Füüsikaalane uurimistöö "Tuumaenergia: plussid ja miinused". Tuumaenergia (tuuma)energia

Tuumaenergia laialdane kasutamine algas tänu teaduse ja tehnika arengule mitte ainult sõjalises valdkonnas, vaid ka rahumeelsetel eesmärkidel. Tänapäeval ei saa ilma selleta hakkama tööstuses, energeetikas ja meditsiinis.

Tuumaenergia kasutamisel pole aga mitte ainult eeliseid, vaid ka puudusi. Esiteks on see kiirgusoht nii inimestele kui ka keskkonnale.

Tuumaenergia kasutamine areneb kahes suunas: kasutamine energeetikas ja radioaktiivsete isotoopide kasutamine.

Algselt pidi aatomienergiat kasutama ainult sõjalistel eesmärkidel ja kõik arengud läksid selles suunas.

Tuumaenergia kasutamine sõjalises sfääris

Tuumarelvade tootmiseks kasutatakse suurt hulka väga aktiivseid materjale. Ekspertide hinnangul sisaldavad tuumalõhkepead mitu tonni plutooniumi.

Tuumarelvadele viidatakse seetõttu, et need hävitavad tohutuid territooriume.

Laengu ulatuse ja võimsuse järgi jagunevad tuumarelvad järgmisteks osadeks:

• Taktikaline.
• Operatiiv-taktikaline.
• Strateegiline.

Tuumarelvad jagunevad aatomi- ja vesinikurelvadeks. Tuumarelvad põhinevad raskete tuumade lõhustumise ja reaktsioonide kontrollimatul ahelreaktsioonil.Ahelreaktsiooniks kasutatakse uraani või plutooniumi.

Nii suure hulga ohtlike materjalide ladustamine on inimkonnale suur oht. Ja tuumaenergia kasutamine sõjalistel eesmärkidel võib kaasa tuua kohutavaid tagajärgi.

Esimest korda kasutati tuumarelvi Jaapani linnade Hiroshima ja Nagasaki ründamiseks 1945. aastal. Selle rünnaku tagajärjed olid katastroofilised. Nagu teate, oli see esimene ja viimane tuumaenergia kasutamine sõjas.

Rahvusvaheline Aatomienergiaagentuur (IAEA)

IAEA asutati 1957. aastal eesmärgiga arendada riikide vahelist koostööd aatomienergia rahuotstarbelise kasutamise vallas. Amet on algusest peale ellu viinud programmi "Tuumaohutus ja keskkonnakaitse".

Kuid kõige olulisem funktsioon on kontroll riikide tegevuse üle tuumavaldkonnas. Organisatsioon kontrollib, et tuumaenergia arendamine ja kasutamine toimuks ainult rahumeelsetel eesmärkidel.

Selle programmi eesmärk on tagada tuumaenergia ohutu kasutamine, inimese ja keskkonna kaitse kiirguse mõjude eest. Agentuur uuris ka Tšernobõli tuumajaama õnnetuse tagajärgi.

Agentuur toetab ka tuumaenergia uurimist, arendamist ja rahuotstarbelist kasutamist ning tegutseb vahendajana agentuuri liikmete vahelises teenuste ja materjalide vahetamises.

IAEA määratleb ja kehtestab koos ÜROga ohutus- ja tervisestandardid.

Tuumaenergia

Kahekümnenda sajandi neljakümnendate aastate teisel poolel hakkasid nõukogude teadlased välja töötama esimesi projekte aatomi rahumeelseks kasutamiseks. Nende arengute põhisuunaks oli elektrienergia tööstus.

Ja 1954. aastal ehitati NSV Liidus jaam. Pärast seda hakati USA-s, Suurbritannias, Saksamaal ja Prantsusmaal välja töötama programme tuumaenergia kiireks kasvuks. Kuid enamik neist ei täitunud. Nagu selgus, ei suuda tuumajaam konkureerida söel, gaasil ja kütteõlil töötavate jaamadega.

Kuid pärast ülemaailmse energiakriisi algust ja naftahinna tõusu kasvas nõudlus tuumaenergia järele. Eelmise sajandi 70ndatel uskusid eksperdid, et kõigi tuumajaamade võimsus võib asendada pooled elektrijaamad.

