Интернет-журнал 'Домашняя лаборатория', 2008 №6 - Журнал «Домашняя лаборатория»
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
В 50-е годы электростанции, работающие на расщеплении урана, были построены в Соединенных Штатах, Великобритании и Советском Союзе. С тех пор такие реакторы «расщепления ядра» распространились по многим странам и вносят значительный вклад в удовлетворение потребностей мира в энергии.
Подобные реакторы имеют ряд преимуществ. Во-первых — вес: по сравнению со своим весом уран производит гораздо больше энергии, чем уголь или нефть. Собственно, хотя уран и не очень распространенный металл, считают, что мировой запас его таков, что может произвести в десять или даже в сто раз больше энергии, чем все запасы ископаемого топлива.
Один из недостатков тут в том, что существуют два вида урана, и только один из них подвержен расщеплению ядра. Есть уран-235 и уран-238, и только уран-235 претерпевает расщепление при его бомбардировке медленными нейтронами. И случилось так, что уран-235 составляет только 0,7 процента от урана, находящегося в природе.
Однако возможно сконструировать реактор таким образом, что расщепляющийся сердечник окружается обычным ураном-238 или похожим металлом — торием-232. Нейтроны, утекающие из сердечника, ударяя в атомы урана или тория, хотя и не заставят их расщепляться, но изменят в них атомы на другой тип, которые при соответствующих условиях станут расщепляться. Такой реактор создает «топливо» в виде расщепляющегося плутония-239 или урана-233, даже когда его первоначальное топливо уран-235 потребляется медленно. Собственно, он производит топлива больше, чем потребляет, и как следствие называется «реактором-размножителем».
До сих пор почти все использующиеся реакторы расщепления не являются реакторами — размножителями, но несколько реакторов-размножителей было построено еще в 1951 году и могут быть построены еще в любое время. При использовании реакторов-размножителей весь уран и торий в мире можно расщепить и заставить производить энергию. Таким образом, человечеству будет доступен источник энергии по крайней мере в 3000 раз больший, чем все запасы ископаемого топлива.
Используя обычные реакторы ядерного расщепления, человечество при существующем темпе потребления будет иметь запас энергии на века. При реакторах-размножителях запаса энергии хватит на сотни тысяч лет — огромное количество времени для того, чтобы выработать еще лучшую стратегию, прежде чем иссякнет этот запас. Более того, реакторы ядерного расщепления, будь это обычные реакторы или размножители, не вырабатывают двуокиси углерода или какого-либо другого химического загрязнителя воздуха.
При данных преимуществах какие могут быть недостатки? Прежде всего, уран и торий довольно сильно разбросаны по коре Земли, их трудно найти и сконцентрировать. Возможно, из всего существующего урана и тория может быть использована только небольшая доля. Во-вторых, реакторы ядерного расщепления — крупные и дорогостоящие устройства, за которыми нелегко следить и которые трудно ремонтировать. В-третьих, самое важное, реакторы ядерного расщепления вводят новый и особенно смертоносный вид загрязнения — проникающую радиацию.
Когда атомы урана расщепляются, они производят целые серии более мелких атомов, гораздо более интенсивных по радиоактивности, чем сам уран. Эта радиоактивность снижается очень медленно, у некоторых видов только спустя тысячи лет. Эти радиоактивные отходы чрезвычайно опасны, поскольку их радиация может убить так же верно, как и ядерная бомба, только более коварно. Если человеческие нужды будут покрываться исключительно реакторами расщепления, величина присутствующей радиации будет равна миллионам взрывов бомб расщепления.
Радиоактивные отходы необходимо сохранять в каком-либо безопасном месте таким образом, чтобы они тысячами лет не попадали в окружающую среду. Они могут храниться в нержавеющих стальных контейнерах или могут быть перемешаны с расплавленным стеклом, которому потом дают застыть. Контейнеры или стекло могут храниться в подземных солевых шахтах, в Антарктиде, в осадочных породах океанского дна и так далее. Пока что ни один из предложенных способов их размещения, каждый с какими-либо частными преимуществами, не был признан достаточно безопасным, удовлетворяющим всех.
Далее, всегда возможно, что ядерный реактор может выйти из-под контроля. Реактор устроен таким образом, что невозможно, чтобы он взорвался, но используются значительные количества расщепляющегося материала, и если реакция расщепления, к несчастью, ускорится, и температура окажется выше точки плавления, сердечник расплавится, прорвется сквозь защитные оболочки, и смертоносная радиация может распространиться по большому району (Убедительным примером справедливости этих опасений является происшедшая в Советском Союзе в 1986 году Чернобыльская трагедия, когда 26 апреля как раз и произошло разрушение активной зоны установки и выброс в атмосферу радиоактивных веществ).
Реакторы-размножители считаются некоторыми особенно смертоносными, потому что топливо, которое они используют, часто металлический плутоний, который более радиоактивен, чем уран, и сохраняет свою радиоактивность сотни тысяч лет. Он считается некоторыми самым смертоносным веществом на Земле, и есть опасения, что если плутоний станет слишком распространен, может произойти его утечка в окружающую среду, и он буквально отравит всю Землю, сделав ее непригодной для жизни.
Существует также опасение, что плутоний может послужить для нового витка усиления терроризма. Если бы террористы овладели запасом плутония, они могли бы использовать угрозу взрыва или отравления для шантажа мира. Это было бы намного более страшное оружие, чем то, которым они располагают сейчас.
Нет способа уверить людей, что подобные вещи никогда не случатся, и в результате возникает все больше возражений против строительства реакторов ядерного расщепления. Энергия ядерного расщепления распространяется намного медленнее, чем предполагалось в 50-е годы, когда этот процесс получил практическое применение, сопровождаемый блестящими предсказаниями века энергетического изобилия.
И все же расщепление не является единственным путем для развития ядерной энергетики. Во Вселенной в целом главный источник энергии — это водородный синтез. Именно водородный синтез дает силу звездам, указывал в 1938 году американский физик немецкого происхождения Ганс Альбрехт Бете (р. 1906).
После Второй мировой войны физики пытались осуществить водородный синтез в лаборатории. Для этого им надо было иметь экстремальные температуры в миллионы градусов, и им приходилось удерживать водород на месте, в то время, как он был доведен до такой огромной температуры. Солнце и другие звезды удерживают водород на месте благодаря сильным гравитационным полям, но на Земле повторить этого было нельзя.
Одним из выходов представлялось — поднять температуру водорода так быстро, чтобы он не успел расшириться и улететь до того, как станет достаточно горячим для синтеза. Такой фокус могла бы сделать бомба ядерного расщепления, и в 1952 году такая бомба была взорвана в Соединенных Штатах, и с помощью расщепляющегося урана был произведен водородный синтез. Немедленно вслед за этим подобный взрыв произвел и Советский Союз.
Такая бомба «ядерного синтеза» или «водородная бомба» была намного более мощной, чем бомба расщепления, и она никогда
