 220 МеВ. Якщо утворити ядро гелію з двох ядер дейтерію, то виділиться енергія Е = 4 (7-2 · 1,1) = 23,6 МеВ.
Для отримання атомної енергії можна користуватися ядерними реакціями поділу і ядерними реакціями синтезу. Реакції синтезу можуть відбуватися тільки тоді, коли ядра наближаються одна до одної на відстань, менше 10 -13 см, на якій починають діяти ядерні сили. Зближенню ядер протидіють кулонівських сили відштовхування, тому, щоб ці сили подолати, ядра повинні мати достатню енергію. Отримання вільних нейтронів і прискорення руху заряджених частинок вимагає витрати енергії. Ймовірність влучення таких частинок в ядра дуже мала. Тому витрачена енергія перевищує енергію, яка виділяється при ядерних реакціях. Енергетичний виграш можна отримати тільки в тому випадку, коли перетворення відбувається внаслідок ланцюгових реакцій. Реакції синтезу можуть бути ланцюговими при дуже високих т-рах - в десятки і навіть сотні мільйонів градусів (див. Термоядерні реакції). При цих умовах речовина існує у вигляді плазми, і енергія окремих частинок плазми (? = 3/2 kT) достатня для подолання кулонівського відштовхування. Такі високі т-ри існують в надрах зірок, однією з яких є Сонце. Саме внаслідок термоядерних реакцій синтезу Сонце випромінює енергію. В області оволодіння керованими термоядерними реакціями синтезу вже вирішена одна з основних проблем - термічну ізоляцію плазми, яка здійснюється за допомогою магнітних полів. Особливо важливим в реакціях синтезу є те, що як «пальне» для них можна використовувати дейтерій в практично необмеженій кількості. Дейтерій же міститься у важкій воді, яка є домішкою до води морів і [океан] ів. Ланцюгова реакція поділу можуть відбуватися тому, що поділ кожного ядра супроводжується виділенням декількох нейтронів, при захопленні їх іншими ядрами знову можуть викликати поділ з виділенням нових нейтронів, і т д. Якщо створити умови, при яких кількість виділених нейтронів, що викликають поділ нових ядер, буде , в середньому більше одиниці на одну поділку, то ланцюгова реакція безперервно розвиватися. Якщо ж ланцюгова реакція розвивається дуже швидко, то вона набуває характеру вибуху, напр. в атомній бомбі. Після вибуху атомної бомби виникає дуже висока т-ра. яка є необхідною умовою протікання термоядерних реакцій- це використовується поки лише у водневій бомбі. Швидкість ланцюгових реакцій розподілу регулюють поки тільки в ядерних реакторах. Енергія, що виділяється в результаті цих реакцій, відводиться від реактора у вигляді тепла за допомогою теплоносіїв, якими можуть бути вода, пара, рідкі метали, гази тощо Ця теплова енергія використовується на ядерних електростанціях і в атомних двигунах.
Використання атомної енергії стимулюється насамперед тим, що вже на першому етапі її використання вартість електроенергії, одержуваної від атомних і вугільних станцій, приблизно однакова.


Економічне перевага атомних електростанцій над тепловими невпинно зростати як внаслідок їх вдосконалення, так і внаслідок подорожчання кам`яного вугілля, торфу, нафти і природного газу, запаси яких у верхніх шарах Землі швидко зменшуються. При сучасних темпах зростання використання енергії цих запасів палива може вистачити на 100-150 років, використання ж ядерних реакцій поділу урану, торію і плутонію зможе збільшити цей термін ще на 200-300 років.
Тільки оволодіння термоядерними реакціями синтезу забезпечить людство енергією в необмеженій кількості і на необмежений термін.
Використання в енергетиці





Першу в світі атомну електростанцію було побудовано в СРСР і пущено 27 червня 1954.
У 1959 в СРСР закінчено будівництво першого в світі криголама «Ленін» з атомним двигуном. Будується кілька атомних електростанцій - у Воронезькій обл. потужністю 420 тис. кВт, на Уралі потужністю 400 тис. кВт, в Ленінградській обл. потужністю 420 тис. кВт і ін. В вересня 1958 року пущена перша черга атомної електростанції. Загальна проектна потужність станції становить 600 тис. КВт.
Використання в техніці




Увага, тільки СЬОГОДНІ!