L'énergie nucléaire dans la présentation de l'Oural. Présentation L'énergie nucléaire : avantages et inconvénients. Nucléaire et environnement
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Le monde entier, couvrant de la terre au ciel, Alarmant plus d'une génération, Le progrès scientifique marche à travers la planète. Qu'est-ce qui se cache derrière ce phénomène ? L'homme est allé dans l'espace et était sur la lune. La nature a de moins en moins de secrets. Mais toute découverte est une aide à la guerre : Le même atome et les mêmes missiles... Comment utiliser la connaissance est l'affaire des hommes. Pas la science - le scientifique est en charge. Qui a donné le feu aux gens - Prométhée avait-il raison, comment le progrès deviendra-t-il la planète ?
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Découverte d'Antoine Becquerel Février 1896 Paris Expérience : Sous une soucoupe aux sels d'uranium, posée sur une plaque photographique enveloppée dans du papier opaque, a placé une croix. Mais l'exposition des sels a dû être reportée en raison du temps nuageux. Et en attendant le soleil, il a mis toute la structure dans un tiroir du buffet. Le dimanche 1er mars 1896, sans attendre le temps clair, il décida, juste au cas où, de développer une plaque photographique et, à sa grande surprise, y trouva les contours nets d'une croix. Les sels d'uranium émettaient un rayonnement qui pénétrait les couches de papier opaque et a laissé une trace distincte sur la plaque photographique sans "Recharger" en lumière 1903 Prix Nobel pour la découverte de la radioactivité naturelle
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Découverte du radium Pierre Curie 1859 - 1906 Maria Sklodowska - Curie 1867 - 1934 Les rayons découverts par A. Becquerel intéressent Marie Curie Il s'avère que de tels rayons ne proviennent pas uniquement de l'uranium. Le mot "rayon" est latin pour "rayon". Par conséquent, Maria a suggéré d'appeler radioactives toutes les substances qui émettent des rayons invisibles. Le travail de Marie, très intéressée par son mari Pierre. Bientôt, ils découvrirent des rayons envoyés par un élément inconnu ! Ils ont appelé cet élément le polonium, et après un certain temps, ils l'ont découvert - le radium. Et pas seulement pour découvrir, mais aussi pour obtenir un tout petit morceau de radium Prix Nobel pour la découverte du phénomène de la radioactivité
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En 1961, N.-É. Khrouchtchev a déclaré haut et fort qu'il y avait en URSS une bombe de 100 millions de tonnes de TNT. "Mais", a-t-il noté, "nous ne ferons pas exploser une telle bombe, car si nous la faisons exploser même dans les endroits les plus reculés, alors nous pouvons assommer nos fenêtres". De l'histoire
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Igor Vasilievich Kurchatov - l'homme qui a assuré la sécurité du pays 01/02/1903 - 02/07/1960 1932 Kurchatov a été l'un des premiers en Russie à étudier la physique du noyau atomique. En 1934, il étudia la radioactivité artificielle, découvrit l'isomérie nucléaire - la désintégration d'atomes identiques à des vitesses différentes. En 1940, Kurchatov, avec GN Flerov et KA Petrzhak, a découvert que les noyaux atomiques d'uranium peuvent subir une fission sans l'aide d'une irradiation neutronique - spontanément (spontanément). En 1943, il commença à travailler sur un projet de création d'une arme atomique. 1946 - le premier réacteur européen sous la direction de IV Kurchatov à Obninsk La création d'une bombe atomique domestique a été achevée en 1949 et en 1953, une bombe à hydrogène est apparue. La construction de la première centrale nucléaire au monde, qui a donné du courant en 1954, est également associée au nom de Kurchatov. Il est à noter que les mots "Atom devrait être un ouvrier, pas un soldat" appartenaient à Kurchatov.
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1 g U - 75 MJ = 3 tonnes de charbon 1 g Mélange deutérium-tritium - 300 MJ =? tonnes de charbon. Rendement énergétique des réactions
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La fusion thermonucléaire est une source d'énergie inépuisable et respectueuse de l'environnement. Conclusion:
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(Fusion thermonucléaire contrôlée) Projet Tokamak (chambre à courant-aimant) A haute température (de l'ordre de centaines de millions de degrés), maintenir le plasma à l'intérieur de l'installation pendant 0,1 à 1 s. problème TCB
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Schéma de la bombe nucléaire 1-explosif commun ; 2-plutonium ou uranium (la charge est divisée en 6 parties, dont la masse de chacune est inférieure à la critique, mais leur masse totale est supérieure à la critique). Si vous connectez ces pièces, une réaction en chaîne commencera, se déroulant en millionièmes de seconde - une explosion atomique se produira. Pour cela, des parties de la charge sont combinées à l'aide d'un explosif conventionnel. La connexion s'effectue soit en "tirant" l'un vers l'autre deux blocs de matière fissile de masse sous-critique. Le second schéma consiste à obtenir un état supercritique en comprimant la matière fissile avec une onde de choc focalisée créée par l'explosion d'un explosif chimique classique, auquel on donne une forme très complexe pour la focalisation et la détonation est effectuée simultanément en plusieurs points.
