год 30 июня

В Санкт-Петербурге спущен на воду плавучий энергоблок.

Плавучий энергоблок — это основной элемент первой в мире плавучей атомной электростанции «Академик Ломоносов».

Добыча урана

Элемент «уран» назван в честь открытой за восемь лет до него (в 1781 году) планеты Уран.

Уран — очень тяжелый металл, он в 1,6 раза тяжелее свинца. Литр урана весит около 19 кг.

До пуска первых ядерных реакторов уран использовали для придания красивой дымчатой окраски богемскому стеклу в качестве легирующей добавки к инструментальным сталям.

А затем урановые руды стали использовать для извлечения из них радия.

Количество урана в относительно тонком, двадцатикилометровом, верхнем слое Земли оценивается в 1,3∙1014 тонн.

Уран более распространен, чем ртуть и серебро. Запасы урана в Мировом Океане превышают 4 миллиарда тонн, но добывать его оттуда пока слишком дорого.

Один из способов поиска урановых месторождений — изучение местной флоры.

Некоторые растения хорошо всасывают уран: можжевельник, голубика (в присутствии урана ее ягоды меняют форму и становятся белыми или зеленоватыми), иван-чай (обычно розовый цветок приобретает оттенки от белого до пурпурного).

Для извлечения урана из руд можно использовать бактерии (например, Thiobacillus ferrooxidans).

Деятельность этих бактерий значительно облегчает дальнейшую переработку руды.

Наиболее безопасным для окружающей среды способом добычи урана является скважинное подземное выщелачивание.

Через специально пробуренные скважины в рудное тело закачивается раствор серной кислоты или карбоната натрия, уран растворяется, а раствор выводится на поверхность через откачную скважину.

Местность не нарушена, пыли нет, хвостов нет, почва сохраняет плодородие и может быть возвращена в сельскохозяйственный оборот.

По соотношению концентраций некоторых изотопов урана, тория и свинца в минерале можно определить его возраст.

Аналогичным способом определили возраст Земли.

В 2009 году японский космический зонд «Кагуя» впервые обнаружил уран на Луне.

Атомные электростанции работают на уране, который, как и любой другой металл, необходимо извлечь из недр Земли. Урановые руды добываются карьерным или шахтным способом, а также методом подземного выщелачивания.

В России добычей урана занимается Урановый холдинг «АРМЗ», входящий в состав ОАО «Атомэнергопром». АРМЗ управляет всеми уранодобывающими предприятиями в России, а также за счет долей в совместных предприятиях контролирует более 20% урановых запасов Казахстана.

Урановый холдинг «АРМЗ» также широко представлен и в других странах: компания инициировала совместные проекты по геологоразведке и добыче урана в Монголии, Намибии, Армении и Украине.

Добывающие предприятия на территории РФ — Приаргунское производственное горно-химическое объединение (г. Краснокаменск, Читинская область), «Хиагда» (Бурятия) и «Далур» (Курганская область). Приаргунское производственное горно-химическое объединение (ППГХО) является ведущим уранодобывающим предприятием страны, здесь шахтным способом добывается до 90% российского урана. Активно наращивают объемы добычи урана еще два российских предприятия: «Хиагда» и «Далур», реализующие технологию скважинного подземного выщелачивания.

География проектов Уранового холдинга «АРМЗ» представлена на официальном сайте компании, там же Вы можете найти подробную информацию о добыче урана.

По данным 2009 года основными запасами извлекаемых руд урана обладают Австралия, Казахстан, Россия, Канада и ЮАР. Российские запасы урана сегодня составляют около 9% общемировых. Эта цифра продолжает расти, поскольку интенсивно ведется разведка новых месторождений.

Сегодня в России добывается около 7% от мирового производства урана (5 место). Согласно программе развития, в 2025 году наша страна будет добывать 20 000 тонн в год и выйдет по этому показателю на первое место в мире. Для этого планируется организовать добычу урана на четырех новых добывающих предприятиях: Эльконский горно-металлургический комбинат и «Лунное» — в Якутии, а также Уранодобывающая компания «Горное» и Оловская горно-химическая компания в Забайкальском крае. В этом списке проект освоения Эльконского урановорудного поля (Эльконский ГМК) стоит особняком: предстоит освоить одно из крупнейших в мире месторождений урана — Эльконский урановорудный район с запасами в 319 тыс. тонн урана (6 % от мировых извлекаемых запасов).

Обогащение урана

Газовая центрифуга, используемая для обогащения урана, вращается с огромной скоростью — более 1500 оборотов в секунду, не останавливаясь в течение всего срока действия — 30 лет (рекорд составляет 32 года).

Для сравнения: барабан стиральной машины вращается со скоростью около 1000 оборотов в минуту. Если прекратить подачу электричества на газовую центрифугу, используемую для обогащения урана, то она будет вращаться по инерции еще пару месяцев.

