Урок № 71

Ланцюгова ядерна реакція поділу ядер урану

Мета: ознайомити учнів із новим видом ядерної реакції,

 яка дозволяє добути велику кількість ядерної енергії.                                         

Словник

Поділом ядра називається ядерна реакція поділу важкого ядра,

збудженого захопленням нейтрона, на дві приблизно рівні 

частини, які називаються осколками поділу

Вивчення нового матеріалу

       1. Поділ ядер Урану

 Поділ атомних ядер — це особливий вид ядерних реакцій, коли ядро важкого елемента ділиться на дві частини, одночасно випромінюючи два- три нейтрони, у-промені і значну кількість енергії. Це дає можливість здійснити ланцюгову ядерну реакцію.

  Поділ ядер Урану відкрили в 1938 р. німецькі вчені О. Ган і Ф. Штрассман. їм удалося встановити, що під час бомбардування Урану нейтронами виникають елементи середньої частини Періодичної системи: Барій, Криптон та ін. Проте правильно пояснили цей факт, а саме, як поділ ядра Урану, що захопило нейтрон, — англійський фізик О. Фріш і австрійський фізик JI. Мейтнер у 1939 р. Вони вважали, що ядро Урану, захопивши повільний нейтрон, перетворюється в ядро радіоактивного ізотопа Урану, яке розпадається на дві приблизно рівні частини X і У, при цьому виділяється декілька нейтронів. Реакція відбувається за схемою: 

  Процес поділу атомного ядра можна пояснити за допомогою краплинної моделі ядра. За цією моделлю згусток нуклонів має нагадувати краплину зарядженої рідини (мал. 21, б).

    Ядерні сили між нуклонами короткодіючі, подібно до сил, що діють між молекулами рідини. Одночасно з великими силами електростатичного відштовхування між протонами, які намагаються розірвати ядро на частини, діють ще більші ядерні сили притягання. Ці сили не дають ядру розпастися.

Ядро Урану має форму кулі. Захопивши зайвий нейтрон, ядро збуджується і починає деформуватися, набуваючи витягнутої форми (мал. 21, б). Ядро розтягується доти, поки сили відштовхування між кінцями витягнутого ядра не переважатимуть сили зчеплення, які діють на перешийку (мал. 21, в). Розтягуючись дедалі дужче, ядро розривається на дві частини (мал. 21, г). Під дією кулонівських сил відштовхування ці частини, чи уламки, розлітаються зі швидкістю, що дорівнює 1/30 швидкості світла.

Більш пізні дослідження показали, що внаслідок бомбардування ядер Урану нейтронами можуть утворюватися уламки 80 «сортів». Причому найбільш вірогідним виявляється поділ на уламки, маси яких відносяться приблизно, як 2:3.

   Оскільки питома енергія зв'язку ядер урану (7,5 МеВ) менша за питому енергію зв'язку ядер, що утворюються (8,6 МеВ), поділ ядер урану супроводжується виділенням величезної енергії (порядку 200 МеВ). Під час поділу ядер 1 г урану виділяється енергія  8*10¹⁰ Дж  або 22000 кВт • год.

  Для порівняння — така кількість енергії виділяється при згорянні 2000 кг бензину, або 2500 кг кам'яного вугілля, Основна частина цієї енергії виділяється у ви­гляді кінетичної енергії осколків поділу.

  У ході експериментальних досліджень ядерних реак­цій поділу було встановлено надзвичайно важливий факт, що в момент поділу кожного ядра урану викидаються 2—3 так звані миттєві нейтрони. Саме завдяки цьому виявилося можливим практичне використання внутріядер­ної енергії. Енергія цих нейтронів лежить в широких межах від дуже малих значень — порядку 1 еВ і менше (які відповідають тепловому руху нейтронів при нормаль­ній температурі) і приблизно до 10 МеВ. Однак більшість миттєвих нейтронів має енергію 1—2 МеВ. Нейтрони з енергією понад 1,5 МеВ називають швидкими, ней­трони меншої енергії — повільними (нейтрони з дуже малими енергіями називають тепловими).

   Поділ ядра урану на осколки з однаковими масовими числами відбувається дуже рідко. Найчастіше утворюють­ся осколки з масовими числами близько 95 і 139. Осколки ядра, що розділилося, є радіоактивними: вони випро­мінюють фотони, бета-частинки і нейтрони. Ці нейтрони на відміну від миттєвих називають нейтронами, що спізнилися (викидаються протягом кількох хвилин після поділу вихідного ядра). Число запізнілих нейтронів складав близько 1 % всіх нейтронів, які виникають під час поділу. В результаті серії послідовних бета-розпадів осколків поділу утворюються стабільні ізотопи.

2. Ланцюгова ядерна реакція

  Під час кожного поділу ядра урану звільняються нейтрони. Виникає надзвичайно важливе питання: скільки нейтронів одержується в од­ному акті поділу. Це питання важливе тому, що коли число нейтронів в середньому велике, то їх можна використати для поділу наступтагх ядер, тобто виникає можливість здійснення так званої ланцюгової реакції. Над розв'язан­ням цього завдання в 1939—1940 pp. працювали практич­но в усіх великих ядерних лабораторіях світу. Експе­риментально встановлено, що в середньому на один акт поділу випускається 2,5 (від 2 до 3) миттєвих нейтронів. Будь-який в нейтронів, який вилітає у процесі поділу ядра, може у свою чергу викликати поділ наступних 2—3-х ядер, які також випускають нейтрони, здатні ви­кликати поділ ядер.

   Нехай після кожного поділу випускаються три нейтрони. Тоді один нейтрон може викликати ділення і породити три нейтрони. Назвемо їх нейтронами першого покоління. Вони в свого чергу створять 9 нейтронів» другого покоління. В третьому поколінні виникне 27 нейтро­нів і т. д. На малюнку  покавана схема розмноження нейтронів. Початковий нейтрон відіграє роль сірника, який запалює пальне.

   3. Швидкість ланцюгової реакції. Критична маса. 

   Реакції з розмноженням нейтронів відбуваються анало­гічно до ланцюгових хімічних реакцій, тому вони також названі ланиюговими. Для початку хімічної ланцюгової реакції потрібен запал. Ним для ланцю­гової ядерної реакції служить невелика кількість нейтро­нів. Коли б розмноження нейтронів відбувалося так, як показано на малюнку 232, то один нейтрон у п'ятдесятому поколінні розмножився б до 3⁵⁰ ≈ 10²⁵ нейтронів. У дійсності, не всі нейтрони викликають ділення. Частина нейтронів може захопитися ядрами домішок до урану, які не діляться (або погано діляться), частина нейтронів може вилетіти через поверхню об'єму пального, не встигаючи зіткнутися з його ядрами. Існують й інші причини змен­шення числа нейтронів, які беруть активну участь у лан­цюговій ядерній реакції.

