Атомная энергетика и Атомное оружие. Основные противоречия

Министерство  образования и науки РФ

              Федеральное государственное образовательное  учреждение «Национальный Исследовательский Томский Политехнический Университ» 

   

Кафедра АТЭС

                                           
 

Атомная энергетика и Атомное  оружие. Основные противоречия.  

                               Реферат   по  дисциплине «Основы  атомной энергетики»

                                                                                                                       
 
 
 
 
 

                                                                                                                       
 

                                                                                                                       Выполнил:

                                                                                                                          Студент группы 5011 Некрасов М.

                                                                                                                        Проверил:

                                                                                                                          Антонова А.М. 
 
 
 

                                                              2011 г.

Содержание 

1.  Атомная   энергетика

       1.2.    Получение ядерной энергии.

       1.4. Термоядерная энергия – основа  энергетики будущего.

       1.5  Возможности по использованию  топлива на основе оружейного  плутония в ядерных          

               реакторах                                                                                                

2.  Атомное оружие

       2.1. Современные атомные бомбы  и снаряды. 

       2.2. Современное термоядерное оружие.

       2.3. Чистая  водородная бомба.

3.  Литература 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.    Атомная энергетика.  

Ядерная энергия  играет

исключительную роль в современном мире: ядерное оружие оказывает влияние на

политику, оно нависло  угрозой над всем, живущим на Земле. А пока человечество

стремится утолить  свои непрерывно растущие потребности  в энергии путем

беспредельного развития ядерной энергетики, радиоактивные  отходы загрязняют

нашу планету. В  действительности жизнь на Земле  всегда зависела от ядерной

энергии:

ядерный синтез питает энергией Солнце, радиоактивные процессы в недрах Земли

нагревают ее жидкое ядро влияют на подвижность материковых плит. Ядерная

энергия выделяется, во-первых, при радиоактивном распаде  и делении

атомного   ядра, а во-вторых, с процессе

синтеза – слияния  легких ядер в более тяжелые. 

1.2.   Получение ядерной энергии.  

Получение ядерной  энергии в больших количествах  впервые было достигнуто

в цепной реакции  деления ядер урана. Когда изотоп уран-235 поглощает нейтрон,

ядро урана распадается  на две части и при этом вылетают два – три нейтрона.

Если из числа  нейтронов, образующихся после каждого  акта деления, в следующем

участвует в среднем  более одного нейтрона, то процесс  экспоненциально

нарастает, приводя  к неуправляемой цепной реакции.  

Для преобразования ядерной энергии в электрическую этот процесс

необходимо замедлить  и сделать управляемым; тогда  его можно использовать для

получения тепла, которое  затем превращается 

в электричество. Ядерный  реактор – это своего рода «печка».   Вероятность

деления ядра урана-235 велика,

если последний  движется сравнительно медленно (со скоростью  около 2 км / c ).

Для замедления нейтронов  в ядерный реактор помещают специальные

материалы, называемые замедлителями.  
 

1.4. Термоядерная энергия – основа энергетики будущего.  

Первая половина 20 века завершилась крупнейшей победой науки – техническим решением задачи использования громадных запасов энергии тяжелых атомных ядер – урана и тория. Этого вида топлива, сжигаемого в атомных котлах, не так уж много в земной коре. Если всю энергетику земного шара перевести на него, то при современных темпах роста потребления энергии урана и

тория хватит лишь на 100 – 200 лет. За этот же срок исчерпаются  запасы угля и нефти.  

         Вторая половина 20 века будет веком термоядерной энергии. В термоядерных реакциях происходит выделение энергии в процессе превращения водорода в гелий. Быстро протекающие

термоядерные реакции  осуществляются, как говорилось выше, в водородных бомбах.

Сейчас перед наукой стоит задача осуществления термоядерной реакции не в виде

взрыва, а в форме  управляемого, спокойно протекающего процесса. Решение этой

задачи даст возможность  использовать громадные запасы водорода на Земле в

качестве ядерного топлива.  

         В термоядерных реакторах, безусловно, будет использоваться не обычный, а тяжелый водород.   В результате использования водорода с атомным весом, отличным от   наиболее часто встречающегося в природе, удастся получить ситуацию, при которой литр обычной воды по энергии окажется равноценен примерно 400 литрам нефти. Элементарные

расчеты показывают, что дейтерия (разновидность водорода, которая будет

использоваться в  подобных реакциях) хватит на земле  на сотни лет при самом

бурном развитии энергетики, в результате чего проблема заботы о топливе отпадет

практически навсегда.  

