Ядерная энергетика

Выберите название статьи:

О соотношении Эйнштейна E = mc²

Термоядерный тупик

О реакторах на быстрых нейтронах

Переработка ядерных отходов

Глубокая переработка ядерного топлива

Современная ядерная энергетика основана на достижениях середины прошлого столетия. Дальнейшее ее развитие сдерживается отставанием теории от потребностей практики, включая проблемы эффективности использования ядерного топлива и безопасности. В основу идеологии дальнейшего развития отрасли заложены направления, не имеющие реальной перспективы.

О соотношении Эйнштейна E = mc²

Cотношение Эйнштейна E = mc²в общем случае не отражает физическую реальность

В толковании соотношения Эйнштейна E = mc² существуют путаница и неопределенность. Это соотношение в общем случае не отражает физическую реальность, так как не учитывает потенциальную энергию. Потенциальная энергия обусловлена кулоновским взаимодействием заряженных частиц ядра, образующих поле. Это поле связано с массой ядра как системы взаимодействующих частиц. Так называемый дефект массы ядра связан с его полной энергией, которая, согласно теореме вириала, равна половине его потенциальной энергии. В ядерных реакциях количество нуклонов остается неизменным, следовательно не должна изменяться также их суммарная масса. Это означает, что изменение массы в ядерных реакциях связано с изменением потенциальной энергии вследствие перегруппировки нуклонов, а не превращением массы ядерного вещества в энергию. Дефект массы ядра можно рассматривать как полевую добавку к массе составляющих ядро частиц. Принцип взаимопревращения массы и энергии высмеивал Никола Тесла еще в то время, когда не было достаточных данных для проверки выполнения этого принципа путем измерений (1938 г.).

к началу страницы

Термоядерный тупик

Проект строительства реактора ITER во Франции

В понятиях термодинамики создаваемый по программе ITER термоядерный реактор можно рассматривать как вечный двигатель второго рода.

Принципиальное отличие термоядерного реактора от действующих реакторов состоит в отсутствии источника запасенной энергии. Полагают, что энергия может быть получена в результате превращения в нее ядерного вещества, как это следует из соотношения Эйнштейна E = mc². Однако во всех ядерных реакциях количество нуклонов остается неизменным. Следовательно их суммарная масса также остается неизменной. Изменение массы ядер происходит в результате перегруппировки взаимодействующих частиц ядра, соответственно изменения потенциальной энергии и полевой добавки к массе ядра.

Для обеспечения условий протекания реакции синтеза легких ядер необходимо затрачивать энергию для преодоления кулоновского отталкивания заряженных ядер. Так как ядерное вещество не превращается в энергию, то единственным источником энергии на выходе реактора может быть только энергия, подаваемая на вход реактора. С учетом неизбежных потерь энергия на выходе реактора не может быть больше энергии, подаваемой на вход. Таким образом, создаваемый термоядерный реактор в понятиях термодинамики можно рассматривать как вечный двигатель второго рода.

к началу страницы

О реакторах на быстрых нейтронах

Реактор на быстрых нейтронах в Актау (Казахстан)

Реакторы на быстрых нейтронах не имеют перспективы вследствие способности осколочных ядер активно поглощать нейтроны, в том числе быстрые.

Концепция создания безотходных технологий на основе реакторов на быстрых нейтронах не имеет перспективы. Реакторы этого типа отличаются от обычных реакторов более высоким содержанием легко делящихся компонентов ядерного топлива (U-235 и Pu-239) и более напряженным режимом работы систем реактора и нагрузки на его конструкции.

Образующиеся в процессе деления осколочные ядра обладают активной способностью поглощать нейтроны. При этом количество поглощаемых нейтронов многократно превышает количество образуемых нейтронов. Поэтому после выгорания легко делящихся компонентов и образования определенного количества осколочных ядер процесс горения будет неизбежно затухать. При этом основной компонент ядерного топлива U-238 так же, как и в обычных реакторах, не будет активно задействован в процессе горения.