80ndate keskel pidurdus tuumaenergia kasv taas, riigid hakkasid üle vaatama uute tuumaelektrijaamade ehitamise plaane. Sellele aitasid kaasa nii energiasäästupoliitika kui ka naftahinna langus, aga ka Tšernobõli jaama katastroof, millel olid negatiivsed tagajärjed mitte ainult Ukrainale.

Pärast seda lõpetasid mõned riigid tuumajaamade ehitamise ja töötamise sootuks.

Tuumaenergia kosmosereiside jaoks

Üle kolme tosina tuumareaktori lendas kosmosesse, neid kasutati energia tootmiseks.

Ameeriklased kasutasid tuumareaktorit kosmoses esimest korda 1965. aastal. Kütusena kasutati uraan-235. Ta töötas 43 päeva.

Nõukogude Liidus käivitati Aatomienergia Instituudis Romashka reaktor. Seda pidi kasutama ka kosmoselaevadel, kuid pärast kõiki katseid ei lastud seda kunagi kosmosesse.

Järgmist Buki tuumarajatist kasutati radari luuresatelliidil. Esimene aparaat lasti õhku 1970. aastal Baikonuri kosmodroomilt.

Täna teevad Roskosmos ja Rosatom ettepaneku kavandada kosmoselaev, mis varustatakse tuumarakettmootoriga ning mis suudab jõuda Kuule ja Marsile. Kuid praegu on see kõik ettepaneku staadiumis.

Tuumaenergia rakendamine tööstuses

Tuumaenergiat kasutatakse keemilise analüüsi tundlikkuse suurendamiseks ning ammoniaagi, vesiniku ja muude väetiste valmistamiseks kasutatavate kemikaalide tootmiseks.

Tuumaenergia, mille kasutamine keemiatööstuses võimaldab saada uusi keemilisi elemente, aitab taasluua maapõues toimuvaid protsesse.

Tuumaenergiat kasutatakse ka soolase vee magestamiseks. Kasutamine mustmetallurgias võimaldab rauamaagist rauda taastada. Värviline - seda kasutatakse alumiiniumi tootmiseks.

Tuumaenergia kasutamine põllumajanduses

Tuumaenergia kasutamine põllumajanduses lahendab valikuprobleeme ja aitab kaasa kahjuritõrjele.

Tuumaenergiat kasutatakse seemnetes mutatsioonide tekitamiseks. Seda tehakse uute sortide saamiseks, mis toovad rohkem saaki ja on vastupidavad põllukultuuride haigustele. Niisiis, enam kui pool Itaalias pasta valmistamiseks kasvatatud nisust aretati mutatsioonide abil.

Radioisotoope kasutatakse ka parimate väetiste kasutamise viiside määramiseks. Näiteks tehti nende abiga kindlaks, et riisi kasvatamisel on võimalik vähendada lämmastikväetiste andmist. See mitte ainult ei säästnud raha, vaid säästis ka keskkonda.

Veidi kummaline tuumaenergia kasutusviis on putukavastsete kiiritamine. Seda tehakse selleks, et neid keskkonnale kahjutult kuvada. Sel juhul kiiritatud vastsetest välja tulnud putukatel järglasi ei ole, kuid muus osas on nad üsna normaalsed.

tuumameditsiin

Meditsiin kasutab täpse diagnoosi tegemiseks radioaktiivseid isotoope. Meditsiiniliste isotoopide poolestusaeg on lühike ja ei kujuta endast erilist ohtu nii teistele kui ka patsiendile.

Üsna hiljuti avastati veel üks tuumaenergia rakendus meditsiinis. See on positronemissioontomograafia. See võib aidata avastada vähki varajases staadiumis.

Tuumaenergia rakendamine transpordis

Eelmise sajandi 50. aastate alguses üritati luua tuumajõul töötavat tanki. Arendust alustati USA-s, kuid projekti ei viidud kunagi ellu. Peamiselt seetõttu, et nendes tankides ei suutnud nad meeskonna varjestamise probleemi lahendada.

Tuntud Fordi ettevõte töötas tuumaenergial töötava auto kallal. Kuid sellise masina tootmine ei jõudnud paigutusest kaugemale.

Asi on selles, et tuumarajatis võttis palju ruumi ja auto osutus väga üldiseks. Kompaktseid reaktoreid ei ilmunud kunagi, nii et ambitsioonikat projekti piirati.

Tõenäoliselt kõige kuulsam tuumaenergial töötav transport on mitmesugused nii sõjaväe- kui ka tsiviillaevad:

• Transpordilaevad.
• Lennukikandjad.
• Allveelaevad.
• Ristlejad.
• Tuumaallveelaevad.

