Vào cuối Thế chiến II, hai quả bom hạt nhân đã được thả xuống thành phố Hiroshima và Nagasaki của Nhật Bản. Loại vũ khí mới được chứng minh là chết chóc nhất trong lịch sử loài người. Cuộc chạy đua hạt nhân sau đó giữa Liên Xô và Hoa Kỳ càng làm trầm trọng thêm nỗi lo sợ của cộng đồng thế giới về yếu tố hạt nhân. Tuy nhiên, ngoài đầu đạn nguyên tử, một nguyên tử hòa bình đã xuất hiện. Cụm từ này đề cập đến năng lượng hạt nhân.
Nguyên tắc hoạt động của NPP
Hoạt động của bất kỳ nhà máy điện hạt nhân nào đều dựa trên phản ứng phân hạch nguyên tử. Để được gọi là nó, cần phải tiến hành một cuộc bắn phá neutron vào hạt nhân uranium-235. Các hạt nhỏ nhất được chia thành các mảnh, đồng thời tạo ra một lượng lớn tia gamma và năng lượng nhiệt.
Nguyên tử hòa bình chỉ có thể duy trì hòa bình dưới sự kiểm soát chặt chẽ, bắt buộc đối với các nhà máy điện hạt nhân. Thực tế là trong quá trình phân hạch, neutron phát sinh, làm nảy sinh các phản ứng dây chuyền mới. Sự bao bọc không kiểm soát của các hạt nhân dẫn đến vụ nổ. Chính nguyên lý này làm nền tảng cho hoạt động của bom nguyên tử. Tại các nhà máy điện, quá trình này được kiểm soát và năng lượng dư thừa được chuyển đến một kênh hữu ích cho con người.
Uranium-235
Nhiên liệu hạt nhân được đặt trong các thanh đặc biệt trước khi sử dụng. Nó được lưu trữ dưới dạng viên nén làm từ oxit uranium. Cần hiểu rằng chất này là không đồng nhất. 3% trong số những viên này bao gồm uranium-235 (chính anh ta là người bị phân hạch trong quá trình phản ứng), phần còn lại là uranium-238 (đồng vị này không phân hạch).
Tại sao tỷ lệ này lại cần thiết? Để giữ cho quá trình được kiểm soát. Một lò phản ứng đang hoạt động bắt đầu phản ứng phân hạch. Trong quá trình phát triển của nó, lượng uranium-235 giảm dần. Đồng thời, khối lượng sản phẩm phân hạch tăng lên. Đây là chất thải hạt nhân. Chúng gây ra mối nguy môi trường nghiêm trọng và do đó phải được xử lý đúng cách. Một nguyên tử có thể hòa bình không? Như có thể thấy từ công nghệ được mô tả, chỉ với việc tuân thủ nghiêm ngặt các hướng dẫn và quy tắc của quy trình sản xuất.
Điều kiện cần về ngoại hình
Năng lượng hạt nhân (nguyên tử) có nguồn gốc từ giữa thế kỷ 20. Kể từ đó, hàng trăm nhà máy điện hạt nhân đã được xây dựng trên khắp thế giới (ngày nay 442 nhà máy đang hoạt động). Nguyên tử hòa bình cung cấp hơn một nửa năng lượng cần thiết cho Pháp, Ba Lan, Litva, Slovakia, Thụy Điển và Hàn Quốc. Ở Tây Âu, các nhà máy điện hạt nhân tạo ra khoảng một phần ba lượng điện.
Mọi chuyện bắt đầu vào năm 1939, khi sự phân hạch uranium được phát hiện ở Đức. Các nghiên cứu của người Đức cực kỳ quan tâm đến Liên Xô. Các nhà khoa học ngay lập tức thấy rõ rằng quy trình mới được phát hiện này cho phép sản sinh ra một lượng năng lượng khổng lồ. Nếu các chuyên gia có thể học cách kiểm soát các phản ứng phức tạp, điều này sẽ giải quyết được nhiều vấn đề kinh tế.các vấn đề. Nghiên cứu đầu tiên của Liên Xô liên quan đến nguyên tử hòa bình đã diễn ra tại RIAN (Viện Radium của Viện Hàn lâm Khoa học) dưới sự hướng dẫn của nhà vật lý kiệt xuất Igor Kurchatov.
