Реферат: Термоядерный синтез для производства электроэнергии в России и проблемы этого проекта для общества
Реферат
"Термоядерногосинтез для производства электроэнергии в Россиии проблемыэтого проекта для общества."
Горскин Дмитрий
кафедра научного военного коммунизма и экономнойэкономики.
Московский государственный университет имени Н.Э. Баумана
2002год
Вступление
ВРоссии много средств тратилось, тратится и будет тратиться на развитие системы производстваэлектроэнергии с помощью управляемой термоядерной
реакции.Этой проблемой занималисьв CCCР И.В.Курчатов, А.Д.Сахаров,И.Е.Тамм, Л.А.Арцимовичь, М.А. Леонтовичь, Е.П. Велихов. К сожалению мы не имеем правознать, сколько денег истрачено и тратиться на этот проект, но я могу изложитьпроблемы, которые возникали и возникнут у общества при использовании термоядерныхреакторов. Все материалы взяты из открытых источников, поэтому автор надеется,что он не будет посажет в тюрьму работниками ФСБ, как многие российские экологи( например Пасько или как заведующий моей кафедры Э1 Бабкин А.И.
Главная цель проекта- создать дешевый источник электоэнергии. По международному проекту подназванием ИТЭР предполагается создать неавтоматизированную станцию,стоимостью более миллиарда долларов только для поверки возможностиосуществления процесса.
Предполагается, что одна установка будет вырабатывать около 800 Мегаватт электроэнергии.
Впротивовес этому в США создается сеть небольших автоматов — ветроэлектростанций, каждая из которых будет вырабатывать 1,5 Мегаваттэлектроэнергии по цене 4 цента за киловатт. Стоимость каждой станции 1,2миллиона долларов. Шумовое загрязнение — их отходы. Выработку электроэнергиипланируется довести до 20 процентов от общей, что будет равно количествуэлектроэнергии добываемой на всех АЭС в США.
1.Краткая история проекта.
В1951 году А.Д. Сахаровым предложен термоядерный бридер (реактор), в котором нейтронытермоядерной реакции D+T (дейтерий и тритий) используются для накопленияплутония или урана 233 и трития."Плутоний и уран 233 сжигаются в относительно простых (не бридерных) реакторахпроизводством энергии, трития и делящихся веществ. По видимому, именно на этом путиуправляемая термоядерная реакция раньше всего сможет приобрести практическоезначение.Работы были
доложеныИ.В.Курчатовым при посещении им Харуэллской лаборатории в
1956г.(во время визита Хрущева и Булганина в Великобританию)и затем
опубликованыв трудах Женевской конференции по мирному использованию
атомнойэнергии.В докладе 1960 г обсуждалась возможность осуществления управляемойтермоядерной реакции помощью лазера.
Всвязи предложенной раяом авторов идеей «взрывного бридинга»
Сахаровв нескольких докладах внес ряд дополнительных предложений.В частности, онпредложил использование подземной «гофрированной»камеры.
Рольпрочных стенок, удерживающих давление продуктов взрыва, в этом ва
риантеполучает грунт, а герметизацию осуществляет тонкостенная камера.
Ве же этот проект может вызывать опасения в смысле радиоактивного за
ражения,и, быть может, его следует осуществлять на Луне, доставляя про
изведенноегорючее на Землю грузовыми ракетами".(1)
Интересно. что часть ученых в МГУ им. Ломоносова считают реальной идею
отправлять радиоактивные отходы в Космос.При этом они не знаютсколько стоит стоимость выведения 1 кг полезного гуза на орбиту ( не говоря ужео далеком космосе.)
Этипроекты УТС были сделаны с целью использования их в военных проектах.
Послекончины академика Л.А. Арцимовича в 1975 году руководителем государственной
программыв СССР по управляемому термоядерному синтезу становиться Е.П.Велихов.
СССРраспался, но программа в урезанном виде продолжается. Сейчас этот проект сталмеждународным. Совет ИТЭР по проекту международного экспериментальноготермоядерного реактора возглавляет Е.П.Велихов. США потратив 15 миллиардовдолларов вышли из этого проекта, остальные 15 миллиардов уже потраченамеждународными научными организациями.
2.Технические, экологические и медицинские проблемы.
При работе установок управляемого термоядерного синтеза (УТС).
возникаютнейтронные пучки и гамма излучение, а так же возникают радиоактивные ядра(атомы) -радионуклиды.