На обогатительном предприятии установлены десятки тысяч центрифуг, вращающихся с огромной скоростью.

Но, благодаря выверенной конструкции, работают они практически бесшумно. Уран обогащают в виде гексафторида урана. Это практически единственное легколетучее стабильное соединение урана.

Ротор газовой центрифуги, используемой для обогащения урана, тонкой иглой опирается на корундовое основание.

Эта игла должна быть очень острой, и рабочие пользуются проверенным способом: определяют остроту иглы щекой.

Владимирское производственное объединение «Точмаш», выпускающее сложнейшее оборудование — газовые центрифуги для обогащения урана, производит, кроме того, автоприборы, часы «Весна», счетчики газа и воды.

Раньше завод славился патефонами и граммофонными иглами.

Реализуемая сегодня в России технология газоцентрифужного обогащения урана требует в 50 раз меньше энергии, чем газодиффузионная технология (которая используется в Европе и США).

Благодаря высокоразвитой центрифужной технологии обогащения урана конечная цена на российский топливный уран в 3 раза ниже, чем на американский.

Для изготовления атомной бомбы необходим уран со степенью обогащения по делящемуся изотопу (уран-235) выше 90%.

В природном уране содержится всего 0,7% этого изотопа.

В годы максимальной производственной нагрузки Ангарский электролизный химический комбинат, занимающийся обогащением урана, потреблял до 4% всей электроэнергии, производимой в СССР.

В природном уране доля урана-235 (изотопа, который делится в современных ядерных реакторах) составляет всего около 0,7%, остальные 99,3% занимает пока не используемый уран-238. Этих 0,7% недостаточно для запуска и работы ядерного реактора. Поэтому долю урана-235 необходимо искусственно повысить до 4–5%, иначе говоря, обогатить уран по делящемуся изотопу.

Обогащение осуществляется, например, в газовых центрифугах, где газообразное соединение (гексафторид урана) раскручивается с огромной скоростью — 1500 оборотов в секунду! При этом более тяжелый изотоп (уран-238) «отжимается» к стенке, тогда как более легкий (уран-235) остается у оси вращения. Таким образом, удается разделить изотопы. Если соединить десятки тысяч центрифуг, то можно добиться высокой производительности.

Газовая центрифуга является уникальным, чрезвычайно сложным, высокотехнологичным оборудованием. Производством газовых центрифуг в России управляет Инжиниринговый центр «Русская газовая центрифуга». По качеству наше центрифужное оборудование не только не уступает, но и превосходит все импортные аналоги.

Предприятия по обогащению урана входят в Топливную компанию «ТВЭЛ», которая объединяет все предприятия и организации, так или иначе связанные с производством ядерного топлива.

Непосредственно обогащением урана занимаются четыре предприятия:

--Ангарский электролизный химический комбинат (г. Ангарск, Иркутская область)

--Производственное объединение «Электрохимический завод» (г. Зеленогорск, Красноярский край)

--Уральский электрохимический комбинат (г. Новоуральск, Свердловская область)

--Сибирский химический комбинат (г. Северск, Томская область).

Их производственные мощности позволяют России в лице Росатома занимать 40% мирового рынка услуг по обогащению урана и планировать увеличение этой доли.

Россия обладает самой передовой технологией по обогащению урана — газоцентрифужной, которую, несмотря на все попытки, не удалось превзойти ни одной стране мира. Например, в 2007 году на базе Ангарского электролизного химического комбината были основаны еще две компании — ОАО «Международный центр по обогащению урана», а также российско-казахстанское совместное предприятие ЗАО «Центр по обогащению урана» (ЦОУ). МЦОУ поручено хранить запас урана с низким обогащением (3–5%) в количестве 120 тонн. Этот гарантийный запас сможет приобрести страна, лишенная по каким-либо причинам возможности покупки урана на свободном рынке, чтобы изготовить свежее ядерное топливо и обеспечить бесперебойную работу своей ядерной энергетики. Таким образом, Международный центр по обогащению урана является важным инструментом обеспечения международной безопасности. В настоящее время членами МЦОУ являются Россия, Казахстан, Армения и Украина. Российско-казахстанский проект «Центр по обогащению урана» (ЦОУ) в отличие от МЦОУ носит чисто коммерческий характер — предприятие создано для строительства новых мощностей по обогащению урана, которые будут расположены на производственной площадке Ангарского электролизного химического комбината. В результате мощности Ангарского комбината увеличатся вдвое, а Россия упрочит свое положение на мировом рынке обогатительных услуг.

Производство ядерного топлива

Одна тонна природного урана позволяет получить более 40 миллионов киловатт-часов электроэнергии.

Это эквивалентно сжиганию 16 тысяч тонн угля или 80 тысяч баррелей нефти.

Ядерное топливо для работы реактора в течение трех лет можно перевести при помощи пары трейлеров.

Тогда как аналогичная по мощности угольная станция потребляет двести вагонов угля в день.