Tuumaenergia kasutamise plussid ja miinused

Tänaseks on osakaal maailma energiatootmises ligikaudu 17 protsenti. Kuigi inimkond kasutab, kuid tema varud pole lõputud.

Seetõttu kasutatakse seda alternatiivina, kuid selle hankimise ja kasutamise protsess on seotud suure ohuga elule ja keskkonnale.

Loomulikult täiustatakse tuumareaktoreid pidevalt, rakendatakse kõiki võimalikke ohutusmeetmeid, kuid mõnikord sellest ei piisa. Näiteks võib tuua Tšernobõli ja Fukushima õnnetused.

Ühest küljest ei eralda korralikult töötav reaktor keskkonda mingit kiirgust, samas kui soojuselektrijaamadest satub atmosfääri palju kahjulikke aineid.

Suurim oht ​​on kasutatud tuumkütus, selle töötlemine ja ladustamine. Sest siiani pole leiutatud täiesti ohutut viisi tuumajäätmete kõrvaldamiseks.

Tuumaelektrijaamade plussid ja miinused "Olgu aatom töötaja, mitte sõdur." Plussid ja miinused
tuumaelektrijaamad
"Las aatom töötab ja
mitte sõdur."

tuumaelektrijaama seade

Tuumaelektrijaam (NPP) – tuumarajatis energia tootmiseks

Tuumaelektrijaamade plussid ja miinused

Tuumaelektrijaama eelised

Vagun tuumkütuse veoks

10. Tuumajaama tohutu eelis on suhteline keskkonnapuhtus.

11. Tuumaelektrijaamades selliseid heitmeid ei esine.

12.

13. Maailma võimsaimad tuumajaamad

14.

15.

16. Tuumaelektrijaamade miinused

17.

18. Radioaktiivsete jäätmete maht on väga väike, väga kompaktne ja neid saab ladustada tingimustes, mis tagavad nende lekkimise väljapoole.

19. Bilibino TEJ on ainus tuumaelektrijaam igikeltsa tsoonis.

20.

21. Rahumeelne aatom peab elama

Tuumaenergia kasutamine kaasaegses maailmas on nii oluline, et kui me homme ärkaksime ja tuumareaktsiooni energia kaoks, lakkaks ilmselt maailm sellisena, nagu me seda teame. Rahu on tööstusliku tootmise ja elu alus sellistes riikides nagu Prantsusmaa ja Jaapan, Saksamaa ja Suurbritannia, USA ja Venemaa. Ja kui kaks viimast riiki suudavad endiselt asendada tuumaenergiaallikad soojusjaamadega, siis Prantsusmaa või Jaapani jaoks on see lihtsalt võimatu.

Tuumaenergia kasutamine tekitab palju probleeme. Põhimõtteliselt on kõik need probleemid seotud sellega, et kasutades aatomituuma sidumisenergiat (mida me nimetame tuumaenergiaks) enda kasuks, saab inimene märkimisväärset kurjust väga radioaktiivsete jäätmete näol, mida ei saa lihtsalt ära visata. Tuumaenergiaallikate jäätmeid tuleb töödelda, transportida, matta ja pikka aega ohututes tingimustes ladustada.

Tuumaenergia kasutamise plussid ja miinused, kasu ja kahju

Mõelge aatomi-tuumaenergia kasutamise plusse ja miinuseid, nende eeliseid, kahju ja tähtsust inimkonna elus. On ilmne, et tuumaenergiat vajavad täna ainult tööstusriigid. See tähendab, et rahumeelne tuumaenergia leiab oma peamise rakenduse peamiselt sellistes rajatistes nagu tehased, töötlemistehased jne. Just energiamahukad tööstused, mis on kaugel odava elektrienergia allikatest (nagu hüdroelektrijaamad), kasutavad tuumaelektrijaamu oma sisemiste protsesside tagamiseks ja arendamiseks.

Põllumajanduspiirkonnad ja linnad ei vaja tegelikult tuumaenergiat. See on täiesti võimalik asendada soojus- ja muude jaamadega. Selgub, et tuumaenergia valdamine, soetamine, arendamine, tootmine ja kasutamine on suures osas suunatud meie vajaduste rahuldamisele tööstustoodete järele. Vaatame, mis tööstusharud need on: autotööstus, sõjatööstus, metallurgia, keemiatööstus, nafta- ja gaasikompleks jne.

