«Физические основы получения атомной энергии»

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГИИ

ВВЕДЕНИЕ

Энергия — это мера физического движения материи во всех ее формах. Соответственно многообразию форм движения материи, имеющихся в природе, существуют различные формы или виды энергии: механическая, тепловая, химическая, электрическая и т. д.

Во всех бесконечно разнообразных явлениях природы энергия не создается и не исчезает, а лишь превращается из одной формы в другую в полном соответствии с законом сохранения и превращения энергии. При горении каменного угля, нефти или газа скрытая химическая энергия топлива переходит в тепловую и световую энергию.

При работе гидроэлектростанции механическая энергия движущейся воды превращается в электрическую энергию, которая с помощью проводов передается в города и села за сотни километров. На месте потребления, то есть на фабриках и заводах, в колхозах и совхозах, в жилых домах и учреждениях электрическая энергия превращается в тепло, свет и другие виды энергии, совершая нужную нам работу.

Энергия играет большую роль во всей нашей жизни, она нужна в быту и на производстве. Без увеличения выработки и потребления энергии невозможно развитие промышленности, сельского хозяйства, науки и культуры. Вот почему открытие новых источников энергии и способов ее использования, выявляя новые возможности для развития производительных сил, всегда способствовало прогрессу человеческого общества.

Изобретение И. Ползуновым, а затем Д. Уаттом универсальной паровой машины, способной в любое время и в любом месте превращать химическую энергию топлива в механическое движение, явилось началом промышленной революции, означавшей коренной перелом в развитии человеческого общества. Благодаря применению паровой машины энергия топлива получила широкое распространение в промышленности и на транспорте, обеспечивая их развитие. Затем на помощь паровой машине пришел двигатель внутреннего сгорания. Наконец во второй половине XIX столетия потребности развивающегося общества привели к овладению наиболее универсальной формой энергии — электрической энергией.

Непрерывно расширяющееся применение электрической энергии является характерной чертой современного производства. Электрическую энергию можно производить, используя энергию воды и ветра, сжигая малоценные сорта топлива на месте потребления, а затем передавая ее по проводам к месту потребления. Огромное значение придавал электричеству великий Ленин, рассматривавший электрификацию страны как техническую базу коммунизма: «Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны». Под электрификацией В. И. Ленин понимал не изолированное построение отдельных электростанций, а постепенный перевод хозяйства страны, в том числе и земледелия, на новую техническую базу, на техническую базу современного крупного производства. По инициативе В. И. Ленина был составлен Государственный план электрификации России (план ГОЭЛРО), который давно уже перевыполнен. Большая программа дальнейшей электрификации страны в соответствии с директивами XX съезда КПСС выполняется в настоящее время: общая мощность тепловых электростанций в шестой пятилетке вырастет в 2,2 раза, а мощность гидроэлектростанций — в 2,7 раза.

Развитие человеческого общества характеризуется непрерывно растущим потреблением энергии. За последние сто лет мир использовал количество энергии, равное примерно половине того, которое было потреблено человечеством в течение первых восемнадцати столетий нашей эры. На протяжении последних десятилетий наблюдается дальнейший рост производства и потребления энергии.

Статистика показывает, что производство энергии в СССР и в других странах социалистического лагеря растет гораздо быстрее, чем в странах капитализма. К концу XX столетия производство и потребление энергии в странах социализма должно вырасти по сравнению с настоящим временем примерно в 100 раз.

По данным Международной научно-технической конференции, состоявшейся в августе 1955 г. в Женеве, ежегодное производство и потребление энергии на Земле должно к 2000 г. вырасти в среднем в 8 раз. Учитывая неизбежность кризисов и экономических потрясений в странах капитала, можно предполагать, что потребление энергии в этих странах увеличится за это время примерно в 3 раза.

Основным источником энергии в настоящее время служит топливо — уголь, нефть, торф и природный газ, за счет которого покрывается около 80% мировой потребности энергии. Только 1,5% всей потребности в энергии удовлетворяется гидроэлектростанциями. Производство гидроэлектроэнергии значительно возрастет к 2000 г., но все же составит не более 15% всей потребности. Если же рост потребности в энергии удовлетворять за счет топлива, то потребуется ежегодно сжигать 7–8 млрд. т каменного угля или соответственно 4–5 млрд. т жидкого топлива. Огромное все возрастающее количество нефтепродуктов поглощают современные вооруженные силы. Эшелон железнодорожных цистерн горючего требуется для того, чтобы обеспечить боевой вылет одной авиационной дивизии реактивных бомбардировщиков.