Ядерное топливо, изготовленное в России, используется в каждом восьмом ядерном энергоблоке мира.

Более половины атомных электростанций США работают на российском уране.

Российские тепловыделяющие сборки имеют шестиугольное сечение, а европейские — квадратное.

В качестве ядерного топлива может быть использован искусственно получаемый плутоний, а также торий, которого на Земле в несколько раз больше, чем урана.

Одна топливная таблетка из диоксида урана массой 4,5 г (обогащение до 4% по урану-235) выделяет энергию, эквивалентную сжиганию 882 кг дров, 550 кг угля, 500 куб. м природного газа или 500 кг нефти.

В эпоху термоядерной энергетики озеро среднего размера будет в состоянии обеспечить любую страну энергией на сотни лет.

На Луне обнаружено топливо будущего — гелий-3, который может использоваться в термоядерных реакторах.

Тем не менее, перспектива его добычи на спутнике Земли пока оценивается как очень маловероятная — из-за дороговизны.

Для работы термоядерного реактора мощностью 1000 мегаватт потребуется несколько сотен килограммов топлива (100 кг дейтерия и 300 кг лития).

АЭС такой же мощности потребляет около 27 тонн топлива в год.

Основным топливом ядерных реакторов является диоксид урана, обогащенного по делящемуся изотопу (урану-235). Поэтому после обогащения гексафторид урана необходимо перевести в более удобную форму диоксида. В свою очередь, из диоксида урана прессуют топливные таблетки, которые размещают внутри тонких циркониевых трубок — тепловыделяющих элементов (твэлов). Из твэлов собирают тепловыделяющие сборки, размещаемые в ядерном реакторе.

Производством ядерного топлива в нашей стране управляет Топливная компания «ТВЭЛ». Непосредственно изготовлением ядерного топлива заняты: Машиностроительный завод (г. Электросталь, Московская область) и Новосибирский завод химконцентратов (г. Новосибирск, Новосибирская область). Цирконий для изготовления твэлов производят на Чепецком механическом заводе (г. Глазов, Удмуртская Республика) — это единственный в России и один из трех крупнейших в мире производителей изделий из циркония и его сплавов.

Топливная компания «ТВЭЛ» является монопольным поставщиком ядерного топлива на все российские атомные электростанции (АЭС), а также на все транспортные, промышленные и исследовательские реакторы в нашей стране. Вместе с тем продукция Топливной компании широко известна и за рубежом — топливо от российского производителя поставляется на 76 ядерных реакторов в 14 стран мира, география которых постоянно расширяется. ТВЭЛ является единственным поставщиком свежего ядерного топлива для АЭС Болгарии, Венгрии, Украины и Словакии, а также поставляет его во все страны Европы, где были построены АЭС, работающие на реакторах российской конструкции. Сегодня ТВЭЛ выходит на мировой рынок с новым видом топливных сборок, предназначенных для обслуживания АЭС западного дизайна. Ежегодный объем экспорта компании превышает $1 млрд, доля на мировом рынке ядерного топлива — 17%, планируется ее увеличение до 25–30%.

Помимо готовых тепловыделяющих сборок, Топливная компания экспортирует также компоненты ядерного топлива — например, топливные таблетки. Кроме того, «ТВЭЛ» ведет работу по созданию принципиально нового вида смешанного уран-плутониевого топлива (так называемого «МОКС-топлива»), которое позволило бы значительно упростить проблему обеспечения ядерной отрасли сырьем и существенно снизило бы количество отходов в отрасли.

Производство электроэнергии на АЭС

Ядерный реактор существовал в природе задолго до появления человека.

Примерно 2 миллиарда лет назад в районе нынешнего Окло (Габон), где находились руды с высокой концентрацией урана, а подземная вода служила замедлителем, в течение ста тысяч лет работал природный ядерный реактор.

Вероятность аварии на современной атомной электростанции, сопровождающаяся выбросом радиоактивных веществ за пределы станции, не превышает одну миллионную.

Иными словами, подобная авария на конкретном реакторе может случиться один раз за миллион лет.

В Нормандии (Франция) самка тюленя, которую окрестили Биргитта, облюбовала себе место не в водах Ла-Манша, а в выводном канале атомной электростанции Paluel.

Теплая и абсолютно здоровая вода выводных каналов АЭС позволяет разводить там ценные виды рыб.

Реакторы на быстрых нейтронах способны производить больше топлива, чем потребляют.

Поэтому их называют «бридерами» (от англ. breeding — размножение).

Соотношение площадей, занимаемых атомной и солнечной электростанциями одинаковой мощности, сейчас составляет примерно 1:30.

Для ветроэлектростанции это соотношение еще выше — 1:60. «Солнечное» электричество примерно в 6 раз дороже «ядерного», а «ветряное» — в два раза.

