Қазақстанда және дүние жүзінде атом энергетикасы
I. Кіріспе
II. Қазақстанда және дүние жүзінде атом энергетикасының даму болашағы
Атом энергиясы
Атом электр станциясы ЖШС «МАЭК» Казатомпром Ақтау қаласы
2.3 «ЖАЭТ» АҚқызметін басқару.
2. 4. ЖШС «МАЭК» Казатомпром Ақтау қаласы қызметінің
технико . экономикалық көрсеткіштерін талдау.
2.5 . ЖШС «МАЭК» Казатомпром Ақтау қаласы қаржылық экономикалық қызметін талдау.
III Корытынды
IV Қолданылған әдебиеттер
II. Қазақстанда және дүние жүзінде атом энергетикасының даму болашағы
Атом энергиясы
Атом электр станциясы ЖШС «МАЭК» Казатомпром Ақтау қаласы
2.3 «ЖАЭТ» АҚқызметін басқару.
2. 4. ЖШС «МАЭК» Казатомпром Ақтау қаласы қызметінің
технико . экономикалық көрсеткіштерін талдау.
2.5 . ЖШС «МАЭК» Казатомпром Ақтау қаласы қаржылық экономикалық қызметін талдау.
III Корытынды
IV Қолданылған әдебиеттер
Республика жерінде дүниежүзілік уран қорының 29% шоғырланған, бұрынғы Одақтағы уран шикізатының 70% өндірілді, ол 1,4 млн.т. құрады.
Бүгінгі күнде табиғи уран өндіретін 7 кеніш және 3 өңдеу зоводы (Ақтау және Степногорск) бар.
Бұл кешен жұмысын атомдық энергетика мен өнеркәсіп кәсіп-орындарының Қазақ мемлекеттік корпорациясы (АТЭОК) үйлестіреді. Оның құрамына Каспий маңындағы тау «Каскор» компаниясы), Тыңдық тау-кен химиялық комбинат, Үлбе металлургиялық зауыт және т.б. зауыттар мен комбинаттар кірді. Олар бүрын уран өндіретін. Енді сирек түзгілер, асыл металдар, тыңайтқыштар және халық түтынатын тауарлар өндіруді көбейте бастады.
Ақгауды және баска ел мекендерін энергия және тұщытылған сумен камтамасыз ететін республикадағы жалғыз атом реакторы бар Маңғышлақ энергокомбинаты корпорация мүшесі болды. Корпоорацияға Семей полигонында орналасқан „Сәуле" ғылыми-өндірістік бірлестікте кіреді, онда бүкіл дүние жүзінде жоқ қондырғылар және оларды толығымен игерген білікті мамандар бар.
Атом стансаларына керек уран қоры біздің республикада жеткілікті. ТМД-ғы барланған уран қорының жартысы дерлік Қазақстанда орналаскан. Уранды республика шығарады, өңдейді, бірақ республикада оны пайдаланатын ешкім жоқ. ТМД елдерінде өз урандары жеткілікгі. Шетелге сатуға шығарғанда көп қиыншылықгар кездесіп тұр: бастысы бөсекелестер көптігі. Міне осы мөселені шешу жөне Қзақстан уранды толығымен өндей алмагандықтан Ресей көсіпорьшдармен ара катынас жасау, атом энергетикасын дамыту АТЭОК-ның негізгі міндеті.
Қазақстан жер қойнауындағы көмірсутек отынының зор қорына қарамай экологиялық себептерге байланысты ХХІ-ғасырда ядролық энергетиканы да дамытуға тура келуі мүмкін. Оны істегенде асыкдай жан-жақты зерттеп абай болу керек.
Қазакатанда 1972 жылдан бері жалғыз атом стансасы (Маңғышлақ энергокомбинат құрамында) істейді. Ол электр энергия (125 МВт) жөне тұщы су (10000 т/төул) өндіреді, будың бір бөлігі тәсілдемелік пайдалануға жіберіледі. Онда пайдаланатын жылдам нейтрондық реактор БН-350 тозып қалды. Болашақта не істеу керек? Әрине, жанжақты қауіпсіз атомдық станса-лар сальнғаны жөн. Атом стансалары мен уран кәсіпорындарынан шыкқан зиянсөулелі (радиоактивті) қалдыктар мұқият жерленуі керек. Қазір Қазақстанда қалдықтарды жерлеу жүйесі жоқ. Бұл мөселенің шешімін корпорация іздестіруде. Ол үшін бүрынғы Семей полигонындағы штольнялар мен скважиналарды немесе Азғыр полигонындағы тұздағы скважиналарды пайдалануға болады.
Бүгінгі күнде табиғи уран өндіретін 7 кеніш және 3 өңдеу зоводы (Ақтау және Степногорск) бар.
Бұл кешен жұмысын атомдық энергетика мен өнеркәсіп кәсіп-орындарының Қазақ мемлекеттік корпорациясы (АТЭОК) үйлестіреді. Оның құрамына Каспий маңындағы тау «Каскор» компаниясы), Тыңдық тау-кен химиялық комбинат, Үлбе металлургиялық зауыт және т.б. зауыттар мен комбинаттар кірді. Олар бүрын уран өндіретін. Енді сирек түзгілер, асыл металдар, тыңайтқыштар және халық түтынатын тауарлар өндіруді көбейте бастады.
Ақгауды және баска ел мекендерін энергия және тұщытылған сумен камтамасыз ететін республикадағы жалғыз атом реакторы бар Маңғышлақ энергокомбинаты корпорация мүшесі болды. Корпоорацияға Семей полигонында орналасқан „Сәуле" ғылыми-өндірістік бірлестікте кіреді, онда бүкіл дүние жүзінде жоқ қондырғылар және оларды толығымен игерген білікті мамандар бар.
Атом стансаларына керек уран қоры біздің республикада жеткілікті. ТМД-ғы барланған уран қорының жартысы дерлік Қазақстанда орналаскан. Уранды республика шығарады, өңдейді, бірақ республикада оны пайдаланатын ешкім жоқ. ТМД елдерінде өз урандары жеткілікгі. Шетелге сатуға шығарғанда көп қиыншылықгар кездесіп тұр: бастысы бөсекелестер көптігі. Міне осы мөселені шешу жөне Қзақстан уранды толығымен өндей алмагандықтан Ресей көсіпорьшдармен ара катынас жасау, атом энергетикасын дамыту АТЭОК-ның негізгі міндеті.
Қазақстан жер қойнауындағы көмірсутек отынының зор қорына қарамай экологиялық себептерге байланысты ХХІ-ғасырда ядролық энергетиканы да дамытуға тура келуі мүмкін. Оны істегенде асыкдай жан-жақты зерттеп абай болу керек.
