Атомная энергия и человек

| Категория реферата: Рефераты по науке и технике
| Теги реферата: діяльність реферат, рефераты бесплатно
| Добавил(а) на сайт: Квартовский.

Радиоактивные отходы — еще одна проблема, которую нужно профессионально решать, а не пугать ею домохозяек и депутатов парламента. Прежде всего, надо усвоить разницу между отработавшим (облученным) ядерным топливом, (ОЯТ) и «ядерной золой» — радиоактивными отходами (РАО). Парламентские баталии, истерики в прессе и дебаты на телевидении в основе своей обусловлены именно непониманием этой разницы. ОЯТ на 95% состоят из урана-238, годного к многократному повторному использованию, и только на 5% — из «ядерной золы». Причем ~1/5 «золы» — это плутоний-239 — ценнейшее топливо и ядерная взрывчатка, ради которой и была в свое время создана вся атомная индустрия, о остальные 4/5 — смесь сотни изотопов тридцати различных радиоактивных элементов, среди которых у всех на слуху стронций-90, цезий-137, технеций-99, йод-129. Но по-настоящему опасны не они, а так называемые трансурановые элементы (изотопы плутония, нептуния, и, особенно, америция и кюрия), которых в РАО всего ~2%, то есть ~0.1% от веса отработавшего ядерного топлива. Атомная станция электрической мощностью 1 ГВт (гигаватт = 109 Вт) сжигает в год примерно 1 т урана, то есть производит ~1 т РАО, которые включают в себя ~200 кг плутония -239 и ~20 кг трансуранов. А вся ядерная энергетика мира (~360 ГВт) производит в год ~10 тысяч т ОЯТ, ~400 т РАО, ~80 т плутония и ~7 т (один трейлер) трансуранов. Для сравнения: одна тепловая станция равной мощности за год работы оставляет после себя ~300 тыс. т золы — больше, чем все ОЯТ (~200 тыс. тонн), накопленное в мире за все 50 лет существования ядерной энергетики. В этом ОЯТ содержится 10 тыс. т РАО, в том числе ~2 тыс. т плутония и ~200 т (~4 вагона) трансуранов.

Сегодня ученые еще не пришли к согласию, что делать с этими отходами: закапывать их глубоко в Землю, выбрасывать в космос или пережигать в реакторах. Но и это не причина, чтобы немедленно запретить энергию ядра: ядерная энергетика еще в самом начале своего развития и надо искать способы решения ее проблем, а не причины, по которым следует удушить ее в колыбели. И еще не ясно, что опаснее: локализованные и контролируемые отходы ядерной энергетики, массированное загрязнение атмосферы выбросами тепловых станций или же миллиарды т моющих средств, которые со временем могут полностью отравить почву и водоемы планеты. (Ежегодная масса «ядерной золы» от АЭС в мире не превышает ~1% от прироста токсичных химических отходов). К этому надо добавить также регулярные экологические катастрофы при авариях танкеров, неизбежные при перевозке миллионов тонн нефти. Кстати, в угле урана в десять раз больше, чем в среднем по Земле, поэтому радиоактивность дымовых шлейфов ТЭЦ многократно превышает радиационный фон в окрестностях АЭС. (Об этом факте «зеленые» почему-то вспоминать не любят.)

Наконец, проблема нераспространения ядерного оружия в эпоху, когда терроризм стал явлением повседневного быта. Прежде всего, терроризм — это вызов всем моральным и этическим нормам нынешней цивилизации, и, если мы хотим ее сохранить, то не следует ставить в зависимость от террористов ее будущее и, в частности, судьбу атомной энергии. Нет абсолютной защиты против целенаправленного зла, но можно и нужно снизить его риск, особенно в местах концентрации энергии. Для этого, прежде всего, надо решить проблему нераспространения ядерных материалов, т.е. перекрыть каналы хищения плутония и урана -235. (Сегодня только в хранилищах России накоплено 34 т плутония, а ведь для атомной бомбы достаточно всего ~5 кг). В существующей структуре атомной энергетики при увеличении ее масштабов вряд ли возможно исключить гарантированно риск такого хищения, поэтому вместо наращивания внешних защитных барьеров нужно найти способы внутренней защиты атомных объектов, независимые от «человеческого фактора». Решить кардинально эту проблему можно только одним способом: создать такие ядерные реакторы и технологии, которые не требуют выделения плутония и разделения изотопов урана, т.е. в корне изменить основу всей современной ядерной энергетики, изначально ориентированной на военные нужды.