ТЭС мощностью 1000 мегаватт, работающая на угле или жидком топливе, выбрасывает в атмосферу за год 2–3 миллиарда кубометров углекислого газа, десятки и сотни тысяч тонн токсичных газов, потребляет 10 миллиардов кубометров кислорода.

Атомная станция не выбрасывает ни грамма газов, не потребляет кислород.

Для работы ядерного энергоблока мощностью 1000 мегаватт требуется всего 27 тонн ядерного топлива в год.

ТЭС на угле или мазуте потребляет миллионы тонн топлива ежегодно.

Ядерный взрыв на атомной станции невозможен.

Для его осуществления необходимо очень высокая степень обогащения по урану-235 (более 90%), а ядерное топливо является низкообогащенным (3–5% урана-235).

В 2008 году американская фирма Hyperion Power Generation вывела на рынок компактные ядерные энергоблоки для снабжения электричеством небольших городков и предприятий.

Стоимость такой портативной АЭС — около 25 миллионов долларов.

Предками современных реакторов ВВЭР, работающих на российских АЭС, являются реакторы атомных подводных лодок.

Хранение и переработка ОЯТ

Свежее ядерное топливо безопасно для человека, до автоматизации производства топливные таблетки диоксида урана забивали в стержни сборки вручную.

При облучении в реакторе радиоактивность топлива возрастает в миллион и более раз.

Отработавшее ядерное топливо красиво светится в воде.

Этот эффект носит название черенковского свечения — в часть советского физика, академика Павла Черенкова, открывшего явление.

За всю мировую историю перевозки отработавшего ядерного топлива не произошло ни одной аварии, не было ни одного пострадавшего от радиации.

При транспортировании газа, нефти и нефтепродуктов за 50 лет погибли сотни тысяч людей.

В отработавшем ядерном топливе содержится всего 3% радиоактивных отходов, которые нужно надежно изолировать от окружающей среды, и 97% ценных компонентов (уран, плутоний), из которых можно изготовить свежее ядерное топливо.

Переработка отработавшего ядерного топлива автоматизирована, наблюдение за процессом ведется через свинцовые стекла толщиной 80–150 сантиметров.

Переработка 50 тонн отработавшего ядерного топлива позволяет сэкономить 1,6 миллиардов кубометров газа или 1,2 миллиона тонн нефти.

Переработка одного килограмма отработавшего ядерного топлива обходится в 6000–9000 рублей.

Франция принимает на переработку отработавшее ядерное топливо из зарубежных стран — Японии, Германии, Бельгии.

Из окон французского завода по переработке отработавшего ядерного топлива открывается прекрасный вид на Ла-Манш.

Хранение и переработка ОЯТ, производство изотопов

Топливо, побывавшее в ядерном реакторе, становится радиоактивным, т. е. опасным для окружающей среды и человека. Поэтому обращение с ним осуществляется дистанционно и с применением толстостенных упаковочных комплектов, позволяющих поглотить испускаемое им излучение. Однако кроме опасности отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) может приносить и несомненную пользу: оно является вторичным сырьем для получения свежего ядерного топлива, поскольку содержит уран-235, изотопы плутония и уран-238. Переработка ОЯТ позволяет уменьшить вред, наносимый окружающей среде в результате разработки урановых месторождений, так как свежее топливо фабрикуется из очищенного урана и плутония — продуктов переработки облученного топлива. Более того, из ОЯТ выделяются радиоактивные изотопы, используемые в науке, технике и медицине.

Предприятия по хранению и/или переработке ОЯТ — Производственное объединение «Маяк» (г. Озерск, Челябинская область) и Горно-химический комбинат (г. Железногорск, Красноярский край) входят состав комплекса ядерной и радиационной безопасности Госкорпорации «Росатом». На ПО «Маяк» ведется переработка отработавшего ядерного топлива, а на Горно-химическом комбинате завершается строительство нового «сухого» хранилища для ОЯТ. Развитие ядерной энергетики в нашей стране, по-видимому, повлечет за собой и увеличение масштабов предприятий по обращению с ОЯТ, тем более, что стратегии развития атомного энергопромышленного комплекса России подразумевают реализацию замкнутого ядерного топливного цикла с использованием очищенного урана и плутония, выделенных из ОЯТ.

На сегодняшний день заводы по переработке ОЯТ действуют лишь в четырех странах мира — России, Франции, Великобритании и Японии. Единственный действующий завод в России — РТ-1 на ПО «Маяк» — имеет проектную производительность 400 тонн ОЯТ в год, хотя сейчас его загрузка не превышает 150 тонн в год; завод РТ-2 (1500 тонн в год) на Горно-химическом комбинате находится в стадии замороженного строительства. Во Франции сейчас эксплуатируется два таких завода (UP-2 и UP-3 на мысе Ла Аг) с общей производительностью 1600 тонн в год. Кстати, на этих заводах перерабатывается не только топливо французских АЭС, заключены многомиллиардные контракты на его переработку с энергокомпаниями Германии, Японии, Швейцарии и других стран. В Великобритании действует завод «Торп» («Thorp») мощностью 1200 тонн в год. В Японии эксплуатируется предприятие, расположенное в Роккасе-Мура, производительностью 800 тонн ОЯТ в год; есть также опытный завод в Токаи-Мура (90 тонн в год).