Перед многими странами уже сейчас реально встает угроза истощения их топливных ресурсов и возникает проблема — найти и использовать новый источник энергии, способный заменить непрерывно уменьшающиеся запасы каменного угля, нефти, газа и других горючих материалов.

И такой источник был найден в результате научных исследований, проведенных в последние десятилетия учеными многих стран. Новым необычайно мощным источником энергии оказались атомы — мельчайшие частицы вещества, в ядрах которых скрыты огромные запасы энергии. Энергия, которая освобождается в результате превращений, происходящих с ядрами атомов, получила название атомной энергии. Правильнее называть ее ядерной.

Источником почти всех видов энергии на Земле является, как известно, Солнце; за каждые пять дней оно излучает на Землю больше энергии, чем ее содержится во всех запасах угля и нефти. Солнечная энергия, по данным современной физики, обусловлена ядерной энергией, выделяющейся на Солнце. Оказалось, таким образом, что источником жизни на Земле является в конечном счете ядерная энергия.

Открытие ядерной энергии и способов ее производства и использования — одно из величайших научных достижений нашего времени, в подготовке которого большую роль сыграла и наша отечественная наука.

Запасы атомного, или ядерного, горючего в окружающей нас природе практически безграничны. К тому же ядерное горючее обладает необычайно высокой теплотворной способностью. Один килограмм такого ядерного горючего, как уран, может дать при существующем уровне развития атомной энергетики около 21 млрд. ккал ядерной энергии, что в 3 млн. раз больше химической энергии, получаемой при сжигании килограмма хорошего каменного угля (7000 ккал). Стоимость ядерной энергии с каждым годом уменьшается.

Вот почему использование ядерной энергии, устраняя угрозу энергетического голода, безгранично расширяет власть человека над стихийными силами природы, открывает перед человечеством колоссальные возможности роста производительных сил, технического и культурного прогресса, увеличения общественного богатства.

Однако в странах с различным общественным и государственным строем огромные возможности, открываемые ядерной энергией, используются по-разному.

В Советском Союзе ядерная энергия используется в интересах народа, она служит делу строительства коммунизма и укрепления обороноспособности нашей Родины.

В СССР построена и с июня 1954 г. успешно работает первая в мире промышленная атомная электростанция мощностью 5 тыс. квт. Шестым пятилетним планом предусматривается строительство в течение 1956–1960 гг. больших атомных электростанций общей мощностью в 2–2,5 млн. квт.

Несмотря на то, что постройка этих станций носит еще опытный характер, мощность их превзойдет в 2 с лишним раза мощность всех электростанций царской России.

Производство электрической энергии на атомных электростанциях является одним из главных путей мирного использования ядерной энергии, но наряду с этим имеются и другие пути.

В СССР спущен на воду ледокол «Ленин» с атомной силовой установкой мощностью в 44 тыс. л. с.; развертываются работы по атомным силовым установкам для других кораблей и для воздушного и сухопутного транспорта; широко применяются в промышленности, сельском хозяйстве и науке радиоактивные вещества и излучения.

По использованию ядерной энергии в мирных целях Советский Союз идет впереди других стран, что убедительно было продемонстрировано всему миру на состоявшихся летом 1955 г. сессии Академии наук СССР в Москве и Международной научно-технической конференции в Женеве. Колоссальные возможности, открытые ядерной энергией, превращаются в условиях социалистического строя в действительность.

Верное политике укрепления мира и дружбы между народами, Советское государство выступает за широкое международное сотрудничество в области использования ядерной энергии в мирных целях. Советское государство охотно делится своими достижениями со всеми странами, оказывает бескорыстную научно-техническую и производственную помощь в этом деле другим государствам. Советский Союз содействует развитию научных исследований в области ядерной физики и использования атомной энергии в мирных целях в Китае, Польше, Чехословакии, Германской Демократической Республике, Болгарии и в других странах. Советский Союз поставляет этим странам различное оборудование и атомные установки, необходимые для организации научных исследований.