- •1. Энергоресурсы и их использование необходимость развития атомной энергетики
- •1.1. Энергия и прогресс общества
- •1.2. Энергетические потребности человечества
- •1.3. Энергоресурсы
- •1.3.1. Невозобновляемые энергоресурсы
- •1.3.2. Возобновляемые энергоресурсы
- •1.4. Использование внутриядерной энергии
- •1.5. Экологические проблемы энергетики
- •1.6. Необходимость развития ядерной энергетики
- •2. Физические основы ядерной энергетики Строение ядра. Дефект массы Давайте ответим на вопрос: сколько энергии таит в себе земной шар?
- •Термоядерные реакции
- •Устойчивость ядра. Ядерные силы. Ядерные реакции деления. Цепная ядерная реакция деления
- •Делящиеся и сырьевые изотопы. Ядерное топливо
- •Критическая масса урана
- •Отражатель нейтронов. Ядерные реакции на нейтронах. Эффективное поперечное сечение ядерной реакции
- •Определение сечений взаимодействия нейтрона с ядром
- •Между экранами – фольга (тонкая пластинка) из материала, для которого нужно найти сечение. После экрана 2 – счетчик нейтронов.
- •Радиоактивные ядра
- •Замедление нейтронов
- •Зависимость сечений от энергии нейтронов
- •Реактор на тепловых нейтронах
- •Эффективный коэффициент размножения
- •Замедлители нейтронов
- •Конструкционные материалы активной зоны
- •Разделение изотопов
- •Резонансное поглощение нейтронов в реакторе
- •Гетерогенный реактор
- •Типы ядерных реакторов
- •Критическое уравнение реактора
- •Способы управления реактором
- •Запаздывающие нейтроны
- •Конструкция активной зоны реактора
- •Критический тепловой поток
- •Распределение потока нейтронов в активной зоне реактора
- •Выгорание ядерного топлива
- •Отравление реактора
- •Воспроизводство ядерного топлива
- •Основные типы энергетических реакторов
- •3. Ядерные энергетические реакторы Водо-водяные реакторы
1. Энергоресурсы и их использование необходимость развития атомной энергетики
1.1. Энергия и прогресс общества
а) Авария в США и Канаде в ноябре 1965г:
- лавинорастущая авария из-за неполадок на одной из второстепенных линий электропередачи между США и Канадой (отключились электростанции мощностью 45 млн. кВт; лишились энергии 8 северо-восточных штатов США и 2 провинции Канады);
-
последствия аварии в Нью-Йорке (отключились светофоры, остановилось движение транспорта, замерли поезда метро; люди застряли в лифтах; вышли из строя крупнейшие холодильные установки; аварии на заводах и фабриках; начались пожары и грабежи; нарушилась связь);
-
выводы комиссии по расследованию причин аварии (необходимо централизовать управление развитием и эксплуатацией электроэнергетических систем – это входит в противоречие с принципом свободного предпринимательства, и среди предпринимателей США большую популярность получила идея автономных источников питания).
б) Зачем нужна человеку энергия:
- согласны ли мы жить без телевизора, магнитофона, подачи централизованного тепла, газа, горячей и холодной воды, утюгов, холодильников, пылесосов, кинотеатров, самолетов, автомобилей и т. д.?
-
энергия является важнейшим средством экономии времени (а время – это деньги, как сказал американский физик В.Франклин). Простейший и наглядный пример – энергия и экономия времени в быту. В среднем один городской житель тратит часов в год:
На что |
+ Е |
- Е |
Отопление жилья |
0 (централизованное теплоснабжение) |
100 часов (отопительные печи) |
Приготовление пищи |
200 (газовые и электрические печи, холодильники) |
300 (дровяные плиты, керосинки, примусы) |
Стирка белья, уборка помещений, мытье посуды |
100 (стиральные машины, пылесосы, горячая вода) |
250 (вручную) |
Передвижение |
200 (транспорт) |
500 (без транспорта) |
Всего |
500 |
1150 |
-
Что лучше экономить – энергию или время? Конечно, время (пример - аккордные работы) – это для человека. А различные технологические процессы, наоборот энергетически выгоднее проводить с меньшими затратами, но за более длительный срок (например – опреснение морской воды ведется с затратами в 10-15 раз больше, чем необходимо теоретически, но зато за более короткое время).
-
Теория стабильности демонстрирует связь энергии со временем (если разогнать космический корабль до скорости, близкой к световой, то все физические процессы на корабле будут происходить медленнее).
в) Доводы противников развития энергетики:
- экзистенциалисты считают, что развитие науки и техники очень быстро приведет к деперсонализации личности и превращению человеческого существа в робота (автоматизация и освобождение людей от физического и умственного труда якобы превратит мир в скопище тунеядцев, бездарностей, идиотов и преступников); даже называются сроки (через 10 000 лет наступит утрата интереса к науке и технике, а через 30 000 лет – физическое или духовное вырождение и вымирание – это прогноз одного профессора из ФРГ);
-
мальтузианцы и их последователи предрекают голод, исчерпание минеральных ресурсов, приостановку производства, резкое загрязнение окружающей среды; “все, что горит, приносит людям вред” (осталось всего лишь 20 лет для того, чтобы начать радикальную перестройку);
-
алармисты (to alarm – бить тревогу) – их девиз: назад к природе (нельзя, мол, нарушить естественное равновесие среды – и следует вообще прекратить антропогенные [т.е. связанные с деятельностью человека] преобразования);
-
центром атак пессимистов является атомная энергетика, т.к. именно она является будущим энергетики;
-
стремление организовать кампанию против конкурентов (например, угольная промышленность против ядерной энергетики).
г) Развитие энергетики – основа прогресса общества:
- производство энергии постоянно удорожается (особенно добыча топлива); до 50% бюджета промышленно развитых стран тратится на обеспечение общества энергией!;
-
успеют ли ученые создать новые способы производства энергии? (ученые “спохватились” давно, но топливно-энергетический комплекс является чрезвычайно инерционной системой; за четверть века развития атомной энергетики она добралась только до 1,5-2 % в производстве электрической энергии);
-
проблема получения энергии при новых масштабах стала уже не только технической и экономической задачей, а также и социально-политической (запасы топлива, экологические вопросы, уровень развития науки и техники);
-
законом развития общества является все более полное удовлетворение потребностей человека; отказ от развития энергетики означает отказ от прогресса, а человек не согласится на “простое” существование (Чехов: “Человеку нужно не три аршина земли, не усадьба, а весь земной шар, вся природа, где на просторе он мог бы проявить все свои свойства и особенности своего свободного духа”). Человек не может отказаться от великих целей (В.Франклин: “Человек – животное, создающее орудия труда”);
-
отказ от потребления энергии означает возврат к патриархальной жизни, к “естественному равновесию с природой” – и это приведет к физической гибели большей части человечества (т.к. в условиях “естественного равновесия” возможно лишь существование первобытного племени);
-
при современной численности человечества неиндустриальные методы производства оказывают на развитие природной среды не менее пагубное влияние, чем самые “грозные” индустриальные комплексы. Т.о. прогресс несет в себе благо и человечеству, и природе, а без развития энергетики прогресс не мыслим.