Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Океанические суда с ядерными (атомными) двигателями суще­ствуют уже десятки лет. Исторически ядерными реакторами осна­щались в основном подводные лодки и авианосцы. Однако в связи с сокращением мировых запасов нефти использование деления урана привлекает все большее внимание как источник энергии для судов — как военных, так и коммерческих.

КАК РАБОТАЕТ СУДНО НА ЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ

В современных ядерных реакторах уран постепенно распадает­ся на более легкие элементы. Термин ядерный подразумевает, что

в этом процессе задействовано атомное ядро. При распаде ядра ура­на, состоящие из протонов и нейтронов, разделяются на части. Та­ким образом, тяжелый элемент превращается в легкие элементы — мечта алхимика, ставшая явью.

По мере распада происходит высвобождение энергии в форме теплоты и ионизирующего излучения, также называемого радиоак­тивностью. Часть этого излучения состоит из нейтронов, имеющих очень высокую скорость, которые расщепляют все новые ядра ура­на, высвобождая еще больше энергии. Если такая реакция протека­ет быстро, происходит взрыв. По этому принципу работали первые атомные бомбы. Однако цепную реакцию можно замедлить и сделать самоподдерживающейся. Если это происходит в жестко контроли­руемых условиях, распад урана может обеспечивать огромное коли­чество полезной тепловой энергии в течение долгого времени, а риск взрыва фактически сводится к нулю.

На рисунке 9.7 представлена упрощенная функциональная схема типичной силовой установки корабля или подводной лодки с ядер — ным реактором. Тепло от реактора передается на водяной котел с помощью жидкого теплоносителя, отдаленно сходного с жидкостя­ми, используемыми в тепловых насосах, воздушных кондиционерах или автомобильных радиаторах. Этот жидкий теплоноситель, также называемый хладагентом, возвращается от стенок котла к реакто­ру через насос системы охлаждения. Вода в котле превращается в пар, который движет турбину. После прохождения турбины пар конденсируется и возвращается в котел подающим насосом. Вода и хладагент полностью изолированы друг от друга; они не вступают в физический контакт. Это предотвращает случайный выброс радиа­ции в окружающую среду через систему циркуляции воды/пара.

Усилие турбины через систему приводов передается на винт. Кроме того, турбина вращает вал генератора, вырабатывающего электроэнергию для команды, пассажиров и бортовой электроники. Это электричество также приводит в действие электродвигатель или питает батарею, приводящую в действие электродвигатель системы приводов. Этот двигатель может обеспечивать дополнительную тягу судну.

ПРЕИМУЩЕСТВА ЯДЕРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

• Энергии, образующейся при ядерном распаде, хватает на про­хождение большего количества морских миль, чем любого ис­копаемого топлива равной массы, даже считая немалую массу изолирующего кожуха реактора.

• Техобслуживание ядерных реакторов, критически важное само по себе, не нужно проводить так же часто, как техобслужива­ние и заправку обычного корабельного двигателя.

• Ядерные реакторы и их внешние устройства могут работать в отсутствие кислорода. Это делает их идеальными двигателя­ми для подводных лодок.

• Суда с ядерными реакторами способны достигать больших ско­ростей, чем суда с обычными двигателями.

• Общие риски при эксплуатации двигателей на ядерных реакто­рах ниже, чем риски при эксплуатации обычных систем (утеч­ки и разливы нефти, в частности).

• Суда с ядерными реакторами не выделяют парниковых газов, окиси углерода (СО) или дисперсных (в виде твердых частиц) загрязнителей, как делают суда с двигателями на ископаемом топливе.

• В целом ядерная энергия помогает мировой экономике отка­заться от зависимости от ископаемого топлива.

НЕДОСТАТКИ ЯДЕРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

• Отходы ядерных реакторов остаются радиоактивными много лет (хотя большая их часть распадается за несколько месяцев). Захоронение ядерных отходов сопряжено с техническими и по­литическими проблемами.

• Несмотря на то что риски несчастных случаев или диверсий на ядерных реакторах сведены к минимуму, их последствия — утечки высокорадиоактивных материалов в окружающую сре­ду — нельзя недооценивать.

• Попадание некоторых продуктов ядерного распада в плохие руки грозит ядерным шантажом или терроризмом.

• Широкое использование ядерных реакторов встречает активное сопротивление со стороны определенных сообществ в силу пе­речисленных выше негативных факторов. Это привело к опре­деленному неприятию ядерной энергетики в обществе в целом и в США в частности.

Задача 9.3

Почему бы не проводить захоронение ядерных отходов сразу в море? Мировой океан велик, а количество ядерных отходов, даже если ядерных реакторов много, достаточно мало. Разве океан не спо­собен снизить уровень радиации до пренебрежимо малого? Ели это неприемлемо, почему бы не прибегнуть к захоронениям отходов в герметичных экранированных от радиации контейнерах, опуская их на дно океана вдали от материков и населенных островов?

Решение 9.3

Уровень радиоактивности ядерных отходов (по отношению к их массе) очень высок. Кроме того, точно предугадать, как именно ра­диоактивность, распределенная по Мировому океану, будет воздей­ствовать на живые организмы в море и на всю пищевую цепочку от планктона до человека, очень сложно. Герметичные контейнеры для захоронения ядерных отходов должны быть высочайшего качества, чтобы они не успели разрушиться до распада отходов и снижения уровня радиоактивности до безопасного.

Комментарии запрещены.