   Очевидно, що обов'язковою умовою виникнення ланцю­гової ядерної реакції б наявність розмноження нейтронів. Розмноження числа нейтронів характеризують так званим коефіцієнтом розмноження k, який дорівнює відношенню числа нейтронів N_i , які викликають поділ ядер речовини на одному з етапів реакції, до N_i-1— нейтронів, які викликали поділ на попередньому етапі реакції:

Необхідною умовою для розвитку ланцюгової ядерної реакції є вимога. Приланцюгова ядерна реакція розвивається у формі вибуху; привона буде стаціонарною, тобто сама себе підтримуватиме (число нейтронів, які виникають за одиницю часу, залишається сталим); і приреакція швидко затухав. Коефіцієнт розмноження залежить від ряду факторів, зокрема від природи і кількості речовини, яка ділиться, від геомет­ричного об'єму, який вона займав. Одна й та сама кількість даної речовини має найбільший коефіцієнт при кулястій формі об'єму, оскільки в цьому випадку втрата миттввих нейтронів через поверхню об'єму буде найменшою (куля має мінімальну поверхню при даному об'ємі).

   Практичне здійснення ядерної ланцюгової реакції вимагає подолання значних труднощів. Природний уоан є сумішшю двох ізотопів:в кількості 0,7 % і —99,3 %. Ці ізотопи під дією нейтронів ведуть себе по-різ­ному. Ядра урану  діляться нейтронами будь-яких енергій, однак особливо добре повільними (тепло­вими) нейтронами. Ядра ж діляться лише дуже швидкими нейтронами з енергією понад 1 МеВ. Нейтрони меншої енергії поглинаються ядрамибез наступного їх поділу. В результаті утворюється нестабільне ядро  (період піврозпаду дорівнює 25 хвилинам). Ви­пускаючи електрон, антинейтрино і фотон, це ядро пере­творюється в ядро першого трансуранового елемента неп­тунію . Нептуній також зазнає бета-розпаду (Т= 2,3 доби), перетворюючись в плутоній . Плу­тоній альфа-радіоактивний, однак його період піврозпаду такий великий (24 400 років), що його можна вважати практично стабільним.

Ця істотна відміна в поведінці ізотопів урану під дією нейтронів робить неможливим здійснення ланцюгової ядерної реакції в природному урані, тобто в природній суміші ізотопів урану. Справді, нехай під дією якогось випадкового («блукаючого») нейтрона відбувся поділ ядра урану-235 або урану-238. Під час цього поділу виникас 2—3 миттввих нейтрони з енергією близько 1 МеВ. Ней­трони такої енергії не викликають поділу ядер урану-238, тому ділитимуться лише ядра урану-235, яких у природній суміші є дуже мало (0,7 %). В результаті зіткнень віль­них нейтронів з ядрами нейтрони сповільнюватимуться і поглинатимуться ураном 235 і ураном-238; при цьому уран-235 ділитиметься, а уран-238 буде лише зменшу­вати загальне число нейтронів за рахунок їх поглинання. Оскільки ядер урану-238 приблизно в 140 раз більше, ніж урану-235, то в природній суміші ізотопів урану ймовірність поглинання нейтронів ядрами урану-238 без поділу в багато разів перевищує ймовірність поглинання нейтронів ядрами урану-235 з поділом, і ланцюгова реак­ція не може розвиватися ні на повільних, ні на швидких нейтронах в природному урані.

   Це можна подолати двома способами: 
1) Можна виділити ізотоп урану-235, який ділиться. Однак хімічні властивості обох ізотопів майже однакові, а тому їх розщеплення становить дуже складне завдання. Доводиться використовувати незначну різницю в швидко­стях перебігу хімічних реакцій, дифузії тощо, обумовлену різницею в масах ізотопів. Практично ланцюгову реакцію завжди здійснюють в природному урані, попередньо збагаченому ураном-235 до 5 %.

2) Можна сповільнювати нейтрони, щоб істотно змен­шити поглинання їх ядрами урану-235. У цьому випадку реакція може здійснюватися на природному чи трохи збагаченому ізотопом  урані. Як сповільнити нейтрони високих енергій, що виникають під час поділу ядер, до незначних (теплових) енергій? В природній суміші двох ізотопів урану нейтрони, стикаючись з ядрами, поступово сповіль­нюються. Однак у процесі природного сповільнення занад­то багато нейтронів поглинається ураном-238 до того, як вони сповільняться до енергій, ефективних для поділу . Звідси виникає необхідність швидкого сповільнення нейтронів іншою речовиною, яка слабко поглинає їх, до того, як вони зіткнуться з ураном. Для цієї мети вико­ристовують сповільнювач — речовину з великою сповільнюючою, але з малою поглинаючою нейтрони здатні­стю. Його часто розміщають шарами окремо (гетерогенно) від урану. Однак можна також рівномірно перемішувати (гомогенно) речовину, яка ділиться і яка сповільнює нейтрони.

  Щоб дістати в стаціонарній установці енергію в результаті ланцюгової реакції поділу ядер, треба ство­рити пристрій з урахуванням усіх перерахованих особ­ливостей реакції поділу. Такий пристрій, в якому під­тримується керована реакція поділу ядер, називається ядерним (або атомним) реактором.

Закріплення знань 
1. Напишіть рівняння ядерної реакції, яка відбувається під час бомбардування алюмінію (AI) -частинками й супроводжується вивільненням протона.
2. Напишіть рівняння ядерної реакції, яка відбувається під час бомбардування бору (B) -частинками й супроводжується вивільненням нейтронів.
3. Ядро урану U поглинає один нейтрон і ділиться на два уламки й чотири нейтрони. Один з уламків — ядро Сs. Ядром якого ізотопу є другий уламок?
4. Напишіть ланцюжок ядерних перетворень ядра Урану U, що захопив нейтрон, у Плутоній Рu, з огляду на те, що всі ядра, які знову утворюються, є бета-радіоактивними, тобто зазнають радіоактивного розпаду з випромінюванням -частинки (електрона).
5. Унаслідок поділу одного ядра на два уламки виділяється близько 200 МеВ енергії (1 МеВ = 1,6 · 10^-19 Дж). Яка кількість енергії вивільняється під час повного поділу всіх атомів, що містяться в 1 г цього ізотопу (приблизно 2,6 · 10²¹ атомів)? Яку кількість кам’яного вугілля треба спалити, щоб дістати таку саму кількість енергії?
6. На скільки градусів можна нагріти 1000 тон води за рахунок енергії, що виділяється під час радіоактивного розпаду 1 г урану? (Скористайтесь даними з умови попередньої задачі.)