Источники монохроматических пучков нейтронов будут иметь энергию 14 Mэв. Нейтрон — элементарная частица с нулевым электрическим зарядом.Чуть больше массы протона.В свободном состоянии нестабилен и испытывает ветта распад.«Из-за отсутствия унейтонов электрического заряда они глубоко проникают внутрь большинстваматериалов, что позволяет их рассматривать как доcтаточно прозрачныесреды для распространения нейтронных волн». (2)
Топливомдля УТС будет являться тритий — малотоксичный элемент. Период полураспала12,43 лет.
Проблемудиффузии водорода через многие металлы, в частности через сталь опускаем.
Лучшимиз известных замедлителей нейтронов является тяжелая вода (D2О).
Приоблучении нейтронами металлов наблюдается распухание металлов. Происходитизменение их формы и размеров.Этот процесс для стали называется вакансионноераспухание стали. Этот процесс будет приводить к деформации при длительномвозднйствии интенсивных потоков быстрых нейтронов.
Приоблучении потоками частиц, образуются радиационные дефекты.Энергияпереданная твердому телу, приводит к разрыву межатомных связей и смещению
атомов.
Можно предполагать, что на оборудование УТС будут оказывать коррозионноевоздействие накапливающихся продуктов деления. Например ТВЭЛы могут работать,всего около 1.5 лет при гораздо меньшем уровне энергий нейтронов на АЭС.
Покане известны материалы, которые можно было бы использовать длительно
наУТС. Величина тепловых потоков и ионизирующего облучения настолько велика, чтони одно из известных материалов не может длительно работать при них.А так каких величина определяется самим рабочим процессом, то и невозможно точнорассчитать, когда конструкция не выдержит. Приборы должно контролироватьпостоянно состояние конструкции, как например сейчас контролируется уголраскрытия трещин на трубопроводах на АЭС.Т.е. конструкция еще может работать доразрушения, если угол раскрытия трещины становится не более определеннойвеличины градусов. Но если есть трещины, значит есть и утечки.
К вредным воздействиям УТС является выработка мутантов вирусов и бактерий, вырабатывающих вредные вещества.Особенно это касается вирусов ибактерий, находящихся в теле человека. Появление злокачественных опухолей изаболевания раком, будет скорее всего распространенным заболеванием жителейпоселков, живущих рядом с УТС. Жители всегда больше страдают, так как у них нетникаких средств защиты. Дозиметры дороги, а лекарства недоступны. Отходы от УТСбудут тайно сбрасывать в реки, стравливать в воздух или закачивать в подземныепласты, что происходит сейчас на АЭС. «Какое счастье, что я не доживу дотого времени, когда вы его сделаете » — это слова о создании УТСакадемика Александрова своим друзьям.
Помимо повреждений, проявляющихся вскоре после облучения в больших дозах,ионизирующее излучение вызывает отдаленные последствия.В основном канцерогенези генетические нарушения, которые могут возникнуть при любых дозах ихарактере облучения( разовом, хроническом, локальном).
Достоверного определений отдаленных последствий от радиационногооблучения препятствует отсутствие достаточного статистического материала иадекватных контрольных групп животных, а главное огромный фон аналогичныхзаболеваний у человека, вызванных иными канцерогенными и мутагенными факторамифакторами окружающей среды. Поэтому при нормировании допустимых доз облучениявероятность отдаленных последствий рассчитывают, используя линейнуюэкстраполяцию эффекта больших доз в область малых и при допущениях отождественности возникаюзих повреждений и возможномти переноса данных сживотных на человека (3).
По сообщениям от врачей, кто регистрировал заболевания работников АЭС, сначалаидут сердечно сосудистые заболевания( инфаркты), затем рак. Сердечная мышцаистончается под действием радиации, становиться дряблой, менее прочной.Встречаются совсем непонятные заболевания. Например отказ работы печени. Нопочему это происходит, никто из врачей до сих пор не знает. При попаданиирадиоактивных веществ при аварии в дыхательные пути врачи вырезаютповрежденные ткани легкого и трахеи и инвалид ходит с переносным устройством,для дыхания. Поэтому когда инвалид говорит, то голос его прерывается и слышеншипяший звук (личное наблюдение в городе Обнинске).
3.Экономическиепроблемы.