Қазакатанда 1972 жылдан бері жалғыз атом стансасы (Маңғышлақ энергокомбинат құрамында) істейді. Ол электр энергия (125 МВт) жөне тұщы су (10000 т/төул) өндіреді, будың бір бөлігі тәсілдемелік пайдалануға жіберіледі. Онда пайдаланатын жылдам нейтрондық реактор БН-350 тозып қалды. Болашақта не істеу керек? Әрине, жанжақты қауіпсіз атомдық станса-лар сальнғаны жөн. Атом стансалары мен уран кәсіпорындарынан шыкқан зиянсөулелі (радиоактивті) қалдыктар мұқият жерленуі керек. Қазір Қазақстанда қалдықтарды жерлеу жүйесі жоқ. Бұл мөселенің шешімін корпорация іздестіруде. Ол үшін бүрынғы Семей полигонындағы штольнялар мен скважиналарды немесе Азғыр полигонындағы тұздағы скважиналарды пайдалануға болады.
1. Дүкенбаев К.Д. Энергетика Казакстана. Движение к рынку.-Алматы:
Ғылым, 1998.-584 с.
2. Дүкенбаев К.Д. Өмір өзегі. – Алматы, 1996. – 272 б.
3. Алияров Б.К. Освоение сжигания экибастузского угля на тепловых электрических станциях. – Алматы: Ғылым, 1996. – 272 с.
4. Нұрекенов Е., Темірбаев Д.Ж., Алияров Б.Қ. Жылутәсіл атауларының орысша-қазақша сөздігі – Алматы: РБК, 1997. – 77 б.
5. Аяпова Ж.Ж., Арынов Е.М. Іскер адамның орысша-қазақша экономикалық түсіндірме сөздігі. – Алматы: Инкар, Тұлға, 1993. – 320 б.
6. Құсайнов А., Нұржанов Б., Шотанов Ж., Балабатыров С., Жұмақанов Т. Электр техника мен электр энергетика терминдері. – Алматы: Санат, 1994
Ғылым, 1998.-584 с.
2. Дүкенбаев К.Д. Өмір өзегі. – Алматы, 1996. – 272 б.
3. Алияров Б.К. Освоение сжигания экибастузского угля на тепловых электрических станциях. – Алматы: Ғылым, 1996. – 272 с.
4. Нұрекенов Е., Темірбаев Д.Ж., Алияров Б.Қ. Жылутәсіл атауларының орысша-қазақша сөздігі – Алматы: РБК, 1997. – 77 б.
5. Аяпова Ж.Ж., Арынов Е.М. Іскер адамның орысша-қазақша экономикалық түсіндірме сөздігі. – Алматы: Инкар, Тұлға, 1993. – 320 б.
6. Құсайнов А., Нұржанов Б., Шотанов Ж., Балабатыров С., Жұмақанов Т. Электр техника мен электр энергетика терминдері. – Алматы: Санат, 1994
МАЗМҰНЫ
I. Кіріспе
II. Қазақстанда және дүние жүзінде атом энергетикасының даму болашағы
1. Атом энергиясы
2. Атом электр станциясы ЖШС МАЭК Казатомпром Ақтау қаласы
2.3 ЖАЭТ АҚқызметін басқару.
2. 4. ЖШС МАЭК Казатомпром Ақтау қаласы қызметінің
технико - экономикалық көрсеткіштерін талдау.
2.5 . ЖШС МАЭК Казатомпром Ақтау қаласы қаржылық экономикалық қызметін
талдау.
III Корытынды
IV Қолданылған әдебиеттер
КІРІСПЕ
Республика жерінде дүниежүзілік уран қорының 29% шоғырланған, бұрынғы
Одақтағы уран шикізатының 70% өндірілді, ол 1,4 млн.т. құрады.
Бүгінгі күнде табиғи уран өндіретін 7 кеніш және 3 өңдеу зоводы (Ақтау
және Степногорск) бар.
Бұл кешен жұмысын атомдық энергетика мен өнеркәсіп кәсіп-орындарының
Қазақ мемлекеттік корпорациясы (АТЭОК) үйлестіреді. Оның құрамына Каспий
маңындағы тау Каскор компаниясы), Тыңдық тау-кен химиялық комбинат, Үлбе
металлургиялық зауыт және т.б. зауыттар мен комбинаттар кірді. Олар бүрын
уран өндіретін. Енді сирек түзгілер, асыл металдар, тыңайтқыштар және халық
түтынатын тауарлар өндіруді көбейте бастады.
Ақгауды және баска ел мекендерін энергия және тұщытылған сумен
камтамасыз ететін республикадағы жалғыз атом реакторы бар Маңғышлақ
энергокомбинаты корпорация мүшесі болды. Корпоорацияға Семей полигонында
орналасқан „Сәуле" ғылыми-өндірістік бірлестікте кіреді, онда бүкіл дүние
жүзінде жоқ қондырғылар және оларды толығымен игерген білікті мамандар бар.
Атом стансаларына керек уран қоры біздің республикада жеткілікті. ТМД-
ғы барланған уран қорының жартысы дерлік Қазақстанда орналаскан. Уранды
республика шығарады, өңдейді, бірақ республикада оны пайдаланатын ешкім
жоқ. ТМД елдерінде өз урандары жеткілікгі. Шетелге сатуға шығарғанда көп
қиыншылықгар кездесіп тұр: бастысы бөсекелестер көптігі. Міне осы мөселені
шешу жөне Қзақстан уранды толығымен өндей алмагандықтан Ресей
көсіпорьшдармен ара катынас жасау, атом энергетикасын дамыту АТЭОК-ның
негізгі міндеті.
Қазақстан жер қойнауындағы көмірсутек отынының зор қорына қарамай
экологиялық себептерге байланысты ХХІ-ғасырда ядролық энергетиканы да
дамытуға тура келуі мүмкін. Оны істегенде асыкдай жан-жақты зерттеп абай
болу керек.
Қазакатанда 1972 жылдан бері жалғыз атом стансасы (Маңғышлақ
энергокомбинат құрамында) істейді. Ол электр энергия (125 МВт) жөне тұщы су
(10000 ттөул) өндіреді, будың бір бөлігі тәсілдемелік пайдалануға
жіберіледі. Онда пайдаланатын жылдам нейтрондық реактор БН-350 тозып қалды.
Болашақта не істеу керек? Әрине, жанжақты қауіпсіз атомдық станса-лар
сальнғаны жөн. Атом стансалары мен уран кәсіпорындарынан шыкқан зиянсөулелі
(радиоактивті) қалдыктар мұқият жерленуі керек. Қазір Қазақстанда
қалдықтарды жерлеу жүйесі жоқ. Бұл мөселенің шешімін корпорация
іздестіруде. Ол үшін бүрынғы Семей полигонындағы штольнялар мен
скважиналарды немесе Азғыр полигонындағы тұздағы скважиналарды пайдалануға
болады.
