Al final de la Segona Guerra Mundial, dues bombes nuclears van ser llançades sobre les ciutats japoneses d'Hiroshima i Nagasaki. La nova arma va resultar ser la més letal de la història de la humanitat. La consegüent carrera nuclear entre l'URSS i els EUA va agreujar encara més els temors de la comunitat mundial al factor nuclear. Tanmateix, a més de les ogives atòmiques, va aparèixer un àtom pacífic. Aquesta frase fa referència a l'energia nuclear.
Principi de funcionament de la NPP
El funcionament de qualsevol central nuclear es basa en la reacció de fissió de l'àtom. Per anomenar-lo, cal fer un bombardeig de neutrons de nuclis d'urani-235. Les partícules més petites es divideixen en fragments, alhora que generen una gran quantitat de raigs gamma i energia tèrmica.
L'àtom pacífic només pot romandre pacífic sota un estricte control, obligatori per a les centrals nuclears. El cas és que durant la fissió sorgeixen neutrons, que donen lloc a noves reaccions en cadena. L'embolcall incontrolat dels nuclis condueix a una explosió. Aquest principi és el que subjau al funcionament de les bombes atòmiques. A les centrals elèctriques, el procés es controla i l'excés d'energia es dirigeix a un canal útil per a les persones.
Urani-235
El combustible nuclear es col·loca en barres especials abans del seu ús. S'emmagatzema en forma de pastilles fetes d'òxid d'urani. Cal entendre que aquesta substància és heterogènia. El 3% d'aquestes tauletes consisteixen en urani-235 (és ell qui és fisible durant la reacció), la resta és urani-238 (aquest isòtop no és fissil).
Per què és necessària aquesta proporció? Per mantenir el procés sota control. Un reactor en funcionament inicia una reacció de fissió. En el curs del seu desenvolupament, la quantitat d'urani-235 disminueix. Al mateix temps, augmenta el volum de productes de fissió. Això són residus nuclears. Suposen un greu perill ambiental i, per tant, s'han d'eliminar correctament. Pot un àtom ser pacífic? Com es pot veure a la tecnologia descrita, només amb un estricte compliment de les instruccions i regles del procés de producció.
Requisits previs per aparèixer
L'energia nuclear (atòmica) es va originar a mitjans del segle XX. Des d'aleshores s'han construït centenars de centrals nuclears arreu del món (avui en funcionen 442). L'àtom pacífic proporciona més de la meitat de l'energia que necessiten França, Polònia, Lituània, Eslovàquia, Suècia i Corea del Sud. A Europa occidental, les centrals nuclears generen aproximadament un terç de l'electricitat.
Tot va començar l'any 1939, quan es va descobrir la fissió de l'urani a Alemanya. Les investigacions dels alemanys estaven molt interessades en l'URSS. Immediatament, els científics van quedar clar que el procés recentment descobert permet la producció de quantitats gegantines d'energia. Si els especialistes poguessin aprendre a controlar reaccions complexes, això solucionaria molts problemes econòmics.problemes. La primera investigació soviètica relacionada amb l'àtom pacífic va tenir lloc al RIAN (Institut de Ràdio de l'Acadèmia de Ciències) sota la direcció del destacat físic Igor Kurtxatov.
Carrera nuclear
El treball dels científics soviètics es va veure obstaculitzat per l'absència de les pròpies reserves d'urani de l'URSS. A més, l'any 1941 va començar la Gran Guerra Patriòtica, i els descobriments revolucionaris van haver de ser oblidats durant un temps. En aquest context, l'agenda va ser interceptada al Regne Unit, els EUA i Alemanya. La paradoxa rau en el fet que l'energia nuclear va aparèixer com una branca d'un projecte militarista. Per descomptat, els països en guerra van intentar en primer lloc aconseguir les armes més poderoses i només aleshores van pensar en maneres pacífices d'utilitzar els seus descobriments.
El primer reactor nuclear experimental es va llançar als Estats Units el desembre de 1942. El líder del projecte va ser el científic italià Enrico Fermi. A l'URSS, el primer reactor va aparèixer a finals de 1946 a l'Institut d'Energia Atòmica. En aquest moment, el bombardeig nord-americà d'Hiroshima i Nagasaki ja havia tingut lloc. A l'URSS, la bomba atòmica es va crear el 1949, i la bomba d'hidrogen el 1953. La guerra ja ha acabat i els científics han començat a preparar un reactor nuclear per treballar per a l'economia nacional de la Unió Soviètica.
