Атомная энергетика в России

Примеры решения задач по математике Информатика Электротехника Энергетика Решение задач по ядерной физике Курс лекций и задач по физике Cопротивление материалов
Математика
Дифференциальные уравнения
Примеры и задачи
Информатика
Компьютерные сети
Новые возможности Flash
Cопротивление материалов
Теоретическая механика
Электротехника
Лабораторная работа
Изучение цепи переменного тока
Конспект лекций
Методы расчета и анализа
электрических цепей
Переходные процессы
Схемотехника
Графические и аналитические
методы расчета
Ядерная физика
Законы радиоактивного распада
Ядерная и нейтронная физика
Деление и синтез ядер
Курс лекций и задач по физике
Квантовая механика
Техническая термодинамика
Физика электромагнитных
взаимодействий
Энергетика
Атомная энергетика
Опыт эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах
Принципы энергетической безопасности
Резервы урана
Программа развития ядерной энергетики
Программа развития АЭС до 2050 г
Гидроэлектростанции
Эволюция ядерных арсеналов
Ядерная индустрия
Реакторы на тепловых нейтрона
Крупные аварии на АЭС
Ядерно-энергетические комплексы
Атомная энергетика в мире
Перспективы развития атомной энергетики
Энергетическая  безопасность
Физические основы ядерной индустрии
Радиоактивность
Бета-излучение
Фотонное излучение
Гамма-излучение
Радиация проникающая
 

Значение развития ядерной технологии и атомной энергетики для России определяется её национальными интересами

Россия имеет опыт эксплуатации реакторов на быстрых нейтронах - БН-350  и БН-600 (безаварийная работа в течение 20 лет).

В Программе подчеркивается, что полувековое развитие атомной энергетики (АЭ) не привело пока к ядерной технологии, готовой в масштабах мировой энергетики конкурировать с традиционной энерготехнологией.

Новая энергетическая политика России, основывается на следующих основных принципах энергетической безопасности

Принцип госрегулирования рыночного реформирования энергетики: рыночное реформирование в энергетике должно сопровождаться действенным госрегулированием, т.е. возврат к директивным методам управления энергетикой не допустим, но необходимо государственное регулирование рыночных взаимоотношений в целях формирования эффективного энергетического рынка.

Резервы урана и промышленной инфраструктуры атомной энергетики достаточны для четырех кратного увеличения существующих мощностей АЭС

Программа развития ядерной энергетики до 2010 г.

Начальная  стадия утилизации оружейного плутония в  российских реакторах при финансировании заинтересованными странами и экспорт уран-плутоний (МОХ) топлива.

Программа развития АЭС до 2050 г

Гидроэлектростанции. Этот способ выработки электроэнергии получил широкое распространение в СССР

Ядерная энергетика у большинства людей ассоциируется с ужасным словом РАДИАЦИЯ, и из-за незнания или не полного понимания, возникает чувство страха.

США производят и используют широкий спектр энергоисточников. Энергопроизводство в 2000 обеспечивалось за счет угля (32%), природного газа (27%), нефти (21%), ядерной энергии (11%), гидроэнергии и прочих возобновляемых источников (9%). Энергопотребление в 2000 обеспечивалось за счет несколько иного топливного набора — нефти (39%), угля (24%), природного газа (22%), ядерной энергии (8%), гидроэнергии и прочих возобновляемых источников (7%). Сырье и очищенные нефтепродукты обеспечили 89% нетто-импорта энергии и 53% потребления нефти. Около 80% энергопроизводства и 85% энергопотребления обеспечили органические виды топлива.

Развитие ядерной индустрии в странах: Китай, Индия, Пакистан, ЮАР и Япония

3 ноября 1960 Мао Дзэдун одобряет сроки испытания первой атомной бомбы в 1964 году

Индия Окончание второй мировой войны кардинально изменило мировой порядок - изменились нации и отношения между нациями, появились новые технологии, в корне изменившие картину военного противостояния. На протяжении двух лет и двух месяцев, с 1945 по 1947 произошли три важных события, чьи отголоски несут угрозу ядерной войны в Южной Азии.