Бүкіл дүние жүзіңде АЭС үлесі жалпы электр энергия өндірудің 16,5%
болады. Бір катар елдерде АЭС үлесі бүл шамадан едәуір артты:
Дүние жүзінде 16,5% Германия
34,0
Литва 88,1 Словакия
33,0
Франция 78 Украйна
33,0
Бельгия 59,4 Тайвань
32,4
Швеция 50 Жапония
31,5
Словакия 47 Финляндия
29,0
Венгрия 43 Ұлыбритания
27,0
Корея Республикасы 40,3 Чехия
21,5
Швейцария 39,3 АҚШ
20,0
Болгария 36,7 Ресей
11,0
Испания 35,6 Қазақстан
0,6
МАГАТЭ мөліметтері бойынша дүние жүзінде жалпы қондырылған қуаты 356235
МВт 428 ядролық энергетикалық құрылмалар пайдалынады. АЭС-лар 18 елде
салынып жатыр, онда жиынтық куаты 55866 МВт 61 энергетикалық құрылма
салынуда.
Істейтін энергетикалық қүрылма саны және олардың куаты бойынша АҚШ
алда:
АКДІ — 109 энергоқүрылма 104809 МВт
Франция — 56 энергоқүрылма 60357 МВт
Жапония — 48 энергоқүрылма 39641 МВт
Ресей — . 29 энергоқұрылма 21242 МВт
Германия — 20 энергоқұрылма 22529 МВт
Қазіргі кезде АҚШ-та АЭС-ның 109 энергокұрылмалары пайдаланады, олардың
жұмыс істеу мерзімі орташа алғанда 17 жылға жетті. Эр АЭС-ның болашағы жеке-
жеке аныкталады.
Соңғы жылдары әр түрлі себептермен АКШ-та бірнеше АЭС пайдаланудан
шығарылды.
АҚШ атом энергетикасының қазіргі жағдайына жасалған талдау бұл саланың
жақын арадағы 10-15 жылғы даму болашағы белгісіз екенін көрсетеді.
Қазіргі Батыс Еуропада (Үлыбритания мен Францияда) бірнеше атом
энергокұрылмалары салынуда. Тек Үлыбритания мен Францияда ғана жаңа АЭС
салудың тұрақты жоспары бар.
Кейбір елдер қауіпсіздігін жоғарлату үшін АЭС-терді жер астында
орналастыруға назар аударып отыр. Мысалы Жапонияда 2000 жыдда сондай АЭС-
ның 11-і тұрғызылуы керек. Жерастылық АЭС-терді салғанда түрғызу уақьпы
және күрделі қаржы үлкейіп кеткендіктен бүл тәсіл туралы мамандар әлі бір
пікірге келе алмай отыр.
Қазіргі кезде өзектік (ядролык) энергияны (АЭС-да) пайдалануды
негіздегенде тек объективтік экономика қағидаларымен айқындалмайды. Көп
мемлекеттер АЭС-да істеп шықкан отынды өндеп бомба жасау үшін плутоний алып
отырды. Оған қыруар қаржы бөлініп отырды. Қазір Қазақстан ядролық мемлекет
статусынан бас тартгы. Енді бізге плутоний неге қажет? Тек бізге емес. Бір
грамм плутонийді бір жыл сақгау 5 доллар түрады.
АЭС-ньщ салуды бағалағанда есепке алынатын жөйттер:
• үран кенінің болуы;
• кенді өндеу жөне меңгеру тәсілдемесінің болуы, қалдыктарды сактау;
• дөстүрлі отынның болуы және оларды жеткізу;
• энергомөшине жасау тәсілдемесінің деңгейі;.
• техникалық және қоғамдық мәдениет деңгейі;
• сыртқы саясат стратегиясы.
Бүл көрсеткіштердің көбін экономикалық кейіптеме (формула) түрінде
түжырымдай алмайсыз. Бір кВт куатгы іске қосудың үлестік шығыны және бір
кВт.сағ тауардың қүны өте жуықша шамалар және әрқашаңда төмендетіп алынады,
ал мынандай жәйттер:
• қондырғыны бейқұрау (демонтаждау) шыгыны;
• мүмкін апаттар зардабын жою;
• қалдықгарды сақгау зардабын жою;
• гылыми зерттеу жүргізу жөне төсілдемені жетілдіру шығындары;
• сыртқы саясат стратегиясы
өнім (электр энергия) құнына кіргізілмейді, басқа көздерден алынады деп
көзделеді.
Казақстанда АЭС-ды салуды жақгаушылар:
• кеннің, төсілдеменің жөне дайын дерлік өнімнің болуын;
• социалдық жөне өнеркөсіптік инфрақұрылымды;
• отын құнын жөне оны жеткізуді тілге тиек етеді.
Жоғарыда айтылғандай үстірт багаласа АЭС көрсеткіштері баскаларының
көрсеткіштерімен бәсекелесе алады (1.4.1 жөне 1.4.2-кестелер).
Атомдықэнергетиканы дамытуды қарастырғанда ең бір басты мөселе: экология
мәселесі. Чернобыль апаты сияқгы апаттар болмайды десек, яғни АЭС жобалық
(апатсыз) төртіпте жұмыс істегенде оның қоршаған ортаға тигізетін ықпалы
әзірше ешкімге дәл белгісіз. Тек жеке жәйттер белгілі:
• АҚШ-та АЭС-дың айналасында бастапқы 10-15 жылдары сүт бездерінің рак
аурының көбейгені байқалды;
• неміс АЭС-ның айналасында балалардың қан аурулары өсті;
• Швейцария АЭС-ның жақын жердегі өсімдіктерге тигізетін едөуір ықпалы
анықгалды;
• АЭС „пайдаланудың барлық ережелерін орындағанда" радиоактивті ұзақ өмір
сүретін изотоптарды: криптон — 85, көміртек — 14, сутек — 3 шығарады.
Мысалы, ауадағы криптон — 85-тің мөлшері атомшылдардың әрекетінен мың есе
өсті. Бүл жер биологиясына калай әсер етеді? Ол белгісіз. Осындай мөселелер
көп туындап жатыр. Олардың адамзатқа, қоршаған ортаға тигізетін зардабын
біз әзірше білмейміз.
Академик Ж.Алферов былай деп жазады: „атом энергетикасын дамутыға жүмсалған
қаржының 15%-і елдің (ССРО-ның) барлық энергетикалық мәселелерін шеше
алатын өнеркөсіптік күн энергетикасын жасауға жетер еді". Осы секідді
пікірлер аз емес.