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Réaction nucléaire en chaîne incontrôlée. Arme nucléaire. Propriétés de combat 1. Onde de choc. Formé à la suite d'une augmentation brutale et extrêmement forte de la pression dans la zone de réaction nucléaire. C'est une vague d'air fortement comprimé et chauffé (de 40 à 60 % de l'énergie) qui se propage rapidement autour du centre de l'explosion 2. Rayonnement lumineux 30 à 50 % de l'énergie) 3. Contamination radioactive - 5 à 10 % de l'énergie) -l'infection du terrain dans la zone de l'épicentre lors de l'explosion aérienne est principalement causée par la radioactivité se produisant dans le sol à la suite de l'exposition aux neutrons. 4. Rayonnement pénétrant. Le rayonnement pénétrant est le flux de rayons gamma et de neutrons émis lors d'une explosion atomique. La principale source de rayonnement pénétrant sont des fragments de matière chargée fission (5% d'énergie) 5. Impulsion électromagnétique (2-3% d'énergie)
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Des essais d'armes nucléaires ont été effectués pour la première fois le 16 juillet 1945 aux États-Unis (dans la partie désertique du Nouveau-Mexique.) Un dispositif nucléaire au plutonium monté sur une tour en acier a explosé avec succès. L'énergie de l'explosion était d'environ 20 kt de TNT. L'explosion a formé un nuage en forme de champignon, la tour s'est transformée en vapeur et le sol caractéristique du désert en dessous a fondu, se transformant en une substance vitreuse hautement radioactive (16 ans après l'explosion, le niveau de radioactivité à cet endroit était toujours au-dessus de la normale. ) En 1945, des bombes ont été larguées sur les villes d'Hiroshima et de Nagasaki
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La première bombe atomique de l'URSS - "RDS-1" La charge nucléaire a été testée pour la première fois le 29 août 1949 sur le site d'essai de Semipalatinsk. Puissance de charge jusqu'à 20 kilotonnes d'équivalent TNT.
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Bombe nucléaire à utiliser à partir d'une ogive ICBM d'avion supersonique
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1. 1953 - en URSS, 2. 1956 - aux USA, 3. 1957 - en Angleterre, 4. 1967 - en Chine, 5. 1968 - en France. Bombe à hydrogène Plus de 50 000 bombes à hydrogène ont été accumulées dans les arsenaux de divers pays !
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Le BZHRK comprend : 1. Trois modules de démarrage minimum 2. Un module de commande composé de 7 voitures 3. Un wagon-citerne avec réserves de carburant et de lubrifiants 4. Trois locomotives diesel DM62. Le module de lancement minimum comprend trois voitures : 1. Salle de contrôle du lanceur 2. Lanceur 3. Unité de soutien BZHRK 15P961 Système de missile ferroviaire de combat "Molodets" avec un missile nucléaire intercontinental.
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L'explosion d'une charge thermonucléaire d'une capacité de 20 Mt détruira toute vie à une distance pouvant atteindre 140 km de son épicentre.
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Prométhée avait-il raison lorsqu'il a donné le feu aux gens ; Le monde s'est précipité en avant, le monde s'est détaché des sources, Un dragon est né d'un beau cygne, Un gin a été libéré d'une bouteille interdite de nombreux Soleils réunis. Cette énorme boule de feu, rose, changeant de couleur du violet à l'orange, augmentant, est entrée en action de limon naturel, libéré des entraves qui l'avaient noué pendant des milliards d'années. » ... L'un d'eux se tenait la main tendue, paume vers le haut. De petits bouts de papier gisaient dans la paume de sa main. Ramassés par l'onde de choc, les morceaux de papier se sont envolés de la main de l'homme et sont tombés à une distance d'environ un mètre de lui.
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Un réacteur nucléaire est une installation dans laquelle s'effectue une réaction en chaîne contrôlée de fission de noyaux lourds.Le premier réacteur nucléaire : USA, 1942, E. Fermi, fission de noyaux d'uranium. En Russie : 25 décembre 1946, IV Kurchatov La première centrale nucléaire pilote-industrielle au monde d'une capacité de 5 MW est lancée en URSS le 27 juin 1954 à Obninsk. A l'étranger, la première centrale nucléaire industrielle d'une capacité de 46 MW a été mise en service en 1956 à Calder Hall (Angleterre).
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Tchernobyl est un synonyme mondial d'une catastrophe écologique - le 26 avril 1986. Sarcophage de la 4e unité d'alimentation détruit Le premier jour de l'accident, 31 personnes sont mortes, 15 ans après la catastrophe, 55 000 liquidateurs sont morts, 150 000 autres sont devenus handicapés, 300 des milliers de personnes sont mortes de maladies liées aux radiations, au total 3 millions 200 000 personnes ont reçu des doses accrues de radiations
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Énergie nucléaire VVER - réacteur de puissance refroidi à l'eau sous pression RBMK - réacteur nucléaire de haute puissance BN - réacteur nucléaire à neutrons rapides EGP - réacteur nucléaire de puissance au graphite avec surchauffe de la vapeur
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Les sources de rayonnements externes, les rayons cosmiques (0,3 mSv/an), donnent un peu moins de la moitié de tous les rayonnements externes reçus par la population. En trouvant une personne, plus elle s'élève au-dessus du niveau de la mer, plus le rayonnement devient fort, car l'épaisseur de l'entrefer et sa densité diminuent à mesure qu'il s'élève et, par conséquent, les propriétés protectrices diminuent. Le rayonnement de la Terre provient principalement des minéraux qui contiennent du potassium - 40, du rubidium - 87, de l'uranium - 238, du thorium - 232.
