Класс!ная физика



Ядерная энергетика. Топливно-энергетические ресурсы

В настоящее время существование человечества немыслимо без получения и использования большого количества энергии (например, электроэнергии и тепла).

Все источники энергии делятся на восполняемые и невосполяемые.

Восполняемые источники энергии: вода, ветер, солнце, внутреннее тепло Земли, водород (в составе морской воды).

Невосполняемые источники энергии: уголь, торф, газ, нефть, ядерное горючее.

В ближайшее время человечеству грозит проблема энергетического голода из-за нехватки топливных ресурсов.
Сегодня большую роль в получении энергии играет ядерная энергетика.

В зависимости от способа получения ядерной энергии существуют 2 направления ядерной энергетики:


Ядерная энергетика деления

- в ядерных реакторах используется деление ядер урана и ядерная цепная реакция.

Ядра тяжелых элементов (например, урана) являются неустойчивыми, из-за больших сил электростатического отталкивания.
В таких ядрах удельная энергия связи меньше ( смотри график зависимости удельной энергии связи от числа нуклонов в ядре).
При делении ядер тяжелых элементов определяется энергетическая выгодность этого процесса, так как на выходе реакции деления энергии выделяется больше, чем затрачивается для возбуждения делящихся ядер.

Ядерная энергетика деления используется на современных атомных электростанциях (АЭС).

Преимущества АЭС:

- малое количество топлива
-  экологическая чистота при правильной эксплуатации

Проблемы ядерной энергетики:

- содействие распространению ядерного оружия
- радиоактивные отходы
-  возможность аварий

Пути решения этих проблем:

- контроль за нераспространением ядерного оружия
- обезвреживание радиоактивных отъходов (совершенствование технологий)
- выработка стандартов безопасности.


Ядерная энергетика синтеза

- реакторах термоядерного синтеза (пока только в опытных реакторах типа ТОКАМАК) используется термоядерная реакция.

При проведении термоядерной реакции на легких ядрах также определяется энергетическая выгодность реакции синтеза, так как на выходе реакции выделяется больше энергии, чем затрачивается для разгона вступающих в реакцию частиц.

При сравнении реакций деления и синтеза ядер было установлено, что термоядерная реакция энергетически более выгодна, чем реакция деления ядра, так как энергия, выделившаяся на один нуклон в результате термоядерной реакции, значительно превышает энергию, выделившуюся на один нуклон в результате деления ядер урана.

Ядерная энергетика будущего

- это термоядерный синтез - чистый и практически неисчерпаемый источник энергии из обыкновенной морской воды.



Вспомни тему "Атомная физика" за 9 класс:

Радиоактивность -- Радиоактивные превращения -- Состав атомного ядра. Ядерные силы -- Энергия связи. Дефект масс -- Деление ядер урана -- Ядерная цепная реакция -- Ядерный реактор -- Термоядерная реакция






Знаете ли вы?

Урановое ядерное топливо

Урановое ядерное топливо получают переработкой руд:
1. для бедных месторождений, там где концентрация урана менее 3%, используется способ подземного выщелачивания руд. Через закачные скважины под землю над месторождением закачивается серная кислота. Через откачные скважины специальными насосами раствор серной кислоты с ураном поднимается на поверхность. Далее он поступает на извлечение и обогащение урана.
2. для рудных месторождений с достаточным содержанием урана используют различные способы обогащения добываемой руды.

Из обогащенного урана изготавливают «таблетки» ТВЭЛов для ядерных реакторов.
В ядерных реакторах ядерное топливо используется в виде таблеток размером в несколько сантиметров, где оно обычно располагается в герметично закрытых тепловыделяющих элементах (ТВЭЛах), которые затем объединяются по нескольку сотен в тепловыделяющие сборки (ТВС).

При работе ядерного реактора, топливо выгорает не полностью. После извлечения из реакторов ТВЭЛы проходят выдержку в течение 3—6 лет в специальных хранилищах, а затем направляются на переработку для восстановления топлива и повторного его использования.
ТВЭЛы разрезают на части и растворяют в азотной кислоте, далее из раствора выделяют чистые соединения урана и плутония.
Непригодные к регенерации отходы ядерного топлива направляют на захоронение.



Устали? - Отдыхаем!

Вверх