Ал Чернобыль апатының зардабы жүртқа кеңінен мәлім.
Қазақстанда электрмен қамдауда тапшылық болуына байланысты 1997-1998
жылдары ядролық энергетиканы дамыту туралы сөз болуы ықтимал. Бүрынғы Одақ
атом „монстрының" біздің республикада қалған өкілдері, Ресейдің жөне дүние
жүзінің кейбір фирмалары Оңтүстік-Қазақстан МАЭС-сы салынатын жерде, Батыс
алқабында, Арқалық, Қызылорда аймағында АЭС және АЖЭО-ын салуды
табандылықпен ұсынады. Шынында республикада электр энергия тапшылығы да
бар, ядролық отын өңдіру де бар, көп елдерде АЭС жабдықтарына сүраныс
азайды. Осы жағдайды пайдаланып көп адамдар теледидар мен газет арқылы
қоғамдық пікірді өз жағына аударуға тырысады. Бірақ олар ешқандай цифрлық
көрсеткіштерді келтірмейді. Қолдарында ол мәліметтер барлар атом
энергетикасын Казақстанда дамуын қолдамайды.
АТОМ ЭНЕРГИЯСЫ
Атом энергиясын бейбіт мақсатта пайдалану ТМД-да басталды. 1954 жылдың
27 маусым күні Москваның жанындағы Обнинск қаласында дүние жүзіндегі ең
тұңғыш атом электр станциясы іске қосылды,
1986 жылдың басында дүние жүзінің 26 елінде 370 энергетикалық реактор
жұмыс жасады. Олардың жалпы куаты 250 млн. кВт-тан артық болды. Кейбір
елдерде АЭС энергетика саласында жетекші роль атқаруда. Болгарияда барлық
өндірілген электр энергиясынын. 30%-і, Швейцарияда —35, Швецияда—39,
Бельгияда —50, Франциада 65%-і атом электр станцияларында өндірілуде. 1984
жылы барлық өндірілген энергияның 12%-і АЭС-ларда өндірілген болса, 2000
жылы дүние жүзінде пайдаланылатын энергияның 20%-і АЭС-ларда өндіріледі
деген тұжырым бар. Кейбір елдерде олардын үлес салмағы әлдеқайда жоғары
болмақ.
Осындай табысқа ядролық энергетика өте аз уақытта — 30 жыл шамасында
жетіп отыр.
1990 жылы атом электр стаицияларының қуатын 370—400, ал 2000 жылы —580—-
800 млн. кВт-қа жеткізу көзделіп отыр.
Атом энергиясы дегеніміз не? Осы энергияның мән-сырын түсіну үшін
алдымен өзімізге жақсы таныс химия энергиясын сөз етіп, онаң соң атом
энергиясына көшейік.
Біз көмірде, мұнайда, газда энергия бар екенін білеміз. Бұл химиялық.
энергия. Ал осы химиялық энергия жоғарыда аталған отын түрлерінен қалай
бөлінеді?
Айталық, сіз қолыңызға әрқайсысының салмағы 1 кг болатын 10 таразы
тасын алдыңыз және сіз әрбір тастың 1 кг болатынын әбден анықтадыңыз. Еңді
осы тастарды бірге жинастырып өлшегеніңізде, оның салмағы сіз күткендей 10
кг болмай, 9,9 кг болып шықса, сіз таңданар едіңіз, тіпті сенбеген де болар
едіңіз. Ал салмақтың жоғалу құбылысы сағат сайын, секунд сайын тек
лаборатория жағдайында ғаңа емес, мұнай мен көмір жанатын оттықтарда, әрбір
үйде тұрған газ плиткаларында газ жанған уақытта болып жатады.
Көміртек жанғанда көмір қышқыл газы пайда болатыны мәлім. 12 кг
көміртек жанғанда 32 кг оттек жұмсалып, 44 кг көмір кышқыл газы алынуы
керек. Ақиқатында алынған газдың салмағы 44 кг-нан грамның миллионнан 4
бөлігіндей (0,000004 г) аз екені дәлелденіп отыр.
Ал сонда бұл
салмақ қайда кетті ? Жану реакциясы кезінде тек жану өнімі — көмір қышқыл
газ ғана түзіліп қоймай, жылу энергиясының бөлінетіні белгілі. Жоғалған 4-
106 грамм масса осы энергияңың бөлінуі үшін жұмсалады екен.
Бұл мысалдан зат массасы мен энергиясы тікелей. байланыста екенін
көруге болады. Зат массасы мен энергиясы арасындағы байланысты
салыстырмалылық теориясының негізін қалаушы А. Эйнштейн ашқан.
Салыстырмалылық теория ядро массасы мен оның энергиясы арасындағы
байланысты төмендегі теңдікпен көрсетеді:
Е = mc2,
(2,1)
мұндағы Е — энергия; т — масса; с — жарық жылдамдығы.
Атомдық салмағы жоғары, элементтердің (уран, плутоний; торий) ауыр
ядроларының бөліну реакциясына дейінгі салмағы бөлінгеннен кейін алынған
кіші бөлшектердің салмағына қарағанда артық болады. Бөлінбеген ядро массасы
(т0) мен олар бөлінген уақытгағы алынатын протондар мен нейтрондардың
массасы (т) арасындағы байланысты төмендегі теңдікпен көрсетуге болады:
т0 — т = Ес2.
1 кг 235 U ыдыраған уақытта 1,9- 1010 ккал (жылу ретінде) немесе 2,22 •
107 кВт-сағ энергия бөлінеді. Ал 1 кг шартты отын 7000 ккал жылу береді.
Демек, жылу бергіштігі жағынан 1 кг 235 U 2,7- 106 кг шартты отынға
эквивалентті, яғни 1 г 235 U беретін жылу мөлшерін алу үшін 2,7 т шартты
отын жағу қажет.
Бұл заңдылыққа сәйкес заттың 1 г массасына 21,5 млрд. ккал энергия
сәйкес келеді. Бұл өте көп шама 1 ккал— 1 кг судың температурасын бір
градусқа көтеру үшін қажетті жылу мөлшері. Егер де 1 г затты тегіс
энергияға айналдыру мүмкін болса, онда алынған энергия 5 — 10 адамның өмір
бойғы мұқтаждығын өтер еді. Әзірше бұл тек теория жүзінде ғана дәлелденіп
отыр.
Атом — заттың өте кішкене бөлшегі, оның шамасы мөлшермен миллиметрдің
бес миллионнан бір бөлігіндей. Осы атомды құрайтын негізгі бөлшектер оның
ортасына жиналып, ядро құраған.
Атом ядросы екі түрлі бөлшектерден — протон мен нейтроннан тұрады.