к началу страницы

Переработка ядерных отходов

Предприятие по переработке ядерных отходов <Маяк> (Челябинская область)

Эффективная переработка ядерных отходов может быть осуществлена путем воздействия на них потоком протонов.

В настоящее время не существует отработанной технологии переработки ядерных отходов.

В основе предлагаемого подхода к решению проблемы переработки ядерных отходов лежит новая теоретическая концепция строения атомного ядра и механизма ядерных реакций. Причиной радиоактивности осколочных ядер является их аномальный состав. У них избыток тритонов и недостаток гелионов. В связи с этим происходит внутриядерный синтез двух тритонов с образованием гелиона и двух нейтронов: 2t → α + 2n. Принципиальное отличие предлагаемого метода от другиж методов заключается в целенаправленном воздействии протонами на осколочные ядра отработанного ядерного топлива - главный источник радиационной опасности. Это обеспечит переработку радиоактивных изотопов в стабильные изотопы. Этот метод открывает возможность использования радиоактивных отходов в качестве ядерного топлива.

При прохождении протонов через вещество их энергия будет передаваться ядрам вследствие кулоновского взаимодействия. Сечение ядерных реакций под действием протонов будет заметным, начиная с энергии Ер, равной половине высоты кулоновского барьера, а затем оно монотонно растет. Таким образом, воздействуя на ядра ОЯТ потоком протонов, можно инициировать необходимые ядерные реакции. При этом можно инициировать как реакции внутри ядер урана, так и в осколочных ядрах. Расчетные значения Ер составляют примерно 13 и 6-9 Мэв соответственно.

Метод протонной обработки ОЯТ позволяет управлять процессом путем регулирования энергии протонов с использованием электромагнитного поля. При этом возможно избирательно воздействовать на компоненты ОЯТ. Для реализации данного метода необходимо функциональное и конструктивное совмещение ядерного реактора и протонного ускорителя. Для проработки вопросов технической реализации предлагаемого метода необходимы специальные исследования и конструкторские проработки.

к началу страницы

Глубокая переработка ядерного топлива

В промышленных ядерных реакторах 97 % загружаемого ядерного топлива превращается в радиоактивные отходы.

В действущих тепловых реакторах выгорает только легко делящийся компонент U-235, доля которого в начале топливного цикла составляет ~ 3 %. После окончания топливного цикла отработанное ядерное топливо содержит ~ 96 % изотопа U-238, ~ 1 % изотопа плутония Pu-239 и ~ 3 % продуктов деления. Отработанное ядерное топливо не пригодно для дальнейшего использования и представляет собой радиоактивные отходы. При воздействии на отработанное ядерное топливо (ОЯТ) только нейтронами (даже быстрыми) его полную переработку осуществить практически невозможно вследствие растущей способности осколочных ядер поглощать нейтроны в количестве, многократно превышающем количество поступающих нейтронов. Этот процесс может продолжаться вплоть до образования тяжелых ядер.

Новые возможности открываются, если вместо нейтронов использовать заряженные частицы, например, протоны. При прохождении протонов через вещество их энергия будет передаваться ядрам вследствие кулоновского взаимодействия. Сечение ядерных реакций под действием протонов будет заметным, начиная с энергии Ер, равной половине высоты кулоновского барьера, а затем оно монотонно растет. Таким образом, воздействуя на ядра компонентов топлива потоком протонов, можно инициировать необходимые ядерные реакции. При этом можно инициировать как реакции внутри ядер урана, так и в осколочных ядрах. Расчетные значения Ер составляют примерно 13 и 6-9 Мэв соответственно.

Метод протонной обработки ядерного топлива позволяет управлять процессом путем регулирования энергии протонов с использованием электромагнитного поля. При этом возможно избирательно воздействовать на различные компоненты. Для реализации данного метода необходимо функциональное и конструктивное совмещение ядерного реактора и протонного ускорителя. Для технической реализации предлагаемого метода необходимы специальные исследования и конструкторские проработки.

к началу страницы

Сделать бесплатный сайт с uCoz