Что мы знаем о ядерной энергии

Атомная энергия, атомные электростанции и бомбы,ядерная медицина и защита от радиации
Ссылка: Википедия

Ядерная Энергия - История
В 1898, французский физик Пьер Кюри и его жена Мария Склодовская-Кюри
обнаружили, что в уранините, руде урана, было вещество, которое излучает большое количество радиоактивности, которую они назвали радием.
Мария Склодовская-Кюри
Пьер Кюри
Ссылка: Википедия

В 1917
Эрнест Резерфорд как отец ядерной физики, считается родоначальником расщепления атома.
В 1932
Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон, пытались разделить атомное ядро полностью искусственным путем, используя ускоритель частиц для бомбардировки лития протонами, таким образом позволяя получать два ядра гелия.
Эрнест Резерфорд
Ссылка: Википедия
Ядерная Энергия - История

Ядерная Энергия - История
В 1932 Джеймс Чедвик открыл нейтрон.
В 1934 ядерное деление было впервые экспериментально достигнуто Энрико Ферми в Риме, когда его команда бомбардировала уран нейтронами.
В 1938, немецкие химики Отто Ган и Фриц Штрассман, наряду с австрийскими физиками Лизой Мейтнер и Отто Робертом Фришем, проводили эксперименты с продуктами бомбардировки нейтронами урана.
Ссылка: Википедия

Два основных типа радиации
Излучение Частиц
-Альфа частицы
Бета частицы
Электромагнитное излучение
Радиоволны
Микроволны
Ультрафиолетовое излучение
Гамма излучение
Рентгеновское излучение
γ

Альфа частицы
Альфа-частицы (символ α) являются видом ионизирующего излучения, выбрасываемого ядрами некоторых неустойчивых атомов. Они большие субатомные фрагменты, состоящие из двух протонов и двух нейтронов.
There are many alpha emitting radioactive elements, both natural and manmade. You can find fact sheets for several key alpha emitters at the Radionuclides page:

Бета частицы
Существует много бета излучателей:
Тритий H-3
Кобальт Co-60
Стронций Sr-90
Технеций Tc-99
Йод I-129
Йод I-131
Цезий Cs-137
Бета-частицы являются субатомными частицами, выбрасываемыми из ядра некоторых радиоактивных атомов. Они эквивалентны электронам. Разница в том, что бета-частицы возникают в ядре, а электроны, расположены за пределами ядра.

Гамма-Лучи
Гамма-излучение является пакетом электромагнитной энергии - фотонов. Гамма фотоны самые энергозаряженные фотоны в электромагнитном спектре. Гамма-лучи (гамма-фотоны) выбрасываются из ядра некоторых нестабильных (радиоактивных) атомов.
Гамма излучающие радионуклиды являются наиболее широко используемыми источниками излучения. Три радионуклида на сегодняшний день являются наиболее востребованными :
Кобальт Кобальт Co-6Кобальт Co-60,
Цезий Цезий Cs-137,
Технеций Технеций Tc-99.

Источники высокой энергии излучения
космическое излучение
Строительные материалы
Тело человека
Планета Земля
Диагностическое рентгеновское излучен.
Радиоактивные осадки
Работа Атомных электростанций
Домашние цветные телевизоры и т.д.
Естественные источники
Искусственные источники
Ежегодная доза мрен/год
Ежегодная доза мрен/год

Ядерная Энергия - История
В Соединенных Штатах - первый искусственный реактор, известный как Chicago Pile-1, был готов для демонстрации 2 декабря 1942.
Место где была проведена первая в мире искусственная ядерная реакция обозначена как Национальный исторический памятник 18 февраля 1965.

Атомная бомбардировка Хиросимы и Нагасаки
Фото с поверхности при бомбардировке Нагасаки

Атомная энергия
Электричество было получено впервые при помощи ядерного реактора 20 декабря 1951, в EBR-I (экспериментальный реактор) на опытной станции вблизи Арко, штат Айдахо, который первоначально производил около 100 кВт (Arco Реактор был также первым, который испытал частичное расплавление в 1955 году).

Атомная энергия
Первая советская атомная станция и первый в мире реактор мощностью 5 МВт по производству электроэнергии был создан в г. Обнинске в 1954 году.
Блок панели управления Обнинской АЭС. Фото: Илья Варламов
AM-1 реактор был остановлен в 2002 году. Фото: Александр Беленький / BFM.ru

Атомные электростан-ции
В 2009 году 15% электроэнергии, получаемой в мире, добывалось с помощью использова-ния ядерной энергии на АЭС, несмотря на опасения по поводу безопасности и обращения с радиоактивными отходами. Были построены более 150 морских судов с использованием ядерного двигателя, в т.ч., очень много атомных подводных лодок.