Kas tänapäeva inimene tahab uue autoga sõita? Kas soovite riietuda trendikasse sünteetikasse, süüa sünteetikat ja pakkida kõik sünteetikasse? Kas soovite erineva kuju ja suurusega eredaid tooteid? Kas soovite kõiki uusi telefone, telereid, arvuteid? Kas soovite palju osta, sageli enda ümber varustust vahetada? Tahad süüa maitsvat keemiatoitu värvilistest pakenditest? Kas sa tahad elada rahus? Kas soovite teleekraanilt armsaid kõnesid kuulda? Kas soovite, et teil oleks palju tanke, samuti rakette ja ristlejaid, aga ka mürske ja kahureid?

Ja ta saab kõik. Pole tähtis, et sõnade ja teo lahknevus viib lõpuks sõjani. Pole tähtis, et selle kõrvaldamiseks on vaja ka energiat. Siiani on inimene rahulik. Ta sööb, joob, käib tööl, müüb ja ostab.

Ja see kõik nõuab energiat. Ja selleks on vaja palju naftat, gaasi, metalli jne. Ja kõik need tööstuslikud protsessid nõuavad aatomienergiat. Seega, ükskõik mida keegi ka ei räägiks, kuni esimese tööstusliku termotuumasünteesireaktori seeriasse panemiseni tuumaenergia ainult areneb.

Tuumaenergia eeliste hulka võime julgelt kirja panna kõik, millega oleme harjunud. Negatiivne külg on kurb väljavaade peatsest surmast ressursside ammendumise, tuumajäätmete probleemide, rahvastiku kasvu ja põllumaa halvenemise tõttu. Teisisõnu, aatomienergia võimaldas inimesel hakata loodust veelgi tugevamalt valitsema, sundides seda niivõrd üle mõistuse, et mitme aastakümnega ületas ta põhiressursside taastootmise läve, alustades aastatel 2000–2010 tarbimise kokkuvarisemise protsessi. See protsess ei sõltu objektiivselt enam inimesest.

Kõik peavad vähem sööma, vähem elama ja vähem looduskeskkonda nautima. Siin peitub veel üks aatomienergia pluss või miinus, mis seisneb selles, et riigid, kes on aatomiga hakkama saanud, suudavad tõhusamalt ümber jaotada nende ammendunud ressursse, kes pole aatomit omandanud. Veelgi enam, ainult termotuumasünteesi programmi arendamine võimaldab inimkonnal lihtsalt ellu jääda. Nüüd selgitame näppude peal, mis "loomaga" on tegemist - aatomi(tuuma)energiaga ja millega seda süüakse.

Mass, aine ja aatomi (tuuma)energia

Tihti kuuleb väidet, et "mass ja energia on samad", või selliseid hinnanguid, et aatomi(tuuma)pommi plahvatust seletatakse väljendiga E = mc2. Nüüd, kui teil on tuumaenergiast ja selle rakendustest esimene arusaam, oleks tõesti ebamõistlik ajada teid segadusse selliste väidetega nagu "mass võrdub energiaga". Igatahes pole see viis suure avastuse tõlgendamiseks kõige parem. Ilmselt on see lihtsalt noorte reformistide, "uue aja galilealaste" vaimukus. Tegelikult ütleb teooria ennustus, mida on kontrollitud paljude katsetega, ainult seda, et energial on mass.

Nüüd selgitame nüüdisaegset vaatenurka ja anname lühikese ülevaate selle kujunemisloost.
Kui mis tahes materiaalse keha energia suureneb, suureneb selle mass ja me omistame selle lisamassi energia suurenemisele. Näiteks kiirguse neeldumisel neelduja kuumeneb ja selle mass suureneb. Kasv on aga nii väike, et jääb tavakatsetes mõõtmistäpsusest väljapoole. Vastupidi, kui aine kiirgab kiirgust, kaotab see tilga oma massist, mille kiirgus kannab. Tekib laiem küsimus: kas kogu ainemass ei ole tingitud energiast, st kas kogu aines ei sisaldu tohutut energiavaru? Aastaid tagasi vastasid radioaktiivsed muundumised sellele positiivselt. Radioaktiivse aatomi lagunemisel vabaneb tohutul hulgal energiat (enamasti kineetilise energia kujul) ja väike osa aatomi massist kaob. Mõõdud on selles osas selged. Seega kannab energia massi endaga kaasa, vähendades seeläbi aine massi.

