Вход

Термоядерный синтез для производства электроэнергии в России и проблемы этого проекта для общества

Реферат по физике
Дата добавления: 12 мая 2002
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 185 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Вступление В России много средств тратилось , тратится и будет тратиться на развитие системы производства электроэнергии с помощью управляемой термоядер ной реакции . Этой проблемо й занимались в CCC Р И.В.Кур чатов , А.Д.Сахаров , И.Е.Тамм,Л.А.Арцимовичь,М.А . Леонтовичь , Е.П . Велихов. К сожалению мы не име ем право знать , сколько денег истрачено и тратиться на этот проект , но я могу изложить проблемы , которые возникали и возникнут у обще ства при использовании термоядерных реакторов . Все ма териалы взяты из открытых источников , поэто му автор надеется , что он не будет посажет в тюрьму работниками ФСБ , как многие российские экологи ( например Пасько или как заведующий моей кафедры Э 1 Бабк ин А .И. Главная цель проекта - создать дешевый источ ник электоэнергии . По международному проекту под названием ИТЭР предполагается создать неавтоматизированную станцию , стоимостью более миллиарда долларов только для поверки в озможности осуществления процесса . Предполагается , что одна установка буде т вырабатывать около 800 Мегаватт электроэнергии. В противовес этому в США создается сеть небольших автоматов - ветроэлектростанций , каждая из которых будет вырабатывать 1,5 Мегаватт электроэнергии по цене 4 цента за киловатт . Стоимость каждой станции 1,2 миллиона долларов . Шумовое загрязнение - их отходы . Выработку электроэнергии планируется довести до 20 процентов от общей , что бу дет равно количеству электроэнергии добываемой на всех АЭС в США. 1. Кра ткая истор ия проекта. В 1951 году А.Д . Сах аровым предложен термоядерный бридер (реа ктор ), в котором нейтроны термоядерной реакц ии D + T (дейтерий и тритий ) используются для накопления плутония или урана 233 и трития. " Плу тоний и уран 233 сжигаются в относи те льно простых (не бридерных ) реакторах произв одством энергии,трития и делящихся веществ . По видимому , именно на этом пути управл яемая термоядерная реакция раньше всего см ожет приобрести практическое значение.Работы были доложены И.В.Курчатовым при посещен и и им Харуэллской лаборатории в 1956 г .(во время визита Хрущева и Булганина в Великобританию )и затем опубликованы в трудах Женевской конфер енции по мирному использованию атомной энергии.В докладе 1960 г обсуждалас ь возможность осуществления управляемой тер моядерной реакции помощью лазера. В связи предложенной раяом авторов идеей "взрывного бридинга " Сахаров в нескольких докладах внес ряд дополнительных предложений.В частности , о н предложил использование подземной "гофрирован ной "камеры. Роль прочных стенок,у держивающих да вление продуктов взрыва,в этом ва рианте получает грунт,а герметизацию ос уществляет тонкостенная камера. В е же этот проект может вызыв ать опасения в смысле радиоактивного за ражения , и , быть может , его следует осуществлять на Луне , доставляя про изведенное горючее на Землю грузовыми ракетами ".(1) Интересно . что часть ученых в М ГУ им . Ломоносова считают реальной идею отправлять радиоактивные отходы в Косм ос. П ри этом они не знают стоимость выведения 1 кг полезного гуз а на ор биту ( не говоря уже о далеком космосе .) Эти проекты УТС были сделаны с целью использования их в военных проект ах. После кончины академика Л.А . Арцимовича в 1975 году руководителем государственной программы в СССР по управляемому т ермоядерному синтезу становиться Е.П.Велихов. СССР распался , но программа в уреза нном виде продолжается . Сейчас этот проект стал международным . Совет ИТЭР по прое кту международного экспериментального термоядерного реактора возглавляет Е.П.Велихов . США потра тив 15 миллиардов д олларов вышли из этого проекта , остальные 15 миллиардов уже по трачена международными научными организациями. 2. Технические , экологичес кие и медицинские проблемы. При работе установок управляемого термоядерного синтеза (УТС ). возникают нейтронные пучки и гамма излучение , а так же возникают ра диоактивные ядра (атомы ) - радионуклиды . Источники монохроматических пучков нейт ронов будут иметь энергию 14 M эв . Нейтрон - эле ментарная частица с нулевым электрическим зарядом.