Присоздании УТС предполагается, что это будет крупная установка, оснащенная
мощнымикомпьютерами. Это будет целый маленький город. Но в случае аварии или поломкиоборудования или распада государства, работа станции будет нарушена.
Этоне предусмотрено например в современных проектах АЭС.Считается. что главное ихпостроить, а что будет потом не важно.
Нов случае отказа 1 станции много городов останется без электроэнергии.Это можно наблюдать на примере АЭС в Армении. Вывоз радиоактивных отходов сталочень дорог. По требованию зеленых АЭС была закрыта. Население осталось безэлектроэнергии, оборудование электростанции износилось, а деньги выделенныемеждународными организациями на восстановление расстрачены правительствомАрмении на личные цели.
Электроэнергиюстали поставлять из Турции бесплатно как гуманитарную посощь. Свет бываеттолько с 12 ночи до 4 утра. Жители больших городов в ночное время начинаютстирать. Для отопления зимой там вырубают леса, даже из заповедников. Люди безтепла болеют.
Серьезной экогомической проблемой является дезактивация заброшенныхпроизводств, где производилась переработка урана. Например «в городе Актау — собственный маленький»чернобыль". Он расположен на территориихимико-гидрометаллургического завода. Излучение гамма-фона в цехе попереработке урана (ГМЦ) местами достигает 11000 микрорентген в час, среднийуровень фона — 200 микрорентген(Обычный естественный фон от 10 до 25микрорентген в час). После остановки завода здесь вообще не проводиласьдезактивация. Значительная часть оборудования, около пятнадцати тысяч тонн,имеет уже неснимаемую радиоактивность. При этом столь опасные предметы хранятсяпод открытым небом, плохо охраняются и постоянно растаскиваются с территорииХГМЗ. Причем масштабы краж радиоактивного металла имеют, если так можновыразиться, промышленные объемы.
— Грузовиком сносят секцию забора, въезжают на зараженную территорию,загружаются, и куда потом этот металл исчезает, совершенно непонятно, — делитсяпереживаниями инспектор Ю. Чопоров.
Оборудование,так привлекающее мародеров, сделано из высоколегированной нержавеющей стали сдвадцати- и девяностопроцентным (в некоторых деталях) содержанием никеля.Существует версия, что актауский высокорадиоактивный лом переправляют в Иран,якобы каспийских соседей очень интересует зараженный металл. Версия выглядитвесьма правдоподобно, так как местные пункты сбора металлолома уже год какминимум не принимают «фонящие» детали.
Теперьсанврачи столкнулись с другой проблемой. Мелкие воришки, притащившие«грязное» железо в пункт приема, не относят его туда, откуда взяли,когда им отказывают в приеме, а выбрасывают детали за ближайшим углом,где-нибудь посреди микрорайона. Нетрудно представить, что сулит ребенку,играющему поблизости, железка, излучающая тысячи микрорентген (норма — 10-12микрорентген в час).
Иногда«фонящие» емкости с водой находят у дачников, которые поливают из нихсвои огороды. А резиновыми лентами от транспортеров с урановых рудниковпредприимчивые дачники выстилают на своих огородах дорожки, излучающие по сорокмикрорентген в час. Радиоактивных материалов очень много, и они дешевы. Из нихможно строить дачные домики и песочницы для детей. В общем, никто здесь, вАктау, на плохую экологию не жалуется."(5)
Поэтомураз не существует вечных производств, в связи с появлением новых технологийцУТС может быть закрыта и тогда предметы, металлы cпредприятия попадут на рынок и пострадает местное население.
Всистеме охлаждения УТС будет использоваться вода. Но по данным экологов, еслибрать статистику по АЭС, вода из этих водоемов не пригодна для питья.
Напримерза тридцать лет вКазахстане появилось озеро Кошкар-Ата. «Жители города Актау называют его „мертвымозером“ и демонстрируют как достопримечательность гостям, проезжая подороге из аэропорта в город. Над водой не летают птицы, в озере не водитсяничего живого. Только верблюды способны пить эту воду без видимых последствий.Однако влияние такого водопоя на животных и людей, потребляющих их мясо,учеными не исследовалось.
Серый, соттенками зеленого грунт, словно панцирь, сковывает здесь берега. На нем неоставалось следов, а звук шагов создавал иллюзию ходьбы по твердому картону.
