Спосіб управляти розщепленням урану реактори енергії

Тим часом вчені розробили і спосіб керувати розщепленням урану. Темп розщеплення доводився до певного безпечного рівня і міг тривати на цьому рівні нескінченно. При цьому вироблялося достатньо тепла, щоб замінити спалювання вугілля або нафти для вироблення електрики.

У 50-ті роки електростанції, що працюють на розщепленні урану, були побудовані в Сполучених Штатах, Великобританії і Радянському Союзі. З тих пір такі реактори «розщеплення ядра» поширилися по багатьом країнам і вносять значний вклад в задоволення потреб світу в енергії.

Подібні реактори мають ряд переваг. По-перше - вага: в порівнянні зі своєю вагою уран виробляє набагато більше енергії, ніж вугілля чи нафту. Власне, хоча уран і не дуже поширений метал, вважають, що світовий запас його такий, що може призвести в десять або навіть в сто разів більше енергії, ніж всі запаси викопного палива.

Один з недоліків тут в тому, що існують два види урану, і тільки один з них схильний розщеплення ядра. Є уран-235 і уран-238, і тільки уран-235 зазнає розщеплення при його бомбардуванні повільними нейтронами. І сталося так, що уран-235 становить лише 0,7 відсотка від урану, що знаходиться в природі.

Однак можна сформулювати реактор таким чином, що розщеплюється сердечник оточується звичайним ураном-238 або схожим металом - торі-ем-232. Нейтрони, що витікають з сердечника, б'ючи в атоми урану або торію, хоча і не змусять їх розщеплюватися, але змінять в них атоми на інший тип, які при відповідних умовах стануть розщеплюватися. Такий реактор створює «паливо» у вигляді розщеплюється плутонію-239 або урану-233, навіть коли його початкове паливо уран-235 споживається повільно. Власне, він виробляє палива більше, ніж споживає, і як наслідок називається «реакторах».

До сих пір майже всі використовуються реактори розщеплення не є реакторами-размножителями, але кілька реакторів-розмножувачів було побудовано ще в 1951 році і можуть бути побудовані ще в будь-який час. При використанні реакторів-розмножувачів весь уран і торій в світі можна розщепити і змусити виробляти енергію. Таким чином, людству буде доступний джерело енергії принаймні в 3000 разів більший, ніж всі запаси викопного палива.

Використовуючи звичайні реактори ядерного розщеплення, людство при існуючому темпі споживання матиме запас енергії на століття. При реакторахразмножітелях запасу енергії вистачить на сотні тисяч років - величезна кількість часу для того, щоб виробити ще кращу стратегію, перш ніж вичерпається цей запас. Більш того, реактори ядерного розщеплення, будь це звичайні реактори або розмножувачі, що не виробляють двоокису вуглецю або будь-якого іншого хімічного забруднювача повітря.

При даних перевагах які можуть бути недоліки? Перш за все, уран і торій досить сильно розкидані по корі Землі, їх важко знайти і сконцентрувати. Можливо, з усього існуючого урану і торію може бути використана тільки невелика частка. По-друге, реактори ядерного розщеплення - великі і дорогі пристрої, за якими нелегко стежити і які важко ремонтувати. По-третє, найважливіше, реактори ядерного розщеплення вводять новий і особливо смертоносний вигляд забруднення - проникаючу радіацію.

Коли атоми урану розщеплюються, вони виробляють цілі серії дрібніших атомів, набагато більш інтенсивних по радіоактивності, ніж сам уран. Ця радіоактивність знижується дуже повільно, у деяких видів тільки через тисячі років. Ці радіоактивні відходи надзвичайно небезпечні, оскільки їх радіація може вбити так само вірно, як і ядерна бомба, тільки більш підступно. Якщо людські потреби будуть покриватися виключно реакторами розщеплення, величина присутньої радіації буде дорівнює мільйонам вибухів бомб розщеплення.

Радіоактивні відходи необхідно зберігати в будь-якому безпечному місці таким чином, щоб вони тисячами років не потрапляли в навколишнє середовище. Вони можуть зберігатися в нержавіючих сталевих контейнерах або можуть бути перемішані з розплавленим склом, якому потім дають застигнути. Контейнери або скло можуть зберігатися в підземних сольових шахтах, в Антарктиді, в осадових породах океанського дна і так далі. Поки що жоден із запропонованих способів їх розміщення, кожен з будь-якими приватними перевагами, не був визнаний достатньо безпечним, що задовольняє всіх.

Реактори-розмножувачі вважаються деякими особливо смертоносними, тому що паливо, яке вони використовують, часто металевий плутоній, який більш радіоактивний, ніж уран, і зберігає свою радіоактивність сотні тисяч років. Він вважається деякими найбільш смертоносним речовиною на Землі, і є побоювання, що якщо плутоній стане надто поширений, може статися його витік в навколишнє середовище, і він буквально отруїть всю Землю, зробивши її непридатною для життя.

Існує також побоювання, що плутоній може послужити для нового витка посилення тероризму. Якби терористи оволоділи запасом плутонію, вони могли б використовувати загрозу вибуху або отруєння для шантажу світу. Це було б набагато страшніша зброя, ніж те, яким вони мають у своєму розпорядженні зараз.

Немає способу запевнити людей, що подібні речі ніколи не трапляться, і в результаті виникає все більше заперечень проти будівництва реакторів ядерного розщеплення. Енергія ядерного розщеплення поширюється набагато повільніше, ніж передбачалося в 50-і роки, коли цей процес набув практичного застосування, супроводжуваний блискучими передбаченнями століття енергетичного достатку.

І все ж розщеплення не є єдиним шляхом для розвитку ядерної енергетики. У Всесвіті в цілому головне джерело енергії - це водневий синтез. Саме водневий синтез дає силу зіркам, вказував в 1938 році американський фізик німецького походження Ганс Альбрехт Бете (р. 1906).

Після Другої світової війни фізики намагалися здійснити водневий синтез в лабораторії. Для цього їм треба було мати екстремальні температури в мільйони градусів, і їм доводилося утримувати водень на місці, в той час, як він був доведений до такої величезної температури. Сонце і інші зірки утримують водень на місці завдяки сильним гравітаційним полями, але на Землі повторити цього було не можна.

Одним з виходів представлялося - підняти температуру водню так швидко, щоб він не встиг розширитися і полетіти до того, як стане досить гарячим для синтезу. Такий фокус могла б зробити бомба ядерного розщеплення, і в 1952 році така бомба була підірвана в Сполучених Штатах, і за допомогою розщеплюється урану був проведений водневий синтез. Негайно слідом за цим подібний вибух здійснив і Радянський Союз.

Така бомба «ядерного синтезу» або «воднева бомба» була набагато потужнішою, ніж бомба розщеплювання, і вона ніколи не використовувалася у війні. Через те, що воднева бомба вимагає високої температури для її дії, її також назвали «термоядерної бомбою». Саме «термоядерну війну», тобто війну із застосуванням таких бомб, я розглядав як причину можливої ​​катастрофи четвертого класу.

А чи не можна управляти термоядерним синтезом і виробляти енергію так само, як при розщепленні урану? Англійський фізик Джон Девід Лаусон (р. 1923) в 1957 році виробив необхідні для цього умови. Водень має бути певної щільності, досягти певної температури і утримувати цю температуру, що не улетучиваясь протягом певного часу. Будь-яке зниження одного з цих параметрів вимагає посилення одного або обох інших. З тих пір вчені в Сполучених Штатах, Великобританії і Радянському Союзі намагаються домогтися виконання цих умов.

Схожі статті