2. Термоядерная реакция. Перспективы и проблемы развития ядерной энергетики. Борьба России за устранение угрозы ядерной войны.

Термоядерная реакция.

Термоядерная реакция - процесс, в ходе которого два или несколько легких ядер образуют более тяжелое ядро. Термоядерная реакция протекает в условиях очень высоких температур с выделением энергии.

В естественных условиях термоядерные реакции происходят на Солнце и звездах, искусственная термоядерная реакция получена в форме неуправляемой реакции при взрыве водородной бомбы.

Перспективы развития:

• модернизация и продление на 10-20 лет сроков эксплуатации энергоблоков действующих АЭС;

• повышение эффективности энергопроизводства и использования энергии АЭС;

• создание комплексов по переработке радиоактивных отходов АЭС и системы обращения с облученным ядерным топливом;

• воспроизводство выбывающих энергоблоков первого поколения, в том числе путем реновации после завершения продленного срока их эксплуатации (при своевременном создании заделов);

• расширенное воспроизводство мощностей (средний темп роста - примерно 1 ГВт в год) и строительные заделы будущих периодов;

• освоение перспективных реакторных технологий (БН-800, ВВЭР-1500, АТЭЦ и др.) при развитии соответствующей топливной базы.

Проблема сырьевого обеспечения

Исторически сложная ситуация в нашей стране складывалась и с ураном. Масштабные геологоразведочные работы на этот стратегический материал были начаты только в апреле 1944 г. специальным постановлением Государственного комитета обороны, и, в первую очередь, добываемый материал уходил на удовлетворение нужд оборонного комплекса. Дефицит урана в Советском Союзе был преодолен только в 60-е годы, однако значительную часть в урановом балансе составлял импорт из Чехословакии и ГДР.

Для сырьевого обеспечения развивающегося ядерно-энергетического комплекса в ближайшее время необходимо начать широкомасштабные геологоразведочные работы в Зауральском, Витимском, Эльконском, Восточно-Забайкальском, Карело-Кольском и Восточно-Сибирском регионах, где выявлены запасы комплексных урановых руд. Наиболее перспективным является Эльконский ураново-рудный район в Южной Якутии. По оценкам, якутская земля хранит 350 тыс. т урана, добыча которого представляется экономически целесообразной. Освоение этого района и продолжение геологоразведочных работ на уран потребуют вложений порядка 100 млрд рублей.

Кадровые и организационные проблемы развития отрасли

Серьезные проблемы возникли в организации и управлении атомной отраслью в результате правительственной реформы 2004 г. Государственный уполномоченный орган по использованию атомной энергии – Росатом, пониженный в результате реструктуризации правительства в статусе до Федерального агентства, стал чисто исполнительной структурой правительства без права формирования политики в области использования атомной энергии, что всегда было прерогативой Минатома (и Минсредмаша в СССР). Таким образом, Росатом лишен возможности воздействовать на другие ведомства с целью координации технической и финансовой политики по развитию ядерной энергетики. Только постоянное внимание Президента В.В.Путина, считающего атомную отрасль приоритетной для страны, позволит в ближайшем будущем реализовать широкомасштабное развитие отрасли.

Экологические проблемы

Исторически сложилось так, что после Чернобыля и последовавшего развала советской системы атомщикам приходится считаться с вышедшим на широкую арену общественным мнением. В числе главных противников ЯЭ после Чернобыльской аварии самым активным образом выступают различные “зеленые”, “Гринпис”, Социально-экологический союз и другие организации. Это и протесты против ядерных испытаний в конце 80-х годов, и требования закрыть АЭС, и митинги протеста против планов строительства новых ядерных энергоблоков и ввоза в страну для переработки отработавшего (облученного) ядерного топлива (ОЯТ), и многие другие акции, направленные против Росатома. Причин подобного рода выступлений великое множество (жесткая конкуренция ЯЭ в рыночной экономике, тактические ходы в политической и корпоративной борьбе, некомпетентность и недобросовестность) [18-20].