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Exposition interne de la population Ingestion avec de la nourriture, de l'eau, de l'air. Le gaz radioactif radon est un gaz invisible, insipide et inodore qui est 7,5 fois plus lourd que l'air. Alumine. Déchets industriels utilisés dans la construction, tels que briques d'argile rouge, scories de haut fourneau, cendres volantes. De plus, il ne faut pas oublier que lorsque le charbon est brûlé, une partie importante de ses composants est frittée en scories ou en cendres, où se concentrent les substances radioactives.
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Explosions nucléaires Les explosions nucléaires contribuent également à l'augmentation de la dose de rayonnement humaine (ce qui s'est passé à Tchernobyl). Les retombées radioactives des tests atmosphériques sont transportées à travers la planète, augmentant le niveau global de contamination. Au total, des essais nucléaires dans l'atmosphère ont été effectués: Chine - 193, URSS - 142, France - 45, États-Unis - 22, Grande-Bretagne - 21. Après 1980, les explosions dans l'atmosphère ont pratiquement cessé. Les tests souterrains continuent à ce jour.
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Exposition aux rayonnements ionisants Tout type de rayonnement ionisant provoque des changements biologiques dans le corps à la fois avec des rayonnements externes (la source est à l'extérieur du corps) et avec des rayonnements internes (les substances radioactives, c'est-à-dire les particules, pénètrent dans le corps avec les aliments, par le système respiratoire). Une seule exposition provoque des perturbations biologiques qui dépendent de la dose totale absorbée. Donc à une dose allant jusqu'à 0,25 Gy. il n'y a pas de violations visibles, mais déjà à 4 - 5 Gy. les décès représentent 50% du nombre total de victimes, et à 6 Gy. et plus - 100 % des victimes. (Ici : Gr. - gris). Le principal mécanisme d'action est associé aux processus d'ionisation des atomes et des molécules de matière vivante, en particulier des molécules d'eau contenues dans les cellules. Le degré d'effet des rayonnements ionisants sur un organisme vivant dépend du débit de dose de rayonnement, de la durée de cette exposition et du type de rayonnement et de radionucléide ayant pénétré dans l'organisme. La valeur de la dose équivalente, mesurée en sieverts (1 Sv. = 1 J / kg), a été saisie. Le sievert est une unité de dose absorbée, multipliée par un facteur qui prend en compte le risque radioactif inégal pour l'organisme des différents types de rayonnements ionisants.
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Dose équivalente de rayonnement : H = D * K K - facteur de qualité D - dose de rayonnement absorbée Dose de rayonnement absorbée : D = E / m E - énergie d'un corps absorbé m - poids corporel
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Quant aux conséquences génétiques des rayonnements, elles se manifestent sous la forme d'aberrations chromosomiques (notamment des modifications du nombre ou de la structure des chromosomes) et de mutations géniques. Les mutations génétiques apparaissent immédiatement dans la première génération (mutations dominantes) ou seulement si le même gène est muté chez les deux parents (mutations récessives), ce qui est peu probable. Une dose de 1 Gy reçue par les hommes sous un faible rayonnement de fond (pour les femmes, les estimations sont moins sûres), provoque l'apparition de 1000 à 2000 mutations, entraînant des conséquences graves, et de 30 à 1000 aberrations chromosomiques pour chaque million de naissances vivantes.
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Les effets génétiques des radiations
L'ère atomique a une longue histoire. Le début a été posé par l'ouvrage de W. Roentgen, "Sur un nouveau type de rayons", publié en décembre 1895. Il les a appelés rayons X, plus tard ils ont été appelés rayons X. En 1896, A. Becquerel découvre que le minerai d'uranium émet des rayons invisibles avec un grand pouvoir pénétrant. Plus tard, ce phénomène fut appelé radioactivité. En 1919, un groupe de scientifiques dirigé par E. Rutherford, bombardant de l'azote avec des particules alpha, a reçu un isotope d'oxygène - c'est ainsi que la première réaction nucléaire artificielle au monde a été réalisée. En 1942, le premier réacteur nucléaire de l'histoire est lancé sous les gradins d'un stade de football de l'Université de Chicago (USA). L'énergie nucléaire est une partie très importante de la vie d'une personne moderne, car elle est actuellement l'une des branches de la science les plus progressistes et les plus en développement. Le développement de l'énergie nucléaire ouvre de nouvelles opportunités pour l'humanité. Mais comme toute nouveauté, elle a aussi ses adversaires, qui soutiennent que l'énergie nucléaire a plus d'inconvénients que d'avantages. Vous devez d'abord découvrir - comment est née l'énergie nucléaire ?
