Запасы ядерного топлива солнца

Так ли уж безграничны запасы ядерного топлива?

Атомщики во всем мире настойчиво твердят, что все мы находимся на грани энергетического тупика, что всего того, что может гореть, то есть газа, угля и нефти, в земных недрах уже почти не осталось, что мы все это вот-вот дожжем и останемся совсем ни с чем. Нам твердят, что надежды остаются только на ядерное топливо.

Немного правды, то есть информации из официальных источников. Ресурсы урана в настоящее время оцениваются в 2,4 млн. т при его цене до 80 долл. за кг. Указанные ресурсы урана достаточны для работы ныне действующих АЭС в течение менее чем 40 лет. С учетом урана, добываемого по цене до 130 долл. за кг, обеспеченность всей атомной энергетики мира ядерным горючим возрастает до 60 лет.

Распределение ресурсов урана между странами мира чрезвычайно неравномерно. Наибольшие запасы имеет Австралия. Однако, она производит товарного урана лишь около 21 процента от общего мирового производства. Причина заключается в отрицательном отношении к этим разработкам не только со стороны населения, но и со стороны руководства ряда штатов. Так, были прекращены разработки на одном из крупнейших месторождений в Джабилуке. Три штата (Квинсленд, Виктория и Западная Австралия) запретили добычу урана на своих территориях. При такой ситуации дальнейшее производство урана в Австралии вряд ли будет расширяться.

При значительно меньших запасах Канада производит 29 процентов урана. Однако, и здесь борьба с добытчиками урана ведется весьма серьезная. Так, в 2002 году по требованию местной экологической организации была аннулирована лицензия на добычу урана на озере Маклин (Саскатчеван). Фирма добилась возврата лицензии лишь через три года. На долго ли? Похоже, что и этот сырьевой форпост атомщиков может оказаться не очень надежным.

Весьма приличные запасы урана в Казахстане разрабатываются очень слабо (всего 9 процентов от мирового производства). И надежд на рост производства нет.

Россия же выжимает из своих небогатых источников максимум возможного (8,8 процента), но и при этом обеспечивает свои потребности менее чем на две трети и почти 40 процентов вынуждена извлекать из небогатых запасов или приобретать в других странах. К тому же, при такой добыче источники урана в России будут истощены через 10-15 лет. И это без строительства новых АЭС, которые планируют атомщики. Похоже, что атомная отрасль России столкнется с серьезным кризисом через довольно короткое время. Хотелось бы знать, на что рассчитывает руководство России, поддерживая устремления атомщиков?

А на что рассчитывает руководство Беларуси, мечтающее о строительстве АЭС у себя и надеясь на участие в этом России, которая сама хромает на обе ноги?

Общая обстановка в атомной энергетике мира тоже не вызывает оптимизма. Так, в 2003 году было добыто 35772 тонны урана, а объем потребления составил 68435 тонн. Следовательно, текущая добыча удовлетворила потребности всего на 52 процента. Накопленные ранее запасы быстро истощаются. Известные же запасы урана в рудах с высоким содержанием очень ограниченны. Увеличение производства за счет месторождений с низким содержанием урана приведет к серьезным экологическим последствиям и к значительному росту стоимости. Данных о расширении добычи урана нам найти не удалось.

В столь неблагоприятной для атомщиков ситуации слышать клятвы о грядущем «атомном ренессансе», мягко выражаясь, странно. Что можно сказать об этих людях? Уж очень напоминают они людей, потерявших рассудок и пытающихся скрыть это за бравурными заявлениями.

В то же время уже сегодня известные и разработанные запасы газа дают человечеству (и России прежде всего) куда более оптимистические прогнозы на его будущее, чем те мифические домыслы, которыми нас настойчиво пытаются сбить с толку атомщики.

Не следует забывать и одну весьма важную деталь, связанную с использованием ядерного топлива. Ядерное топливо не просто сжигается, как газ, нефть или уголь. При сжигании ядерного топлива образуется тот самый изотоп – плутоний, которого в природе нет и который, как Вам уже известно, является одним из самых страшных и опасных для всего живого на Земле веществ. Поэтому чем меньше ядерного топлива будет добыто и использовано, тем меньше бед свалится на наши головы.