В силу объективных исторических причин в обществе и в государстве до сих пор существует неадекватное негативное отношение к рискам, связанным с радиационным воздействием. Хотя, как показывают факты, вклад радиационных рисков в общие риски для жизни и здоровья человека чрезвычайно мал [21]:

• доля выбросов предприятий атомной энергетики в загрязнении природной среды составляет 0,6%;

• вклад атомной отрасли в общепромышленном сбросе сточных вод – 4,6%;

• удельный вес атомной отрасли в суммарный объем ежегодно образующихся и накопленных токсичных химических отходов составляет 1,1%;

• доля атомной отрасли в общей площади нарушенных земель в России не превышает 1%, а земель, пострадавших от радиоактивного загрязнения в общей площади земель в России, находящихся в состоянии экологического кризиса, не превышает 0,3 -0,4%;

• доля лесов, погибших от радиационного поражения за всю историю атомной энергетики, составляет 0,3-0,4% от масштабов ежегодной гибели лесов в стране;

в каждом втором городе России тепловая энергетика относится к числу главных источников загрязнения атмосферы и нарушения экологической безопасности.

Использование “чернобыльской карты” в политических целях усугубляет остроту проблемы. Эта тема у всех на слуху. Чернобыль является камнем преткновения в диалоге с населением по всем вопросам, касающимся будущего ЯЭ.

Доктрина ядерного сдерживания и ее трансформация в процессе сокращения СНВ

В период холодной войны стратегическая стабильность базировалась на центральном противостоянии СССР и США. При этом ядерное сдерживание являлось главным элементом обеспечения безопасности. Попытки получения односторонних преимуществ подхлестывали гонку вооружений. В результате каждой стороной было накоплено по несколько десятков тысяч ядерных боеголовок. Сегодня, несмотря на то, что Россия и США осуществляют сокращения СНВ, сдерживание по-прежнему лежит в основе их ядерной политики.

Величина неприемлемого ущерба представляет собой один из важнейших элементов концепции сдерживания. Она не является строго фиксированной и определяется противостоящими сторонами в условиях конкретной геостратегической ситуации, зависит от целей, которые они ставят в случае конфликта. В период холодной войны, когда США ставили своей целью уничтожение СССР как социально-политической системы, в качестве величины неприемлемого ущерба появился критерий Роберта Макнамары. В соответствии с этим критерием неприемлемый ущерб достигается при потере 30% населения и 70% промышленного потенциала страны, для чего необходимо доставить к целям 400-500 боеголовок мегатонного класса. Примерно такой же подход был характерен и для стратегического планирования в СССР. С течением времени становилось все более ясно, что этот критерий обладает чрезмерной избыточностью.

Ввиду неопределенности понятия "неприемлемый ущерб", в практике стратегического планирования используется термин "заданный ущерб." Представляется естественным, что величины как неприемлемого, так и заданного ущерба будут понижаться по мере сокращения СНВ, снижения напряженности и углубления партнерских отношений между государствами.

Выполнение задач сдерживания и поддержание стабильности возможно только в том случае, если при любых условиях развязывания военного конфликта сторона, подвергшаяся агрессии, будет способна нанести агрессору неприемлемые для него потери в ответном ударе. Характер сдерживания во многом определяется структурой, количественным составом и выбором формы боевых действий. Кроме того, для российских СЯС он не может рассматриваться в отрыве от ядерного планирования, состояния и перспектив развития ядерных сил и других стратегических систем США и их союзников.

В период холодной войны одной из форм боевого применения как американских, так и советских СЯС в случае конфликта являлось нанесение ответно-встречного удара. Особую роль при этом играла высокая боеготовность СЯС, их оперативность, надежность системы боевого управления, связи и предупреждения о ракетном нападении. Для советских СЯС выбор этой формы боевых действий определялся структурой СЯС с большим удельным весом МБР наземного базирования, которые обладают относительно невысокой живучестью в случае нанесения по ним ракетно-ядерного удара. Однако, риск возникновения случайного ядерного конфликта при этом повышался вследствие возможных ошибок системы предупреждения о ракетном нападении (СПРН) и жесткого лимита времени на оценку обстановки и принятие решения. Вместе с тем, концепции ответно-встречного удара присуща и стабилизирующая роль, поскольку угроза такого удара удерживает потенциального противника от обострения обстановки.16

В последнее время, в связи с изменением геостратегической ситуации и переходом России и США к партнерским отношениям, нередко высказываются предложения об отказе от ядерного сдерживания. Необходимо отметить, что концепция сдерживания является адекватным отражением той ситуации, в которой взаимодействуют обе страны. Пока существует ядерное оружие, его нельзя отменить директивно. Тем не менее, ядерное сдерживание в том понимании, которое сформировалось в период холодной войны, по мере сокращения стратегических вооружений и улучшения отношений между странами в политической и экономической областях, должно быть модифицировано в ядерное сдерживание, соответствующее новым реалиям.