Järelikult on osa aine massist asendatav kiirguse massiga, kineetilise energiaga jne. Sellepärast me ütleme: "energia ja aine on osaliselt võimelised vastastikusteks muundumisteks." Pealegi saame nüüd luua aineosakesi, millel on mass ja mis on võimelised täielikult muutuma kiirguseks, millel on ka mass. Selle kiirguse energia võib minna muudesse vormidesse, kandes neile oma massi. Vastupidi, kiirgust saab muuta aineosakesteks. Nii et "energial on mass" asemel võime öelda, et "aine ja kiirguse osakesed on vastastikku muunduvad ja seetõttu võimelised vastastikku teisenema teiste energialiikidega". See on mateeria loomine ja hävitamine. Sellised hävitavad sündmused ei saa toimuda tavalises füüsikas, keemias ja tehnoloogias, vaid neid tuleb otsida kas mikroskoopilistes, kuid aktiivsetes protsessides, mida uurib tuumafüüsika, või aatomipommide kõrge temperatuuriga ahjus, päikeses ja tähtedes. Siiski oleks ebamõistlik väita, et "energia on mass". Me ütleme: "energial, nagu ainel, on mass."

Tavalise aine mass

Me ütleme, et tavaaine mass sisaldab tohutul hulgal siseenergiat, mis võrdub massi ja (valguse kiiruse) korrutisega2. Kuid see energia sisaldub massis ja seda ei saa vabastada ilma, et vähemalt osa sellest kaoks. Kuidas selline hämmastav idee sündis ja miks seda varem ei avastatud? Varem pakuti seda välja - eksperiment ja teooria erinevates vormides -, kuid kuni kahekümnenda sajandini ei täheldatud energia muutust, kuna tavalistes katsetes vastab see uskumatult väikesele massimuutusele. Nüüd oleme aga kindlad, et lendaval kuulil on oma kineetilise energia tõttu lisamass. Isegi kiirusel 5000 m/sek oleks puhkeolekus täpselt 1g kaaluva kuuli kogumass 1,00000000001g.1kg kaaluv valge-kuum plaatina lisaks kokku 0,000000000004kg ja praktiliselt ükski kaal ei suudaks neid muutusi registreerida. Alles siis, kui aatomituumast eraldub tohutult energiat või kui aatomi "mürsud" kiirendatakse valguse kiirusele lähedase kiiruseni, muutub energiamass märgatavaks.

Teisest küljest märgib isegi vaevumärgatav massierinevus võimalust vabastada tohutult palju energiat. Seega on vesiniku ja heeliumi aatomite suhteline mass 1,008 ja 4,004. Kui neli vesiniku tuuma saaks ühineda üheks heeliumi tuumaks, muutuks mass 4,032 4,004-ks. Erinevus on väike, vaid 0,028 ehk 0,7%. Aga see tähendaks hiiglaslikku energia vabanemist (peamiselt kiirguse näol). 4,032 kg vesinikku annaks 0,028 kg kiirgust, mille energia oleks umbes 600000000000 Cal.

Võrrelge seda 140 000 kaloriga, mis vabaneb keemilise plahvatuse käigus sama koguse vesiniku kombineerimisel hapnikuga.
Tavaline kineetiline energia annab olulise panuse tsüklotronite toodetud väga kiirete prootonite massi ja see tekitab raskusi selliste masinatega töötamisel.

Miks me ikka veel usume, et E=mc2

Nüüd tajume seda relatiivsusteooria otsese tagajärjena, kuid esimesed kahtlused tekkisid juba 19. sajandi lõpupoole seoses kiirguse omadustega. Siis tundus tõenäoline, et kiirgusel on mass. Ja kuna kiirgus kannab, nagu tiibadel, energia kiirusega, täpsemalt on see energia ise, siis on ilmunud näide millegi “immateriaalse” juurde kuuluva massi kohta. Elektromagnetismi eksperimentaalsed seadused ennustasid, et elektromagnetlainetel peab olema "mass". Kuid enne relatiivsusteooria loomist suutis ainult ohjeldamatu fantaasia laiendada suhet m=E/c2 teistele energialiikidele.