Construcció de NPP
La primera central nuclear del món es va posar en marxa l'estiu de 1954. Va resultar ser la central nuclear d'Obninsk, situada a la regió de Kaluga. Als Estats Units, amb un lleuger retard, també van començar a implementar un projecte d'energia atòmica. El 1956, els nord-americans ho van aconseguir per primera vegada amb l'ajuda dereactor per obtenir electricitat. A poc a poc es van anar creant més i més noves centrals nuclears a les dues superpotències. Cadascun d'ells va batre un altre rècord de potència.
El punt àlgid del desenvolupament de l'energia nuclear va arribar a la segona meitat de la dècada de 1960. Aleshores, el nombre de construcció de centrals nuclears va començar a disminuir. Als Estats Units, s'ha iniciat una discussió al Congrés i la comunitat científica sobre els problemes associats a la seguretat de l'àtom pacífic. No obstant això, el 1986, la generació d'energia nuclear arribava al 15% de la generada per les centrals elèctriques convencionals.
Símbol d'energia nuclear
L'any 1958 es va inaugurar l'Atomium a Brussel·les, on es va celebrar la següent Exposició Mundial. El concepte de disseny va ser desenvolupat per l'arquitecte André Waterkeyner. L'atomi sembla una xarxa cristal·lina de ferro engrandida: nou àtoms units. El pes de l'estructura és de 2400 tones i l'alçada és de 102 metres. Els visitants poden entrar en sis dels nou regnes. Aquests models d'àtoms, magnificats centenars de milers de milions de vegades, estan connectats entre si per vint tubs de 23 metres. A dins hi ha passadissos i escales mecàniques.
La foto de l'"àtom pacífic", que va aparèixer a Brussel·les en el punt àlgid de l'era atòmica, es va estendre ràpidament pel món, i l'Atomium es va convertir en un símbol de tota l'energia nuclear i la idea que els descobriments científics revolucionaris haurien de ser utilitzat en benefici de la humanitat, i no per a guerres i destrucció. La fita belga s'esmenta a la novel·la dels famosos escriptors de ciència-ficció soviètics els germans Strugatsky "El dilluns comença el dissabte". El símbol de l'àtom pacífic apareix en molts dibuixos, així com en emblemes dedicats a l'energia nuclear.
Factor ambiental
El problema de la contaminació ambiental amb residus radioactius és cada any més urgent. Per exemple, a la Rússia moderna, el personal de 10 centrals nuclears es dedica a l'energia nuclear pacífica. Totes aquestes empreses necessiten una atenció especial per part dels ecologistes i els departaments governamentals.
50.000 metres cúbics de residus radioactius s'acumulen a la Unió Europea cada any. El problema clau és que aquests residus segueixen sent perillosos durant milers d'anys (per exemple, el període de desintegració del plutoni-239 és de 24 mil anys).
Gestió de residus
Avui hi ha diversos conceptes sobre la millor manera d'eliminar els residus radioactius. La primera idea és crear cementeris situats al fons dels oceans. Aquesta és una manera força difícil d'implementar. Els contenidors s'han d'ubicar a una profunditat considerable, a més, poden ser danyats pels corrents marins.
La NASA està considerant la segona idea, on proposen enviar residus nuclears a l'espai exterior. Aquest mètode és segur per a la Terra, però ple de despeses excessives. Hi ha altres idees: portar els residus a illes deshabitades o enterrar-los al gel de l'Antàrtida. L'opció més acceptable avui en dia és la construcció de cementeris en roques subterrànies rocoses. La investigació relacionada amb aquesta idea continua a Alemanya i Suïssa.
Lliçó de Txernòbil
Durant molt de temps, l'energia nuclear es va considerar indiscutible. Per a diversosDurant dècades, l'àtom pacífic a l'URSS i altres països va continuar la seva expansió econòmica. Tanmateix, l'any 1986 es va produir una tragèdia a Txernòbil que va obligar la humanitat a repensar la seva actitud davant les centrals nuclears. Es va produir una explosió a una estació prop de Pripyat, que va provocar la destrucció del reactor i l'alliberament al medi ambient d'una quantitat important de substàncies radioactives perilloses per a la salut.