Нейтронның ешқандай электр заряды жоқ, ал протон оң зарядталған және оның
зарядының абсолют шамасы электрон зарядына тең.
Жану реакциясы кезінде заттардың қосылып жаңа зат түзілуіне байланысты
жылу энергиясы бөлінеді. Ал атомды осылай жеке кіші бөлшектерден
құрастыратын болсақ, қандай жағдай байқалған болар еді? Ал бұл энергия
емес.олай болса, жаңағы жоғалған 0,1 м.а. б-не көңіл аударған жөн.
Қазір ғылымда атомның масса ақауы (дефектісі) теориясы негізінде
энергия алынатыны анықталып отыр. Түсініктірек болу үшін бірнеше
элементтердің массаларының ақаун және олардың нейтрондары мен протондарының
қосындысына тең масса сандарын қарастырайық. Бұл шамалар төмендегі 2.7 –
кестеде берілген.
2.7 – к е с т е
Элемент Нейтрондар Протондар саныМасса Масса ақауы
саны саны (дефектісі),м.а.
б.
Дейтерий 1 1 2 0,0024
Тритий 2 1 3 0,009
Гелий 2 2 4 0,03
Литий 3 3 6 0,034
Көміртек 6 6 12 0,1
Молибден 54 42 96 0,88
Лантан 82 57 139 1,23
Уран 143 92 235 1,91
Енді осы жайды . қорытындылай отырып, жоғарыда айтылған мысалға қайта
оралайық. Егер уран атомын алу үшін молибден мен лантан атомдары қосылып
және осы қосылу реакциясы жүру үшін қосымша энергия жұмсау қажет болатын
болса, онда уран атомы молибден мен лантан атомдарына ажыраған уақытта
энергия бөлуі тиіс кой. Бұл пікір толық дәлелденді. Ауыр атом ядроларының
бөліну реакциясы жылу энергиясы бөлінуі негізінде жүреді. Міне, осылай
энергия алудың жана тәсілі ашылып, ғалымдар табиғаттын тағы бір сырын ашты.
Бұл жерде осы кұбылыстың сырын ашумен тығыз байланысты ағылшын ғалымдары Э.
Резерфорд және Д. Чэдвикті, даниялық Н. Борды, итальян Э. Фермиді, ТМД
физиктері Д. Иваненконы, И. Гуревичті, Д. Лан-дауды, И. Померанчукты, Г.
Флеровты, И. Курчатовты, немістер О. Ган мен Ф. Штрассманды, француздар
И. және Ф. Жолио-Кюрилерді және басқа да көптеген данқты ғалымдарды айта
кетуге болады.
Атом ядросы екі түрлі элементар бөлшектерден: заряды е=1,6-1019 Кл,
массасы т = 1,672*10 кг протондар мен массасы т=1,674 1027 кг зарядталмаған
нейтрондардан тұрады.
Ядродағы протрндар саны (Z) атом қабықшасындағы электрондар санына тен,
яғни Менделеев кестесіндегі элементтің атомдық реттік нөмірлеріне тең.
Ядродағы протондардың, (Z) саны мен нейтрондардың (N) санының қосындысы (А)
массалык, сан деп аталады
A = Z + N
Ядроның радиусы г=г0*А23, мұнда r0= (1,3— 1,7-15м, ал тығыздығы , я=
1,3- 1017 кгм3, ця=5,05- 10-27 ДжТл.
Ядролык бөлшектер (нуклондар) арасындағы күштер ядролык, күштер деп
аталады. Олардын бірнеше касиеті бар:
1. Ол күштер (әсер ету радиусы г=2,2- 10-15 м) тартылыс күштеріне
жатады.
2. Бұл күштер қанығу қасиетіне ие болады. Бір нуклон тек белгілі
нуклондармен ғана әсерлеседі.
3. Ядролық күштер зарядқа байланысты емес, яғни екі протонның, екі
нейтронның және нейтрон мен прохонның өзара тартылыс күштері бірдей
болады.
4. Бұл күштер табиғатта кездесетін күштердің ен куаттысы, мысалы,
электромагниттік күштердеи 100 есегежуық артық, сондықтан
нуклондардын өзара әсерін
көбінесе өзара күшті әсерлер деп атайды.
Ядроның байланыс энергиясы дегеніміз ядроны түгелімен жеке кинетикалық
энергияға ие болмайтын нуклондарға ауыстыру үшін қажет энергия. Z —
протондар мен N = A—Z —нейтрондардан ядро түзілгенде бөлініп шығатын
энергия байланыс энергиясына тең.
Француз физигі А. Беккерель (1896 ж.) мен ерлі-зайыпты Кюрилер (1896-
—1898 жж.) радиоактивтік деп аталатын кұбылыс ашты. Радиоактивтік ыдырау —
атом ядросы өзгерісі салдарынан өздігінен сәуле шығару құбылысы.
Радиоактивті элементтердің (уран, радий, торий) атомдары сәулелерін шығара
отырып, басқа бір элемент атомына айналады. 1903 жылы Резерфорд, Содди
радиоактивтік құбылыс атомдардың ыдырауынан болады деген батыл тұжырымға
келді. Резерфорд жүргізгең тәжірибеге қарағанда шығарылатын сәуле үш түрлі
болатындығы тағайындалды:
1. Он зарядты бөлшектер - а-бөлшектер ағыны. а-бөлшегінің абсолют энергия
шамасы электрон зарядының абсолют шамасынан екі есе көп, яғни 2е-ге тең,
массасы гелий атомы ядросының массасына тен. а-бөлшектердің өтімділік
қабілеті өте аз, ол қалыңдығы 0,1 мм қағаздан өте алмайды.
2. β-сәулелер — жарық жылдамдығына жақын жылдамдықтармен қозғалатын
электрондар, зат арқылы β-сәулелср өткенде, олар аз жұтылады. Тек
қалындығы 2 мм алюминий пластинка ғана оларды түгелімен өткізбейді,
3. ү-сәулелер — толқын ұзындығы өте аз (λ= 10-10м) электромагниттік
толқындар, вакуумда таралу жылдамдығы с=3*1018 мс, өте күшті өтімділік
қабілеті бар. ү-сәулелердің жұтылу интенсивтігі жұтатын заттың атомдық
нөмірі артқан сайын өседі. Қалыңдығы 1 сі қорғасыннан өткенде олардын
интенсивтігі не бары екі есе кемиді.
а-ыдырауда ядро 2е он зарядын жоғалтады және массасы шамамен атомдық
массаның төрт бірлігіне кемиді. Осының нәтижесінде элемент периодтық
жүйенің бас жағына карай екі тор көзге ығысады.
Элемент жалпы қабылданған символдармен белгіленеді, ядроның заряды
символдың сол жағындағы төменгі индекс түрінде, ал атомдық масса сол
жақтағы жоғары индекс түрінде жазылады.