По даннымэкспертов, водоем полон тяжелых металлов (в частности, тория-232), и внекоторых местах уровень гамма-излучения достигает 50 — 60 микрорентген в час.В Казахстане нет никакой информации о том, что кто-то занимается здесьисследованиями воздействия всего этого на людей.
Возможно,жителей Актау спасает фосфогипс — вещество, образующееся в результатепроизводства фосфорных удобрений.
Благодаряэтому веществу, жесткой коркой покрывшему берега, пыль со дна мертвого озерасейчас не активна. И значит, опасность не так велика.
Какова жедальнейшая судьба озера Кошкар-Ата, сейчас неизвестно. Возможно, оно полностьювысохнет, и тогда потребуется, как в Чернобыле, срезать полуметровый слой землидля захоронения. Возможно, ученые придумают другой способ обезвредить дно. Аможно использовать уже проверенный метод: запустить цех по производствуфосфорных удобрений, говорят, это сейчас очень прибыльное дело. Тогда вКошкар-Ата снова станут сливать фосфогипс, и уровень воды поднимется добезопасного.»
Тоесть сейчас, при строительстве АЭС не предусматриваются средства, которые бывозвращали местность в первоначальное состояние.И после закрытия предприятияникто не знает как захоронить накопившиечя отходы и очистить бывшеепредприятие. Принцип экономии средств на экологию на УТС позволит производителям эдектроэнергии жить за счет окружающей среды и не думать оместном населении. Оно же не будет знать имён проектантов, и имениуправляющих УТС. Все они будут невидимы и не будут подчиняться местнымвластям. Доступ населения на территорию УТС будет запрещен. УТС будетразсещаться в закрытом для посторонних городом.
Основной необходимостью строительства УТС внушается мысль, что через много лет, не появятся новыетехнологии производства электроэнергии, которые бы смогли заменитьсуществующие. Например, сечас стоимость производства электроэнергиивырабатываемая солнечными электростанцией в 2 раза превышает стоимость,вырабатываемую на АЭС в США. Стоимость ветроэлектроэнергии в 2 раза дешевле,чес вырабатываемая на АЭС. Но еще 60 лет не было ни АЭС, ни солнечныхэлементов.Так почему же отрицается обществом появление принципиально новыхтехнологий через 50 лет, которые заменят УТС?
Не решенаи проблема переработки отходов.
Например,Российский научный центр «Курчатовский институт» совместно с МосНПО«Радон». Как сообщили в информационном центре«Радон-пресс», радиологам предстоит утилизировать около двух тысячтонн радиоактивных отходов, общая активность которых оценивается в 100 тысячкюри. Они были захоронены в период с начала 50-х до середины 70-х годов наспециально выделенной площадке Курчатовского центра.То есть их захоронят, ноуже в меньшем обьеме в другом месте.
Но самиотходы остануться и постоянно будут выделять радиоактивные газы.
ВМоскве в 2002 году прошла конференция ученых по проблемам ресурсов. Газ должензакончиться через восемьдесят лет, а нефть — через шестьдесят. Если черезполвека иссякнут запасы урана, то искать новые источники ресурсов придется дажеатомщикам. Вот почему отработанное ядерное топливо сегодня становитсястратегическим сырьем. Оно на девяносто пять процентов может быть использовановновь.
С другойстороны те же самые сроки о скором окончании нефти и газа, говорили 50 леитназад, но были освоены новые технологии добычи нефти и газа в морях. И цифрыопять изменились. Поэтому не стоит доверять российским ученым, когда ониговорят о сроках конца месторождений газа и нефти.
Ноесли атомная энергетика производит сейчас только 10 процентов электроэнергии,потребляемой в стране, то она никогда не сможет увеличить выработку в 9 раз,по сравнению с сегодняшним годом, когда закончится нефть и газ и уголь. Значит,нужно искать способы экономии электроэнергии и использовать возобновляемыеисточники энергии, а так же отказываться от энергоемких производств. Необходимоповышать цену электроэнергии. Так и делают в других странах.
Приведупример США. На поиск новых высокотемпературных сверхпроводников тратят около300 миллионов долларов в год. В России 1 миллион. Выработку электроэнергииветровыми электростанциями планируется довести до 20 процентов в год, то естьдо производства электроэнергии атомными станциями.В России их вообще нестроят.
Интересно, что стоимость 1 киловат часа выработанной на ветровой АЭС 4 центаодна ветроустановка по мощности 1.5 Мегавата и их строят группами по несколько
сотен.Так дешевле. Интересно, что российский ученый (4) почти в 500 раз занижаетданные по мощности единичной ветроэлектростанции в статье написанной 10 летназад.