Запитання для перевірки

1. Що відбувається під час бомбардування ядер урану нейтронами? 

2. Завдяки чому виявилося можливим практичне використання внутрі­ядерної енергії? 

3. Які нейтрони називають миттєвими і які тими, що спізнюються?

4. Скільки нейтронів випускає ядро урану під час одного акту поділу? 

5. При яких умовах можлива ланцюгова ядерна реакція?

6. Що таке коефіцієнт розмноження нейтронів і від чого він залежить?

7. У чому труднощі практичного здійснення ланцюгової ядерної реакції? Які існують шляхи їх подолання?

Урок № 72

Термоядерні реакції. Елементарні частинки

Мета: ознайомити учнів з умовами перебігу і застосування термоядерних реакцій

Словник 
Термоядерні реакції - це реакції синтезу легких ядер за дуже високої температури
Елементарними називають частинки, які у взаємодіях поводять себе як єдине ціле.

Вивчення нового матеріалу

1. Термоядерні реакції. Токамак

   Ядерна енергія може вивільнятися не тільки у процесі поділу важких ядер на осколки, а й під час з'єднання (синтезу) легких ядер у більш масивні. Наприклад, маса спокою ядра Гелію значно менша за суму мас спокою двох ядер важкого Гідрогену, на які можна поділити ядро Гелію. 
   Це означає, що коли зливаються легкі ядра, маса спокою зменшується, отже повинна виділятися значна енергія. Але для з`єднання однойменно заряджених протонів необхідно подолати кулонівські сили відштовхування, що є можливим за досить великих швидкостей частинок, які зіштовхуються. Подібні реакції злиття легких ядер можуть відбуватися тільки за дуже високих температур, тому вони дістали назву термоядерних.
   Реакції синтезу легких ядер в ядра гелію, в яких виділяються великі кількості енергії:

 Під час поділу одного ядра урану, торію чи плутонію виділяється порядку 200 МеВ енергії. І все ж, для промислового використання реакції синтезу становлять значно більший інтерес, ніж реакції поділу. Порівнюючи ці два типи ядерних реакцій, потрібно оцінювати не кількості енергії, які виділяються у процесі реакції синтезу чи поділу одного ядра, а вихід енергії на 1 г речовини, яка прореагувала. Оскільки кількість ядер у 1 г урану-235 в 235/2 раз менша, ніж у 1 г дейтерію, то кількість реакцій при «спалюванні» 1 г урану в  235/4 раз менша, ніж при «спалюванні» ядер дейтерію (для реакції синтезу потрібно двоє ядер). Під час одного акту поділу виділяється середня енергія порядку 200 МеВ, а на один акт синтезу витрачається в середньому 3,6 МеВ, тому від­ношення енергій, які виділяються в результаті цих двох процесів, дорівнює  Еділ/Есин ≈1, тобто під час поділу ядер 1 г урану-235 і синтезу 1 г гелію виділяється приблиз­но однакова кількість енергій.

  А якщо реакції синтезу зазнають всі ядра в 1 г суміші дейтерію з тритієм, то виділиться у 8 разів більше енергії, ніж її виділяється під час реакції поділу ядер 1 г урану-235. Вартість 1 г дейтерію приблизно в 100 разів менша за вартість 1 г урану-235, а його природні запаси фактично невичерпні, чого не мож­на сказати про запаси розщеплюваних речовин. Цим пояс­нюється велика увага, яка приділяється у всьому світі відшуканню шляхів здійснення керованих реакцій ядерного синтезу легких ядер. Однак практично здійснити такі реакції дуже складно.  Для об'єднання двох ядер в одне вони мають, долаючи кулонівські сили взаємного відштовхування, наблизитися на відстань порядку 10^-13 см, тоді подальше їх зближення і об'єднання виконауть уже ядерні сили. Отже, об'єднувані ядра повинні мати досить велику кінетичну енергію для подолання кулонівських сил відштовхування.

Розрахунки показують, що для здійснення реакції син­тезу дейтерію і тритію в гелій їх ядра повинні мати кінетич­ну енергію порядку 0,01 МеВ. Синтез ядер гелію можна здійснити, бомбардуючи розігнаними до енергії 0,01 МеВ дейтронами ядра тритію. Однак таке бомбардування хоча й дає можливість досягти одиничних випадків з'єднання ядер, але не може бути використане для одержання енергії. На прискорення дейтронів дово­диться затрачувати набагато більше енергії, ніж її виді­ляється в результаті малочисленних випадків синтезу ядер, викликаних цими прискореними дейтронами. Реак­ція синтезу стане економічно вигідною лише в тому випад­ку, коли в суміші дейтерію з тритієм усі ядра (або хоча б значна їх частина) мають енергію порядку 0,01 МеВ. Цього можна досягти шляхом нагрівання суміші до такої темпе­ратури, при якій середня кінетична енергія теплового руху частинок суміші наближається до 0,01 МеВ. Неважко по­казати, що така температура має складати десятки міль­йонів градусів. Середня кінетична енергія Е теплового руху частинок дорівнює   Т ≈77000000 К

  Реакція синтезу може бути здійснена лише при температурі в десятки мільйонів градусів, у зв'язку з чим вона дістала назву термоядерної реакції. При таких темпе­ратурах речовина перетворюється в гарячу плазму. Для здійснення реакції синтезу ядер дейтерію температура плазми має бути ще вищою — порядку 1 млрд. градусів. На шляху здійснення керованої термоядерної реакції перед фізиками й інженерами стоять такі завдання: одер­жати дуже високі температури порядку 10⁸

градусів і утримати розігріту плазму тривалий час в заданому об'ємі. Головна складність полягає в утриманні високотемпературної і до­сить густої плазми в робочому об'ємі. Гаряча плазма подіб­на до газу, тобто коли вмістити її в замкнутий об'єм реак­тора, вона неминуче вступить в контакт з його стінками, вмить охолоне і випарує стінку. Єдиним відомим методом тривалого утримання високотемпературної плазми є її термоізоляція магнітним полем. Ідея такого утримання була запропонована в 1950 р. російськими фізиками І. Є. Таммом і А. Д. Сахаровим і в 1951 р. американським фізиком Л. Спітцером. На підставі цієї ідеї було створено кілька різних експериментальних установок. Найбільш вдалою виявилася конструкція «Токамак» (тороїдальна камера із стабілізуючим магнітним полем). Схема «Токамака» наведена на малюнку.

   Ззовні він схожий на трансформатор, в якого вторинна обмотка замінена замкнутою кільцевою (тороїдальною) камерою, заповненою дейтерієм при низькому тиску. Ство­рення плазми, відривання її від стікок і нагрівання здійс­нюється струмом газового розряду, створеним індукційним шляхом. Для цього через центральне вікно тороїдальної камери протягують залізне осердя з намотаною на нього первинною обмоткою. Вторинною обмоткою служить без­посередньо камера з газом. Під час проходження змінного струму через обмотку осердя в газі збуджується струм, який створює і нагріває плазму.