Чуть больше массы протона . В с вободном состоянии нестабилен и испытывает ветта распад. " Из-за отсутствия у нейтоно в электрического заряда они глубоко проник ают внутрь большинства материалов , что позв оляет их рассматривать как до c таточно прозрачные среды для распространения нейтронных волн " . (2) Топливом для УТС будет являться тр итий - малотоксичный элемент . Период полураспала 12,43 лет. Проблему диффузии водорода через многи е металлы , в частности через сталь опус каем. Лучшим из известных замедлителей нейтр онов является тяжелая вода ( D 2 О ). При облучении нейтронами металлов набл юдается распухание металлов . Происходит изменен ие их формы и размеров.Этот процесс для стали называется ва кансионное распухание стали . Этот процесс будет приводить к деформации при длительном возднйствии интенсив ных потоков быстрых нейтронов. При облучении потоками частиц , образуют ся радиационные дефекты .Энергия переданная твер дому телу , приводит к разрыву межатомных связей и смещению атомов. Можно предполагать , что на оборудова ние УТС будут оказывать коррозион ное воздействие накапливающихся продуктов деления . Например ТВЭЛы могут работать , всего око ло 1.5 лет при гораздо меньшем уровне эне ргий нейтронов на АЭС. Пока не известны материалы , которые можно было бы использовать длительно на УТС . Величина тепловых п оток ов и ионизирующего облучения настолько вел ика , что ни одно из известных материало в не может длительно работать при них.А так как их величина определяется сами м рабочим процессом , то и невозможно то чно рассчитать , когда конструкция не выдерж ит . Приборы должно контролировать по стоянно состояние конструкции , как например сейчас контролируется угол раскрытия трещин на трубопроводах на АЭС.Т.е . конструкция еще может работать до разрушения , если угол раскрытия трещины становится не бо лее определенной величин ы градусов . Но если есть трещины , значит есть и утечки. К вредным воздействиям УТС является выработка мутантов вирусов и бактерий , вырабатывающих вредные вещества.Особенно это ка сается вирусов и бактерий , находящихся в теле человека . Появлен ие злокачес твенных опухолей и заболева ния раком , будет скоре е всего распространенным заболеванием жителей поселков , живущих рядом с УТС . Жители всегда больше страдают , так как у них нет никаких средств защиты . Дозиметры дороги , а лекарства недоступны . Отходы от УТС б удут тайно сбрасывать в реки , стравливать в воздух или закачиват ь в подземные пласты , что происходит се йчас на АЭС . " Какое счастье , что я не доживу до того времени , когда вы его сделаете " - это слова о создани и УТС академика Александрова своим друзьям. Помимо повреждений , проявляющихся вскоре после облучения в больших дозах , ионизирующее излучение вызывает отдаленные последствия.В основном канцерогенез и генетические нарушения , которые могут возникнуть при любых дозах и характере облучения ( разовом , хроническом , локальном ). Достоверного опре делений отдаленных последствий от радиационного облучения п репятствует отсутствие достаточного статистического материала и адекватных контрольных групп животных , а главное огромный фон анало гичных заболеваний у человека , вызванных иными канцерогенными и мутагенными фактор ами факторами окружающей среды . Поэтому при нормировании допустимых доз облучения вер оятность отдаленных последствий рассчитывают , и спользуя линейную экстраполяцию эффекта больши х доз в област ь малых и при допущениях о тождественности возникаюзих повреждений и возможномти переноса данных с животных на человека (3). По сообщениям от врачей , кто р егистрировал заболевания работников АЭС , сначал а идут сердечно сосудистые заболевания ( инф аркты ), затем рак . Сердечная мышца исто нчается под действием радиации , становиться дряблой,менее прочной . Встречаются совсем неп онятные заболевания . Например отказ работы печени . Но почему это происходит , никто из врачей до сих пор не знает . При попадании ради о активных веществ при аварии в дыхательные пути врачи вырезают поврежденные ткани легкого и т рахеи и инвалид ходит с переносным уст ройством , для дыхания . Поэтому когда инвалид говорит , то голос его прерывается и слышен шипяший звук (личное наблюдение в го р оде Обнинске ). 3. Экономические проблемы. При создании УТС пр едполагается , что это будет крупная установ ка , оснащенная мощными компьютерами . Это будет целый маленький город . Но в случае аварии или поломки оборудования или распада го сударства , работа ста нции будет нарушен а. Это не предусмотрено например в со временных проектах АЭС.