Многие страны по-прежнему активно участвуют в разработке ядерной энергетики, в том числе Китай, Индия, Япония и Пакистан.
Все активно развивают как быстрые, так и тепловые технологии, Южная Корея и США, разрабатывают только тепловых технологии, а Южная Африка и Китай, развивают версии PBMR.
Атомные электростан-ции

Атомные электростанции

Карта мира ядерных реакторов (потенциальные военные цели)

Ядерный топливный цикл
Шахта
Энергетический реактор
измельчение
обогащение
Федеральное хранилище

Ядерный топливный цикл
Добыча и переработка урана
Изготовление тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ)
Энергетический реактор
Переработка, или
Использование Радиоактивных отходов
Низкий уровень в коммерческих объектах
Высокий уровень на заводах или подземных хранилищах

Процесс ядерного реактора

Нейтроны
в-частицы
Радиоактивные фрагменты
1-ое и 2-ое расщепление
Реакции деления

Кассета (емкость) для сухого хранения ядерного топлива
стальной корпус
Защитная крышка
Цапфа

История ядерного оружия

Первые Атомные вооружения

Троица-первое в мире испытание технологии ядерного оружия

Атомная Бомба
Царь Бомба

Харитон был одним из элитной группы физиков, которые с Игорем Курчатовым начали Советскую атомную программу вооружений в 1940 году. Он создал тайный ядерный оружейный комплекс в г. Саров, переименованный в Арзамас-16 (по прозвищу "Лос-Арзамас") в апреле 1946 и стал его первым научным руководителем. Эту должность он занимал в течение 45 лет.
Юлий Харитон – один из основателей Советской программы ядерных вооружений
Советская Атомная Бомба: 1939-1955

Ядерное оружие

Ядерное оружие

«Ядерный Клуб»
NPT Обладающие ядерным оружием (Китай, Франция, Россия, Великобритания, США)
Non-NPT Обладающие ядерным оружием (Индия, Северная Корея, Пакистан)
Необъявленные, обладающие ядерным оружием (Израиль)
Государства, подозреваемых в ядерных оружейных программах (Иран, Сирия)
Страны NATO имеющие общее ядерное вооружение
Государства, входившие ранее, обладавшие ядерным оружием

Улучшение оружия

Общая ядерная медицина
Ядерная медицина является подразделением службы медицинских диагностических изображений, которая использует небольшое количество радиоактивного материала для диагностики или лечения целого ряда заболеваний

Потребление энергии в мире
Reference: IEA

Страны, собирающиеся использовать ядерную энергию в 2015-2030 годах
Латинская Америка: 3 + 2 ожидаемых новых (Чили, Перу)
Западная Европа: 9 + 3 ожидаемых новых (Италия, Португалия, Турция)
Восточная Европа: 10 + 3 ожидаемых новых (Беларусь, Казахстан, Польша)
Африка: 1 + 5 ожидаемых новых (Алжир, Египет, Ливия, Марокко, Тунис)
Ближний Восток и Южная Ази: 3 + 1 ожидаемых новых (Бангладеш)
Юго-Восточная Азия и Тихоокеанский регион: 0 + 4 ожидаемых новых (Австралия, Индонезия, Малайзия, Таиланд)
Дальний Восток: 3 + 3 ожидаемых новых (Северная Корея, Филиппины, Вьетнам)
Reference: IAEA

Относительное содержание энергии в природных источниках топлива

Ядерная энергия - Киловатчас/энергоемкости в разных регионах (2007)
Reference: IEA

Ядерные катастрофы
большая ядерная война
военный конфликт с несколькими ядерными взрывами
военное (так называемые «хирургическое») применение несколько ядерных взрывов в отношении конкретных целей
разрушение города в результате ядерного взрыва произведенного террористическим коммандос
преднамеренное радиоактивного загрязнение в значительных масштабах жилого района
случайный взрыв ядерного оружия или другие несчастные случаи, связанные с ядерными вооружениями;
серьезная авария, в гражданской ядерной установке, как правило, в производстве электроэнергии ядерного реактора

Ядерные и радиационные аварии
Радиационная авария на комбинате "Маяк"

Ядерные и радиационные аварии
ТриМайл Айленд АЭС на ТриМайл Айленд, 1979

Припять, Украина
фото Джейсона Миншулла
Ядерный реактор после аварии. Реактор 4 (в центре). Турбиное здание (внизу слева). Реактор 3 (в центре справа)
Ядерные и радиационные аварии
Апрель 26, 1986

Чернобыльская катастрофа

Беспрецедентные профилактические мероприятия были проведены на широкой территории Украины, России и Беларуси для минимизации облучения населения.
Общее число переселенцев было более чем 150 тысяч человек.
Чернобыльская
катастрофа

Чернобыльская катастрофа
Успешная оценка последствий для здоровья после катастрофы на Чернобыльской АЭС и предотвращение возможных будущих негативных последствий возможно только через объединение международных научных, финансовых и гуманитарных усилий по решению этих проблем

Чернобыль сегодня
В Чернобыль массово кинулись туристы из западных стран

Сегодня, объект "Укрытие" классифицируется как поверхностное место временного хранения спонтанных радиоактивных отходов
«Укрытие» оснащен системами, которые следят за радиационной обстановки внутри этого объекта, а также систем управления строительных конструкций.

Ядерные и радиационные аварии
Ядерное судно

Риск терроризма (новый вызов в промышленности)
11 сентября самолет
пролетел возле АЭС Индиан-Пойнт

Крупнейшие промышленные потребители воды, электричества
- Падака, KY, Ок-Ридж, штат Теннесси, Портсмут, OH
Рак и лейкемия среди работников
- Пожары и массовые воздействия
- Карен Силк, завод по изготовлению деревянных изделий в Оклахоме.
Риск кражи материала для производства атомной бомбы
Риски по обогащению и изготовлению топлива

Есть три фактора, от которых зависит степень воздействия радиации на ваше тело
экранирование
расстояние
Время

Защита от ядерной энергии

Защита от ядерной энергии

Мехико
Киев
Новосибирск
Токио
Питтсбург
Ссылки

Ссылки на лекции в формате ПоуерПойнт от Государственных организаций США по радиации
Подготовил Эрик Марлер