   Рано чи пізно термоядерні реактори будуть створені. Вчені багатьох країн досягли великих успіхів у створені керованих термоядерних реакцій. це багато в чому розвяже проблеми енергетики. Здійснення керованих термоядерних реакцій здатне розв`язати енергетичну проблему людства.

  Термоядерний синтез ядер водню в ядра гелію є джерелом енергії випромінювання Сонця і зір, температура речовини в надрах яких досягає градусів.

2. Елементарні частинки

  Елементарними називають частинки, які у взаємодіях поводять себе як єдине ціле. Це не означає, що елементарна частинка не має внутрішньої будови. Річ у тім, що на сьогодні даний розділ науки не в змозі вивчити будову елементарної частинки. Індивідуальність елементарної частинки зумовлюється тим, що енергія взаємодії її з іншими матеріальними об'єктами значно менша від її власної релятивістської енергії.

  Першою елементарною частинкою, яку відкрив Дж. Дж. Томсон у 1897 p., був електрон. У 1919 p. E. Резерфорд виявив частинку, яка входить до складу ядер атомів – протон. У 1932 р. Д. Чедвік відкрив другу складову частинку ядра – нейтрон. У 1905 р. А. Ейнштейн увів у науковий обіг поняття про складову частинку світла – фотон. У 1956 р. вже було відомо 30 елементарних частинок; тепер їх налі­чується понад 350.

  Елементарні частинки виступають у двох видах – частинок і ан­тичастинок: одні з них відрізняються знаком електричного заряду, наприклад, електрон і позитрон; інші, електрично-нейтральні, відріз­няються протилежною орієнтацією механічних і магнітних моментів, наприклад, нейтрон і антинейтрон. Є й такі частинки, які тотожні своїм античастинкам, наприклад, фотони, µ -мезони, - і- мезони; такі частинки називають справжньонейтральними.

Характерною властивістю частинок і античастинок є їх здатність утворюватися й анігілюватися парами. Анігіляція пари частинок зводиться до перетворення їх в інші частинки або кванти поля з виділенням відповідної енергії. Наприклад, позитрон і електрон, стикаючись, перетворюються в два або більше фотонів; при взаємодії фотона з важкими ядрами атомів може народжуватися пара таких самих частинок.

   У найближчому навколишньому світі існує переважаюча концентрація звичних для нас стабільних частинок – електронів, протонів і нейтронів. У вакуумі можуть бути стабільними також античастинки – позитрони, антипротони і антинейтрони. Тому поділ на частинки і античастинки умовний. Сучасна наука допускає можливість існування в галактичних системах антиречовини, що складається з антиатомів; останні є утворенням з антипротонів, антинейтронів і позитронів.

    Основними характеристиками всіх елементарних частинок є маса m, час життя τ, спін s, електричний заряд q.

   Усі елементарні частинки мають дуже малі маси і розміри. У більшості з них маса близька до маси протона, в інших – вона значно менша.

 Розміри протона, нейтрона, µ - мезона і подібних до них частинок близько м, електронів і мюонів – ще менші.

 За часом життя τ елементарні частинки поділяються на стабільні, квазістабільні і нестабільні (резонанси). До стабільних належать електрон, протон, фотон і нейтрино; квазістабільними називають частинки, які розпадаються в результаті електромагнітних і слабких взаємодій, їхній час життя ; частинки, які називають резонансами, розпадаються в результаті сильних взаємодій, їхній час життя .

   Спіни елементарних частинок визначають цілим або півцілим кратним сталої Планка h. Спіни µ - і К- мезонів дорівнюють нулю; спіни електрона, протона і нейтрона , фотона .

  Електричні заряди елементарних частинок – цілі, кратні елементарному заряду; 

  Елементарним частинкам притаманні корпускулярно-хвильові властивості, їхня поведінка описується квантовою механікою; вони додатково наділяються рядом квантових величин, які регламентують процеси їх перетворень і взаємодій. Наприклад, запроектований на основі згаданих вище законів збереження процес перетворення протона, якби він був можливим, привів би до анігіляції атомів речовини. Баріонний заряд − квантове число, що характеризує збереження числа баріонів (спільна назва нуклонів та гіперонів). Якщо прийняти, що баріонний заряд усіх баріонів дорівнює , то для антибаріонів він становить, а для решти елементарних частинок дорівнює. Тобто закон збереження баріонного заряду можна сформулювати так: баріонний заряд будь-якої ізольованої системи є сталою величиною. Наприклад, протон не може перетворитися в позитрон і фотон, хоча таке перетворення не суперечить ні законові збереження електричного заряду, ні закону збереження імпульсу, ні іншим відомим законам збереження, але порушує закон збереження баріонного заряду; останній закон зумовлює стабільність найлегшого з баріонів – протона.

  Аналогічно для регламентування процесів за участю електронів і споріднених частинок (лептонів і антилептонів) вводиться лептонний заряд. Лептонний заряд характерний для частинок лептонної групи (позитивний та негативний мюони, електрон і позитрон, нейтрино та антинейтрино); для інших частинок лептонний заряд . За цих умов у всіх процесах необхідно керуватися законом збереження лептонного заряду: алгебраїчна сума лептонних зарядів частинок до перетворення дорівнює алгебраїчній сумі лептонних зарядів частинок, що виникли в результаті перетворення. 

   Серед різних елементарних частинок, які беруть участь у сильних взаємодіях – їх умовились називати адронами, можна виділити групи таких «подібних» частинок, що мають приблизно рівні маси і однакові квантові характеристики, але різняться електричними зарядами.

   Одну з таких груп утворюють нуклони (протон з нейтроном), другу – піони (), третю – сігма-гіперони () і ін. Поряд з цим зарядова незалежність у сильних взаємодіях дає підставу зробити висновок, що в кожній із згаданих зарядових груп ідеться про одну й ту саму частинку, але в різних її станах.

  Зарядові групи частинок наділяють певними числами так званого ізотопічного спіну, а розрізняють між собою в групах проекціями ізотопічного спіну І на певний напрям z в уявному просторі спінів; зокрема, для протона , для нейтронатощо. Ці відмінності між частинками пояснюються впливами додаткових взаємодій, наприклад, електромагнітної природи.

   Всі елементарні частинки розподіляються на два великі класи: адрони (частинки, що мають складну будову0 й фундаментальні (або істинно елементарні), частинки, які вважаються безструктурними й тому претендують на роль справді первинних елементів матерії.