С этой точки зрения был бы целесообразен отказ от концепции ответно-встречного удара и переход к более стабилизирующей концепции ответных действий. Однако, ориентация СЯС исключительно на ответный удар требует высоких гарантий их живучести.

При оценке уязвимости стратегических ядерных сил необходимо учитывать не только контрсиловой стратегический потенциал и возможности противоракетной обороны вероятного противника, но и такие факторы, как потенциалы тактического ядерного и высокоточного оружия, обычных средств и сил, опасность диверсий, террористических акций и другой скрытной деятельности против объектов стратегических ядерных сил. Нельзя также полностью исключать возможность развязывания войны против России с использованием обычного оружия и нанесением ударов по объектам СЯС. В ходе таких боевых действий могут сложиться условия, вынуждающие Россию нанести ядерный удар первой. Следовательно, состав и структура СЯС, их оперативная готовность должны, в зависимости от обстановки, позволять определенную гибкость выбора и проведения всех форм боевых действий.17

Билет 11.

1. Возникновение атомистической гипотезы строения вещества и её экспериментальные доказательства. Основные положения MKT. Масса, размеры молекул.

Основные положения МКТ

Левкипп и Демокрит — 400 лет до н.э.

М. В. Ломоносов — XVIII в. «0 причине теплоты и холода», «О коловратном движении корпускул».

1. Все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул и атомов). Молекулы разделены промежутками.

2. Молекулы находятся в беспрерывном хаотическом движении.

3. Между молекулами существуют силы взаимодействия (притяжение и отталкивание).

АТОМ - наименьшая частица химического элемента, которая является носителем его химических свойств. А. состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, движущихся в кулоновском поле ядра по законам квантовой механики. Размеры А. порядка 10-10 м.

МОЛЕКУЛА - наименьшая устойчивая частица вещества, обладающая всеми химическими свойствами и состоящая из одинаковых (простое вещество) или разных (сложное вещество) атомов, объединенных химическими связями.

Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химических веществ.

В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения:

1. Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов («элементарных молекул»). Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными, т.е. состоять из одного или нескольких атомов. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы. При определенных условиях молекулы и атомы могут приобретать дополнительный электрический заряд и превращаться в положительные или отрицательные ионы.

2. Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.

3. Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало.

РАЗМЕРЫ И МАССЫ МОЛЕКУЛ

Атомная единица массы (а.е.м.) - 1,6.10-27кг - единица массы, равная 1/12 массы изотопа углерода с массовым числом 12.

, где m0 - масса молекулы (атома);

m0С - масса атома углерода (изотоп 12С)

- относительная атомная масса

- определяется по таблице Менделеева!

Относительная молекулярная масса сложного вещества определяется как сумма относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав данного вещества.

2. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.

Электродвижущая сила

Электродвижущая сила (эдс), физическая величина, характеризующая действие сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока; в замкнутом проводящем контуре равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура.

закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи.

Закон Ома для полной цепи

При протекании тока по однородному участку цепи электрическое поле совершает работу. За время Δt по цепи протекает заряд Δq = IΔt. Электрическое поле на выделенном учестке совершает работ:

Рассмотрим полную цепь постоянного тока, состоящую из источника с электродвижущей силой и внутренним сопротивлением r и внешнего однородного участка с сопротивлением R. Закон Ома для полной цепи записывается в виде:

(R + r)I =

Умножив обе части этой формулы на Δq = IΔt, мы получим соотношение, выражающее закон сохранения энергии для полной цепи постоянного тока:

RI2Δt + rI2Δt = IΔt = ΔAст

Первый член в левой части ΔQ = RI2Δt – тепло, выделяющееся на внешнем участке цепи за время Δt, второй член ΔQист = rI2Δt – тепло, выделяющееся внутри источника за то же время.

Билет 12.