β-ыдырауда ядроңың заряды бірге артады да, массасы өзгермей қалады.
Осының нәтижесінде элемент периодтық жүйенің соңына жақын бір тор көзге
ығысады.
Ыдырау кезінде, ядродан электрон ұшып шығады. Ядроның ішіндегі нейтрон
протон мен электронға бөлінеді. Протон ядрода қалады да, электрон сыртқа
ұшып шығады. Ядроның массалық саны өзгермейді, ал ней-трондардыңт саны
бірге кемиді. Мұнда теңбе-тең ядролар энергиясы түрліше электрондар
шығарады. Алайда шығарылған электронның энергиясы қандай екендігіне
қарамастан, жаңадан пайда болған ядролар бірдей болады. Ал электрон ұшып
шықканнан кейін ядроның бір заряды, яғни бір протон заряды артық калады.
В.Паули (1931 ж.) нейтронның, ыдырауы кезінде протон және электронмен бірге
жетіспейтін энергияны көзге көрінбейтін бөлшек әкетеді деген болжам айтады.
Бұл бөлшектің заряды жоқ, затпен өте әлсіз әрекеттеседі, оны Ферми нейтрино
деп атады. Нейтрино 3-108 мс жылдамдықпен қозғалады, баска бөлшектер
сияқты нейтриноның у антибөлшегі бар (антинейтрино v). Нейтрон протон мен
электронға ыдырағанда дәл осы антинейтрино шығады.
Нейтронның энергиясы әрқашан да протон мен электрон энергияларының
қосындысынан артык, болады. Артық энергияны антинейтрино алып кетеді.
Нейтрино эксперимент жүзінде 1956 ж. ашылды.
Бастапқы t=0 уақытта радиоактивті атомдар саны Nо - болса, онда кез
келген t уақыт мезетінде ыдырамай қалған N атомдар саны радиоактивтік
ыдыраудың негізгі заңынан табылады.
Жартылай ыдырау периоды (Т12)— радиоактивтік ыдыраудың жылдамдығын
сипаттайтын негізгі шама, ол радиоактивті заттың ыдырамаған атомдар
санының жартысы ыдырайтын уақыт.
Жартылай ыдырау периоды неғұрлым кіші болса, атомдар соғұрлым аз өмір
сүреді және ыдырау тез өтеді.
Изотоптарда атом ядроларының зарядтары бірдей, сондықтан атом
кабыршақтарындағы электрондар саны, демек, изатоптардың химиялық қасиеттері
де бірдей. Бірақ ядроның массалары әр түрлі. Сонымен бірге ядролар
радиоактивті де, тұрақты да бола алады. Қазіргі уақытта химиялық
элементтердің бәрінің дет изотоптары бар екендігі анықталды. Әсіресе,
сутеқтің изотоптары ерекше; салыстырмалы атомды массасы 2 болатын протон -
дейтерий, ал 3 болатын протон-хритий деп аталады. Дейтерий ондықты, ал
тритий β-радиоактивті, оның жартылай ыдырау периоды І2 жылға жуық.
Радиоактивті изотоптар ғылымда, медицинада және техникада энергия
шығаратын көздер ретінде кең түрде қолданылады. Атом ядроларының элементар
бөлшектермен немесе бір-бірімен өзара әсерлесуі кезінде болатын өзгерістер
ядролық реакциялар деп аталады. а бөлшек X ядррмен әсерлескенде Ь
бөлшек пен У ядросы пайда болады.
Ядролық реакцияның энергетикалық шығыны деп, ядролар мен бөлшектердің
реакцияға қатысқанға дейінгі және реакциядан кейінгі тыныштық
энергияларының айырымын айтады. Энергияның сақталу заңына сәйкес ядроның
реакция процесінде кинетикалық энергияның өзгеруі реакцияға қатысқан
ядролар мен бөлшектердің тыныштық энергиясының өзгерісіне тең. Егер ядролар
мен бөлшектердің реакцияға қатысқаннан кейінгі кинетикалық энергиясы
реакцияға қатысқанға дейінгіден көп болса, онда энергия бөлінеді, ал кері
жағдайда энергия жұтылады.
Кейбір ауыр элементтердің ядроларын нейтрондармен атқылағанда, олар
екі бөлікке бөлініп екі-үш нейтрон мен сәулелер шығарады. Уран ядроларының
бөлінетіндігін О. Ган мен Ф. Штрассман (1938 ж.) ашқан.
Бөлініп шыққан нейтрондар басқа ядроларды тағы екіге бөледі, сөйтіп
кете береді. Бұны ыдыраудың тізбекті реакциясы деп атайды. Тізбекті
реакцияның жүруі нейтрондардың көбею коэффициенті k-мен сипатталады:
Ядро бөлінгенде әрбір нуклонға келетін байланыс энергиясы 1 МэВ-қа
артады да, жалпы бөлінетін энергия 200 МэВ-қа жуық болады. Бұл энергияның
көбі (168 МэВ) бөліктердің кинетикалық энергиясы.
Атомдык, реактор деп, ядролардың басқарылатын бөліну реакциясын жүзеге
асыратын құрылғыны айтады. Олардың негізгі элементтері ядролық отын.
Реакторды сыртынан нейтрондарға тосқауыл болатын қорғасын қабықшасымен
қоршайды.
Шапшаң нейтрондармен (энергиясы 1 МэВ-тан артық) жұмыс жасайтын
реакторлардың бір ерекшелігі: электр энергиясын өндіру кезінде уранның бір
изотопы шығындалып, оның басқа түрі түзіліп жатады. Басқа электр
станцияларымен салыстырғанда АЭС-ның негізгі артықшылығы: оның шикізат
көзіне тәуелсіз және бір ғана реактордаң орасан зор (1—2 млн. кВт-қа дейін)
қуат алу мүмкіндігінің болуы.
ЭНЕРГИЯНЫҢ ЖАҢА ҚОРЛАРЫ
Адамзат бүгінгі таңда энергияға деген мұқтаждығын органикалық отын, су
және атом энергияларын; пайдалану негізінде қанағаттандыруда.
Электр энергиясы
толығынан дерлік жылу, су және атом электр станцияла-рында өндіріледі.
Бірақ табиғатта игерілуін күтіп жатқан сарқылмас энергия көздері бар. Олар
күн, жел, жер асты ыстық көздері энергиялары, мұхит сулары, толқын және
тасқын су энергиялары, өсімдік, жануарлар энергиясы және т. б.
Мысалы, жыл. сайын жерге 200 трилл. т-дан аса отын энергиясына сәйкес
күн энергиясы келіп жетеді. Осы энергняның тек бестен бір бөлігінің өзі
бүгінгі барлық өндіріліп отырған электр энергиясынан мың еседен аса артық.