   Атоми, ядра яких складаюься з антинуклонів. а оболонка - із позитронів, утворюють антиречовину. У 1969 році вперше було добуто антигелій. 

   Ісинно елементарними частинками вважаються переносники фундаментальних взаємодій, лептони й кварки. Згідно з кварковою теорією поля, всі існуючі в природі фундаментальні взаємодії (сильна, електромагнітна, слабка і гравітаційна) мають обмінний характер. Це означає, що як елементарні акти будь-якої з названих взаємодій виступають процеси, під час яких частинки випускають і поглинають певні кванти. Ці кванти й називають переносниками відповідних взаємодій. Обмінюючись ними, частинки взаємодіють одна  з одною.

Запитання для перевірки

1. Чому реакція зєднання (синтезу) легких ядер відбувається ільки з а дуже високих температур?

2. Як пояснити, виходячи із закону збереження енергії, що енергія виділяється як у разі поділу важких ядер, так і у разі з`єднання легких ядер?

3. Чому перебіг термоядерних реакцій можливий тількиза дуже високих температур?

4. Які частинки називаються елементарними?

5. Перелічити частинки, які в наш час вважаються істинно елементарними.

Урок № 73

                                   

Ядерний реактор. Атомна енергетика в Україні

Мета навчальна: узагальнити вивчений матеріал, ознайомити учнів із застосуванням атомної енергії; показати переваги та недоліки атомних станцій; звернути увагу на екологічні проблеми використання ядерної енергії.      

Розвивальна: розвивати пізнавальний інтерес, вміння  самостійно мислити, робити аналіз та синтез опрацьованої інформації, підводити підсумки, прищеплювати зацікавленість до інтелектуальної діяльності, працювати з науковою літературою, мережею Інтернет.     

Виховна: виховувати допитливість, почуття відповідальності, згуртованості, толерантності, вміння співпрацювати  в групах, відстоювати свою позицію, сприяти вихованню культури спілкування, особи, яка само розвивається і самореалізується. 

Словник

Енергія зв'язку - енергія, яка потрібна для повного розщеплення ядра на нуклони, або енергія, яка виділяється під час утворення ядра із окремих частинок

 Я́дерна енерге́тика або атомна енергетика — галузь енергетики, що використовує ядерну енергію для електрифікації і теплофікації

 Атомна електростанція (АЕС) — електростанція, в якій атомна (ядерна) енергія перетворюється в електричну

 Ядерний реактор –пристрій, у якому виділяється теплова енергія в результаті керованої ланцюгової реакції поділу ядер

ТВЕЛ (тепловидільний елемент) –  частина реактора, пристрій, у якому міститься ядерне паливо

Термоядерна реакція – це реакція синтезу легких ядер за дуже високої температури.

                      

   

«Виявлена сила урану загрожує цивілізації і людям не більше, ніж коли ми запалюємо сірник. Подальший розвиток людства залежить не від рівня технічних досягнень, а від його моральних принципів»

А. Ейнштейн

    Вивчення нового матеріалу 

    У другій половині XX ст. людство зробило величезний крок в оволодінні таємницями природи та їхньому практичному застосуванні. Відкриття і мирне використання атомної енергії, освоєння космосу, поява нових технологій змінили організацію та управління виробництвом. Але наш урок проходить напередодні  трагічної дати в історії України. 26 квітня виповнюється 34 роки з дня Чорнобильської катастрофи. Академік В. А. Легасов порівняв наслідки цієї аварії з виверженням вулкану Везувію. Цей трагічний день примусив все людство замислитись над  проблемою безпечного використання ядерної енергії, що вона  може бути не тільки джерелом електроенергії, яка використовується сьогодні в усіх галузях виробництва, транспорту, сільському господарстві, медицині, побуті, але і нести руйнування та біди. П’єр Кюрі під час вручення йому і Марії Склодовській – Кюрі Нобелівської премії в 1903 році висловився так «Неважко передбачити, що в руках злодія радій може бути особливо небезпечним, і тому виникає питання: чи корисно для людства знати секрети природи, чи воно дійсно готове для того, щоб правильно їх використовувати, чи знання принесуть тільки шкоду?...  Я належу до тих, хто вірить, що нові відкриття принесуть людству більше користі, ніж шкоди…». Ми теж сьогодні спробуємо дати відповідь на питання: «Що приносить людству розвиток науки: значні відкриття, які будуть служити людині чи ці відкриття будуть вести до знищення всього живого?» Допоможуть нам це зробити учні  класу, які об’єдналися в групи  - істориків,  конструкторів, інженерів, економістів, аналітиків, екологів та біологів. Вони дадуть відповіді на питання, які хвилюють як все прогресивне людство, так і кожного з нас.

     

      Кореспондент  Чи не могли б ви дати маленьку історичну довідку, які  дослідження дали змогу  відкрити ядерну енергію?

    Фізик - ядерник  Початком розвитку ядерної енергетики можна вважати факт відкриття природної радіоактивності в 1896 році французьким вченим А. Беккерелем. Він займався дослідженням солей урану на фотопластинку після освітлення їх сонячним промінням. Вчений загортав фотопластинку в чорний папір, накладав зверху кристали солей урану і на декілька годин виставляв на сонячне світло. Після проявлення пластинки на ній  був чорний відбиток кристала, він вважав, що відбиток є наслідком променів, що пройшли через чорний папір. Та 26 і 27 лютого 1896 року була похмура погода і підготовлена пластинка пролежала в шухляді. Але на всяк випадок Беккерель проявив пластинку і з’ясувалося, що відбиток був таким же, тобто солі урану засвічують пластинку і за відсутності сонячного світла. Таким чином, Беккерель зрозумів, що ним відкрито нове явище: довільне випромінювання солей урану і встановив його особливості:

- проникає крізь тонкі металеві пластинки;    

- не залежить від зовнішніх факторів (освітленості, тиску, температури);    

- розряджає електроскоп;    

- викликає світіння деяких тіл.