Таким образом, ведущие мировые ядерные державы придерживаются идеи «замыкания» ядерного топливного цикла, которое постепенно становится экономически выгодным в условиях удорожания добычи урана, связанной с переходом к разработке менее богатых месторождений с низким содержанием урана в руде.

ПО «Маяк» также выпускает изотопную продукцию — радиоактивные источники для науки, техники, медицины и сельского хозяйства. Производством стабильных (нерадиоактивных) изотопов занимается Комбинат «Электрохимприбор», выполняющий, в том числе, и гособоронзаказ.

Производство ядерного топлива

Основным топливом ядерных реакторов является диоксид урана, обогащенного по делящемуся изотопу (урану-235). Поэтому после обогащения гексафторид урана необходимо перевести в более удобную форму диоксида. В свою очередь, из диоксида урана прессуют топливные таблетки, которые размещают внутри тонких циркониевых трубок — тепловыделяющих элементов (твэлов). Из твэлов собирают тепловыделяющие сборки, размещаемые в ядерном реакторе.

Производством ядерного топлива в нашей стране управляет Топливная компания «ТВЭЛ». Непосредственно изготовлением ядерного топлива заняты: Машиностроительный завод (г. Электросталь, Московская область) и Новосибирский завод химконцентратов (г. Новосибирск, Новосибирская область). Цирконий для изготовления твэлов производят на Чепецком механическом заводе (г. Глазов, Удмуртская Республика) — это единственный в России и один из трех крупнейших в мире производителей изделий из циркония и его сплавов.

Топливная компания «ТВЭЛ» является монопольным поставщиком ядерного топлива на все российские атомные электростанции (АЭС), а также на все транспортные, промышленные и исследовательские реакторы в нашей стране. Вместе с тем продукция Топливной компании широко известна и за рубежом — топливо от российского производителя поставляется на 76 ядерных реакторов в 14 стран мира, география которых постоянно расширяется. ТВЭЛ является единственным поставщиком свежего ядерного топлива для АЭС Болгарии, Венгрии, Украины и Словакии, а также поставляет его во все страны Европы, где были построены АЭС, работающие на реакторах российской конструкции. Сегодня ТВЭЛ выходит на мировой рынок с новым видом топливных сборок, предназначенных для обслуживания АЭС западного дизайна. Ежегодный объем экспорта компании превышает $1 млрд, доля на мировом рынке ядерного топлива — 17%, планируется ее увеличение до 25–30%.

Помимо готовых тепловыделяющих сборок, Топливная компания экспортирует также компоненты ядерного топлива — например, топливные таблетки. Кроме того, «ТВЭЛ» ведет работу по созданию принципиально нового вида смешанного уран-плутониевого топлива (так называемого «МОКС-топлива»), которое позволило бы значительно упростить проблему обеспечения ядерной отрасли сырьем и существенно снизило бы количество отходов в отрасли.

Производство электроэнергии

На атомных электростанциях энергия деления ядерного топлива превращается в электрическую. Происходит это следующим образом. В ядерном топливе происходит реакция деления, сопровождающаяся выделением тепла, что приводит к повышению его температуры. Теплоноситель, контактирующий с топливом (чаще всего, вода), также разогревается и может либо сам превратиться в пар, либо испарить теплоноситель второго контура. Пар подается на турбину, которая начинает вращаться. На одном валу с турбиной находится вал электрогенератора, в котором при вращении вырабатывается электрический ток.

Атомные электростанции являются важными генерирующими единицами энергосистемы нашей страны. На 10 российских АЭС, суммарная мощность которых превышает 24 ГВт, вырабатывается около 17% всей производимой в стране электроэнергии. По суммарной мощности АЭС Россия занимает четвертое место в мире, уступая лишь США, Франции и Японии.

Все российские АЭС объединены в составе Концерна Росэнергоатом.

Согласно планам развития российской атомной энергетики ее доля в общем производстве электроэнергии в стране должна вырасти до 25–30% к 2030 году. Для этого планируется осуществить строительство и ввод в эксплуатацию новых энергоблоков и даже новых атомных электростанций, а также повысить эффективность использования существующих АЭС. Уже в ближайшее десятилетие ожидается запуск Ленинградской АЭС-2, Балтийской АЭС, Нововоронежской АЭС-2, новых энергоблоков на Ростовской и Белоярской АЭС. В двадцатых годах могут быть введены в эксплуатацию Центральная, Нижегородская, Северская, Южно-Уральская и Тверская АЭС.

