Ядролық энергетиканың химиялық аспекттерін сипаттаңыз

Ядролық энергетика– техниканың ядро ішіндегі энергияны энергияның басқа түріне (мысалы, жылулық, механикалық, электрлік) түрлендіру және оны өнеркәсіптік, тұрмыстық қажетке пайдалану мәселелерін қарастыратын саласы. Өнеркәсіптік ядролық энергетикалық қондырғылардың төмендегідей түрлері бар: жылулық атом стансасы (тұрмыстық және өнеркәсіптік мақсат үшін жылу өндіруге арналған), ядролық күш қондырғысы (локомотив, кеме, ұшақты қозғалысқа келтіру үшін ядролық энергияны пайдаланатын), атом электр стансасы. Ядролық энергетикалық қондырғыда ядроның бөлінуі кезінде түзілетін энергия түгелдей денеде жұтылады және жылуға айналады. Бұл процесс ядролық реакторда жүреді.

Әдетте біз жылу энергиясын мұнай, газ, көмір немесе отын жағу арқылы аламыз. Көп мөлшерде бұндай энергия су қыздыруға қолданылуы мүмкін, ал одан шыққан бу электр қуатын шығаратын турбогенераторларды іске қосу үшін қолданылады. Отынның жануы химмиялық реакция болып табылады, ол кезде бір энергия екінші энергияға алмасады: бұл реакция кезінде отын бөлшектері және ауадағы оттегі қосылып, күлге, түтінге, қалдық газға және жылуға айналады.

Ядролық реакция нәтижесінде жылу бөлу басқа әдіспен жүзеге асады: реакция кезінде қалдықтарды аз қалдырып, бірақ өте үлкен энергия бөледі. Ядролық реакторлар үшін отын болып ауыр элементтер заттектерінің кішкене бөлшектері болып табылады, мәселен, уран және плутоний.

Әр атомның ортасында ядро бар, оның өзі одан да ұсақ протондар мен нейтрондардан тұрады. Ядро өте мықты күш көмегімен ұстап тұрады, және ядроны бұзу кезінде ол күш сыртқа шығады.

Ядролық реакция шапшаң нейтрондардың жанармайдың атомдары ядроларымен соқтығысу кезінде басталады, нәтижесінде атомдар ұсақ ядролар мен нейтрондарға бөлінеді. Бұл нейтрондар, өз кезегінде, жанармайдың келесі ядроларын бұзады. Осындай қозғалас барысында үлкен жылу көлемі босайды, ол бу өндіру үшін жұмсалуы мүмкін. Ал бу электр генераторларын іске қосады.

Ядролық энергия бөлінуінің кереметтігі оның алып энергия алу үшін аз ғана жанармай жұмсалуында. (шамамен 1 кг ядролық жанармай бере алатын энергия үшін 2950 т көмір керек). Бірақ оның қиындығы аса терең бақылауды қажет етеді. Егер қажетті дәрежеде бақылау болмаса, бір секунд ішінде жүрген реакциялар тізбегінің нәтижесінде ядролық қару жарылғандағыдай энергия мен жылу бөлінуі мүмкін. (ядролық реактордағы процеспен реаторды белсенді аймаққа енгізу және одан графиттік негіздердің сіңіретін нейтрондарын алып шығару).

Ядролық жарылыстың талқандаушы күші болып қоршаған ортаны гамма-сәулелендіру болып табылады. Ядролық бөлінудің бұл жанама өнімі ядролық энергиямен байланысты басқа мәселесін туындатады. Ядролық реакторлар болат және бетонның қалың қабатымен қапталған, қабық сәлелену сыртқа шықпау үшін жасалған. Сонымен қатар ядролық жанармайдың қалдықтары жоғарғырадиоктивті болып табылғандықтан, оларды адамдардың тұрғындарынан алшақ жерлерде аса үлкен сақтықпен сақтау керек, ал олардың залалсызданғанша сақтау мерзімі онжылдықтардан жүзжылдықтарға дейін созылуы мүмкін. Қауіпті қалдықтарды тасымалдау және көму – ядролық энергиямен жұмыс кезінде шешу керек үлкен мәселелердің бірі. Реакторда жақын арада қолданылған ядролық жанармайды саңылаусыз контейнерлерге салып, терең жер астына көмеді.

Энергияны алуды қамтамасыз ететін ядролық процесс бөліну деп аталады, бұл процесс кезінде атом ядролары шағылу барысында энергия мен жылудың үлкен көлемі бөлінеді. Алайда ядролық энергия синтез кезінде де бөлінеді, ол атом ядроларының қосылуы арқылы жүзеге асады. Ғалымдар қанағаттандырарлық термоядролық реакторды құрастыруға еңбектенуде. Осы орайда, Күннің өзінің алып энергиясы мен жылуын сутегі газының синтезі кезінде бөледі екенін айта кеткен жөн.