Igasugusel elektromagnetkiirgusel (raadiolained, infrapuna, nähtav ja ultraviolettkiirgus jne) on mõned ühised tunnused: need kõik levivad vaakumis ühesuguse kiirusega ning kõik kannavad endas energiat ja hoogu. Valgust ja muud kiirgust kujutame ette lainetena, mis levivad suure, kuid kindla kiirusega c=3*108 m/sek. Kui valgus tabab neelavat pinda, tekib soojus, mis näitab, et valgusvoog kannab energiat. See energia peab levima koos vooluga samal valguskiirusel. Tegelikult mõõdetakse valguse kiirust täpselt nii: suure vahemaa läbimise aja järgi valgusenergia osaga.

Kui valgus mõne metalli pinda tabab, lööb see välja elektronid, mis lendavad välja täpselt nii, nagu oleks neid tabanud kompaktne pall. Ilmselt jaotub kontsentreeritud portsjonitena, mida me nimetame "kvantideks". See on kiirguse kvantloomus, hoolimata asjaolust, et need osad on ilmselt loodud lainete abil. Igal sama lainepikkusega valguse osal on sama energia, teatud energia "kvant". Sellised portsjonid tormavad valguse kiirusel (tegelikult on nad kerged), edastades energiat ja hoogu (impulssi). Kõik see võimaldab omistada kiirgusele teatud massi – igale portsjonile omistatakse teatud mass.

Valguse peegeldumisel peeglist soojust ei eraldu, sest peegeldunud kiir viib kogu energia minema, kuid peeglile mõjub rõhk, mis sarnaneb elastsete kuulide või molekulide rõhuga. Kui valgus tabab peegli asemel musta neelavat pinda, muutub rõhk poole väiksemaks. See näitab, et tala kannab peegli poolt pööratavat hoogu. Seetõttu käitub valgus nii, nagu tal oleks mass. Kuid kas on veel mõni viis teada saada, et millelgi on mass? Kas mass eksisteerib omaette, näiteks pikkus, roheline või vesi? Või on see kunstlik mõiste, mille määratlevad sellised käitumisviisid nagu tagasihoidlikkus? Tegelikult on missa meile teada kolmel kujul:

• A. Ebamäärane väide, mis iseloomustab "aine" kogust (mass sellest vaatenurgast on substantsile omane – üksus, mida saame näha, puudutada, lükata).
• B. Teatud väited, mis seovad selle teiste füüsikaliste suurustega.
• B. Mass on konserveeritud.

Jääb üle massi määratleda impulsi ja energia järgi. Siis peab igal liikuval hoo ja energiaga asjal olema "mass". Selle mass peaks olema (impulss)/(kiirus).

Relatiivsusteooria

Soov siduda kokku rida eksperimentaalseid paradokse, mis puudutavad absoluutset ruumi ja aega, tekitas relatiivsusteooria. Mõlemad katsed valgusega andsid vastuolulisi tulemusi ja elektrikatsed süvendasid seda konflikti veelgi. Seejärel tegi Einstein ettepaneku muuta vektorite liitmise lihtsaid geomeetrilisi reegleid. See muutus on tema "erirelatiivsusteooria" olemus.

Madalatel kiirustel (alates kõige aeglasemast teost kuni kiireima rakettini) on uus teooria kooskõlas vanaga.
Suurel kiirusel, mis on võrreldav valguse kiirusega, muudab meie pikkuste või aja mõõtmist keha liikumine vaatleja suhtes, eelkõige muutub keha mass seda suuremaks, mida kiiremini see liigub.

Siis kuulutas relatiivsusteooria, et see massi suurenemine on täiesti üldist laadi. Tavakiirusel muutusi ei toimu ja ainult kiirusel 100 000 000 km/h suureneb mass 1% võrra. Radioaktiivsetest aatomitest või kaasaegsetest kiirenditest eralduvate elektronide ja prootonite puhul ulatub see aga 10, 100, 1000%…. Selliste suure energiaga osakestega tehtud katsed annavad suurepäraseid tõendeid massi ja kiiruse vahelise seose kohta.

Teises otsas on kiirgus, millel pole puhkemassi. See ei ole aine ja seda ei saa paigal hoida; sellel on lihtsalt mass ja see liigub kiirusega c, seega on selle energia mc2. Me räägime kvantidest kui footonitest, kui tahame märkida valguse käitumist osakeste voona. Igal footonil on teatud mass m, teatud energia E=mс2 ja teatud hulk liikumist (impulss).

