Атомна енергетика

А́ТОМНА ЕНЕРГЕ́ТИКА – галузь промисловості, що базується на перетворенні ядерної енергії в теплову для використання її у виробництві електричної енергії чи з іншою метою. Інша назва – ядерна енергетика. Історично вивільнення ядер. енергії вперше виявлено в процесах поділу важких ядер (²³⁵U). При цьому вона перетворюється переважно на кінетичну енергію уламків поділу (ядра меншої маси), а також частково передається нейтронам і гамма-квантам, що супроводжують ділення ядра. Гальмуючись, уламки віддають свою кінетичну енергію теплоносієві (вода, рідкий метал, газ). У подальшому енергія теплоносія використовується для виробництва електроенергії, як на будь-яких теплових станціях. Найчастіше в А. е. використовується уран, збагачений ізотопом ²³⁵U, або плутоній. Ядерне паливо має надзвичайно високу теплотворну здатність (у декілька мільйонів разів вищу, ніж вугілля). Це одна з суттєвих переваг ядер. енергетики. Використання ядер. енергії відкрило нову епоху в розвитку людства. Цьому сприяла серія визначних відкриттів у галузі ядер. фізики. Започаткували її праці А. Беккереля, який 1896 відкрив явище радіоактивності. У подальшому завдяки працям М. Склодовської-Кюрі, П. Кюрі, Е. Резерфорда, Н. Бора, Д. Чедвіка та багатьох ін. учених було встановлено структуру атом. ядра й існування величез. внутр. енергії в ядрі. 1939 після відкриття О. Ганом і Ф. Штрассманом поділу урану під впливом нейтронів стала реальною можливість вивільнення і використання ядер. енергії. На жаль, перше застосування ця ідея знайшла у створенні ядер. зброї. Лише у повоєнні роки склалися реал. умови для її втілення у пром. виробництво електрич. енергії. Першу в світі атомну електростанцію введено в дію 1954 в м. Обнінськ (Росія) зусиллями великої групи вчених на чолі з І. Курчатовим, який тривалий час працював у Харкові. Використання ядерної енергії у мирних цілях зумовлено екон. факторами, пов’язаними з обмеженістю ресурсів органіч. палива у світі, екол. міркуваннями про зменшення викидів в атмосферу продуктів спалювання органіч. палива і, нарешті, перспективою застосування нового, засн. на сучас. прогресив. технологіях засобу вироблення електроенергії. Від 1960 початк. темпи розвитку А. е. у світі були дуже високими, проте вони поступово уповільнювалися, і за останні роки приріст потужності був бл. 1 %. Це пов’язано зі зменшенням попиту на електроенергію у багатьох країнах світу, підвищенням вимог до безпеки АЕС і відповід. подорожчанням їх будівництва та негатив. ставленням насел. до АЕС, яке склалося після низки аварій і особливо після катастрофи на Чорнобильській атомній електростанції.