Считается . что главное их построить , а что будет потом не важно. Но в случае отказа 1 станции много городов останется б ез электроэнергии . Это можно наблюдать на примере АЭС в Ар мении . Вывоз радиоактивных отходов стал очень дорог . По требованию зеленых АЭС была закрыта . Население осталось без э лектроэнергии , оборудование электростанции износило сь , а деньги выделенные международными орга низациями на восстановление расстрачены прав и тельством Армении на личные ц ели. Электроэнергию стали поставлять из Тур ции бесплатно как гуманитарную посощь . Свет бывает только с 12 ночи до 4 утра . Жи тели больших городов в ночное время на чинают стирать . Для отопления зимой там вырубают леса , даже из з аповедников . Люди без тепла болеют. Серьезной экогомической проблемой являе тся дезактивация заброшенных производств , где производилась переработка урана . Например " в городе Актау - собствен ный маленький "чернобыль ". Он расположен на территории химик о-гидрометаллургического з авода . Излучение гамма-фона в цехе по п ереработке урана (ГМЦ ) местами достигает 11000 м икрорентген в час , средний уровень фона - 200 микрорентген (Обычный естественный фон от 10 до 25 микрорентген в час ). После останов ки завода з д есь вообще не проводилась дезактивация . Значительная часть об орудования , около пятнадцати тысяч тонн , име ет уже неснимаемую радиоактивность . При это м столь опасные предметы хранятся под открытым небом , плохо охраняются и постоянн о растаскиваются с террито р ии ХГМЗ . Причем масштабы краж радиоактивного м еталла имеют , если так можно выразиться , промышленные объемы . - Грузовиком сносят секци ю забора , въезжают на зараженную территорию , загружаются , и куда потом этот металл исчезает , совершенно непонятно , - делит с я переживаниями инспектор Ю . Чопоров . Оборудование , так привлекающее мародеров , сделано из высоколегированной нержавеющей с тали с двадцати - и девяностопроцентным (в некоторых деталях ) содержанием никеля . Сущест вует версия , что актауский высокорадиоактивн ый лом переправляют в Иран , якобы каспийских соседей очень интересует зараж енный металл . Версия выглядит весьма правдо подобно , так как местные пункты сбора м еталлолома уже год как минимум не прин имают "фонящие " детали . Теперь санврачи столкнулись с другой проблемой . Мелкие воришки , притащившие "грязное " железо в пункт приема , не о тносят его туда , откуда взяли , когда им отказывают в приеме , а выбрасывают дет али за ближайшим углом , где-нибудь посреди микрорайона . Нетрудно представить , что сули т ребенку , игр а ющему поблизости , железка , излучающая тысячи микрорентген (норм а - 10-12 микрорентген в час ). Иногда "фонящие " емкости с водой на ходят у дачников , которые поливают из н их свои огороды . А резиновыми лентами о т транспортеров с урановых рудников предпр иимчив ые дачники выстилают на своих огородах дорожки , излучающие по сорок ми крорентген в час . Радиоактивных материалов очень много , и они дешевы . Из них м ожно строить дачные домики и песочницы для детей . В общем , никто здесь , в Актау , на плохую экологию не жалу е тся. "(5) Поэтому раз не существует вечных производств , в связи с появлением новых технологийц УТС может быть закрыта и тогда предметы , металлы c предприятия попадут на рынок и пострадает местное население. В системе охлаждения УТС будет использоваться во да . Но по данным экологов , если брать статист ику по АЭС , вода из этих водоемов не пригодна для питья . Например за тридцать лет в Казахстане появилось озеро Кошк ар-Ата . " Жители города Актау называют его "м ертвым озером " и демонстрируют как достопри мечатель ность гостям , проезжая по дорог е из аэропорта в город . Над водой не летают птицы , в озере не водится ничего живого . Только верблюды способны пить эту воду без видимых последствий . Однако влияние такого водопоя на животных и людей , потребляющих их мясо , уч е ными не исследовалось . Серый , с оттенками зеленого грунт , словно панцирь , сковывает здесь берега . На нем не оставалось следов , а звук шагов создавал иллюзию ходьбы по твердому картону . По данным экспертов , водоем полон т яжелых металлов (в частности , тори я -232), и в некоторых местах уровень гамма-излуче ния достигает 50 - 