Ал жерге түсетін қүн сәулесі радиациясының шамамен 2%-і жел энергиясына
айналады. Жел — қайтадан жаңаратын энергияның аса мол көзі. Оны жер шарының
барлық аудандарында пайдалануға болады. Сонымен қатар жел энергиясы
әсерінен ірі су қоймаларының, өзендер мен мұхиттардың сулары толқынды
тербеліске түседі, ал. толқын энергиясы жел энергиясына қарағанда тұрақты.
Жердің ядросынан оның сыртқы қабатына қарай бағытталған мол жылу
ағынының болуы, ғалымдарды осы жер асты энергия көзін тиімді пайдалану
мақсатында ізденіс жұмыстарын жүргізуге жетелеп отыр.
Табиғат сырына тереңірек үңілген сайын, оның беймәлім сырлары ашылып,
жаңа энергия көздері табылуда. Қазіргі уақытта таусылмас энергия көзіне
ядролардың қосылу реакциясын, яғни термоядролық синтез реакциясын меңгеру
арқылы жетуге болатыны анықталды. Жер бетіндегі термоядролық отын қоры 30
млрд. шартты бірлік мөлшеріндей. Оның негізгі көзі - мұхит. сулары. I л
қалыпты судан 0,03 г дейтерий (ауыр сутек —Н2 немесе О) алуға болады. Ол
энергетикалық көрсеткіші жағынан 300 л бензинмен эквивалентті. Басқаша
айтқанда, мысалы, 1-кг сутек толық гелийге айналған уақытта шамамен 800 ТДж
(800*1012 Дж) энергия бөлінеді, бұл 1 кг 235 U бөлінгенде алынатын
энергиядан 10 еседей көп,.немесе 1 кг бензин жанғанда бөлінетін жылу
энергиясынан 20-106 есе артық.
Осы айтылған энергия көздерін және бүгінгі таңда белгілі болып отырған
басқа да энергия көздерін халық игілігіне, электр энергиясын өндіруге
пайдаланудың, маңызы ерекше зор.
АТОМ ЭЛЕКТР СТАНЦИЯЛАРЫ
1954 жылдың 27 маусымында Обнинск каласында дүние жүзіндегі ең бірінші
атом электр станциясы іске қосылды. Бұл кұн адам баласының атом ғасырына
аяқ басқан ұлы жеңіс мерекесіне айналды. Мен,—.деді аты аңызға айналған
көрнекті ғалым, академик Курчатов Игорь Васильевич,— бар совет ғалымдары
сияқты, халыққа тән дұрыс ойдың жеңіс тұғырынан көрінетініне ешбір күмән
келтірмеген едім... Аса бағалы уран-235 пен плутонийдің атом
қозғалтқыштарында, бейбіт өмір кемелері мен самолеттерін жүргізуде, жарық
пен жылу беретін электр станцияларында қызмет ететін күні де қашық емес,—
деп, атом энергиясы келешегіне зор үміт артты. Атом энергиясын бейбіт,
мақсатқа пайдаланудың ғасыры басталды.
3.18-сурет. СуҚЖЭС-нық қарапайым схемасы:
1— электр станциясы; 2— жоғаргы су қоймасы; 3— төменгі су қоймасы; 4—
турбина-сорғы агрегаты; 5— өвдірілген электр энергиясы
Уран атомы бөлінуі үшін тізбекті реакцияның қажет екені баршаға мәлім.
Осы реакция негізінде бір ядроның бөлінуі екінші ядроның бөлінуін туғызуы
керек. Ол үшін ядро бөлінген уақытта пайда болатын нейтрондар өздерінің
құралдық міндеттерін атқарулары керек.
Бұл ойды іске асыру үшін атом реакторы жасалынды. Реакторда атом ядросы
бөлініп, онда пайда болған жылу оның ішіндегі суды буға айналдыру үшін
жұмсалды. Бірақ та атом реакторында алынған су буы құрамында адамдар
денсаулығына қауіпті, радиоактивті бөлшектер, болуы мүмкін ғой. Осы себепті
реактордан алынған су буын екінші контурдағы химиялық таза суды жылыта-тын
буландырғышта пайдалану көзделді. Ал екінші контурда алынған реактивті
заттардан таза бу жылу электр станцияларында электр энергиясын өндіруге
пайдаланылатын тәсілмен бу турбиналарына жіберіледі де, онда электр
энергиясы ендіріледі, оның адамдар денсаулығына ешбір зияны болмайды.
Обнинск қаласында салынған қуаты 5 МВт АЭС осы принцип негізінде жұмыс
жасады. Дүние жузінде алғаш рет минералды отынды жағу негізінде алынған
жылу энергиясын пайдаланбай, уран атомы ядросының бөлінуі энергиясын
пайдалану арқылы да электр энергиясын өндіруге болатыны дәлелденді.
Минералды отын тугелдей жанатын жылу энергия қондырғыларына қарағанда,
ядролық, реакторларда уран атомдарында бар энергияның біраз ғана бөлігі
пайдаланылады. Рудадан алынатын табиғи уран екі изотоптан тұрады. Оның
құрамындағы уран-238-дін. мөлшері—99,3%, ал уран-235-тің мөлшері — 0,7%
болады, Алғашқы уақытта тек уран-235 атомын пайдалану мүмкіндігі ғана
анықталды. Уран-235 атомы жылдамдығы аз (жылу) нейтрондарының, яғни
салыстырмалы түрде алып карағанда энергиясы аз нейтрондардың эсер етуі
негізінде көп мөлшерде жылу бөліп шығарады. Ядроның бөлінуі кезінде екі
немесе үш нейтрон пайда болады. Орташа алғанда —2,46 жаңа нейтрон бөлінеді.
Бұл тізбекті реакцияның жүруіне мүмкіндік туғызады. Қазіргі уақытта
көптеген атом электр станциялары уран-235 атомы бөлінетін реакторлар
негізінде салынып, жұмыс жасауда. Бұндай реакторлар — жылу немесе шабан
нейтрондармен жұмыс жасайтын реакторлар деп аталады. Уранның бұл изотопының
табиғи металл уранның құрамында өте аз екені айтылды. Тек осы уран-235 ғана
пайдаланылатын болса, онда адамзатқа ядролық отын ұзақ мерзімге жете ме
деген ой туады? Дүние жүзінде энергетикаға пайдалануға тиімді 4 млн. т
мөлшерінде арзан уран коры бар деп есептеледі. Егер де бұл қордың
энергетикалық тиімділігін анықтайтын болсақ, онда мұнай қанша жылға жететін
болса, ол да сондай ғана жылға жететіні анықталды.