Можливість практ. використання атом. енергії обговорювалася ще від поч. 20 ст., зокрема й укр. вченими. Перший президент УАН В. Вернадський ще в 1922 писав: «Недалекий той час, коли людина одержить у свої руки атомну енергію, таке джерело сили, яке дасть їй можливість будувати своє життя так, як вона захоче… Чи зуміє людина скористатися з цієї сили, спрямувати її на добро, а не на самознищення?.. Вчені не повинні заплющувати очі на можливі наслідки їхньої наукової праці, наукового прогресу… Вони мають пов’язати свою роботу з кращою організацією всього людства». У цих словах міститься не тільки прозірливе передбачення майбутнього, а й засторога вченого-гуманіста проти бездум. застосування досягнень науки. Наук. базою робіт з А. е. є ядерна фізика. Ця галузь набула значного розвитку в Україні, де центром дослідж. у довоєнні роки став Укр. фіз.-тех. інститут, який пізніше став називатися Харківським фізико-технічним інститутом (ХФТІ) і увійшов до складу УАН. Протягом 30-х рр. там створ. потужну, на рівні тогочасних світ. стандартів, апаратуру для прискорення заряджених частинок. У 1932 група вчених цього інституту (К. Синельников, О. Лейпунський, А. Вальтер та Г. Латишев) уперше в СРСР здійснила розщеплення ядер літію у потоці прискорених протонів. Досліджувалася можливість здійснення ланцюг. реакції поділу урану, і вже 1940 О. Лейпунський дійшов висновку, що під впливом уповільнених нейтронів діляться тільки ядра ізотопу ²³⁵U і для створення умов здійснення ланцюгової реакції необхідно або збагачувати природ. уран його легким ізотопом, або використовувати важку воду для ефективнішого уповільнення нейтронів. Саме ці принципи й використовуються у сучас. реакторах. У довоєнні роки вчені цього інституту наблизилися до умов здійснення ланцюг. реакції поділу урану. У післявоєнні роки інститути АН УРСР стали центрами, де було зосереджено роботу з ядер. фізики та атом. енергетики. У ХФТІ та в Інституті фізики (ІФ) створ. серію потужних на той час прискорювачів заряджених частинок: електростатичні генератори, лінійні прискорювачі на різні енергії аж до 2000 МВ, циклотрони (К. Синельников, А. Вальтер, О. Ахієзер, М. Пасічник, В. Стрижак). У 1960 в ІФ уведено в дію єдиний в Україні дослідниц. реактор ВВР-М потужністю 10 МВт, який відкрив широкі можливості для фундам. та приклад. робіт у числен. галузях ядер. та нейтрон. фізики, реактор. та радіац. матеріалознавства, радіац. фізики твердого тіла, радіобіології, радіац. хімії та медицини тощо. Зокрема його використано для комплекс. досліджень взаємодії нейтронів з майже всіма ядрами період. системи елементів. Багато з результатів цих дослідж. використано в теорії і розрахунках ядер. реакторів та конструкції активної зони. 1970 з ІФ виділено Інститут ядер. досліджень АН УРСР, гол. напрямками роботи якого стали ядерна фізика та атомна енергетика з використанням сучас. експерим. бази, що складається з атом. реактора ВВР-М, прискорювача заряджених частинок У-240 на великі енергії, прискорювача У-120, електростатичного генератора та низки малих прискорювачів. Одночасно розгорнулася підготовка спеціалістів для АЕС у ВНЗах Києва, Харкова, Одеси, Ужгорода. Зусиллями великих колективів учених України (М. Пасічник, О. Давидов, О. Ахієзер, О. Ключарев, О. Німець, В. Вертебний та ін.) проведено комплексне дослідж. широкого спектра взаємодії нейтронів та заряджених частинок у великому діапазоні енергій з атом. ядрами, результати яких знайшли застосування у різних галузях науки і техніки і, зокрема в А. е. Проте проблеми А. е. містять не тільки суто ядерні аспекти. Для нормал. функціонування атом. галузі необхідно брати до уваги весь ядерно-паливний комплекс: добування та ізотопне збагачення урану, виготовлення тепловидільних збірок, поводження з відпрацьованим ядер. паливом та радіоакт. відходами, зняття реакторів з експлуатації тощо. Все це в цілому вимагає від країн, що використовують ядерну енергію, створення належ. структури наук.-тех. підтримки цієї галузі. В Україні є достатні можливості для забезпечення надійної роботи АЕС силами нац. наук.-тех. та конструктор. потенціалу. Це дає підстави для подальшого розвитку А. е. країни.

Літ.: Международная конференция ООН по использованию атомной энергии в мирных целях. Москва, 1964; Курчатов И. В. Ядерную энергию на благо человечества. Москва, 1978; Ораевский В. Н. Ядерная энергетика. К., 1978; Содди Ф. История атомной энергетики / Пер. с англ. Москва, 1979; Сахно Н. В., Закусило О. К. Дослідження проблем використання теорії марківських процесів для аналізу надійності обладнання ядерних енергетичних установок. К., 1996; Трофименко А. П. Атомная энергетика. Современное состояние и перспективы развития. К., 1997; Широков С. В. Ядерные энергетические реакторы: Учеб. пособ. К., 1997; Петельгузов И. А. Работоспособность тепловыделяющих элементов энергетических атомных реакторов типа ВВЭР, PWR и BWR: Обзор по мат. отечествен. и зарубеж. печати за 1970– 1999 гг. Х., 1999; Гудима О. М. Перспективи розвитку і розміщення ядерної енергетики в Україні. К., 2000.

І. М. Вишневський

Рекомендована література

1. Международная конференция ООН по использованию атомной энергии в мирных целях. Москва, 1964;Google Scholar
2. Курчатов И. В. Ядерную энергию на благо человечества. Москва, 1978;Google Scholar
3. Ораевский В. Н. Ядерная энергетика. К., 1978;Google Scholar
4. Содди Ф. История атомной энергетики / Пер. с англ. Москва, 1979;Google Scholar
5. Сахно Н. В., Закусило О. К. Дослідження проблем використання теорії марківських процесів для аналізу надійності обладнання ядерних енергетичних установок. К., 1996;Google Scholar
6. Трофименко А. П. Атомная энергетика. Современное состояние и перспективы развития. К., 1997;Google Scholar
7. Широков С. В. Ядерные энергетические реакторы: Учеб. пособ. К., 1997;Google Scholar
8. Петельгузов И. А. Работоспособность тепловыделяющих элементов энергетических атомных реакторов типа ВВЭР, PWR и BWR: Обзор по мат. отечествен. и зарубеж. печати за 1970– 1999 гг. Х., 1999;Google Scholar
9. Гудима О. М. Перспективи розвитку і розміщення ядерної енергетики в Україні. К., 2000.Google Scholar

Читати у файлі PDF