     Результатами дослідів Беккереля особливо зацікавилися французькі вчені  Марія Склодовська-Кюрі та П’єр Кюрі. Завдяки їх наполегливій праці у квітні 1898 р. було встановлено, що властивості, аналогічні властивостям урану, належать торію. У липні 1898 р. вчені відкрили новий елемент – полоній, а в грудні – радій.  Ці елементи мали ще потужніше випромінювання, ніж уран. Речовини, які випускали такі випромінювання, було названо радіоактивними, а властивість  речовин самочинно випускати випромінювання  - радіоактивністю. Далі за вивчення  випромінювання радію взявся  молодий вчений Ернест Резерфорд, який приїхав у Англію з Нової Зеландії. Він дослідив, що  після проходження  випромінювання  крізь магнітне поле, воно розділилося  на три частини. Один потік частинок відхилявся праворуч, другий – ліворуч, і слабкий третій промінь не змінював свого напрямку. Це чітко вказувало на те, що до складу радіоактивних випромінювань входять заряджені частинки. За трьома першими літерами грецького алфавіту (α, β, γ) Резерфорд назвав три складові частини випромінювання радіоактивних речовин. 1909 р.- були проведені досліди Е. Резерфорда по розсіюванню  α-частинок на золотій фользі. Результати цих дослідів могли бути пояснені тільки завдяки ядерній будові атома. Модель атома Резерфорда: атом складається з ядра, в якому зосереджена вся його маса і весь позитивний заряд. Навколо ядра по замкнених орбітах рухаються електрони, що утримуються біля нього за рахунок кулонівських сил і утворюють оболонку атома. 1919 р. – відкриття протона Е. Резерфордом під час першої штучної ядерної реакції 1932 р. – відкриття нейтрона англійським фізиком Джемсом Чедвіком.

    Українській фізики Д. Д. Іваненко і німецький фізик Вернер Гейзенберг 1932 року незалежно один від одного розробили протонно-нейтронну модель атомного ядра.

   Після проведення дослідів Резерфорд вважав, що його роботи - це витончена теорія і людство ніколи не використає енергію, яка «дрімає» в атомі. Але після того, як у 1938 р. Фредерік Жоліо-Кюрі відкрив ланцюгову реакцію, стало зрозумілим, що енергія атома - це величезне джерело енергії, яке може бути використане на благо людства, а може призвести й до трагічних наслідків.

   У  1938 році Німецькі фізики О. Ган і Ф. Штрассман вперше провели ядерну реакцію поділу ядер Урану – 235 під дією повільних нейтронів. У результаті цієї реакції ядро атома урану поділилось на два нерівні уламки, і вивільнилось 2 або 3 нейтрони і величезна енергія. У 1942 році в США під керівництвом італійського фізика Енріко Фермі вперше був збудований  пристрій, в якому проводяться керовані ланцюгові реакції. Енергію зв'язку розраховують за формулою Ейнштейна: Δ E = Δ mc². Енергія зв'язку - енергія, яка потрібна для повного розщеплення ядра на нуклони, або енергія, яка виділяється під час утворення ядра із окремих частинок.

IV Вивчення нового матеріалу

     Кореспондент  Що означає термін «ядерна енергетика» та як починався її розвиток?         
Історик Я́дерна енерге́тика або атомна енергетика — галузь енергетики, що використовує ядерну енергію для  електрифікації і теплофікації; область науки і техніки, що розробляє методи і засоби перетворення ядерної енергії в електричну і теплову. У середині ХХ століття вчені наполегливо працювали відразу над двома завданнями: над створенням атомної бомби, а також над тим, як можна використовувати енергію атома в мирних цілях. У 1948 році І. В. Курчатов запропонував  почати  проводити безпосередні роботи по витяганню атомної енергії. Він запропонував ядерний реактор, який працював на збагаченому урані. У якості сповільнювача використовувався берилій. Охолодження здійснювалося із застосуванням гелію. Через два роки  в Радянському Союзі (в місті Обнінську Калузької області) починається будівництво найпершої на планеті АЕС. 20 грудня 1951 року ядерний реактор вперше в історії людства виробив придатну для використання кількість електроенергії — в нинішній Національній Лабораторії INEEL Департаменту енергії США. Перша у світі атомна електростанція потужністю 5 МВт була запущена 27 червня 1954 року в СРСР, в місті Обнінськ, розташованому в Калузькій області

    Кореспондент  Скільки на сьогоднішній день в Україні та у світі атомних блоків? АЕС? Яка їх  потужність? 

    Інженер – конструктор В Україні 15 діючих блоків на чотирьох АЕС, це 10-е місце у світі за кількістю блоків. Запорізька АЕС - 6 блоків потужністю 1000 млн. кВт кожний, найбільша в Європі. Південно-Українська - 3 блоки потужністю по 1000 млн кВт кожний. Рівненська  - 1 блок потужністю – 420млн кВт, 2 блок -415 млн. кВт , 3 блок – 1000 млн. кВт. Хмельницька має два блоки потужністю по 1000 млн. кВт 

У 30 країнах світу на 2015 р. функціонував 441 ядерний реактор, з яких 103 — у США, 59 — у Франції, 55 — в Японії, 34 — в Росії, 19 — у Німеччині. На цей час у різних країнах будують ще 24 реактори, з яких дев’ять споруджують в Індії, чотири — в Росії, чотири — в Китаї, два — в Японії.

     Кореспондент  Як побудований і як працює ядерний ректор?

    Фізик – ядерник Головною частиною реактора є активна зона, в якій відбувається ланцюгова реакція і виділяється енергія. В активній зоні ядерного реактора йде керована ядерна реакція з виділенням великої кількості енергії. Ядерне паливо (уран або плутоній) розміщують у середині тепловидільних елементів (ТВЕЛів). Продукти поділу нагрівають оболонки ТВЕЛів, і ті передають енергію воді, яка в даному випадку є теплоносієм. Як теплоносій в реакторах на теплових нейтронах використовують воду, водяну пару, повітря, азот, вуглекислий газ. Отримана енергія перетворюється далі на електричну подібно до того, як це відбувається на теплових електростанціях. Щоб керувати ланцюговою ядерною реакцією та унеможливити ймовірність вибуху, використовують регулюючі стрижні, виготовлені з матеріалу, що добре поглинає нейтрони. Так, якщо температура в реакторі збільшується, стрижні автоматично заглиблюються в проміжки між ТВЕЛами, в результаті кількість нейтронів, що вступають у реакцію, зменшується і ланцюгова реакція сповільнюється.

     Кореспондент Яка будова АЕС? У чому полягає принцип роботи АЕС?  І де в світі розташовані найбільші з цих електростанцій?

    Інженер – конструктор   Атомна електростанція (АЕС) — електростанція, в якій атомна (ядерна) енергія перетворюється в електричну. Атомна електростанція працює в певних умовах і в строго заданих режимах. Крім ядерного реактора (одного чи кількох), в структуру АЕС входять і інші системи, спеціальні споруди і висококваліфікований персонал. 

В основі роботи будь-якої  атомної електростанції лежить потужна реакція, яка виникає при поділі ядра атома. У цьому процесі найчастіше беруть участь атоми урану-235 або ж плутонію. Ядро атомів ділить нейтрон, що потрапляє в них ззовні. При цьому виникають нові нейтрони, а також осколки поділу, які мають величезну кінетичну енергію. Якраз ця енергія і виступає головним і ключовим продуктом діяльності будь-якої атомної станції.