Оптимизм ядерщиков, связанный с возможностью «размножения» ядерного топлива в реакторах на быстрых нейтронах (бридерах), о чем мы уже говорили, оказался на поверку совсем не радужным. Попытки многих стран мира освоить эту ядерную технологию закончились провалом. А уж о множестве происходивших на этих бридерах аварий даже говорить не хочется. Фактически сегодня лишь Россия мучительно пытается убедить все более разумные страны, что такие реакторы имеют право на существование. Но, похоже, никто этому не верит. Главное заключается в том, что сегодня новые бридеры в мире не строятся. Лишь одна Россия, не впервой пытается удивить весь мир, пытаясь идти «иным путем».

Вот и оказывается, что декларируемая обеспеченность АЭС ядерным топливом не имеет под собой никаких оснований. Перспективы энергетического обеспечения человечества никоим образом не могут связываться с атомной энергетикой. В этом плане использование природного газа остается вне всяких сомнений наиболее надежным.

Но и природный газ не является единственной надеждой Человечества на будущее. Можно привести множество совершенно реальных вариантов. Но об одном особенно хотелось бы Вам сообщить. Японские ученые обнаружили в прибрежных донных отложениях океанов залежи метан-гидрата, способные на практически неограниченное время обеспечить энергетические потребности Человечества. И ведь добывать это топливо со дна океана куда проще, чем летать за ним на Луну (еще одна мечта атомщиков). Так вот, пусть не пугают нас атомщики грядущим энергетическим кризисом. И мы не бросимся от страха в их объятия.

Вот и четвертое утверждение атомщиков, как и все предшествующие, оказалось совершенно беспочвенным. Странно одно: ведь и самим атомщикам наверняка известно, что есть другие источники энергии, куда более перспективные и надежные, чем ядерные. Но они упорно делают вид, что о них ничего не знают. Ведь это, очень мягко выражаясь, совсем нечестно? Как Вы думаете?

Источник

ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА

Солнце является неисчерпаемым источником энергия. Многие миллиарды лет оно испускает огромное количе­ство тепла и света. Для создания такого же количества энергии, какое испускает Солнце, понадобилось бы 180 ООО ООО миллиардов электростанций, обладающих мощностью Куйбышевской ГЭС.

Основным, источником энергии Солнца служат ядер — ныа реакции. Какие же реакции там происходят? Может быть, Солнце — это гигантский атомный котёл, сжигаю­щий огромные запасы урана или тория?

Солнце состоит главным образом из лёгких элемен­тов — водорода, гелия, углерода, азота и т. д. Около по­ловины его массы составляет водород. Количество урана и тория на Солнце очень невелико. Поэтому они не могут быть основными источниками солнечной энергии.

В недрах Солнца, где происходят ядерные реакции, температура достигает примерно 20 миллионов градусов. Заключённое там вещество находится под огромным дав­лением в сотни миллионов тонн на каждый квадратный сантиметр и чрезвычайно уплотнено. При таких условиях могут происходить ядерные реакции иного типа, которые приводят не к делению тяжёлых ядер на более лёгкие, а наоборот — к образованию более тяжёлых ядер из бо­лее лёгких.

Мы уже видели, что соединение протона и нейтрона в ядро тяжёлого водорода или двух прогонов и двух ней­тронов в ядро гелия сопровождается освобождением боль­шого количества энергии. Однако трудность получения необходимого количества нейтронов лишает этот способ освобождения атомной энергии практической ценности.

Более тяжёлые ядра можно создавать и с помощью одних протонов. Например, соединив друг с другом два протона, мы получим ядро тяжёлого водорода, так как один из двух протонов тотчас же превратится в нейтрон.