Современный облик ядерной энергетики и ее нынешние проблемы определяются историей ее рождения: она появилась как побочный продукт программы создания ядерного оружия, которая требовала, прежде всего, срочно создать реактор для быстрой наработки плутония, а также найти способ разделения изотопов урана. Невиданный расцвет ядерной физики в послевоенные годы объясняется, в том числе, и беспрецедентной государственной поддержкой научных исследований в этой области (которая, в частности, помогла также становлению физики элементарных частиц). В то время некогда было думать ни о радиоактивных отходах, ни о доступных ресурсах урана, ни о безопасности сверх минимально необходимой, а тем более о террористах, бросающих вызов целым государствам. На наших глазах начинается второй этап развития ядерной энергетики, где все эти требования формулируются с самого начала и учитываются самым серьезным образом.

Однако прямолинейный учет всех современных требований к безопасности существующих типов реакторов привел к тому, что они стали экономически неэффективными по сравнению с электростанциями на органическом топливе. Именно это обстоятельство (вкупе с Чернобылем) привело к нынешнему упадку ядерной энергетики. Этот — экономический — аспект проблемы ученые часто недооценивают, хотя ясно, что стоимость энергии (при всей ее важности) не может существенно расти сверх той трети, которую она сегодня занимает в затратах всей человеческой деятельности. Это — еще одна проблема, которой не было при разработке ядерного оружия: в свое время за его создание государство готово было платить любые деньги.

Сегодня атомная энергетика экономически действительно уступает тепловой, если судить ее по меркам примитивной рыночной экономики, а именно, требовать от нее быстрой прибыли. Для создания устойчивой ядерной энергетики будущего требуется 30-50 лет и для решения этой проблемы необходима долгосрочная стратегия ее развития. Это означает, что ядерная энергетика — лишь отчасти дело частных компаний, но в основе своей — приоритетная забота государства, подобно образованию и медицине. Экономика и стабильность государства напрямую зависит от решения проблемы энергии, и, кроме того, именно государство, а не частные компании, отвечает за радиационную безопасность всего населения страны.

Знаменательно, что за последнюю четверть века почти все атомные станции построены в развивающихся странах, а не в странах с давними демократическими традициями. И вряд ли случайно, что основы самой мощной атомной энергетики Европы (78% электричества) были заложены во Франции в то время, когда там правил генерал Шарль де Голль. По существу, на этом частном, но важном примере мы являемся свидетелями того, как демократия развитых стран, в которых возникла и сама наука, и ее детищеатомная энергетика, вошла в противоречие с вызовами эпохи, которые требуют незамедлительных и кардинальных решений, смысл и значение которых понятны до времени лишь узкому кругу профессионалов. Все попытки решить судьбу атомной энергетики с помощью демократических референдумов — неадекватны: истина не подчиняется большинству голосов, а в данном случае — это способ переложить ответственное решение на безответственный электорат.

Для России с ее огромными пространствами и среднегодовой отрицательной температурой атомная энергия много важнее, чем для Франции. Каждую зиму пресса, парламент, телевидение, — все обличают и сокрушаются: в Приморье опять замерзают в школах дети, а дома обогревают буржуйками. Еще в советское время там планировали построить два блока АЭС мощностью в тысячу мегаватт каждый. И если бы эти планы были реализованы, сейчас ситуация была бы там, наверное, не столь катастрофичной. Для работы блока ВВЭР-1000 нужно примерно полвагона (~30 т) урана в год — вместо двух эшелонов угля (~10 тыс. т) ежедневно для питания ТЭЦ равной мощности. Как говорят в таких случаях — почувствуйте разницу, особенно в условиях российских просторов и бездорожья.