L'Europe était à la veille de la Seconde Guerre mondiale et la possession potentielle d'une arme aussi puissante a provoqué sa création la plus rapide. Des physiciens d'Allemagne, d'Angleterre, des États-Unis et du Japon ont travaillé à la création d'armes atomiques. Réalisant qu'il était impossible de travailler sans une quantité suffisante de minerai d'uranium, les États-Unis achetèrent en septembre 1940 une grande quantité du minerai nécessaire, ce qui leur permit de travailler à plein régime à la création d'armes nucléaires.
Le gouvernement des États-Unis a décidé de créer une bombe atomique dès que possible. Ce projet est entré dans l'histoire sous le nom de « Projet Manhattan ». Il était dirigé par Leslie Groves. Un centre nucléaire américain a été créé aux États-Unis en 1942. Sous sa direction, les meilleurs esprits de l'époque ont été rassemblés non seulement aux États-Unis et en Angleterre, mais pratiquement dans toute l'Europe occidentale. Le 16 juillet 1945, à 5 h 29 min 45 s, heure locale, un éclair lumineux a illuminé le ciel au-dessus d'un plateau des montagnes Jemez au nord du Nouveau-Mexique. Un nuage de poussière radioactive ressemblant à un champignon s'est élevé à 30 000 pieds. Il ne restait sur le site de l'explosion que des fragments de verre radioactif vert, qui se sont transformés en sable.
Au XXe siècle, la société s'est développée rapidement, les gens ont commencé à consommer de plus en plus de ressources énergétiques. Il fallait une nouvelle source d'énergie. De grands espoirs reposaient sur l'utilisation des centrales nucléaires (CNP) pour répondre à l'essentiel des besoins énergétiques mondiaux. La première centrale nucléaire industrielle pilote au monde d'une capacité de 5 MW a été mise en service en URSS le 27 juin 1954 dans la ville d'Obninsk. Avant cela, l'énergie du noyau atomique était principalement utilisée à des fins militaires. Le lancement de la première centrale nucléaire a marqué l'ouverture d'une nouvelle direction dans le secteur de l'énergie, qui a été reconnue lors de la 1ère Conférence scientifique et technique internationale sur les utilisations pacifiques de l'énergie atomique (août 1955, Genève). A l'étranger, la première centrale nucléaire industrielle d'une capacité de 46 MW a été mise en service en 1956 à Calder Hall (Angleterre). Un an plus tard, une centrale nucléaire de 60 MW est mise en service à Shippingport (USA). Au début des années x. 435 centrales nucléaires en exploitation ont généré environ 7 % de l'énergie mondiale.
Les personnes qui ne comprennent pas la conception et l'exploitation des centrales nucléaires pensent qu'il existe un danger lié à ces mêmes centrales nucléaires et ont peur de créer de nouvelles entreprises, elles ont peur d'aller travailler pour ces entreprises et ont généralement une attitude négative envers Ce phénomène. Les manifestants affirment qu'ils ne sont pas contre les technologies nucléaires, mais contre l'énergie nucléaire en tant que telle, car ils la considèrent comme dangereuse. Comme argument, ils citent les événements qui se sont produits il n'y a pas si longtemps à la centrale nucléaire de Tchernobyl et à la centrale de Fukushima. L'accident de la centrale nucléaire japonaise "Fukushima" a changé l'attitude des gens à l'égard de l'énergie nucléaire dans le monde. Cette tendance est clairement démontrée par une enquête menée par la société internationale Ipsos dans 24 pays, où se concentrent environ 60 pour cent de la population mondiale. Dans 21 États sur 24, la majorité des personnes interrogées étaient favorables à la fermeture des centrales nucléaires. Il n'y a qu'en Inde, aux États-Unis et en Pologne, selon Ipsos, que la majorité des citoyens sont encore favorables au maintien de l'utilisation de l'énergie nucléaire.
Il y a deux manières de développer l'énergie nucléaire Selon les prévisions des experts, la part de l'énergie nucléaire va croître et constituer une part importante dans le bilan énergétique mondial. Les gens obtiendront un avenir sûr dans le domaine de l'énergie nucléaire Arrêt des centrales nucléaires en fonctionnement, recherche d'une nouvelle méthode alternative de production d'électricité
Avantages : Chaque année, les centrales nucléaires en Europe évitent l'émission de 700 millions de tonnes de CO2. Les centrales nucléaires en exploitation en Russie empêchent chaque année l'émission de 210 millions de tonnes de dioxyde de carbone dans l'atmosphère ; prix de l'électricité bas et stables (par rapport au coût du carburant) ; Contrairement à l'opinion publique qui prévaut, les experts du monde entier ont reconnu les centrales nucléaires comme les plus sûres et les plus respectueuses de l'environnement par rapport aux autres méthodes traditionnelles de production d'énergie. Par ailleurs, une nouvelle génération de réacteurs nucléaires a déjà été développée et est en cours d'installation, dont la priorité est la parfaite sûreté de fonctionnement. Inconvénients : Les principaux problèmes environnementaux de l'énergie nucléaire sont la gestion des SNF (combustibles nucléaires usés). Ainsi, la majeure partie du combustible nucléaire usé russe est actuellement stockée dans des installations de stockage temporaire dans des centrales nucléaires ; Le problème de l'élimination d'une centrale nucléaire : un réacteur nucléaire ne peut pas être simplement arrêté, fermé et abandonné. Pendant de nombreuses années, il devra être mis hors service, ne réduisant que partiellement le personnel de maintenance. Peu importe ce que l'on veut, partisans ou opposants au développement de l'énergie nucléaire, il est trop tôt pour mettre un terme à la discussion sur l'avenir de l'industrie nucléaire mondiale dans son ensemble. Une chose est incontestable : il est inadmissible de ne compter que sur des spécialistes du nucléaire, amoureux de leur métier, et des responsables de l'industrie nucléaire. Les conséquences des décisions qu'ils prennent sont trop lourdes pour que l'ensemble de la société n'en rende compte qu'à eux. Les personnes et en particulier les organisations de la société civile ont un rôle important, voire essentiel, à jouer dans la discussion et la prise de décisions significatives.