Cuộc đua hạt nhân
Công việc của các nhà khoa học Liên Xô bị cản trở do không có nguồn dự trữ uranium của Liên Xô. Ngoài ra, cuộc Chiến tranh Vệ quốc Vĩ đại bắt đầu vào năm 1941, và những khám phá mang tính cách mạng đã phải bị lãng quên trong một thời gian. Trong bối cảnh đó, chương trình nghị sự đã bị chặn ở Anh, Mỹ và Đức. Điều nghịch lý nằm ở chỗ, năng lượng hạt nhân xuất hiện như một nhánh của một dự án quân sự hóa. Tất nhiên, các nước tham chiến trước hết cố gắng có được những vũ khí mạnh nhất, sau đó mới nghĩ đến những cách hòa bình để sử dụng những khám phá của họ.
Lò phản ứng hạt nhân thử nghiệm đầu tiên được đưa vào hoạt động tại Hoa Kỳ vào tháng 12 năm 1942. Trưởng dự án là nhà khoa học người Ý Enrico Fermi. Ở Liên Xô, lò phản ứng đầu tiên xuất hiện vào cuối năm 1946 tại Viện Năng lượng Nguyên tử. Vào thời điểm này, cuộc ném bom của Mỹ xuống Hiroshima và Nagasaki đã diễn ra. Tại Liên Xô, bom nguyên tử được tạo ra vào năm 1949 và bom khinh khí vào năm 1953. Chiến tranh đã kết thúc, và các nhà khoa học đã bắt đầu chuẩn bị một lò phản ứng hạt nhân để hoạt động cho nền kinh tế quốc gia của Liên Xô.
NPP thi công
Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên trên thế giới được khởi động vào mùa hè năm 1954. Hóa ra đó là nhà máy điện hạt nhân Obninsk, nằm ở vùng Kaluga. Tại Hoa Kỳ, với một chút chậm trễ, họ cũng bắt đầu triển khai dự án năng lượng nguyên tử. Năm 1956, người Mỹ lần đầu tiên thành công với sự giúp đỡ củalò phản ứng để lấy điện. Dần dần, ngày càng nhiều nhà máy điện hạt nhân mới được thành lập ở hai siêu cường. Mỗi người trong số họ đã phá vỡ một kỷ lục quyền lực khác.
Đỉnh cao của sự phát triển điện hạt nhân là vào nửa sau của những năm 1960. Sau đó số lượng xây dựng nhà máy điện hạt nhân bắt đầu giảm. Tại Hoa Kỳ, một cuộc thảo luận đã bắt đầu trong Quốc hội và cộng đồng khoa học về các vấn đề liên quan đến sự an toàn của nguyên tử hòa bình. Tuy nhiên, đến năm 1986, sản lượng điện hạt nhân đạt 15% so với sản lượng điện do các nhà máy điện thông thường tạo ra.
Biểu tượng năng lượng hạt nhân
Năm 1958, Atomium được khai trương tại Brussels, nơi tổ chức Triển lãm Thế giới tiếp theo. Ý tưởng thiết kế được phát triển bởi kiến trúc sư André Waterkeyner. Nguyên tử trông giống như một mạng tinh thể mở rộng của sắt: chín nguyên tử liên kết với nhau. Trọng lượng của cấu trúc là 2400 tấn và chiều cao là 102 mét. Du khách có thể đi vào sáu trong chín cảnh giới. Những mô hình nguyên tử này, được phóng đại hàng trăm tỷ lần, được kết nối với nhau bằng hai mươi đường ống dài 23 mét. Bên trong chúng là hành lang và thang cuốn.
Bức ảnh về "nguyên tử hòa bình", xuất hiện ở Brussels vào thời kỳ đỉnh cao của kỷ nguyên nguyên tử, nhanh chóng lan truyền khắp thế giới, và Atomium trở thành biểu tượng của tất cả năng lượng hạt nhân và ý tưởng rằng những khám phá khoa học mang tính cách mạng nên được sử dụng vì lợi ích của nhân loại, không phải cho chiến tranh và hủy diệt. Địa danh Bỉ được nhắc đến trong cuốn tiểu thuyết của nhà văn khoa học viễn tưởng Liên Xô nổi tiếng của anh em nhà Strugatsky "Thứ Hai bắt đầu từ Thứ Bảy." Biểu tượng của nguyên tử hòa bình xuất hiện trong nhiều hình vẽ, cũng như trên các biểu tượng dành riêng cho năng lượng hạt nhân.