60 микрорентген в час . В К азахстане нет никакой информации о том , что кто-то занимается здесь исследованиями воздействия всего этого на людей . Возможно , жителей Актау спасает фосфоги пс - вещество , образующееся в результате производства фосфорных удобрений . Благодаря этому веществу , жесткой корко й покрывшему берега , пыль со дна мертво го озера сейчас не активна . И значит , опасность не так велика . Какова же дальнейшая судьба озера Кошкар-Ат а , сейчас неизвестно . Возможно , оно полностью высохнет , и тогда потребуется , как в Чернобыле , срезать полуметровый слой земли для захоронения . Возможно , учены е придумают другой способ обезвредить дно . А можно использовать уже проверенный метод : запустить ц ех по производс тву фосфорных удобрений , говорят , это сейчас очень прибыльное дело . Тогда в Кошкар- Ата снова станут сливать фосфогипс , и у ровень воды поднимется до безопасного. " То есть сейчас , при строительстве АЭС не предусматриваются ср едства , которые б ы возвращали местность в первоначальное состояние.И после закрыти я предприятия никто не знает как захор онить накопившиечя отходы и очистить бывше е предприятие . Принцип экономии средств на экологию на УТС позволит производителям эдектроэнергии жить за с чет окружающей среды и не думать о мест ном населении . Оно же не будет знать имён проектантов , и имени управляющих У ТС . Все они будут невидимы и не бу дут подчиняться местным властям . Доступ нас еления на территорию УТС будет запрещен . УТС будет разсещат ь ся в зак рытом для посторонних городом. Основной необходимостью строительства У ТС внушается мысль , что через много лет , не появятся новые технологии производства электроэнергии , которы е бы смогли заменить существующие . Например , сечас стоимость произво дства электроэ нергии вырабатываемая солнечными электростанцией в 2 раза превышает стоимость , вырабатываемую на АЭС в США . Стоимость ветроэлектроэн ергии в 2 раза дешевле , чес вырабатываемая на АЭС . Но еще 60 лет не было ни АЭС , ни солнечных элементов.Так п очему же отрицается обществом появлени е принципиально новых технологий через 50 ле т , которые заменят УТС ? Не решена и про блема переработки отходов . Например , Российский научный центр "К урчатовский институт " совместно с МосНПО "Ра дон ". Как сообщили в ин формационном центре "Радон-пресс ", радиологам предстоит утил изировать около двух тысяч тонн радиоактив ных отходов , общая активность которых оцени вается в 100 тысяч кюри . Они были захороне ны в период с начала 50-х до середин ы 70-х годов на специально выдел е нной площадке Курчатовского центра.То е сть их захоронят , но уже в меньшем обьеме в другом месте . Но сами отходы остануться и постоя нно будут выделять радиоактивные газы. В Москве в 2002 году прошла конфе ренция ученых по проблемам ресурсов . Газ долж ен закончиться через восемьдесят лет , а нефть - через шестьдесят . Если через полвека иссякнут запасы урана , то искать новые источники ресурсов придется даже атомщикам . Вот почему отработанное ядерное топливо сегодня становится стратегичес ким сырьем . Оно н а девяносто пять процентов может быть использовано вно вь. С другой стороны те же самые с роки о скором окончании нефти и газа , говорили 50 леит назад , но были освоены новые технологии добычи нефти и газа в морях . И цифры опять изменились . Поэтому не стоит до верять российским ученым , когда они говорят о сроках конца месторождений газа и нефти. Но если атомная энергетика производ ит сейчас только 10 процентов электроэнергии , потребляемой в стране , то она никогда не сможет увеличить выработку в 9 раз , п о сра внению с сегодняшним годом , ко гда закончится нефть и газ и уголь . Значит , нужно искать способы экономии эл ектроэнергии и использовать возобновляемые ист очники энергии , а так же отказываться о т энергоемких производств . Необходимо повышать цену электроэнер г ии . Так и делают в других странах. Приведу пример США . На поиск новых высокотемпературных сверхпроводников тратят о коло 300 миллионов долларов в год . В Росси и 1 миллион . Выработку электроэнергии ветровыми электростанциями планируется довести до 20 проценто в в год , то есть до пр оизводства электроэнергии атомными станциями.