Соединение протонов в более тяжёлые ядра происхо­дит под действием ядерных сил. При этом освобождается очень большая энергия. Но при сближении протонов бы­стро возрастает электрическое отталкивание между ними. Медленные прогоны не могут преодолеть этого отталкива­ния и подойти друг к другу на достаточно близкое рас­стояние. Поэтому такие реакции производятся только очень быстрыми протонами, имеющими запас энергии, до­статочный для преодоления действия электрических сил отталкивания.

При царящей в недрах Солнца чрезвычайно высокой температуре атомы водорода теряют свои электроны. Не­которая доля ядер этих атомов (прогонов) приобретает скорости, достаточные для образования более тяжёлых ядер. Так как количество таких протонов в глубине Солнца весьма велико, то и количество создаваемых ими более тяжёлых ядер оказывается значительным. При этом освобождается очень большая энергия.

Ядерные реакции, идущие при очень высоких темпера­турах, называются термоядерными. Примером тер­моядерной реакции может служить образование ядер тяжёлого водорода из двух протонов. Оно происходит сле­дующим путём:

Протон протон тяжёлый позитрон водород

Освобождаемая при этом энергия почти в 500 ООО раз больше, чем при горении угля.

Необходимо отметить, что и при столь высокой темпе­ратуре далеко не каждое столкновение протонов друг с другом приводит к образованию ядер тяжёлого водо­рода. Поэтому протоны расходуются постепенно, что и обеспечивает выделение ядерной энергии на протяжении сотен миллиардов лет.

Солнечная энергия, повидимому, получается с помо­щью другой ядерной реакции — превращения водорода в гелий. Если четыре ядра водорода (протона) соединить в одно более тяжёлое ядро, то это и будет ядро гелия, так как два из этих четырёх протонов превратятся в нейтроны. Такая реакция имеет следующий вид:

4,№ — 2Не*+ 2 +1е° . водород гелий позитроны

Образование гелия из водорода происходит на Солнце несколько более сложным путём, который, однако, приво­дит к такому же результату. Происходящие при этом реакции изображены на рис. 23.

Сначала один протон соединяется с ядром углерода бС12, образуя неустойчивый ивотоп азота 7И13- Эта реак­ция сопровождается освобождением некоторого количества ядерной энергии, уносимой гамма-излучением. Об­разовавшийся азот т№3 вскоре превращается в устойчи­вый изотоп углерода 6С13. При этом испускается пози­трон, обладающий значительной энергией. Через некото­рое время к ядру бС13 присоединяется новый (второй) протон, в результате чего возникает устойчивый изотоп азота 7№4, а часть энергии снова освобождается в виде гамма-излучения. Третий протон, присоединившись к ядру 7МИ, образует ядро неустойчивого изотопа кисло­рода вО15. Эта реакция также сопровождается испуска­нием гамма-лучей. Образовавшийся изотоп 8015 выбра­сывает позитрон и превращается в устойчивый изотоп азота 7№5. Присоединение четвёртого протона к этому ядру приводит к возникновению ядра 8016, которое рас­падается на два новых ядра: ядро углерода бС[11] и ядро гелия гНе4.

В результате этой цепочки следующих друг за дру­гом ядерных реакций вновь образуется исходное ядро углерода 6С12, а вместо четырёх ядер водорода (прото­нов) появляется ядро гелия. На осуществление этого цикла реакций уходит около 5 миллионов лет. Восстановленное

Рис. 23. Превращение водорода в гелий на Солнце.

Ядро бС12 может снова начать такой же цикл. Освобождае­мая энергия, уносимая гамма-излучением и позитронами, и обеспечивает излучение Солнца.

Повидимому, таким же путём получают огромную энергию и некоторые другие звёзды. Однако многое в этом сложном вопросе ещё остаётся нерешённым.

Же условиях протекают значительно быстрее. Так, реакция

Дейтерий лёгкий лёгкий водород гелий

Может при наличии большого количества водорода за­кончиться в несколько секунд, а реакция —

ХНз + ,Н‘ —>2Не4 тритий лёгкий гелий водород

— в десятые доли секунды.