Tuumamuutused

Mõnedes tuumadega tehtud katsetes ei summeeru aatomite massid pärast ägedaid plahvatusi, et anda sama kogumass. Vabanenud energia viib endaga kaasa mingi osa massist; kadunud aatomimaterjali tükk näib olevat kadunud. Kui aga omistame mõõdetud energiale massi E/c2, leiame, et mass on säilinud.

Aine hävitamine

Oleme harjunud pidama massist kui mateeria vältimatust omadusest, mistõttu massi üleminek ainelt kiirgusele – lambist lendavale valgusvihule näeb välja peaaegu nagu mateeria hävimine. Veel üks samm – ja avastame üllatusega, mis tegelikult toimub: positiivsed ja negatiivsed elektronid, aineosakesed muutuvad omavahel kombineerides täielikult kiirguseks. Nende aine mass muutub võrdseks kiirgusmassiks. Tegemist on mateeria kadumise juhtumiga kõige otsesemas mõttes. Justkui fookuses, valgussähvatuses.

Mõõtmised näitavad, et (energia, kiirgus annihilatsiooni ajal) / c2 on võrdne mõlema elektroni - positiivse ja negatiivse - kogumassiga. Prootoniga kombineerituna antiprooton annihileerub, tavaliselt suure kineetilise energiaga kergemate osakeste vabanemisega.

Aine loomine

Nüüd, kui oleme õppinud, kuidas juhtida suure energiaga kiirgust (ülilühilaine röntgenikiirgus), saame kiirgusest aineosakesi valmistada. Kui sihtmärki selliste kiirtega pommitatakse, tekitavad need mõnikord osakeste paari, näiteks positiivseid ja negatiivseid elektrone. Ja kui me jälle kasutame nii kiirguse kui ka kineetilise energia jaoks valemit m=E/c2, siis mass säilib.

Just kompleksist – tuuma- (aatomi)energiast

• Piltide, piltide, fotode galerii.
• Tuumaenergia, aatomienergia – põhialused, võimalused, väljavaated, areng.
• Huvitavad faktid, kasulik teave.
• Rohelised uudised – Tuumaenergia, aatomi energia.
• Viited materjalidele ja allikatele – Tuuma- (aatomi)energia.

Tuumaenergia plussid ja miinused. Üle 40-aastase tuumaenergeetika arendamise maailmas on 26 riigis maailmas ehitatud umbes 400 jõuplokki koguvõimsusega umbes 300 miljonit kW. Tuumaenergia peamised eelised on kõrge lõppkasumlikkus ja põlemisproduktide atmosfääri paiskamise puudumine sellest vaatenurgast, seda võib pidada keskkonnasõbralikuks, peamisteks puudusteks on võimalik keskkonna radioaktiivse saastumise oht tuumaenergiaga. kütuse lõhustumisproduktid õnnetuse ajal, nagu Tšernobõli või Ameerika Trimile Islandi jaamas, ja kasutatud tuumkütuse probleemne töötlemine.

Vaatame kõigepealt eeliseid. Tuumaenergia tasuvus koosneb mitmest komponendist.

Üks neist on sõltumatus kütuseveost. Kui 1 miljoni kW võimsusega elektrijaam vajab aastas umbes 2 miljonit tonni kütuseekvivalenti. ehk umbes 5 mln. Tuumkütuse kasutamine energia tootmiseks ei vaja hapnikku ja sellega ei kaasne pidev põlemisproduktide eraldumine, mis vastavalt ei nõua rajatiste ehitamist atmosfääri heidete puhastamiseks.

Tuumaelektrijaamade läheduses asuvad linnad on põhimõtteliselt keskkonnasõbralikud rohelised linnad kõigis maailma riikides ja kui see nii ei ole, siis on see tingitud teiste samal territooriumil asuvate tööstuste ja rajatiste mõjust. Sellega seoses maalivad TPP-d hoopis teistsuguse pildi. Venemaa keskkonnaolukorra analüüs näitab, et soojuselektrijaamade arvele langeb üle 25 atmosfääri eralduvatest kahjulikest heitkogustest.

Umbes 60 soojuselektrijaamade heitkogust esineb Euroopa osas ja Uuralites, kus keskkonnakoormus ületab oluliselt piirmäära. Kõige keerulisem ökoloogiline olukord on kujunenud Uurali, Kesk- ja Volga piirkonnas, kus väävli ja lämmastiku sademetest tekkivad koormused ületavad kohati kriitilisi 2-2,5 korda. Tuumaenergia puudused hõlmavad potentsiaalset ohtu keskkonna radioaktiivseks saastumiseks raskete õnnetuste, nagu Tšernobõli, ajal.

