При поділі ядер урану і плутонію в ядерному реакторі виділяється величезна кількість енергії, використання якої дозволило створювати значні атомні електростанції (АЕС) промислового типу. За один акт розпаду ядра урану виділяється енергія, яка дорівнює приблизно 200 меВ. Це більш ніж у 20 млн. Разів перевищує енергію, що виділяється на один атом у будь-якій хімічній реакції. При поділі ядер `г урану виділяється 20 млн. ккал, що відповідає 23000 кВт год теплової енергії. Один кілограм урану може дати стільки тепла, скільки одержують при спалюванні від 2600000 до 3000000 кг кам`яного вугілля.

Таблиця 1. Список найбільших АЕС світу

Назва Країна Потужність електростанції

(МВт)

Фукушима Японія 7 748

Бруце Канада 5 563

Гравелінес Франція 5 480

Палуер Франція 5 160

Бучей Франція 4 180

Піцкерін Канада 4 120

Курська Росія 3 800

Ленінградська Росія 3 800

27 червня 1954 р. перша у світі атомна станція у м. Обнінськ була підключена до московської енергосистеми.

Нині 40 ядерних реакторів у 32 країнах виробляють 17% світового обсягу електроенергії.

Частка ядерної енергії в енергетиці деяких країн становить: у Франції – 75%, Бельгії – 60%, Південної Кореї – 49%, Швеції – 46%, Іспанії – 38%, США – 21%, Росії – 14%. У США працює 102 АЕС, Франції -56, Південній Кореї – 10.

В останні роки ядерна енергетика розвивається відносно слабкими темпами. Щорічне зростання виробництва атомної електроенергії становить приблизно 0,5%. Для порівняння: щорічно нафтовидобування збільшується на 1%, а добування газу – на 3%.

Показники, які характеризують ядерну енергетику різних країн, зібрані в таблиці в порядку зменшення повної потужності АЕС.

Запаси ядерного палива в земній корі оцінюють у 100 трильйонів тонн. Найбільші його поклади зосереджені в Конго, США (Колорадо), Канаді, Австралії, Південній Африці.

Трагічна аварія на Чорнобильській АЕС та ядерні катастрофи на інших АЕС поставили під великий сумнів подальше існування атомної енергетики, яка таїть у собі смертельну небезпеку для всього людства.

З часу введення в експлуатацію першої АЕС у світі сталося кілька крупних аварій, що призвели до радіоактивного забруднення навколишнього середовища, опромінення та загибелі людей.

Таблиця 2. Стан ядерної енергетики деяких країн

Країна Кількість Повна Виробництво Частка Коефіцієнт

Реакторів потуж- електроенер- виробництва використан-

Ність гії (ГВт год) від повної ня (%)

Усіх АЕС (%)

(ГВт)

США 104 97,5 727,7 19,8 85,5

Франція 59 63,10 160,4 75 86,7

Японія 53 43,69 303,3 34,6 79,2

Німеччина 19 21,12 160,4 31,2 86,7

Росія 29 19,84 110,9 14,4 63,8

Корея 16 12,99 97,82 42,8 86,09

Великобританія 12,97 67,35 67,35 28,9 80,3

Україна 14 12,12 67,35 43,8 63,5

Канада 11 10 69,30 12,4 79,1

Швеція 11 9,43 70,10 46,8 84,8

Екологічною й політичною подією в Україні, яка поліпшила її міжнародний імідж, стало закриття Чорнобильської АЕС (єдиний працюючий на ЧАЕС третій енергоблок був зупинений 15 грудня 2000 р.). Незважаючи на повне закриття, існує небезпека спонтанних фізичних процесів. Які відбуваються в реакторі. Про це свідчать періодичні радіоактивні викиди з 4 –го енергоблоку. Повний демонтаж Чорнобильського атомного майданчика буде тривати приблизно 15 років, вартість демонтажних робіт оцінюється від 3 до 5 млрд. доларів. Такі країни, як Австрія, Данія, Філіппіни та Швеція заявили про намір повністю відмовитися від АЕС і демонтувати ті ядерні блоки. Які там є.Трагедія на ЧАЕС повністю розвіяла міф про дешевий і безпечний „мирний” атом.

Таблиця 3.Найбільші аварії на АЕС

Віндскале, СЛ –1, США Люценс, ТМІ, США Чорнобиль,

Великобри- Швейцарія Україна

танія

Дата аварії 10.10. 1952 01.03. 1957 21.01. 1969 29.03.1979 26.04. 1986

Дата пуску 1951 1958 1968 1978 1983

Теплова потуж- - 3 30 2800 3200

ність, МВт

Мета викорис- воєнна воєнна цивільна цивільна цивільна

тання

Максимальна - 19000 - - 320000

потужність, МВт

Максимальна - 2000 1300-3100 3100 4000-5000

температура

топливних

елементів, К

Стан реактора Знищено Знищено Знищено Повністю Повністю

після аварії 150 паливних 20% паливних 1 паливний знищено знищено

елементів елементів елемент

Максимальна 160 0,1 0,05 0,5 300-500

доза опромінен-

ня (mSv)

Колективна до- 1200 - Дуже мала 100 1600

за опромінення

У галузі практичного використання ядерної енергії сформувався такий основний напрямок, як ядерна енергетика, тобто здійснення в промислових масштабах перетворення ядерної енергії в інші види (механічну, електричну тощо), які використовуються потім для виробничих і побутових потреб.