L'accident de la centrale nucléaire de Fukushima -1 est un accident radiologique majeur qui s'est produit le 11 mars 2011 à la suite du plus fort tremblement de terre au Japon et du tsunami qui a suivi. Le tremblement de terre et le tsunami ont touché des alimentations électriques externes et des centrales diesel de secours désactivées, ce qui a provoqué la panne de tous les systèmes de refroidissement normaux et d'urgence et entraîné la fonte du cœur du réacteur des tranches 1, 2 et 3 au cours des premiers jours de la accident.
À la suite du séisme, les préfectures de Miyagi, Iwate et Fukushima ont été gravement touchées. En raison des secousses de 55 réacteurs nucléaires, les systèmes de sécurité ont fonctionné normalement. À la suite du tremblement de terre, 11 des centrales électriques existantes au Japon ont été automatiquement fermées. Après le séisme de magnitude 8,4 à la centrale d'Oginawa, les trois réacteurs ont été arrêtés en mode normal, mais plus tard (deux jours plus tard, le 13 mars), un incendie s'est déclaré dans la salle des turbines de la première unité de puissance, qui a été rapidement localisée. et éteint. À la suite de l'incendie, l'une des turbines a été détruite, aucune émission radioactive dans l'atmosphère n'a suivi. C'est l'eau qui a causé la principale destruction de la centrale de Fukushima-1 : l'eau a noyé les générateurs diesel de secours, qui alimentaient en électricité les groupes électrogènes de la centrale nucléaire après le séisme. La coupure d'électricité nécessaire au fonctionnement des systèmes de contrôle et de protection du réacteur a conduit à d'autres événements tragiques.
Il est vrai que la présence d'iode radioactif et de césium émis par le cœur du réacteur de la centrale nucléaire de Fukushima peu après l'accident a été enregistrée sur le territoire de la Russie (y compris à Moscou). La présence de ces isotopes est enregistrée par des instruments, cependant, non seulement à Primorye ou à Moscou, mais aussi dans le monde entier, comme les experts l'avaient prédit dès le début du développement de l'accident au Japon. Cependant, les quantités de ces isotopes sont si insignifiantes qu'elles ne peuvent avoir aucun effet sur la santé humaine. Par conséquent, les Moscovites et les invités de la capitale n'ont pas besoin de s'approvisionner en préparations contenant de l'iode, sans parler des perspectives d'évacuation. Le directeur du centre hydrométéorologique de Primorye, Boris Kubai, a confirmé que la concentration d'iode -131 est 100 fois inférieure aux valeurs admissibles, il n'y a donc aucune menace pour la santé humaine.
Selon les données disponibles, le volume d'émissions radioactives lors de l'accident de la centrale nucléaire de Fukushima-I est 7 fois inférieur à celui observé lors de l'accident de Tchernobyl. Le nombre de victimes lors de l'accident de la centrale nucléaire de Tchernobyl et de l'élimination de ses conséquences a été beaucoup plus élevé, atteignant 4 000 personnes, selon l'OMS. Cependant, il ne faut pas oublier que l'accident de la centrale nucléaire de Fukushima-I a un caractère fondamentalement différent de celui de la catastrophe de Tchernobyl. À Tchernobyl, le principal danger pour la santé humaine était la libération d'éléments radioactifs immédiatement au moment de l'accident. Par la suite, la contamination radioactive des territoires adjacents à la centrale n'a diminué que du fait d'une diminution naturelle de la radioactivité des éléments instables et de leur érosion progressive dans l'environnement. La centrale nucléaire "Fukushima-I" est située sur la côte de l'océan, à cause de laquelle une partie importante de la contamination radioactive pénètre dans l'eau de l'océan. D'une part, cela est dû à une contamination beaucoup moins intense des territoires adjacents (d'ailleurs, contrairement à Tchernobyl, il n'y a pas eu d'explosion de réacteur à Fukushima en tant que telle, ce qui signifie qu'il n'y a pas eu de dispersion massive de particules radioactives dans l'air), mais en revanche, les fuites d'eau contaminée dans l'océan provenant des réacteurs endommagés de Fukushima se poursuivent, et il sera beaucoup plus difficile à éliminer.