Yếu tố môi trường
Vấn đề ô nhiễm môi trường với chất thải phóng xạ hàng năm ngày càng trở nên cấp bách. Ví dụ, ở nước Nga hiện đại, nhân sự của 10 nhà máy điện hạt nhân tham gia vào lĩnh vực điện hạt nhân vì mục đích hòa bình. Tất cả những doanh nghiệp này cần sự quan tâm đặc biệt của các nhà môi trường và các cơ quan chính phủ.
50.000 mét khối chất thải phóng xạ tích tụ ở Liên minh Châu Âu mỗi năm. Vấn đề mấu chốt là những mảnh vụn như vậy vẫn còn nguy hiểm trong hàng nghìn năm (ví dụ, chu kỳ phân hủy của plutonium-239 là 24 nghìn năm).
Quản lý chất thải
Ngày nay có một số khái niệm về cách tốt nhất để xử lý chất thải phóng xạ. Ý tưởng đầu tiên là tạo ra các bãi chôn lấp nằm dưới đáy đại dương. Đây là một cách khá khó thực hiện. Các thùng chứa phải nằm ở độ sâu đáng kể, ngoài ra, chúng có thể bị hư hỏng do dòng nước biển.
Ý tưởng thứ hai đang được NASA xem xét, nơi họ đề xuất đưa chất thải hạt nhân ra ngoài không gian. Phương pháp này an toàn cho Trái đất, nhưng lại phải chi tiêu quá mức. Có những ý tưởng khác: đưa chất thải đến các đảo hoang hoặc chôn chúng trong băng ở Nam Cực. Phương án được chấp nhận nhiều nhất hiện nay là xây dựng các khu chôn cất trong lòng đất đầy đá. Nghiên cứu liên quan đến ý tưởng này vẫn tiếp tục ở Đức và Thụy Sĩ.
Bài học Chernobyl
Trong một thời gian dài, năng lượng hạt nhân được coi là không thể thử nghiệm. Trong nhiềuTrong nhiều thập kỷ, nguyên tử hòa bình ở Liên Xô và các nước khác tiếp tục mở rộng kinh tế. Tuy nhiên, vào năm 1986, một thảm kịch xảy ra ở Chernobyl buộc nhân loại phải suy nghĩ lại về thái độ của mình đối với các nhà máy điện hạt nhân. Một vụ nổ đã xảy ra tại một nhà ga gần Pripyat, dẫn đến việc phá hủy lò phản ứng và thải ra môi trường một lượng đáng kể chất phóng xạ có hại cho sức khỏe.
Khẩu hiệu nổi tiếng của Liên Xô "Nguyên tử hòa bình trong mọi nhà" đã bị xâm phạm. Trong những tháng đầu tiên sau vụ tai nạn, 30 người chết. Tuy nhiên, tác động thực sự của việc phơi sáng đã đến sau đó. Trong những năm sau đó, hàng chục người khác đã chết trong đau đớn vì một căn bệnh khủng khiếp. Hàng ngàn công dân của Liên Xô đã ở trong vùng lây nhiễm. Các vùng lãnh thổ đáng kể của Belarus, Ukraine và Nga trở nên không thích hợp cho nông nghiệp. Vụ tai nạn tại nhà máy điện hạt nhân Chernobyl đã làm bùng phát nỗi ám ảnh của công chúng liên quan đến năng lượng hạt nhân. Sau thảm kịch đó, nhiều nhà ga trên thế giới đã phải đóng cửa.
Mặc dù các biện pháp an ninh tại các doanh nghiệp như vậy đã được cải thiện rõ rệt trong hơn 30 năm, nhưng về mặt lý thuyết, một thảm kịch tương tự như Chernobyl có thể xảy ra một lần nữa. Đã có những tai nạn xảy ra cả trước và sau nhà máy điện hạt nhân Chernobyl: năm 1957 - ở Anh (Windscale), năm 1979 - ở Mỹ (Đảo Ba Dặm), năm 2011 - ở Nhật Bản (Fukushima). Ngày nay, IAEA đã thu thập thông tin về hơn 1.000 tình huống khẩn cấp tại các nhà ga. Nguyên nhân của tai nạn: yếu tố con người (80% trường hợp), ít thường xuyên hơn - sai sót trong thiết kế. Tại Fukushima, Nhật Bản, một trường hợp khẩn cấp đã xảy ra do một trận động đất mạnh và sóng thần sau đó.