Перетворення ядерної енергії в електричну відбувається на АЕС, основною частиною яких є ядерний реактор.У світі розроблено багато типів ядерних реакторів, що різняться за видами ядерного палива (за засобами і ступенем його збагачення), сповільнювачів, теплоносіїв, за використанням нейронів та ін. Перевагу у використанні отримали ядерні реактори на теплових нейронах, як більш прості.

У так званій активній зоні реактора ядерне паливо під упливом нейронів вступає в ланцюгову реакцію. Енергія, що при цьому виділяється, відводиться за допомогою теплоносія (води, органічної рідини, розплавленого металу, газу та ін.).

Навколо активної зони розміщено відображувач нейронів. Управління ланцюговою реакцією здійснюється за допомогою стержнів-поглиначів, які підтримують виділення енергії на потрібному рівні, забезпечують рівномірність її розподілу по об`єму реактора. Ядерне паливо знаходиться в реакторі у вигляді стержнів – ТВЕЛів (тепловиділяючих елементів).

У міру „вигорання” компонента ядерного палива, що ділиться, умови, необхідні для роботи реактора, погіршуються (зникають активні атоми, накопичуються осколки поділу, поглинаються нейрони). Щоб збільшити строк експлуатації ТВЕЛів, до активної зони реактора вводять стержні з речовин, які сильно поглинають нейтрони (Br, Ca та ін.). Спочатку їх занурюють глибоко, потім поступово виводять з активної зони. Таким чином підтримується стаціонарний („критичний”) режим. Переміщуючи стержні близько положення, що відповідає критичному стану, регулюють ланцюговий процес, посилюючи чи послаблюючи його. Таким чином регулюється потужність ядерного реактора.

Якщо видалити керуючі стержні з активної зони, реактор стане надкритичним, а значить і вибухонебезпечним. З цієї точки зору ніякий з існуючих реакторів не можна назвати абсолютно безпечним.

Як паливо для ядерних реакторів використовують уран, плутоній, торій.

На шляху використання атомної енергії перед людством постає все більше й більше проблем. На першому плані стоять заходи щодо гарантування безпеки навколишнього середовища та населення, проблема поховання високорадіоактивних відходів, проблеми роботи АЕС в енергосистемах і багато інших.

Системи забезпечення безпеки АЕС постійно розвиваються і вдосконалюються. Але незважаючи на це, атомна енергетика повністю екологічно безпечною вважатися не може.

Зараз учені всього світу працюють над отриманням екологічно безпечної і дешевої термоядерної енергії. Ідея термоядерного реактора – токамака належить видатним російським фізикам А.Д. Сахарову й І.Є. Тамму. За найбільш оптимістичними прогнозами, термоядерна електростанція почне виробляти енергію у 2050 р.

Наслідки аварії на Чорнобильській АЕС. Найбільша аварія за всю історію розвитку атомної енергетики сталася на Чорнобильській АЕС 26 квітня 2006 р. Під час вибуху її четвертого блоку був повністю зруйнований ядерний реактор.

Вибух був механічним, а не ядерним. У реакторі 4-го енергоблоку на момент вибуху було близько 180-200 тонн ядерного палива – урану, 400 кг плутонію-239, 170 кг плутонію-240. Близько 8 т (4% цієї кількості) було викинуто в навколишнє середовище.Загальна активність викинутих речовин становила 6,2 млрд. кюрі. Під час вибуху виникла пожежа. Горіння графіту спричинило підвищення температури всередині зруйнованого реактора. Тому та частина радіонуклідів, що потрапила в навколишнє середовище під час пожежі, була у вигляді оксидів і карбідів рідкісноземельних металів.

Радіонукліди не розпорошилися до атомного рівня в повітрі, а були зв`язані в аерозольних частинках – хімічно активних і нерозчинних у воді. На зараженій поверхні, де грунт не перекопувався, радіонукліди й досі перебувають у верхньому 5-сантиметровому його шарі. Тому вони легко переносяться вітром, пиловими бурями і навіть бризками від крапель дощу.

В атмосферу було викинуто близько 450 типів радіонуклідів, які, зазнавши ядерних перетворень, створювали радіоактивне опромінення середовища. У 1986 р. 50-70% загальної радіоактивності створював йод-131 з періодом розпаду 8,04 доби.

