Физика в быту

Что такое обогащение урана? В естественной смеси изотопов урана цепная реакция невозможна. Для распространённых реакторов на медленных нейтронах требуется довести долю чрезвычайно редкого изотопа урана-235 до 5 %, а для современных реакторов-размножителей – до 15 %. Этот процесс и называют обогащением. Обогащение урана – очень длительный и дорогостоящий процесс, связанный к тому же с радиоактивным загрязнением окружающей среды.

В будущем, по мере накопления запасов плутония (трансуранового элемента номер 94, получаемого в реакторах-размножителях), ядерным топливом будет служить смесь естественного урана с плутонием.

На каждом этапе ядерного топливного цикла происходит выделение в окружающую среду радиоактивных веществ, причём основное загрязнение связано с добычей и обогащением урановой руды, а также с переработкой отработанного топлива. Так, дополнительные дозы облучения жителей, проживающих вокруг предприятий по переработке ядерного топлива на расстоянии до 200 км, могут достигать 65 % естественного радиоактивного фона. А население, живущее вблизи АЭС, при её нормальной эксплуатации получает дозу менее процента от естественного фона. Если же «размазать» получаемые от всего ядерного цикла дозы облучения по всему населению Земли, то получится около 1 мкЗв в год на человека, то есть несколько сотых процента дозы, полученной от всех естественных источников.

Одна из главнейших проблем атомной энергетики – радиоактивные отходы. Это долгоживущая «мина»: радиоактивные вещества могут достигнуть биосферы спустя сотни тысяч и даже миллионы лет, и всё еще представлять для неё угрозу. Обсуждаются разные стратегии захоронения радиоактивных отходов: на дне океана, на необитаемых островах, в ледяных толщах Антарктиды или Гренландии, даже в космосе. Разные страны реализуют разные технологии в отношении отходов ядерных технологий. Предпочтение отдаётся строительству подземных хранилищ в стабильных геологических формациях (как правило, в скальных породах). Россия планирует начать строительство такого глубинного хранилища в Нижнеканском массиве скальных пород неподалёку от Енисея после 2030 года, а пока что там строится подземная исследовательская лаборатория на глубине 500 метров. В общем, проблема пока не решена.

Аварии на ядерных объектах

Сама по себе АЭС – это весьма чистое производство. Зато очень опасны аварии на любых ядерных объектах. За всё время существования таких объектов произошло около 400 аварий разной степени опасности, многие из них сопровождались утечкой радиоактивных веществ. Международная шкала ядерных событий выделяет 7 уровней (категорий) опасности. Риск облучения населения возникает при уровнях, начиная с четвёртого. Вот перечень самых масштабных аварий, начиная с 5-й категории.

1952 год, Канада – первая в мире радиационная авария 5-й категории. Частичное расплавление ядерного реактора в Чок-Риверской лаборатории произошло из-за ошибок оператора и сбоев в системе аварийной остановки.

1957 год, СССР – «Кыштымская авария» 6-й категории. Она оставалась самой масштабной ядерной аварией в мире до наступления Чернобыльской. Производственное объединение «Маяк», расположенное в закрытом городе Челябинск-40, производило компоненты для ядерного оружия, а также занималось переработкой радиоактивных отходов. В одной из ёмкостей для хранения высокоактивных отходов из-за выхода из строя системы охлаждения произошёл взрыв. В атмосферу были выброшены цезий-137 и стронций-90 (те самые изотопы, о которых мы говорили в связи с ядерными взрывами). На заражённой территории проживало около 270 тысяч человек.

1957 год, Великобритания – авария 5-й категории на атомном реакторе в Уиндскейле. Из-за ошибок персонала произошёл пожар, и затем – крупный выброс радиоактивных веществ.