Triển vọng về điện hạt nhân
Câu hỏi liệu nguyên tử hòa bình có tương lai hay không rất phức tạp từ quan điểm kinh tế và gây ra rất nhiều tranh cãi giữa các chuyên gia. Do có một số lượng lớn các yếu tố xung đột, tương lai của nó là không rõ ràng và đầy sương mù. Các dự báo mới nhất do Cơ quan Năng lượng Quốc tế đưa ra cho thấy, nếu xu hướng hiện tại tiếp tục, tỷ trọng điện do các nhà máy điện hạt nhân sản xuất sẽ giảm từ 15% xuống 9% vào năm 2030.
Cho đến gần đây, nhu cầu năng lượng hạt nhân, bao gồm cả do giá dầu cao. Tuy nhiên, trong năm 2014 chúng đã giảm mạnh. Vì vậy, một giải pháp thay thế khác rẻ hơn cho các nhà máy điện hạt nhân đã xuất hiện. Điều quan trọng nữa là nguyên tử hòa bình chỉ cung cấp điện cho con người (nghĩa là, ngay cả khi được sử dụng rộng rãi, nó không thể loại bỏ hoàn toàn xã hội khỏi sự phụ thuộc vào năng lượng).
Dầu hay điện?
Dầu, bất chấp mọi thứ, đều quan trọng đối với ngành công nghiệp và vận tải. Khoảng 40% năng lượng mà Mỹ tiêu thụ được cung cấp bởi nguồn tài nguyên này. Nhật Bản và Pháp không thể thoát khỏi sự phụ thuộc vào dầu mỏ (mặc dù họ tích cực sử dụng các nhà máy điện hạt nhân). Vậy liệu nguyên tử hòa bình có tương lai hay phải chịu số phận khuất phục trong cái bóng của “vàng đen”? Những xu hướng này cho thấy rằng các nhà máy điện hạt nhân có thể là dĩ vãng. Tuy nhiên, một số phát triển gần đây đã cho năng lượng hạt nhân một cuộc sống mới.
Chúng ta đang nói về sự xuất hiện của những chiếc ô tô chạy bằng điện thay vì xăng. Ngày nay, loại hình vận tải này đang ngày càng chinh phục thị trường Mỹ và Châu Âu. Trong một vài thập kỷ, xe điệnsẽ trở thành chuẩn mực. Chính tại thời điểm này, nguyên tử hòa bình một lần nữa có thể ra tay giải cứu nền kinh tế thế giới. Các nhà máy điện hạt nhân có thể giải quyết vấn đề về nhu cầu ngày càng tăng của các quốc gia khác nhau về điện.
Năng lượng nhiệt hạch
Có một góc nhìn khác, trong đó nguyên tử hòa bình có thể tạo ra thắng lợi kinh tế. Một trong những vấn đề quan trọng nhất liên quan đến hoạt động của các nhà máy điện hạt nhân là an toàn môi trường. Câu hỏi về sự phức tạp của việc xử lý chất thải phóng xạ và nhiên liệu đã qua sử dụng đã làm nảy sinh ý tưởng định dạng lại các lò phản ứng hạt nhân thành các lò phản ứng tổng hợp hạt nhân mới. Doanh nghiệp như vậy sẽ hoàn toàn an toàn cho môi trường. Nhưng trước khi công nghệ nguyên tử hòa bình này được đưa vào sản xuất, các chuyên gia sẽ phải trải qua một chặng đường dài.
Các đội từ 33 quốc gia trên thế giới đang làm việc trong một dự án nhiệt hạch. Bản chất toàn cầu của ý tưởng về nhiên liệu nhiệt hạch là do nó có nhiều ưu điểm. Nó không chỉ an toàn theo quan điểm của sinh thái học, mà còn là vô tận. Nguồn tài nguyên cần thiết cho các nhà khoa học là đơteri, được lấy từ các đại dương. Sự khác biệt chính về công nghệ giữa trạm nhiệt hạch và nhà máy điện hạt nhân là phản ứng tổng hợp hạt nhân sẽ diễn ra tại các xí nghiệp mới (quá trình phân hạch hạt nhân được thực hiện tại các nhà máy điện hạt nhân trước đây). Có lẽ công nghệ này là tương lai của nguyên tử hòa bình.