Протягом трьох днів після аварії кияни дихали повітрям, у кожному кубічному метрі якого було до 10 гарячих частинок (залишків ядерного палива).

Лише за рахунок внутрішнього бета- і гамма-опромінення жителі Києва протягом 1986 р. одержали дозу опромінення до 5 бер на людину.

Через 8 днів після аварії на ЧАЕС йоду-131 залишилося половина від попередньої кількості, ще через 8 днів ¼, потім 1/8, 1/16 і т.д. Тобто через 2 місяці активність йоду знизилася практично до нуля. Його ж біологічна дія на організм людини виявилася лише через 3 роки.

За офіційними даними, внаслідок аварії на ЧАЕС було забруднено радіонуклідами 3,5 млн. га сільськогосподарських угідь, 2,5 млн. га орних земель, 1,5

млн. га лісів і садів у 12 областях України. Через 10 років після аварії на ЧАЕС у зв`язку з високим рівнем забруднення (понад 15 Кі/ кв.км) з користування вилучено 180 тис. га орних земель і 157 тис. га лісу.

На нове місце було переселено 186 населених пунктів (116 тис. жителів). Зона відчуження складає 2044 кв.км, її більша частина – 1856 кв.км – забруднена радіоактивним цезієм, стронцієм і плутонієм. Повне розпадання плутонію настане через 23 тис. років, період напіврозпаду інших трансуранових елементів буде тривати 300 років. Спостерігається підвищення радіаційного фону проти природного на третині території України.

Від аварії на ЧАЕС постраждало 4,8 млн. людей. У районах жорсткого контролю близько 170 тисяч людей отримали дозу загального опромінення від 1 до 5 бер, біля 90 тисяч – від 5 до 10 бер.

Великі дози місцевого опромінення окремих органів були обумовлені дією радіоактивного йоду: з 1,5 млн. людей, які проживали в зоні радіоактивного забруднення, приблизно 1,2 млн. дорослого населення отримали дозу внутрішнього опромінення щитовидної залози до 300 бер, близько 150 тисяч чоловік – від 30 до 100 бер, майже 30 тисяч – більше 100 бер. Ще більш високими були дози опромінення щитовидної залози у дітей. Отримані дози ведуть до ризику виникнення злоякісних пухлин щитовидної залози з імовірністю 1 на 50 тисяч чоловік для дорослого населення і 1 на 12 тисяч – для дітей. За десять років померло 167 653 особи з числа ліквідаторів ( повідомлення прес-служби Кабінету Міністрів України в газеті „Урядовий кур`єр” № 77-78 від 25 квітня 1996 р.) У 4 229 випадках встановлено причинний зв`язок смерті з радіаційним ураженням. Здоров`я ліквідаторів поступово погіршується: кількість здорових людей серед них зменшилася, збільшилася кількість серцево-судинних захворювань, хвороб крові і щитовидної залози.

Відділом неврології НЦРМ АМН України було проведено дослідження психічного здоров`я учасників ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС обох статей у віці 25-60 років. У всіх обслідуваних людей спостерігається виражений стрес з ознаками дезінтеграції інтелектуальної та емоційної сфер. У 72,4% обстежених сприйняття радіаційного ризику як можливості виникнення відділених генетичних наслідків опромінення стало потужним психотравмуючим фактором, що приводить до формування синдрому негарантованого або безнадійного майбутнього. Депресивний ефект виявляється в поєднанні зі зниженням загального рівня психічної активності.

У результаті досліджень виявилося, що для появи функціональних змін у нервовій системі достатньо дози опромінення 0, 025-0,05 Грей. Зафіксовані випадки суїцидів. У ліквідаторів, що були в самому епіцентрі аварії відмічені випадки пострадіаційної атрофії мозку.

За прогнозами загальне опромінення жителів районів жорсткого контролю може призвести до збільшення кількості уражень лейкемією (1 – 1,5 випадки на 1 млн. людей на рік) і онкологічних захворювань (5-7 випадків на 100 випадків звичайної смертності від раку).

Радіоактивне забруднення від ЧАЕС було виявлено і в інших країнах – Білорусії (уражено 500 тис. га землі, 215 тис. га стали зоною), Росії, Австрії, Угорщині, Італії, Польщі, Румунії, Туреччині, Німеччині, Англії, радіонукліди виявлені в Бразилії.

Щорічно витрати України на ліквідацію наслідків від ЧАЕС складають 1 млрд. доларів.Таким чином, у процесі використання ядерної енергії у мирних цілях назва „мирний атом” була досить швидко втрачена. За прогнозами, що робили вчені в 60-х роках, імовірність аварій на АЕС мала бути дуже малою: одна аварія протягом 500 000 років роботи реактора. Аварія на Чорнобильській АЕС довела протилежне. Ніякими аргументами про економічну ефективність АЕС жертви Чорнобильської АЕС не можуть бути виправдані.