Головний елемент будь-якої АЕС - це ядерний реактор, в якому відбуваються всі основні процеси. Енергія, що виділяється під час реакцій, що відбуваються в атомному реакторі, перетворюється в тепло і передається теплоносію (як правило, це вода). Варто відзначити, що теплоносій при цьому процесі отримує і деяку дозу радіації.

Далі тепло з теплоносія передається звичайній воді (за допомогою спеціальних пристроїв - теплообмінників), яка в результаті цього закипає. Водяна пара, який при цьому утворюється, обертає турбіну. До останньої приєднаний генератор, який і генерує електричну енергію. Таким чином, за принципом дії АЕС - це та ж теплова електростанція. Різниця лише в тому, яким способом утворюється пара.

Найбільша АЕС в Європі - Запорізька атомна електростанція (6 атомних енергоблоків), знаходиться в м. Енергодар. (Запорізька область)

Найбільша АЕС у світі Касівадзакі – Каріва за встановленою потужністю знаходиться в японському місті Касівадзакі префектури Ніїгата – в експлуатації знаходяться 5 киплячих реакторів (BWR) і два розширених киплячих ядерних реактора, сумарна потужність яких становить 8,212 ГВт.

     Кореспондент Скільки електроенергії було вироблено по рокам в Україні і яка частка від загальної кількості складає вироблена на АЕС? Скільки електроенергії вироблено на АЕС у світі?

     Аналітик Майже половина від всієї виробленої електроенергії складає та, яка отримана на АЕС. Атомна енергетика відіграє важливу роль у сучасному енерговиробництві  - частка виробітку електроенергії на АЕС у світі перебуває на рівні 16%. У таких країнах як Франція, Бельгія, Швеція, Японія, Південна Корея, Фінляндія, що не мають у своєму розпорядженні достатніх запасів органічного палива, АЕС стали основним джерелом електричної енергії, забезпечили їм енергетичну стабільність та успішний економічний розвиток.

Світовими лідерами у виробництві ядерної електроенергії є: США (788,6 млрд кВт*г/р (кіловат-годин на рік)), Франція (426,8 млрд кВт*г/р), Японія (273,8 млрд кВт*г/р) і Німеччина (158,4 млрд кВт*г/р). В Росії 2006 року на АЕС вироблено 154,7 млрд кВт*г.

     Кореспондент  В зв’язку з чим в середині ХХ століття виникла необхідність знаходити нові джерела енергії?  

    Історик Споживання енергії у світі зростало швидкими темпами, розрахунки вчених давали й дають зовсім невтішний прогноз. Відомі в даний час запаси енергоресурсів в порівняно короткий час виявляться вичерпаними. Наприклад, запасів вугілля може вистачити років на 350, нафти  - на 40 років, природного газу вистачить років на 60.            Кореспондент  Які факти можуть довести, що виробництво електроенергії на АЕС набагато дешевше ніж на інших видах станцій?

    Аналітик Важливо підкреслити високу ефективність цих станцій (при розщепленні 1кг палива у ядерному реакторі вивільняється в 10 разів більше енергії, ніж виділяється при спалюванні 1кг органічного палива)

     Кореспондент Дійсно, виробництво електроенергії на АЕС, дозволить значно менше витрачати невідновлювальні енергоресурси: вугілля, нафту, природний газ. Але ще ніхто не проаналізував «Скільки коштує будівництво АЕС та її експлуатація? Скільки -  виведення атомного реактора з експлуатації?»      

 Економіст Будівництво атомної електростанції вимагає великих інвестицій, які окупляться  років за 30 роботи АЕС. Щоб побудувати сучасну АЕС, треба 7 мільярдів доларів. Електроенергія, вироблена на АЕС, не є найдешевшою в Україні. В її вартість повною мірою не закладено витрати на зняття з експлуатації реакторів та поводження з радіоактивними відходами. Зняття з експлуатації коштує дорого та триває більше 10 років. Так, реактори № 1-3 на Чорнобильській АЕС зупинили 2000 року, але виведення їх з експлуатації до цього часу ще не завершено. Остаточне закриття та консервацію станції заплановано провести до 2028 року. Лише на 2064 рік заплановано демонтаж реакторних установок.

    Кореспондент  Чи існують якісь  переваги АЕС перед тепловими та гідроелектростанціями? 

   Еколог АЕС мають такі переваги порівняно з тепловими  та гідроелектростанціями: - ядерні реактори не споживають дефіцитного органічного палива і не забруднюють перевезенням вугілля залізничний транспорт;

(Спалювати вугілля, нафту, природний газ дуже не вигідно, зверніть увагу на масу урану та масу корисних копалин).

- для роботи АЕС потрібна зовсім мала кількість палива;

- АЕС не споживають атмосферний кисень і не забруднюють середовище золою і продуктами згоряння (екологічна чистота)

- АЕС не потребує створення значних водосховищ, які займають великі площі родючих ґрунтів.

    Аналітик  Позитивним щодо АЕС є незначні об'єми палива, які вона споживає (декілька вагонів за рік), а також те, що Україна багата на уранові руди.

   Кореспондент Так, з цим не погодитись не можна. Але весь світ вражений катастрофою на ЧАЕС та на АЕС Фукусіми, то ж мовчати про небезпечність АЕС не можна. Тому, я хотів би сьогодні почути, які проблеми виникають в процесі експлуатації АЕС?     

    Інженер Дійсно в процесі експлуатації  АЕС виникає багато проблем.

Перша -  в необхідності захисту людей, які обслуговують енергетичні установки, від шкідливої дії γ - випромінювання і потоків нейтронів, що виникають активній зоні реактора.

Друга проблема пов’язана з тим, що під час роботи реактора в його активній зоні накопичується велика кількість штучних радіоактивних речовин.

Третя проблема в тому, що в результаті роботи АЕС виникають ядерні відходи. Радіоактивність відпрацьованих тепловидільних елементів залишається високою і є небезпечною для людей протягом 25000 років. Їх утилізація потребує спеціальних сховищ, які поглинають радіацію і повинні бути на великих глибинах в шахтах під землею. В Україні таке сховище функціонує лише на Запорізькій АЕС.

Четверта - будівництво підприємств для переробки уранових руд в готове паливо для АЕС

П’ята – складність  зупинки для планового ремонту.