Parmi ceux qui insistent sur la nécessité de continuer à rechercher des moyens sûrs et économiques de développer l'énergie nucléaire, on peut distinguer deux grands domaines. Les partisans de la première pensent que tous les efforts devraient être concentrés sur l'élimination de la méfiance du public à l'égard de la sûreté des technologies nucléaires. Pour cela, il est nécessaire de développer de nouveaux réacteurs plus sûrs que les réacteurs à eau légère existants. Deux types de réacteurs sont ici intéressants : un réacteur « technologiquement extrêmement sûr » et un réacteur « modulaire » à haute température refroidi par gaz. Le prototype du réacteur modulaire refroidi au gaz a été développé en Allemagne, ainsi qu'aux États-Unis et au Japon. Contrairement à un réacteur à eau ordinaire, la conception d'un réacteur modulaire refroidi au gaz est telle que la sécurité de son fonctionnement est assurée de manière passive - sans actions directes des opérateurs ou système de protection électrique ou mécanique. Dans P eakto pax technologiquement extrêmement sûr, p p est également le nom du système de protection passive. Un tel réacteur, dont l'idée a été proposée en Suède, n'a apparemment pas dépassé le stade de la conception. Mais il a reçu un sérieux soutien aux États-Unis, avec un seul de ceux qui voient les avantages potentiels de lui par rapport à un réacteur modulaire refroidi au gaz. Mais l'avenir des deux options est vague en raison de leur coût imprévisible, des difficultés de développement, ainsi que du brillant avenir de l'énergie atomique elle-même.
1. La théorie du thorium peut être utilisée comme combustible dans un cycle nucléaire comme alternative à une plaie, et des technologies pour ce processus existent depuis la même période. De nombreux scientifiques et autres personnes appellent à l'utilisation de cet élément, affirmant qu'il présente de nombreux avantages par rapport au cycle actuel du combustible à l'uranium utilisé dans la production de ce mir. 2. L'énergie solaire L'énergie solaire est riche, inépuisable et, peut-être, la plus célèbre des sources d'énergie alternatives et énergétiques. La méthode la plus populaire d'utilisation de cette énergie consiste à utiliser des batteries solaires pour convertir l'énergie solaire en énergie électrique, qui est ensuite fournie au consommateur final. 3. Carburant Une autre alternative et source d'énergie est un carburant qui peut être utilisé avec un élément combustible pour le transport. L'hydrogène est malotoxique lors de la combustion, il peut être produit en interne et être trois fois plus efficace qu'un moteur à essence classique. L'hydrogène peut être obtenu à la suite de divers processus, y compris le carburant accumulé, la biomasse et les déchets électrolysés. Pour tirer le meilleur parti du gaz comme source de carburant, la meilleure méthode est de l'utiliser pour la production de sources d'énergie renouvelables.
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1. Expérience mondiale du développement de l'énergie nucléaire
Aujourd'hui, 1,7 milliard de personnes n'ont pas accès à l'électricité
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Problèmes mondiaux
Croissance de la consommation d'énergie Épuisement rapide des vecteurs énergétiques L'énergie nucléaire est l'une des principales sources d'approvisionnement énergétique dans le monde
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Le développement de l'énergie nucléaire pacifique a commencé en 1954 avec la mise en service de la première centrale nucléaire d'Obninsk (URSS)
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En 2000 - 2005 30 nouveaux réacteurs ont été mis en service
Il existe aujourd'hui environ 440 réacteurs nucléaires dans le monde Ils sont implantés dans plus de 30 pays Les principales capacités sont concentrées en Europe de l'Ouest et aux USA
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Pays qui satisfont l'essentiel de leurs besoins en électricité à partir de centrales nucléaires
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Problèmes environnementaux:
La plupart des émissions dans l'atmosphère se produisent lors de la combustion de combustibles fossiles En raison du fonctionnement des centrales électriques au charbon, environ 24 milliards de tonnes de dioxyde de carbone sont rejetées dans l'atmosphère chaque année Les centrales nucléaires n'émettent pas de polluants dans l'atmosphère
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Émissions de gaz à effet de serre liées à l'énergie
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Système de sûreté à plusieurs niveaux pour les réacteurs modernes :
La coque métallique intérieure protège les personnes et l'environnement des radiations, la coque extérieure protège des influences extérieures (tremblements de terre, ouragans, inondations, etc.),
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Systèmes de sécurité passive :
Pastille de combustible (retient 98 % des produits de fission radioactifs, Enveloppe hermétique de l'élément combustible, Cuve de réacteur robuste (épaisseur de paroi - 25 cm et plus) Enceinte hermétique qui empêche le rejet de radioactivité dans l'environnement
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Le rôle de l'enveloppe de confinement
28 mars 1979 - l'accident de la centrale nucléaire américaine de Three Mile Island 26 avril 1986 - l'accident de la 4e tranche de la centrale nucléaire de Tchernobyl L'accident n'était pas de nature mondiale Devenu une catastrophe écologique
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2. La nécessité du développement de l'énergie nucléaire et de la construction de centrales nucléaires au Bélarus
Pénurie aiguë de ressources propres en carburant et en énergie Dépendance vis-à-vis d'un fournisseur unique (Russie) Hausse du coût des ressources Pollution de l'environnement.