В настоящее время в Санкт-Петербурге идет строительство первой в мире плавучей атомной электростанции (ПАТЭС), которая представляет собой несамоходное судно с двумя реакторными установками ледокольного типа. Такой плавучий энергоблок будет иметь мощность 70 МВт и сможет производить пар для отопления и пресную воду (при наличии дополнительной опреснительной установки). Первая ПАТЭС «Академик Ломоносов» будет установлена у берегов Камчатки (Вилючинск), и если опыт ее эксплуатации окажется удачным, то флот плавучих энергоблоков может возрасти до 7 — для использования их в районах Крайнего Севера, куда экономически невыгодно завозить строительные материалы и топливо.

Дальнейшее развитие атомной энергетики России предполагает переход на новую технологическую платформу с использованием реакторов на быстрых нейтронах, позволяющих более эффективно утилизировать ядерное топливо. Наша страна является мировым лидером «быстрой» энергетики, поскольку уже 30 лет успешно эксплуатирует единственный в мире крупный промышленный энергоблок на быстрых нейтронах БН-600 на Белоярской АЭС; там же идет строительство более мощного блока БН-800, ввод которого в эксплуатацию ожидается в 2014 году. В настоящее время многие страны мира начинают развивать эту технологию, что требует от России определенных усилий в области развития атомной энергетики на быстрых нейтронах с целью поддержания экономической эффективности использования ядерной энергии и сохранения лидерских позиций в этой сфере.

Экономически эффективное использование термоядерной энергии большинством экспертов относится к концу века. Россия активно участвует в международных программах по созданию первой термоядерной электростанции

Факты из истории

После открытия рентгеновского излучения многие женщины требовали запретить его использование.

Так как, по их мнению, мужчины при помощи излучения могли видеть их голыми.

Для получения одного грамма радия Марии Кюри пришлось вручную переработать 8 тонн урановых минералов.

Дневники супругов Кюри до сих пор хранятся в защитном сейфе, так как сохраняют значительную радиоактивность.

Сразу после открытия радий получил такую популярность, что его стали добавлять в шоколад, зубную пасту, кремы, губную помаду, сигареты…

Полезное влияние радия было налицо, а об опасности радиации тогда почти не догадывались.

Немецкий физик Вернер Карл Гейзенберг во время II Мировой войны принимал участие в разработке ядерной бомбы для фашистской Германии.

К счастью, немцам не хватило времени и ресурсов для ее изготовления.

Первый в мире ядерный реактор был запущен под трибунами университетского стадиона в Чикаго (США).

Участие в его сооружении принимали студенты.

Американцы считают, что именно они в 1951 году запустили первую в мире атомную электростанцию.

Мощности реактора EBR-I хватило на то, чтобы зажечь четыре двухсотваттные лампочки в здании. Мощность Первой в мире АЭС, запущенной в 1954 году в СССР, составила 5 мегаватт — этого хватило для обеспечения электричеством подмосковного города Обнинска.

По подсчетам ученых, вместо десятков тонн нефти первый атомный ледокол «Ленин» расходовал в сутки 45 граммов ядерного горючего.

Такой объем помещается в спичечной коробке.

Первая советская атомная подводная лодка изначально проектировалась всего с одной мощной термоядерной торпедой.

После выпуска торпеды лодка становилась беззащитной. Затем проект изменили.

Общая длина трубопроводов на атомном ледоколе «Ленин» — 75 километров.

О радиации

Размер ядра настолько меньше размера атома, что, если бы из тела человека убрать все пустоты, то человек пролез бы в игольное ушко.

Почти вся масса атома сосредоточена в ядре.

Шарик радиусом 1 см, состоящий из ядерной материи, весил бы более миллиарда тонн.

Скорость вылета альфа-частицы из ядра может составлять до 20 тысяч км/с — в вакууме она могла бы облететь земной шар всего за 2 секунды.

Скорость вылета бета-частицы — до 270 тысяч км/с (90% от скорости света).

С точки зрения классической физики альфа-распад невозможен — это что-то вроде прохождения сквозь стену.

Объяснить альфа-распад можно только с точки зрения квантовой механики.

Электроны и позитроны (бета-частицы) являются представителями материи и антиматерии, поэтому при столкновении они превращаются в энергию (аннигилируют).

Подсчитано, что при взаимодействии 1 кг электронов с 1 кг позитронов выделится примерно такая же энергия, как при взрыве самой мощной термоядерной бомбы из когда-либо испытанных на планете.

Гамма-квант, обладающий достаточной энергией, пролетая вблизи атомного ядра, может превратиться в электрон-позитронную пару.

Так проявляется связь энергии и материи, постулированная в знаменитой формуле Эйнштейна.

Короткие вспышки гамма-излучения, фиксируемые датчиками на спутниках, являются отголосками катастроф космического масштаба.

Если бы подобная катастрофа произошла в нашей Галактике, жизнь на Земле прекратилась бы.

Космонавты, находясь на орбите, получают дозы облучения, в десятки раз превосходящие нормальный радиоактивный фон на поверхноти Земли.