El famós eslògan soviètic "Àtom pacífic a cada casa" es va posar en perill. En els primers mesos després de l'accident van morir 30 persones. Tanmateix, els veritables efectes de l'exposició van venir més tard. Durant els anys següents, desenes de persones més van morir agonitzades per una mal altia terrible. Milers de ciutadans de l'URSS es trobaven a la zona d'infecció. Importants territoris de Bielorússia, Ucraïna i Rússia es van convertir en inadequats per a l'agricultura. L'accident de la central nuclear de Txernòbil va provocar un esclat de fòbia pública en relació a l'energia nuclear. Després d'aquella tragèdia, moltes estacions d'arreu del món es van tancar.
Tot i que les mesures de seguretat d'aquestes empreses han millorat notablement durant 30 anys, teòricament, una tragèdia semblant a la de Txernòbil podria tornar a passar. Hi va haver accidents tant abans com després de la central nuclear de Txernòbil: el 1957 - al Regne Unit (Windscale), el 1979 - als EUA (Three Mile Island), el 2011 - al Japó (Fukushima). Avui, l'OIEA ha recopilat informació sobre més de 1.000 situacions d'emergència a les estacions. Causes dels accidents: factor humà (80% dels casos), menys sovint - defectes de disseny. A Fukushima, al Japó, es va produir una emergència a causa d'un fort terratrèmol i el tsunami posterior.
Perspectives de l'energia nuclear
La qüestió de si l'àtom pacífic té futur és complicada des del punt de vista econòmic i provoca molta polèmica entre els especialistes. A causa d'un gran nombre de factors conflictius, el seu futur és poc clar i boirós. Les últimes previsions emeses per l'Agència Internacional de l'Energia suggereixen que, si es mantenen les tendències actuals, la quota d'electricitat produïda per les centrals nuclears baixarà del 15% al 9% el 2030.
Fins fa poc, l'energia nuclear era demandada, fins i tot a causa dels alts preus del petroli. No obstant això, el 2014 van baixar molt. Així, ha aparegut una altra alternativa més econòmica a les centrals nuclears. També és important que l'àtom pacífic només proporcioni electricitat a la gent (és a dir, fins i tot amb un ús generalitzat, no pot alliberar completament la societat de la dependència energètica).
Petroli o electricitat?
El petroli, malgrat tot, és important per a la indústria i el transport. Al voltant del 40% de l'energia que consumeixen els EUA la proporciona aquest recurs. Japó i França no van poder desfer-se de la dependència del petroli (tot i que utilitzen activament les centrals nuclears). L'àtom pacífic té futur o està condemnat a romandre a l'ombra de l'"or negre"? Aquestes tendències suggereixen que les centrals nuclears poden ser cosa del passat. Tanmateix, alguns avenços recents han donat una nova vida a l'energia nuclear.
Estem parlant de l'aparició de cotxes que funcionen amb electricitat en lloc de gasolina. Avui, aquest tipus de transport conquereix cada cop més els mercats dels EUA i Europa. En poques dècades, els vehicles elèctricses convertirà en la norma. És en aquest moment que l'àtom pacífic pot tornar a venir al rescat de l'economia mundial. Les centrals nuclears són capaços de resoldre el problema de la demanda d'electricitat cada cop més gran dels diferents països.
Energia de fusió
Hi ha una altra perspectiva en què l'àtom pacífic pot aconseguir un triomf econòmic. Un dels problemes més importants associats al funcionament de les centrals nuclears és la seguretat ambiental. La qüestió de la complexitat de l'eliminació de residus radioactius i combustible gastat va donar lloc a la idea de reformatar els reactors nuclears en nous reactors de fusió nuclear. Aquestes empreses seran completament segures per al medi ambient. Però abans que aquesta tecnologia atòmica pacífica s'introdueixi en la producció, els especialistes hauran de recórrer un llarg camí.
Els equips de 33 països del món ja estan treballant en un projecte termonuclear. La naturalesa global de la idea de combustible termonuclear es deu als seus nombrosos avantatges. No només és segur des del punt de vista de l'ecologia, sinó també inesgotable. El recurs necessari per als científics és el deuteri, que s'obté dels oceans. La principal diferència tecnològica entre una estació termonuclear i una central nuclear és que la fusió nuclear es farà en noves empreses (la fissió del nucli es porta a terme a les antigues centrals nuclears). Potser aquesta tecnologia és el futur de l'àtom pacífic.