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« Plus » de la construction de centrales nucléaires :
Satisfaire environ 25 % des besoins en électricité du pays Réduire son coût de 13 %
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15 janvier 2008
Lors d'une réunion du Conseil de sécurité de la République du Bélarus, la décision a été prise de construire sa propre centrale nucléaire au Bélarus
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31 janvier 2008
Le président de la République de Biélorussie a signé la résolution du Conseil de sécurité n°1 "Sur le développement de l'énergie nucléaire en République de Biélorussie"
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3. Opinion publique sur la construction d'une centrale nucléaire La Biélorussie doit-elle avoir et développer l'énergie nucléaire ?
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Pourquoi avons-nous besoin d'une centrale nucléaire?
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4. Travaux réalisés en phase préparatoire
La mise en œuvre du plan de travail préparatoire est assurée par le Conseil des ministres et l'Académie nationale des sciences. Organise et coordonne la construction de la centrale nucléaire. Le ministère de l'Énergie. Concepteur général - Entreprise unitaire républicaine "BelNIPIEnergo" Les préparatifs de construction sont en cours en coopération avec l'Agence internationale de l'énergie atomique des Nations Unies (AIEA)
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Sélection du site pour l'emplacement de la centrale nucléaire
Un large éventail de travaux de recherche et de conception et d'enquête est en cours. Les travaux ont été réalisés dans toutes les régions de la république (sur plus de 50 sites). Un avis d'expert indépendant sera préparé pour chacun des sites potentiels. 2 sites ) Un cadre juridique est en cours d'élaboration pour encadrer l'exploitation de la future centrale nucléaire. Les matériaux sont en cours de préparation pour un appel d'offres international pour la construction d'une centrale nucléaire.
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5. Effets économiques et sociaux du développement de l'électronucléaire
Réduire d'un tiers les besoins de l'État en ressources énergétiques importées Réduire le niveau d'utilisation du gaz naturel Permettra de sortir de la dépendance unilatérale vis-à-vis des approvisionnements en gaz russe (l'uranium est extrait par le Canada, l'Afrique du Sud, les États-Unis, la Namibie, l'Australie, France, etc.) développement social de la région où se situe la centrale nucléaire
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Pouvoir nucléaire
§66. Fission des noyaux d'uranium. §67. Réaction en chaîne. §68. Réacteur nucléaire. §69. Pouvoir nucléaire. §70. Effets biologiques des rayonnements. §71. Production et utilisation d'isotopes radioactifs. §72. Réaction thermonucléaire. §73. Particules élémentaires. Antiparticules.
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§66. Fission des noyaux d'uranium
Qui et quand a découvert la fission des noyaux d'uranium ? Quel est le mécanisme de la fission nucléaire ? Quelles forces sont à l'œuvre dans le noyau ? Que se passe-t-il lorsqu'un noyau se fissure ? Qu'arrive-t-il à l'énergie lorsqu'un noyau d'uranium se fissonne ? Comment évolue la température ambiante lors de la fission des noyaux d'uranium ? Quelle est la taille de l'énergie libérée?
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Fission des noyaux lourds.
Contrairement à la désintégration radioactive des noyaux, accompagnée de l'émission de particules ou , les réactions de fission sont un processus dans lequel un noyau instable est divisé en deux gros fragments de masses comparables. En 1939, la fission de noyaux d'uranium a été découverte par les scientifiques allemands O. Hahn et F. Strassmann. Poursuivant les recherches commencées par Fermi, ils ont découvert que lorsque l'uranium est bombardé de neutrons, des éléments de la partie médiane du système périodique apparaissent - des isotopes radioactifs du baryum (Z = 56), du krypton (Z = 36), etc. L'uranium se trouve dans nature sous forme de deux isotopes : l'uranium 238 et l'uranium 235 (99,3 %) et (0,7 %). Lorsqu'ils sont bombardés de neutrons, les noyaux des deux isotopes peuvent se diviser en deux fragments. Dans ce cas, la réaction de fission de l'uranium-235 se déroule le plus intensément sur des neutrons lents (thermiques), tandis que les noyaux d'uranium-238 n'entrent en réaction de fission qu'avec des neutrons rapides d'une énergie de l'ordre de 1 MeV.
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Réaction en chaîne
La réaction de fission nucléaire de l'uranium 235 est d'un intérêt primordial pour l'énergie nucléaire. Actuellement, environ 100 isotopes différents avec des nombres de masse d'environ 90 à 145 sont connus, résultant de la fission de ce noyau. Deux réactions de fission typiques de ce noyau sont les suivantes : Notez qu'à la suite de la fission initiée par un neutron, de nouveaux neutrons sont produits qui peuvent provoquer des réactions de fission d'autres noyaux. Les produits de fission des noyaux d'uranium 235 peuvent également être d'autres isotopes du baryum, du xénon, du strontium, du rubidium, etc.