В России их вообще не строят. Интересно , что стоимость 1 киловат ча са выработанной на ветровой АЭС 4 цента одна ветроустановка по мощности 1.5 Мегавата и их строят группами по несколько сотен . Так дешевле . Интересно , что р оссийский ученый (4) почти в 500 раз занижает данные по мощности единичной ветроэлектроста нции в статье написанной 10 лет назад . Интересно , как он лихо сразу называ ет УТС чистой. " Из всех термоядерных и ускорительных ис точников нейтронов явно редпочтительным является импульсивно периодический источник на основе лазерного термоядерного синтеза ( ЛТС ).Причина предпочтения заключается,помимо про чего,в компоновочно конструктивной схеме , только для ЛТС камера мишени - зона тер моядерного горения -отделена от энергоп итания (собственно лазеров ) на десятки метро в . Сама по себе камера сгорания с соответствующими каналами для излучения лазера (лучше всего с одним каналом -одностор онней под светкой ) компактна и достаточно просто разм е шается в активной зоне реактора . Вообразить подобное для токамака или ускорителя практически невозмож но. Но коль скоро необходимый лазер создан и реакция возбуждена,то зачем ур ан , деления ,- не проще ли ограничиться о дной термоядерной энергией ? Как "чистой " ! Слово "чистой " взято в кавычки не случайно.Реактор АЭС содержит огромную радио активность , и , даже уменьшенная в 100 раз , она по прежнему огромна . Термоядерные реакции производят высокоэнергетические нейтроны,которые , даже если нет в окружении урана , вза имодейст вуют со всеми кон структивными материалами , при том как надпороговые по разным каналам :(n,2n) (n,р )( n - нейтрон и p - протон ) Вследст вие этих реакций возникает своя,так называе мая наведенная , радиоактивность , в сущности , ничем не отличающаяся от оско лочной . Подбором материалов , возм ожно , удастся избежать дл иннопериодной радиоактивности - в этом основное преиму щество термоядерного способа производства энер гии по сравнению с делительными , в кото рых характер ра диоактивности диктуется природой явления и не регулируется . Такой лазер , способный выстреливать один или несколько раз в се кунду в продолжении десяти лет, стоит , по оценкам , не менее 1 млрд.долларов . " (4) Не правда ли есть разница с ветроустановкой стоящей 1,3 миллиона долларов , которая вырабатыв ает 1, 5 Мегават а электроэнергии и входящая в систему нескольких тысяч подобных установок . И ника ких проблем с отходами , с последствиями аварий. Ущерб от Чернобыльской аварии превы сил доход от электроэнергии , полученной все ми АЭС в СССР (4) .Но тем не менее они продолжают строиться в России.Значит решение о строительстве АЭС не зависит от прибыли , которую они приносят . Реше ние о их строительства принимается без референдумов , неизвестными людьми . То же самое будет происходить при строительстве УТС . Обществ о не будет знать стоимость аварии на УТС . Интересно , что не удалось даже осущ ествить проект МГД электростанции.Температура в 2000 градусов и щелочные продукты сгорания не позволили реализовать данный проект на промышленной основе . А при термоядерном син тез е температура должна достигать 100 мил лионов градусов. Выводы : 1. Исходя из вышесказанного , мож но сделать вывод , что энергетика на осн ове УТС не нужна , опасна и необходимо искать другие источники электроэнергии и улучшать способы уменьшения поте рь при ее транспортировке (используя высокотемп ературные сверхпроводники уже удается в 3 ра за повысить передаваемую мощность по кабел ю ), как это делается в США и Европе . 2. Учитывая власть и контрол ь руководителей атомной промышленности в Р оссии , обще ству будет навязано строител ьство очень сложного и ненадежного гибридн ого атомного реактора и УТС. 3. Поскольку зарождение проекта УТС было начато военными и учеными коммунистами , работниками атомной прсышленн ости , работающими в неизвестных военных о рганизациях , то остановить этот проект может только общество . Доводы об опасн ости и неэкономичности данного проекта , для них не аргумент . Они на этом прое кте зарабатывают деньги . Библиография (1) Б.Л.Альтшуллер. " О научных трудах А.Д.Сах арова " Успези Физических Наук , 1991, т .161, ст р .3-27 ( 2 ) - Физическая энциклопедия т .3. стр .273 (4 обзац ), Москва , 1992 (3) - Физическая энциклопедия т .4. стр .200 (3 обзац ), Москва , 1994 (4) Успехи Физических Наук " Безопаснос ть - ключевой момент возрождения ядерной энер гетики " Л.П.Феоктистов , 1993 г . Том 163,№ 8 (5) Газета Мо сковские новости ????????? ???????? 6 дек абря 2001 год
© Рефератбанк, 2002 - 2017