Важность желания Индии утвердиться как мировая держава при продвижении ядерной программы подчеркивается замечаниями бывшего главы оружейной программы Раджы Раманна

3 августа 1954 создано министерство атомной энергетики, во главе с Бхабха

Вследствие изобилия тория (возможного топлива для бридерных реакторов), но ограниченных запасов урана, с самого начала своей ядерной программы Индия всегда делала особый акцент на разработку топливных циклов для бридерных реакторов. На АЭС Тарапур не только производится электроэнергия, но и перерабатывается ОЯТ, иммобилизируются сопутствующие отходы , а также производится МОКС-топливо. Получение плутония для ядра представляло собой проблему 1975 – завершение строительства второго радиохимического предприятия - Объекта по переработке топлива энергетических реакторов (PREFRE – Power Reactor Fuel Reprocessing facility) в Тарапуре 11и 13 мая 1998 – три подземных ядерных взрыва (ядерные и термоядерные заряды) с общим энерговыделением около 60 кт тола в одном ядерном испытании.

Не существует официальных данных по поводу количеств находящихся на хранении зарядов. Типы индийских ядерных зарядов можно определить исходя из испытаний 1998: плутониевая бомба деления мощностью 12 кт; бомба деления с усилением, 15-20 кт, оружейный плутоний; бомба с усилением, реакторный плутоний; небольшие плутониевые заряды 0.1-1 кт; термоядерный заряд 200-300 кт На февраль 2001 Индия имела 14 небольших энергетических реакторов в коммерческой эксплуатации, два больших реактора находились в стадии создания и еще 10 планировались. 14 реакторов включали: два 150-МВт американских реактора на кипящей воде, запущенных в 1969, сейчас использующие уран местного обогащения; два небольших канадских реактора на тяжелой воде (1972 и 1980); десять реакторов местного производства, основанных на канадских проектах, два на 150 МВт, и восемь на 200 МВт. Для того, чтобы дать старт программе по производству ядерной энергии, в 60-ые годы было принято решение построить в Тарапуре возле Бомбея реакторы кипящей воды

Начало реализации ядерной программы Пакистана относится к 1972 году, когда президент З.А.Бхутто подписал приказ о создании Министерства науки и технологии и расширении деятельности Комиссии по атомной энергии (КАЭ). На начальном этапе в КАЭ работало менее 300 ученых и инженеров, к концу 90-х годов в ядерной программе Пакистана участвовало уже от 7 до 10 тысяч человек. По мнению западных экспертов, Пакистан, начиная с середины 80-х годов, осуществлял разработку ядерных боеприпасов на основе оружейного урана.

Южно-африканская республика 1948 - создано Управление по атомной энергии.

По состоянию на 2000 семь государств мира обладают ядерным оружием. К их числу относятся США, Россия, Великобритания, Франция, Китай, Индия и Пакистан. По неофициальным данным, атомным оружием в количестве 100-200 боезарядов располагает Израиль. Избыточность наработанных ядерных оружейных материалов проявилась после подписания Президентом СССР М.Горбачевым и Президентом США Р.Рейнаном Договора о ликвидации ракет средней и меньшей дальности 8 декабря 1987 года.

Ядерная индустрия, ядерный топливно-энергетический комплекс и атомная энергетика За сто лет развития, наука о радиоактивности породила новую отрасль производства – ядерную индустрию. Ядерная индустрия (ЯИ), отрасль промышленности, связанная с использованием ядерной энергии; совокупность технологий и технических средств, предназначенных для целесообразного использования ядерной энергии. Важным направлением ядерной индустрии является ядерная энергетика. Ядерная энергетика (атомная энергетика), отрасль энергетики, использующая ядерную энергию для электрификации и теплофикации. Одновременно это область науки и техники, разрабатывающая методы и средства преобразования ядерной энергии в электрическую и тепловую.

Оборудование для демонтажа ядерного оружия и утилизации его компонентов (обратные технологии) В истории развития ядерной энергетики можно выделить два этапа:

Создание энергетики на базе реакторов на тепловых нейтронах, использующих в качестве горючего уран-235; накопление в них плутония для запуска и параллельного освоения реакторов на быстрых нейтронах.