Быстрое соединение лёгких ядер в более тяжёлые, происходящее при термоядерных реакциях, позволило создать новый вид атомного оружия — водородную бомбу. Одним из возможных путей создания водородной бомбы является термоядерная реакция между тяжёлым и сверхтяжёлым водородом:

Дейтерий тритий гелий нейтрон

Энергия, освобождаемая при этой реакции, примерно в 10 раз больше, чем при делении ядер урана или плутония.

Чтобы начать эту реакцию, надо нагреть дейтерий и тритий до очень высокой температуры. Такую темпера­туру в настоящее время можно получить только при атомном взрыве.

Водородная бомба имеет прочную металлическую обо­лочку, размеры которой больше размеров атомных бомб. Внутри неё находится обычная атомная бомба на уране или плутонии, а также дейтерий и тритий. Для взрыва во­дородной бомбы надо сначала взорвать атомную бомбу. Атомный взрыв создаёт большую температуру и давление, при которых заключённый в бомбе водород начнёт пре­вращаться в гелий. Освобождаемая при этом энергия под­держивает высокую температуру, необходимую для даль­нейшего протекания реакции. Поэтому превращение водо­рода в гелий будет продолжаться до тех пор, пока либо не «сгорит» весь водород, либо не разрушится оболочка бомбы. Атомный взрыв как бы «поджигает» водородную бомбу, а она своим действием значительно усиливает мощность атомного взрыва.

Взрыв водородной бомбы сопровождается теми же по­следствиями, что и атомный взрыв — возникновением вы­сокой температуры, ударной волны и радиоактивных продуктов. Однако мощность водородных бомб во много раз больше мощности урановых и плутониевых бомб.

Атомные бомбы имеют критическую массу. Увеличи­вая количество ядерного горючего в такой бомбе, мы не сумеем, полностью его разделить. Значительная часть урана или плутония обычно разбрасывается в зоне взрыва в неразделённом виде. Это сильно затрудняет увеличение мощности атомных бомб. У водородной бомбы никакой критической массы нет. Поэтому мощность таких бомб может быть значительно увеличена.

Производство водородных бомб на дейтерии и тритии связано с громадными расходами энергии. Дейтерий можно получать из тяжёлой воды. Для получения три­тия надо бомбардировать литий 6 нейтронами. Происхо­дящая при этом реакция приведена на стр. 29. Наиболее мощным источником нейтронов являются атомные Котлы. Через каждый квадратный сантиметр поверхности цент­ральной части котла средней мощности выходит в защит­ную оболочку около 1000 миллиардов нейтронов. Сделав в этой оболочке каналы и поместив в них литий 6, можно получать тритий. Природный литий имеет два изотопа: литий 6 и литий 7. Доля лития б составляет всего 7,3%. Полученный же из него тритий оказывается радиоактив­ным. Испуская электроны, он превращается в гелий 3. Период полураспада трития равен 12 годам.

Советский Союз в короткий срок ликвидировал моно­полию США на атомную бомбу. После этого американ­ские империалисты пытались запугивать миролюбивые народы водородной бомбой. Однако и эти расчёты поджи­гателей войны провалились. 8 августа 1953 г. на пятой сессии Верховного Совета СССР товарищ Маленков указал, что Соединённые Штаты не являются монополи­стами и в производстве водородной бомбы. Вслед за тем 20 августа 1953 г. было опубликовано Правительственное сообщение об успешном испытании водородной бомбы в Советском Союзе. В этом сообщении Правительство нар — шей страны ещё раз подтвердило своё неизменное жела­ние добиться запрещения всех видов атомного оружия и установления строгого международного контроля за вы­полнением этого запрещения.

Можно ли сделать термоядерную реакцию управляе­мой и использовать энергию ядер водорода в промыш­ленных целях?

Процесс превращения водорода в гелий не имеет кри­тической массы. Поэтому его можно производить даже при небольшом количестве изотопов водорода. Но для этого надо создать новые источники высокой темпера­туры, отличающиеся от атомного взрыва чрезвычайно малыми размерами. Возможно также, что с этой целью придётся использовать несколько более медленные тер­моядерные реакции, чем реакция между дейтерием и тритием. В настоящее время учёные работают над реше­нием этик задач.

Источник