Землян защищает от космического излучения плотная атмосфера.

Радиоактивные элементы (уран, торий и др.) и изотопы (калий-40 и др.) образовались в недрах протозвезды, превратившейся в газопылевое облако, из которой сформировалась Солнечная система.

Они — ровесники Земли.

Стоимость 1 миллиграмма позитронов оценивается в 25 миллиардов долларов.

Радиация и здоровье

В организме взрослого человека содержится примерно 20 мг радиоактивного изотопа калий-40, благодаря которому в нашем теле ежеминутно происходит около 300 тысяч радиоактивных распадов.

Мужчины несколько радиоактивнее женщин, поскольку калий эффективно концентрируется в мускульной ткани.

Доза в 10 зивертов смертельна для человека.

При этом энергии, переданной телу, хватило бы для повышения температуры 18 граммов воды на 10 градусов. Биологический эффект радиации определяется не переданной энергией, а образованием в клетке под действием радиации радикалов и окислителей, которые и разрушают клеточные структуры.

В опытах на животных получен необычный эффект: полная изоляция от радиации приводит к угнетению активности, сонливости, снижению иммунитета.

Напротив, малые дозы радиации действовали на здоровье животных благотворно.

Риски для здоровья и жизни от воздействия 1 миллизиверта техногенной радиации (нормативно установленный предел для населения) сравнимы с рисками от стихийных бедствий.

Примерно такой же риск возникает при выкуривании одной сигареты или употреблении двух с половиной бутылок вина.

В Японии проводились исследования 50 000 детей, родившихся от облученных во время бомбардировки Хиросимы и Нагасаки родителей.

Они показали, что у этих детей нет отклонений от нормы.

«Ядерный загар» — при дозах облучения выше 3000 миллизивертов кожа приобретает цвет, сходный с загаром от солнца.

Возможно даже образование ожогов.

Курильщики получают дополнительную дозу облучения по сравнению с некурящими людьми, так как в сигаретах содержится радиоактивный изотоп полоний-210.

Его концентрация в легких курильщиков, в среднем, в три раза больше, чем у обычных людей.

Когда знаменитый немецкий химик Юстус Либих заболел, ему предложили воспользоваться водами целебного источника Гаштейн в Австрии.

Химик не поленился и выполнил анализ воды, но, не обнаружив каких-либо отличий сухого остатка воды от обычной питьевой, отказался от предложенного лечения. Лишь впоследствии было установлено, что основным лечебным фактором подземных вод источника является радон.

Терапевтические свойства радоновых ванн широко использовались на территории современной Германии уже 500 лет назад.

В Японии — 800 лет назад, Италии — 2000 лет назад.

Средневековые шахтеры из южной Саксонии часто болели и рано умирали от патологии легких, однако реже страдали болезнями суставов, потому что пили воду шахтного происхождения, содержащую уран.

Местное население использовало пакеты с урановыми минералами для лечения воспалительных заболеваний.

Радиационная безопасность

В поверхностном слое садового участка размером 10×40 м до глубины 1 м содержится 7000 кг калия, в том числе 0,8 кг радиоактивного калия-40, 6 кг тория, 2 кг урана.

В 1 тонне гранита содержится примерно 20 граммов урана.

В 1 тонне золы угольной ТЭС содержится до ста граммов урана и радиоактивного калия-40.

В Норвегии предельно допустимое содержание радиоактивного изотопа цезия-137 в детском питании в три раза превышает величину, установленную в Российской Федерации как нижняя граница радиоактивных отходов, во Франции — в семь раз.

Иными словами, благополучные норвежские и французские дети пьют молоко, которое в России считается радиоактивными отходами.

Радон в 7,5 раз тяжелее воздуха, поэтому он практически не поднимается на верхние этажи зданий.

Радон наиболее интенсивно поступает в легкие, когда человек моется под душем.

По изменению скорости выделения радона почвой можно судить о приближающемся землетрясении или извержении вулкана.

Геологи по выделению радона могут обнаруживать залежи урана и тория.

В районах Крайнего Севера России, США, Канады и Скандинавских странах зафиксирован повышенный уровень поступления в организм человека естественных радионуклидов свинца-210 и полония-210 по цепочке «лишайники-олень-человек».

Это обусловливает годовую дозу облучения в 35 раз превышающую среднюю по планете.

Люди, живущие в Западной Австралии в местах с повышенной концентрацией урана, получают дозы облучения, в 75 раз превосходящие средний уровень, поскольку едят мясо овец и кенгуру.

Это облучение никак не связано с техногенной деятельностью — работает цепочка «растение-животное-человек».

В 5–20 раз снижают выделение радона стенами помещений такие простейшие и хорошо известные операции, как их покраска, побелка или оклейка стен обоями.