В истории России был эпизод, о котором сейчас почему-то вспоминать не любят. В 1765 г. Екатерина II начала культивировать в России картофель, ее начинание продолжили и Павел, и Александр I, но без особого успеха. Только после двух неурожаев хлеба подряд в 1839 и 1840 гг., под угрозой голода Николай I издал высочайшее повеление энергично и повсеместно внедрять в России «второй хлеб» — картофель и для этого повелел раздать крестьянам казенные семена, снабдить их наставлениями по возделыванию, хранению и употреблению картофеля, а также учредить премии и награды особо отличившимся на этом поприще. Царский рескрипт вызвал всеобщее неудовольствие крестьян и в 1842 г. в некоторых губерниях вспыхнули «картофельные бунты», которые пришлось усмирять при содействии военных команд, а местами — даже картечью. (Как говорил полвека спустя по другому поводу Сергей Юльевич Витте: «Против этой реформы была вся Россия: во-первых, по невежеству, во-вторых, по привычке»). К началу XX в. доля посевов картофеля в некоторых губерниях России достигла 20%.

Император Николай I был отнюдь не демократ, но о благе отечества заботился и советам ученых людей внимал. Но если бы ему вместо этого пришла в голову мысль провести всенародный «картофельный референдум», то результат его предугадать нетрудно. Современные либеральные идеи о референдуме по вопросу об атомной энергии мало чем отличаются от идеи «картофельного референдума», и в новых условиях они столь же несвоевременны и опасны, а их инициаторы — преступно недальновидны.

И еще: предприятие Николая I имело успех, прежде всего, потому, что он правильно выбрал направление усилий. Пользуясь своей абсолютной властью, он мог бы точно так же приказать повсеместно выращивать в России бананы (или кукурузу) — с известным результатом. Поэтому главная задача ядерного сообщества сегодня — разработать и предложить обществу и государству новую структуру ядерной энергетики и, прежде всего, создать экономичный, безопасный ядерный реактор, исключающий хищения ядерной взрывчатки и работающий на уране-238 (или тории-232, запасы которых на Земле практически неисчерпаемы).

Такого реактора еще нет и облик его пока не ясен в деталях, но нет сомнений, что его можно создать; полувековой опыт атомной науки и технологии тому пример. Для этого, прежде всего, необходимо осознать масштаб и важность задачи и сконцентрировать усилия на ее решении. Такого понимания ни в обществе, ни во властных структурах, ни даже в самом ядерном сообществе тоже пока нет. Напротив, широко бытует мнение, что время для таких усилий еще не пришло, и проблема эта будет тотчас решена, как только общество решит, что час ее настал. При этом забывают, что за последние четверть века ушло поколение, создавшее современную ядерную энергетику — вместе со своим опытом и энтузиазмом первооткрывателей. И, если сейчас не передать эстафету ядерных знаний новому поколению, то еще через двадцать лет проблему ядерной энергии придется решать заново, причем в условиях дефицита кадров и равнодушия общества к научным проблемам ядерной науки и технологии.

Конечно, проблема атомной энергии не изолирована: это только одна сторона «бермудского треугольника» энергия — экология — экономика, из которого во что бы то ни стало надо найти выход. Масштаб этой задачи многократно превышает сложность задач, которые пришлось решать при создании ядерного оружия. Похоже, ядерную энергетику слишком рано перевели в ранг инженерных дисциплин: в ней еще не решены многие чисто научные проблемы, для решения которых необходим энтузиазм молодости, вдохновленный величием предстоящих задач, и лидеры масштаба Ферми и Курчатова.

По-видимому, настоящий энергетический голод еще не наступил: население еще не преодолело естественный страх перед малознакомыми плодами ядерной энергетики, ученые пока не решили ее ключевых задач, а политики не прониклись исключительной важностью проблемы атомной энергии, чтобы помочь ее решению всей мощью государства.

А времени остается все меньше: ядерная энергетика — не картошка и, когда придет настоящий энергетический голод, внедрить ее за два года не получится.