Praegu on Tšernobõli RBMK tüüpi reaktoreid kasutavates tuumaelektrijaamades rakendatud täiendavaid ohutusmeetmeid, mis Rahvusvahelise Aatomienergiaagentuuri IAEA hinnangul välistavad täielikult sellise tõsidusega õnnetuse, kuna projekteeritud eluiga on ammendatud, sellised reaktorid tuleks asendada uue põlvkonna kõrgendatud ohutusega reaktoritega. Sellegipoolest ei toimu ilmselt niipea avaliku arvamuse muutumist seoses aatomienergia ohutu kasutamisega.

Radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamise probleem on kogu maailma kogukonna jaoks väga terav. Nüüd on juba olemas meetodid tuumaelektrijaamade radioaktiivsete jäätmete klaasistamiseks, bituumenimiseks ja tsementeerimiseks, kuid matmispaikade rajamiseks on vaja territooriume, kuhu need jäätmed igaveseks ladustamiseks paigutatakse. Väikese territooriumi ja suure asustustihedusega riigid kogevad selle probleemi lahendamisel tõsiseid raskusi. 2

Töö lõpp -

See teema kuulub:

Tuumaenergia arendamise väljavaated Venemaal

Venemaast sai üks maailma juhtivaid energiariike, eelkõige tänu ainulaadse tootmise loomisele, toodangu teaduslikule ja tehnilisele kõrvaldamisele.

Kui vajate sellel teemal lisamaterjali või te ei leidnud seda, mida otsisite, soovitame kasutada otsingut meie tööde andmebaasis:

Mida teeme saadud materjaliga:

Kui see materjal osutus teile kasulikuks, saate selle sotsiaalvõrgustikes oma lehele salvestada:

Ma arvan, et endise Nõukogude Liidu riikide territooriumil, mis puutub tuumajaamadesse, on paljudel kohe Tšernobõli tragöödia peas. Seda pole nii lihtne unustada ja tahaksin mõista nende jaamade tööpõhimõtet, samuti teada saada nende plusse ja miinuseid.

Tuumaelektrijaama tööpõhimõte

Tuumaelektrijaam on omamoodi tuumarajatis, mille ees on eesmärgiks energia ja seejärel elektri tootmine. Üldiselt võib eelmise sajandi neljakümnendaid lugeda tuumajaamade ajastu alguseks. NSV Liidus töötati välja mitmesuguseid projekte aatomienergia kasutamise kohta mitte sõjalistel, vaid rahumeelsetel eesmärkidel. Üks selline rahumeelne eesmärk oli elektri tootmine. 1940. aastate lõpus hakati seda ideed ellu viima esimene töö. Sellised jaamad töötavad vesireaktoril, kust energia vabaneb ja kantakse üle erinevatele jahutusvedelikele. Kõige selle käigus eraldub aur, mis jahutatakse kondensaatoris. Ja siis läbi generaatorite läheb vool linnaelanike majadesse.

Kõik tuumajaamade plussid ja miinused

Alustan kõige elementaarsemast ja julgemast plussist – pole sõltuvust suurest kütusekulust. Lisaks on tuumkütuse transpordikulu erinevalt tavakütusest äärmiselt väike. Tahan märkida, et see on Venemaa jaoks väga oluline, arvestades, et sama kivisütt tarnitakse Siberist ja see on äärmiselt kallis.

Nüüd aga keskkonna seisukohalt: aastas on atmosfääri paisatavate heitkoguste hulk ligikaudu 13 000 tonni ja ükskõik kui suur see arv ka ei tunduks, on see näitaja teiste ettevõtetega võrreldes üsna väike. Muud plussid ja miinused:

• kasutatakse palju vett, mis halvendab keskkonda;
• elektritootmine on praktiliselt sama kuluga kui soojuselektrijaamades;
• suur puudus on õnnetuste kohutavad tagajärjed (näiteid on piisavalt).

Samuti tahan märkida, et pärast tuumajaama töö lõpetamist tuleb see likvideerida ja see võib maksta ligi veerandi ehitushinnast. Kõigist puudujääkidest hoolimata on tuumajaamad maailmas üsna levinud.