Действия в аварийной ситуации

В 2007 году из-за слухов об аварии на Ростовской АЭС несколько десятков человек получили тяжелые отравления йодом (они употребляли неразбавленную спиртовую настойку йода).

Аналогичные последствия имели провокационные слухи в 2004 году (Балаковская АЭС) и 2008 году (Ленинградская АЭС).

Параллельно с распространением слухов об аварии на Ленинградской АЭС в 2008 году были зафиксированы хакерские атаки на сайты, содержащие данные о радиационной обстановке (АСКРО).

При проведении йодной профилактики наиболее эффективны таблетки, содержащие йодистый калий — их можно приобрести в аптеке.

Йодную профилактику следует начинать непосредственно после объявления о радиационной аварии.

В случае радиационной аварии 3–5 капель пятипроцентной йодистой настойки на стакан воды позволят в десятки раз снизить дозу облучения щитовидной железы.

Состояние психологической подавленности и паники может ухудшить воздействие облучения на организм.

Обращение с отходами

В результате работы предприятий Госкорпорации «Росатом», а также ряда других организаций (медицинских учреждений, научно-исследовательских институтов и др.), использующих в своей деятельности радиоактивные вещества, образуются радиоактивные отходы (РАО). Они могут находиться в твердой, жидкой и газообразной форме и требуют особо аккуратного обращения. Конечной стадией обращения с РАО должна стать их надежная изоляция от окружающей среды в специальном могильнике, который позволит предотвратить выход радиоактивных веществ в окружающую среду в течение всего периода их потенциальной опасности, т. е. до того момента, пока радионуклиды не распадутся естественным образом.

Технологии безопасного обращения с радиоактивными отходами разработаны и активно совершенствуются. Например, для снижения объема твердых РАО в зависимости от их состава применяется прессование или сжигание. Жидкие радиоактивных отходы подвергают коагуляции, упаривают, пропускают через механические или ионообменные фильтры, специальные мембраны — таким образом снижая их объем. Газообразные РАО очищают на специальных тканевых или волоконных фильтрах, скрубберах и т. п. После снижения объема радиоактивных отходов следует этап их иммобилизации — помещения в прочную матрицу из цемента, битума, стекла, керамики, иных подходящих материалов, которые позволяют снизить вероятность выхода радиоактивных веществ в окружающую среду. С этой целью, например, жидкие РАО смешивают с цементом и присадками и заливают образовавшуюся цементную массу в специальный контейнер, где уже могут находиться твердые РАО. Затем эти контейнеры размещают в специальном хранилище.

В ходе эксплуатации хранилище переводится в могильник (осуществляются дополнительные работы по изоляции здания), либо контейнеры перевозятся в специально построенный могильник.

В Российской Федерации обращение с радиоактивными отходами осуществляет специализированная компания — ФГУП «Предприятие по обращению с радиоактивными отходами РосРАО», а также Северное предприятие по обращению с радиоактивными отходами и Дальневосточное предприятие по обращению с радиоактивными отходами. Все они входят в состав комплекса ядерной и радиационной безопасности Госкорпорации «Росатом».

Основные документы, регулирующие обращение с радиоактивными отходами: Федеральные законы «Об обращении с радиоактивными отходами» и «О ратификации Объединенной конвенции о безопасности обращения с отработавшим топливом и о безопасности обращения с радиоактивными отходами», санитарные правила и нормы («Нормы радиационной безопасности-99/2009», «Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности-99/2010», «Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами-2002»).

Атомный ледокольный флот

Россия — мощная арктическая держава. Обеспечение судоходство по северным морям, освоение арктического шельфа — задачи ледокольного флота. Атомные ледоколы могут длительно находиться на трассах Севморпути, не нуждаясь в заправке. Таким образом, обеспечивается автономность выполнения задачи, что особенно важно в сложных условиях ледяного Севера.

Наша страна обладает единственным атомным ледокольным флотом в мире. В настоящее время в состав действующего флота входят атомоходы «Россия», «Советский Союз», «Ямал», «50 лет Победы», «Таймыр» и «Вайгач», а также атомный лихтеровоз-контейнеровоз «Севморпуть». Эти суда зарекомендовали себя как безопасные и надежные помощники человека в деле овладения Арктикой.

Первый в мире атомный ледокол «Ленин», выведенный из эксплуатации, преобразован в музей и находится в г. Мурманске. На борту ледокола открыт информационный центр по атомной энергии.

Эксплуатацией и обслуживанием атомных ледоколов, береговых технических баз и вспомогательных судов занимается ФГУП «Атомфлот».

Госкорпорация «Росатом» планирует дальнейшее развитие атомного ледокольного флота России. В настоящее время разрабатывается универсальный двухосадочный ледокол нового поколения. Судно сможет выполнять ледокольные проводки, как по морям, так и по глубоководным рекам, обеспечивать аварийно-спасательные операции, а также использоваться при ликвидации аварийных разливов нефти. Спуск на воду нового ледокола ожидается в 2014 году.