1.5 Возможности по использованию топлива на основе оружейного плутония в ядерных реакторах 

 Топливо на  основе оружейного плутония может  быть использовано в ядерных  реакторах различных типов, но  наиболее реальным в России  является использование этого  топлива в действующих и сооружаемых  реакторах двух типов: 

быстрые реакторы типа БН;

реакторы на тепловых нейтронах ВВЭР-1000. 
 

Использование реакторов  БОР-60 и БН-600 может обеспечить начало промышленной реализации программы  энергетического использования  высвобождаемого оружейного плутония в России уже в XX веке. Темп использования плутония в этих реакторах может составить ~ 100 кг в год с возможностью постепенного увеличения до ~ 300 кг в год. 

Легководные реакторы ВВЭР-1000. 

В настоящее время  в России имеется 7 действующих и 3 строящихся реактора ВВЭР-1000, расположенных  на площадках четырех АЭС в  Европейской части России. В каждом из них может быть потреблено от 250 до 280 кг плутония в год. Проводится НИОКР по внедрению МОКС-топлива на основе оружейного плутония на АЭС с реакторами ВВЭР-1000 и продлению срока эксплуатации реакторов ВВЭР-1000. Статус работ по этим реакторам. 

Реакторы других типов 

 На последующих  этапах развития атомной энергетики  России для целей использования  высвобождаемого оружейного плутония  могут быть использованы вновь  создаваемые реакторы других  типов. 
 
 
 

 

2.    Атомное оружие.  

Атомное оружие –  самое мощное оружие на сегодняшний

день, находящееся на вооружении пяти стран-сверхдежав: России, США,

Великобритании, Франции  и Китая. Существует также ряд  государств, которые ведут

более-менее успешные разработки атомного оружия, однако их исследования или не

закончены, или эти  страны не обладают необходимыми средствами доставки оружия к

цели, что делает его бессмысленным. Индия, Пакистан, Северная Корея, Ирак, Иран

имеют разработки ядерного оружия на разных уровнях, ФРГ, Израиль, ЮАР и Япония

теоретически

обладают необходимыми мощностями для создания ядерного оружия в сравнительно

короткие сроки. 
 

2.1. Современные атомные бомбы и снаряды.  

В зависимости от мощности атомного заряда атомные

бомбы, снаряды делят  на калибры: малый, средний и крупный. Чтобы получить

энергию, равную энергии  взрыва атомной бомбы малого калибра, нужно взорвать

несколько тысяч  тонн тротила. Тротиловый эквивалент атомной  бомбы среднего

калибра составляет десятки тысяч, а бомбы крупного калибра – сотни тысяч тонн

тротила. Еще большей  мощностью может обладать термоядерное (водородное) оружие,

его тротиловый эквивалент может достигать миллионов и  даже десятков миллионов

тонн.  

         Атомные бомбы, тротиловый эквивалент которых равен 1- 50 тыс. т, относят к классу тактических атомных бомб и предназначают для решения оперативно-тактических задач. К тактическомуоружию относят также артиллерийские снаряды с атомным зарядом мощность 10 – 15 тыс. т. и атомные заряды (мощностью около 5 – 20 тыс. т) для зенитных управляемых

снарядов и снарядов, используемых для вооружения истребителей. Атомные и водородные бомбы мощностью свыше 50 тыс. т относят к классу стратегического оружия.

         Ядерное оружие подразделяется на 2 основных типа: атомное и водородное (термоядерное). В атомном оружии выделение энергии происходит за счет реакции деления ядер атомов тяжелых

элементов урана  или плутония. В водородном оружии энергия выделяется в результате образования (или синтеза) ядер атомов гелия из атомов водорода. Виды термоядерного оружия будут рассмотрены ниже.  

2.2. Современное термоядерное оружие.  

Современное термоядерное оружие относится к

стратегическому оружию, которое может применяться авиацией для разрушения в

тылу противника важнейших промышленных, военных  объектов, крупных городов как

цивилизационных центров. Наиболее известным типом термоядерного оружия являются

термоядерные (водородные) бомбы, которые могут доставляться к цели самолетами.

Термоядерными зарядами могут начиняться также боевые части  ракет различного