Біолог Я хочу доповнити, навіть безаварійна діяльність АЕС небезпечна для людей. Дослідження показали, що навіть при нормальній роботі АЕС, викиди радіонуклідів через вентиляційні труби призводять до зростання числа ракових захворювань навколо АЕС. Так діти, молодші 5 років, які проживають на відстані менше 5 км від атомних станцій, хворіють на рак частіше в 1,7 разів. 34 роки минуло з дня  аварії на Чорнобильській атомній станції,  але ще й сьогодні  відчутні ці наслідки. Люди залишили свої рідні місця, улюблені вулиці, сади, парки, вони вже ніколи не зможуть повернутися туди. Там порожнеча, там – смерть! Невидима, без вогню, без запаху, без смаку, у вигляді радіоактивних випромінювань, у вигляді радіоактивного пилу, розсипаного по полям, лісах, дорогах, будинках. Вся територія розділена на мертві зони: зони відселення, зони відчуження, зони жорсткого контролю. Це надзвичайно страшно! Вплив радіації на живий організм викликає в ньому різні оборотні і необоротні біологічні зміни. І ці зміни діляться на дві категорії – соматичні, викликані безпосередньо у людини, і генетичні, що виникають у нащадків. Сила впливу радіації на організм людини залежить від того, як відбувається цей вплив – відразу чи порціями. У будь якому випадку живий організм зазнає ушкоджень. З розвитком ядерної енергетики пов'язана одна істотна екологічна проблема. Це так зване теплове забруднення навколишнього середовища. Так, на думку багатьох експертів, АЕС виділяють більше тепла, ніж такі ж по потужності теплові електростанції. Особливо небезпечно теплове забруднення вод, яке порушує природні умови життя біологічних організмів і призводить до загибелі багатьох видів риб. 

Навіть слабке випромінювання викликає небезпечні захворювання. Тому я говорю – ні, будівництву нових АЕС:

1) треба шукати альтернативні способи отримання електроенергії;

2)  раціонально використовувати електроенергію, впроваджувати енергозберігаючі технології.

    Кореспондент Незважаючи  на ці проблеми, людству напевне не розв’язати питання отримання електроенергії, кількість споживання, якої у світі невпинно зростає, без атомних електростанцій. Які перспективи розвитку АЕС в Україні та у всьому світі?

   Програма розвитку електроенергетики до 2030 р. передбачає, що загальні обсяги виробництва електроенергії в Україні зростуть до 420 млрд кВт год — у 2030 р. Частка АЕС у виробленій електроенергії у 2030 р. становитиме понад 52 %.

      Енергетична стратегія України до 2030 року

Швидкі темпи розвитку атомної енергетики в кінці  ХХ ст. були припинені через серйозні аварії. Так, у 1979 році на АЕС «Трі-Майл-Айленд» в США сталася досить значна аварія. У 1986 році відбулася аварія на Чорнобильській АЕС (згідно з міжнародними критеріями небезпеки, отримала показник найвищого рівня). Наступна досить серйозна аварія сталася в Японії у 2011 році на АЕС Фукусіма-1. Це призвело до того, що у низці країн були припинені програми розвитку атомної енергетики, а деякі країни взагалі відмовляються від даної галузі енергетики: Німеччина, Італія, Венесуела, Таїланд. Австрія, Нідерланди. 

Польща та Іспанія забороняють будівництво нових АЕС. Нова Зеландія увела повну заборону на можливість використання ядерної енергетики. З іншої позиції, період атомних аварій характеризувався переоцінкою поглядів на роль атомної енергетики з пріоритетом на якісний підхід. Тому проблема розвитку атомної енергетики, незважаючи на ці аварії, широко обговорюється у світових наукових колах. МАГАТЕ (Міжнародне агентство з атомної енергії) прогнозує пріоритетний розвиток атомної електроенергетики -  збільшення її частки до 25% світового виробництва електроенергії впродовж найближчих 15 років. У даний час будується ще 65 атомних реакторів, в тому числі у країнах, які розвиваються. Планується, що до 2030 року ще 8 країн почнуть використовувати атомну енергетику. Окрім того, їхні експерти прогнозують будівництво 100 нових атомних реакторів, що забезпечить  зростання загальної потужності на 309 млн кВт порівняно з 2006 роком. Світових запасів нафти, враховуючи рівень добування та споживання 2010 року, констатує, що цих запасів вистачить на 46 років, а запасів газу на 59 років. Компанія спрогнозувала зростання глобального споживання енергоресурсів до 2030 року на 60%. Такі цифри вказують на перспективу розвитку атомної енергетики. Проте сучасний етап розвитку атомної енергетики – це лише початок еволюції АЕС. Тому науковці передбачають, що наступним етапом розвитку атомної енергетики буде її перехід з теплових нейтронів на швидкі. Цей перехід буде характеризуватися створенням замкнутого циклу атомної енергетики на базі принципово нових технологій реакторів на швидких нейтронах. В економічному плані це повинно забезпечити зростання енергетичної цінності  ядерної енергетики у 200 разів. Водночас дозволить перейти на використання урану- 238, запаси якого перевищують у 140 разів урану 235, що використовується в сучасній атомній енергетиці. Уран-238 на століття забезпечить Україні енергонезалежність. У більш далекій перспективі атомна енергетика повинна перейти до термоядерного синтезу.

  

  Прес-конференція  наближається до завершення. Ви ознайомилися з великим обсягом інформації, яку надали сьогодні  фізики, історики, конструктори, біологи, екологи, аналітики, тому підійшов час зробити висновки експертній групі.

   Оскільки запаси органічного палива в Україні обмежені, то є необхідність використовувати ядерне паливо. Але аварія на ЧАЕС довела, що атомний реактор потребує бездоганної виробничої дисципліни, у зв’язку з чим зростає роль так званого людського фактора, зростає відповідальність кожного робітника за доручену справу. На жаль, сили, що зосереджені в атомному ядрі, принесли багато біди. Це  навчило людей стримано ставитись до «фактологічних можливостей» ядерної енергії. Це заважає бачити в атомній енергії благотворну силу. За словами англійського фізика Джима Ашбі «Безперечно, що у багатьох людей уявлення  про атомну енергію пов’язані з трагічними подіями. Жаль, що цими подіями заявило про себе найбільше досягнення людської думки – приборкання енергії атомного ядра». В Україні необхідно перейти на використання ядерних реакторів з високим ступенем надійності, пристосованих до роботи на низько збагаченому урані. Наша цивілізація потребує все більше й більше енергії, отже, враховуючи реалії сьогоднішнього часу, розв’язати цю проблему зможе тільки ядерна енергія. Користуватися нею треба розумно і з великою обережністю.

    На завершення нашої прес-конференції наведу слова А. Ейнштейна «Виявлена сила урану загрожує цивілізації і людям не більше, ніж коли ми запалюємо сірника.  Подальший розвиток людства залежить не від його досягнень, а від його моральних принципів». Можливо, хтось з вас стане політиком чи фізиком, інженером АЕС чи програмістом, водієм чи лікарем, біологом чи істориком, всім в певний час прийдеться приймати рішення, тож керуйтеся цим принципом в своєму подальшому житті, щоб зберегти нашу планету і все людство, щоб нові відкриття не загрожували знищенню, а вели до процвітання Землі, до покращення життя на ній.