Развитие на основе реакторов на быстрых нейтронах атомной энергетики большого масштаба, постепенно замещающей традиционную энергетику на ископаемом органическом топливе.

Крупные аварии на АЭС TMI (Трехмильный остров, США) и в Чернобыле (СССР) указали на неприемлемый уровень безопасности АЭС первых поколений Атомная энергетика, как и любая технология, требует совершенствования Новая энергетическая революция и ядерный ренессанс Газ, нефть и уголь относятся к невозобновляемым источникам энергии Поэтому одной из срочных мер является уменьшение на 60% эмиссии диоксида углерода, чтобы хотя бы удержать концентрацию СО2 на современном уровне.

Ядерно-энергетические комплексы - источник электроэнергии, индустриального тепла, энергии для химического синтеза, обессоливания воды, производства пресной воды. Ядерная индустрия открывает принципиально новые возможности и перспективы развития энергетики

Атомная энергетика в мире

Атомная энергетика до катастрофы на Чернобыльской АЭС считалась надежным и перспективным направлением развития энергетики. С 1970 она развивалась ускоренными темпами и достигла наивысшего расцвета в период 1980-1996 Тем не менее, потенциал действующих АЭС в мире велик Из всех действующих АЭС мира две трети работают в Северной Америке и Европе

Перспективы развития атомной энергетики

Ожидаемое к середине XXI века удвоение населения Земли, в основном за счёт развивающихся стран, и приобщение их к индустриальному развитию может привести (даже если исходить из очень низких темпов роста) к удвоению мировых потребностей в первичной и к утроению (до 6000 ГВт) в электрической энергии. Энергетическая безопасность останется одним из ключевых факторов, определяющих политику многих стран, особенно, стран, имеющих очень скромные запасы ископаемых видов топлива. В связи с этим приобретает актуальность развитие и совершенствование сравнительной оценки риска и «внешней цены» разных видов энергопроизводства для поддержки принятия решений по изменению структуры топливно-энергетического комплекса на глобальном и региональном уровнях.

Прогноз на начало 21-го века по развитию вклада атомной энергетики как в топливо-энергетические ресурсы, так и в электроэнергию в целом по миру положителен С точки зрения перспектив атомной энергетики важное значение имеет проблема обеспечения её урановым топливом. В быстром реакторе при коэффициенте воспроизводства равном единице или выше можно сжигать уран практически полностью. В течение следующих нескольких десятилетий, до середины столетия, для того, чтобы ответить на глобальный вызов, масштабы ядерной энергетики потребуется расширить в четыре или пять раз Примерный перечень направлений должен включать реакторы на быстрых нейтронах с вторичным использованием актинидов, которые являются главными кандидатами в связи с их способностью уменьшить потребности в урановых ресурсах и снизить бремя долговременного хранения высокорадиоактивных отходов

Приведём некоторые ключевые концепции и цели этой инициативы: признание взаимосвязи между энергетической безопасностью, глобальной стабильностью и климатическими изменениями

Физические основы ядерной индустрии

Взаимодействие излучения с веществом Фундаментальную основу для практического использования ядерной энергии составляет учение о радиоактивности. Именно знание законов радиоактивного распада и накопления радионуклидов (в том числе – деления), законов, управляющих термодинамикой и кинетикой ядерных реакций, позволило создать ядерное оружие, ядерные реакторы и установки термоядерного синтеза, изотопные источники тока, а также многочисленные способы использования радионуклидов и ионизирующих излучений. Ядро атомное, положительно заряженная центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома. Ядерные силы, силы, удерживающие нуклоны (протоны и нейтроны) в атомном ядре Рассмотрим теперь другой процесс. Пусть при некоторых условиях два ядра дейтерия 12H сливаются в одно ядро гелия 24He .

Радиоактивность, самопроизвольное превращение неустойчивых атомных ядер в ядра других элементов, сопровождающееся испусканием частиц или электромагнитного излучения (гамма-квантов). В зависимости от того, какое из двух веществ в цепочке из двух генетически связанных радионуклидов обладает большим периодом полураспада, различают три основных случая: случай отсутствия равновесия, подвижное и вековое равновесия.