Интересно,как он лихо сразу называет УТС чистой.
«Из всех термоядерных иускорительных источников нейтронов явно редпочтительным является импульсивнопериодический источник на основе лазерного термоядерного синтеза (ЛТС).Причинапредпочтения заключается, помимо прочего, в компоновочно конструктивной схеме,только для ЛТС камера мишени — зона термоядерногогорения -отделена от энергопитания (собственно лазеров) на десятки метров. Самапо себе камера сгорания с соответствующими каналами для излучения лазера (лучшевсего с одним каналом -односторонней под светкой) компактна и достаточно просторазмешается в активной зоне реактора. Вообразить подобное для токамака илиускорителя практически невозможно.
Но коль скоро необходимый лазер создан и реакциявозбуждена, то зачем уран, деления,- не проще ли ограничиться одной термоядернойэнергией? Как „чистой“!
Слово»чистой" взято в кавычки не случайно.Реактор АЭС содержит огромнуюрадиоактивность, и, даже уменьшенная в 100 раз, она по прежнему
огромна.Термоядерные реакции производят высокоэнергетические нейтроны, которые, дажеесли нет в окружении урана, взаимодействуют со всеми кон
структивнымиматериалами, при том как надпороговые по разным каналам:(n,2n) (n, р)(n — нейтрон и p-протон)Вследствие этихреакций возникает своя, так называемая наведенная, радиоактивность, в сущности,ничем не отличающаяся от осколочной. Подбором материалов, возможно,удастся избежать длиннопериодной
радиоактивности- в этом основное преимущество термоядерного способа производства энергии посравнению с делительными, в которых характер ра
диоактивностидиктуется природой явления и не регулируется.
Такойлазер, способный выстреливать один илинесколько раз в секунду в продолжении десяти лет, стоит, по оценкам, не менее 1млрд.долларов." (4)
Не правдали есть разница с ветроустановкой стоящей 1,3 миллиона долларов, котораявырабатывает 1,5 Мегавата электроэнергии ивходящая в систему нескольких тысяч подобных установок. И никаких проблем сотходами, с последствиями аварий.
Ущербот Чернобыльской аварии превысил доход от электроэнергии, полученной всеми АЭСв СССР(4).Но тем не менее они продолжаютстроиться в России.Значит решение о строительстве АЭС не зависит от прибыли,которую они приносят. Решение о их строительства принимается без референдумов,неизвестными людьми. То же самое будет происходить при строительстве УТС.Общество не будет знать стоимость аварии на УТС.
Интересно,что не удалось даже осуществить проект МГД электростанции.Температура в 2000градусов и щелочные продукты сгорания не позволили реализовать данный проект напромышленной основе. А при термоядерном синтезе температура должна достигать100 миллионов градусов.
Выводы:
1. Исходя из вышесказанного,можно сделать вывод, что энергетика на основе УТС не нужна, опасна инеобходимо искать другие источники электроэнергии и улучшать способы уменьшенияпотерь при ее транспортировке (используя высокотемпературные сверхпроводникиуже удается в 3 раза повысить передаваемую мощность по кабелю), как этоделается в США и Европе.
2. Учитывая власть и контрольруководителей атомной промышленности в России, обществу будет навязаностроительство очень сложного и ненадежного гибридного атомного реактора и УТС.
3. Поскольку зарождение проекта УТС было начато военными и учеными коммунистами,работниками атомной прсышленности, работающими в неизвестных военныхорганизациях, то остановить этот проект может только общество. Доводы обопасности и неэкономичности данного проекта, для них не аргумент. Они на этомпроекте зарабатывают деньги.
Библиография
(1)Б.Л.Альтшуллер.«О научных трудахА.Д.Сахарова» Успези ФизическихНаук, 1991, т.161, стр.3-27
(2) -Физическаяэнциклопедия т.3. стр.273 (4 обзац), Москва, 1992
(3)-Физическаяэнциклопедия т.4. стр.200 (3 обзац), Москва, 1994
(4) Успехи Физических Наук «Безопасность — ключевой моментвозрождения ядерной энергетики» Л.П.Феоктистов , 1993 г. Том 163,№ 8
(5)Газета Московскиеновости ????????? ???????? 6 декабря 2001 год