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Lors de la fission du noyau d'uranium 235, qui est provoquée par une collision avec un neutron, 2 ou 3 neutrons sont libérés. Dans des conditions favorables, ces neutrons peuvent pénétrer dans d'autres noyaux d'uranium et provoquer leur fission. A ce stade, de 4 à 9 neutrons apparaîtront, capables de provoquer de nouvelles désintégrations de noyaux d'uranium, etc. Un tel processus de type avalanche s'appelle une réaction en chaîne
Le diagramme du développement de la réaction en chaîne de la fission des noyaux d'uranium est montré dans la figure
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Facteur de reproduction
Pour qu'une réaction en chaîne se produise, le facteur de multiplication des neutrons doit être supérieur à l'unité. En d'autres termes, il devrait y avoir plus de neutrons dans chaque génération suivante que dans la précédente. Le facteur de multiplication est déterminé non seulement par le nombre de neutrons produits dans chaque acte élémentaire, mais aussi par les conditions dans lesquelles se déroule la réaction - certains des neutrons peuvent être absorbés par d'autres noyaux ou quitter la zone de réaction. Les neutrons libérés lors de la fission des noyaux d'uranium 235 ne sont capables de provoquer la fission que des noyaux d'un même uranium, qui ne représente que 0,7 % de l'uranium naturel.
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Masse critique
La plus petite masse d'uranium à laquelle une réaction en chaîne est possible s'appelle la masse critique. Méthodes de réduction des pertes neutroniques : Utilisation d'une coque réfléchissante (en béryllium), Réduction de la quantité d'impuretés, Utilisation d'un modérateur de neutrons (graphite, eau lourde), Pour l'uranium 235 - M cr = 50 kg (r = 9 cm).
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Schéma du réacteur nucléaire
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Dans le cœur d'un réacteur nucléaire, une réaction nucléaire contrôlée a lieu avec la libération d'une grande quantité d'énergie.
Le premier réacteur nucléaire a été construit en 1942 aux États-Unis sous la direction de E. Fermi. Dans notre pays, le premier réacteur a été construit en 1946 sous la direction de I. V. Kurchatov
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Devoirs
§66. Fission des noyaux d'uranium. §67. Réaction en chaîne. §68. Réacteur nucléaire. Répondez aux questions. Dessinez un schéma du réacteur. Quelles substances et comment sont-elles utilisées dans un réacteur nucléaire ? (en cours d'écriture)
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Réactions thermonucléaires.
Les réactions de fusion des noyaux légers sont appelées réactions thermonucléaires, car elles ne peuvent se dérouler qu'à des températures très élevées.
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La deuxième façon de libérer de l'énergie nucléaire est associée aux réactions de fusion. Lorsque des noyaux légers fusionnent et qu'un nouveau noyau se forme, une grande quantité d'énergie doit être libérée. Particulièrement d'une grande importance pratique est le fait que lors d'une réaction thermonucléaire, beaucoup plus d'énergie est libérée par nucléon que lors d'une réaction nucléaire, par exemple, lors de la fusion d'un noyau d'hélium à partir de noyaux d'hydrogène, une énergie égale à 6 MeV est libérée, et lorsqu'un noyau d'uranium est fissionné, un nucléon représente " 0,9 MeV.
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Conditions pour le déroulement d'une réaction thermonucléaire
Pour que deux noyaux entrent dans une réaction de fusion, ils doivent approcher une distance d'action des forces nucléaires de l'ordre de 2 · 10-15 m, surmontant la répulsion électrique de leurs charges positives. Pour cela, l'énergie cinétique moyenne du mouvement thermique des molécules doit dépasser l'énergie potentielle de l'interaction de Coulomb. Le calcul de la température T nécessaire pour cela conduit à une valeur de l'ordre de 108-109 K. Il s'agit d'une température extrêmement élevée. À cette température, la substance est dans un état entièrement ionisé appelé plasma.
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Réaction thermonucléaire contrôlée
Une réponse énergétiquement bénéfique. Cependant, il ne peut fonctionner qu'à des températures très élevées (de l'ordre de plusieurs centaines de millions de degrés). Avec une densité de matière élevée, une telle température peut être atteinte en créant de puissantes décharges d'électrons dans le plasma. Cela pose le problème - il est difficile de retenir le plasma. Des réactions thermonucléaires auto-entretenues se produisent dans les étoiles
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Crise de l'énergie
est devenu une véritable menace pour l'humanité. À cet égard, des scientifiques ont proposé d'extraire un isotope d'hydrogène lourd - le deutérium - de l'eau de mer et soumis à la réaction d'une fusion nucléaire à des températures d'environ 100 millions de degrés Celsius. Avec une fusion nucléaire, le deutérium obtenu à partir d'un kilogramme d'eau de mer pourra produire autant d'énergie qu'il en dégage lors de la combustion de 300 litres d'essence ___ TOKAMAK (chambre magnétique toroïdale à courant)
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Le TOKAMAK moderne le plus puissant, servant uniquement à des fins de recherche, est situé dans la ville d'Abingdon près d'Oxford. À une hauteur de 10 mètres, il génère du plasma et le maintient en vie pendant environ 1 seconde seulement.
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TOKAMAK (caméra TOroïdale avec bobines magnétiques)
c'est un dispositif électrophysique dont le but principal est la formation de plasma. Le plasma n'est pas retenu par les parois de la chambre, qui ne sont pas capables de résister à sa température, mais par un champ magnétique spécialement créé, ce qui est possible à des températures d'environ 100 millions de degrés, et sa conservation assez longtemps dans un temps donné. le volume. La possibilité d'obtenir du plasma à ultra hautes températures permet de réaliser une réaction thermonucléaire de fusion de noyaux d'hélium à partir de charge, d'isotopes d'hydrogène (deutérium, ytritium