Ядерными реакциями называют процессы, в которых атомные ядра претерпевают превращения в результате их взаимодействия с элементарными частицами и другими атомными ядрами Вероятность ядерной реакции характеризуют эффективным поперечным сечением или просто сечением Бомбардирующие частицы подразделяют на незаряженные (нейтроны) и заряженные (протоны, дейтоны, альфа-частицы, ускоренные ионы). Мы ограничимся рассмотрением ядерных реакций на нейтронах. Холодные нейтроны Деление атомных ядер под действием нейтронов впервые обнаружено О.Ганом и Ф.Штрассманом (1938)

Деление ядер происходит не симметрично: отношение масс легкого и тяжелого осколков(продуктов деления) равно примерно 2/3 Благодаря большой скорости процесса деления число делящихся ядер за короткое время может быть доведено до огромной величины, в результате чего выделится колоссальная внутриядерная энергия. Коэффициент размножения определяется величиной вероятностями различных взаимодействий (приводящих и не приводящих к делению) нейтронов с ураном и примесями, а также конструкцией и размерами установки. Ионизирующее излучение сопровождало Большой взрыв, с которого началось существование нашей Вселенной 20 миллиардов лет назад. Различают корпускулярное излучение, состоящее из частиц с массой отличной от нуля, и электромагнитное (фотонное) излучение.

Бета-излучение - это электроны или позитроны, которые образуются при β-распаде различных элементов от самых легких (нейтрон) до самых тяжелых. Фотонное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или при аннигиляции частиц. Гамма-излучение, сопровождающее распад радиоактивных ядер, испускается при переходах ядра из более возбужденного энергетического состояния в менее возбужденное или в основное.

Радиация проникающая - поток гамма-излучения и нейтронов, обладающий большой проникающей способностью (до нескольких сотен метров); доза проникающей радиации зависит от мощности источника, расстояния до него, а также от свойств среды, отделяющей источник от объекта облучения. Длина пробега частицы зависит от ее заряда, массы, начальной энергии, а также от свойств среды, в которой частица движется. Пробег увеличивается с возрастанием начальной энергии массивные частицы обладают меньшими скоростями, чем легкие. Медленно движущиеся частицы взаимодействуют с атомами более эффективно и быстрее растрачивают имеющуюся у них энергию.

Рассмотрим только проникающую способность радиоактивного излучения и будем при этом иметь в виду, что энергия радиоактивного излучения при прохождении через вещество расходуется (кроме ядерных реакций) на ионизацию и возбуждение молекул (атомов) этого вещества. Тяжелые заряженные частицы взаимодействуют главным образом с электронами атомных оболочек, вызывая ионизацию атомов. Максимальная энергия, которая может быть передана в одном акте взаимодействия тяжелой частицей Тяжелые заряженные частицы взаимодействуют в основном с атомными электронами и поэтому мало отклоняются от направления своего первоначального движения. При прохождении через вещество частицы легко рассеиваются в веществе, в связи с чем траектория частицы в 1,5 - 4 раза превышает пройденную толщину слоя вещества. Линейный коэффициент ослабления µ' зависит от максимальной энергии излучения Еmax и свойств вещества - поглотителя.

При прохождении через вещество кванты взаимодействуют с электронами и ядрами, в результате их интенсивность уменьшается.

Фотоэффект происходит при взаимодействии фотона сравнительно малой энергии с электронами атома В случае эффекта образования электрон-позитронных пар энергия первичного фотона преобразуется в кинетическую энергию электрона и позитрона и в энергию аннигиляции Эмпирические данные свидетельствуют, что потеря энергии при прохождения параллельного потока кванта через вещество описывается экспоненциальным законом. Если точечный источник Y-излучения находится в вакууме, то плотность потока У-излучения будет меняться с изменением расстояния Быстрые нейтроны передают энергию в результате прямых столкновений с атомными ядрами

Математика, физика, электротехника. Графика и анимация для Web-сайтов