Бірақ физиктердің қыруар ғылыми ізденіс жұмыстары негізінде ашылған
жаңалықтар бұл жағдайды түпкілікті өзгертті. Электр энергиясын өндіру үшін
уран-238 изотопын да пайдалануға болатыны дәлелденді.
Атом энергетикасында бір-бірінен маңызды айырмашылығы бар
нейтрондардың екі түрі пайдаланылады: бірі — бойында қозғалыс энергиясы мол
немесе жылдам нейтрон деп, ал екіншісі — бойында қозғалыс энергиясы, аз,
шабан немесе жылу нейтроны деп аталады. Жылдам нейтрондар атом ядролары
бөлінуі кезінде пайда болады. Егер де бөлінген жылдам нейтрон 238U
ядросымен соқтығысатын болса, онда 238U бірден бөлінбейді, ол атомдық
салмағы 239 плутоний ядросына (239 Рu) айналады. Ал бұл ядроның оған
нейтронмен әсер еткен кезде, бөліну қабілеті бар. Бір сөзбен айтқанда,
энергетикалык қасиеті жағынан 239 Рu 235U-ға ұксас ал энергия белу мөлшері
жағынан, одан да асып түседі. 238U-ның 239Рu-ға айналу процесінің
тиімділігі өндіру коэффициентімен бағаланады. Өндіру коэффициенті деп,
пайда болған плутонийдің жұмсалған ядро отынына қатынасын айтады. 238U
жылдам нейтрондармен соқтығысқан уақыттағы өндіру коэффициенті 1,4:тен 1,5
мөлшерінде, яғни бірден жоғары болады. Бұл барлық 238U-ның 239Рu-ға ауысу
мүмкіндігі бар деген сөз. Қорыта айтқанда, жылдам нейтронды пайдалану
процесі өте тиімді процесс болып табылады. Ол табиғатта, бар барлық уранды,
әсіресе, оның негізгі бөлігі —238U пайдалану мүмкіндігін туғызады.
Атом реакторында реакторлық отын ретінде, осы процеске ұқсас, бірақ
бұдан да сәл интенсивті түрде жүретін торий-232 (232 Тһ) ядросы атомының
бөліну принциптерін де пайдалануға болады. Торий-232 атомы өз құрамына
нейтронды қосып алуына байланысты уран-233-ке айналады. Ал уран-233-тің
уран 235 сияқты бөліну қасиеті бар. Табиғатта торий уранға қарағанда он-
шакты есе көп кездеседі.
Атом реакторында ауыр атом ядроларының бөліну және жаңа отын түрлерін
(плутоний немесе уран-233) алу процестерін, бірге пайдалану негізінде,
ядролық отын мөлшерін ұлғайтатын жаңа қондырғы жасау мүм-кіндігі туады. Бұл
қондырғының тиімділігі атом реакторының жобасына және жылу алу тәсіліне
байланысты болады. Осындай реактор бриддерлер (көбейткіштер) 1 кг табиғи
уранды пайдаланып, уран-235-пен жұмыс жасайтын ядролық реакторларға
қарағанда 30—40 есе көп энергия бере алады. Бұл тек кана арзан уран мен
торийді ғана емес, одан да қымбатырақ отын түрлерін пайдалануға жол ашады.
Дүние жүзі энергетикалық қорына мұхит суларында кездесетін құрамында ураны
аз рудалардағы, қышқыл тау жыныстарындағы және т. б. заттар құрамындағы
ондаған миллион тонна уран мен жүздеген миллион тонна торий қосылады. Ал
мұндай атом энергетикасына пайдалануға болатын ядролық отын қоры мыңдаған
жылға жетеді, оны тіпті ешуақытта да таусылмайды деп есептеуге болады.
Қазіргі уақытта дүние жүзінде өндіріліп отырған электр энергиясының 18%-
і атом электр станцияларында өндірілуде. Дүние жүзіндегі барлық АЭС-ның
қуаты 200 млн. кВт-тан асып отыр.
Ядролық энергияны пайдаланудың аса маңызды бір тиімділігі — егер ол
қалыпты жағдайда жұмыс жасайтын болса, онда қоршаған органы жану заттарымен
ластауды елеулі мөлшерде азайтады.
ТМД ғалымдары мен технологтары ядролық энергетикалық қондырғылар
жасауда елеулі табыстарға жетуде. 1973 жылы Ақтау қаласында қуаты 350 МВт
атом электр станциясы салынды. Дүние жүзіндегі тұңғыш осы тәжірибелі
өндірістік станция 15 жылдан аса уақыт бойы нәтижелі жұмыс жасауда.
Бұл станция екі міндет атқарады: электр энергиясымен бірге теңіз суынан
тұщы су алуға қажетті жылу энергиясын өндіреді. Белоярск АЭС-сында (Оралда)
одан да қуатты, электрлік қуаты 600 МВт (БН-600) жылдам нейтронда жұмыс
жасайтын реактор іске қосылды. Атом энергетикасы соңғы оншақты жылдарда,
Чернобыль апатына дейін, өте жылдам қарқынмен дамыды. Кейінгі жылдары
қатарға Воронеж АЭС-ның жаңа блоктары іске қосылды. 1984 жылдан бастап
Санкт-Петербург атом станциясы толық қуатымен (4 млн. кВт) жұмыс жасай
бастады. Курск, Запорожск, Хмельницк, Балаковск, Крым, Игналинск, Калинин,
Одесса және т. б. атом электр станциялары салынуда.
1985 жылдың басында бұрынғы КСРО-да атом электр станцияларының
жалпы қуаты 24,3 млн. кВт болып, онда 142 млрд. кВт-сағ электр
энергиясы өндірілді. Бұл одақта өндірілген барлық энергияның 9,5%-і еді.
Санкт-Петербург, Курск, Чернобыль АЭС реакторларының қуаттары 1 млн.
кВт. Олар дүние жүзіндегі ең қуатты реакторлар қатарына жатады, қазір
қуаты 1,5 млн. кВт реактор салынуда. Ғалымдар қуаты 2,0 млн. кВт және одан
да қуатты реакторлар жасау мақсатында ізденіс жұмыстарын жүргізуде.
АЭС — онда орнатылғал реактордың жұмыс жасау принципіне байланысты жылу
немесе жылдам нейтрондармен жұмыс жасайтын станция болып екі түрге бөлінеді
Жылу нейтронды реакторлардың негізгі элементтері болып ядролық отын мен
бәсеңдеткіш есептелінеді. Осы негізгі элементтер орнатылған жер реактордың
негізгі жұмыс орны деп аталады. Негізгі жұмыс орнын реактордың жүрегі деп
есептеуге болады. Онда жүретін ядролық реакцияның негізінде аса мол жылу
бөлінеді.
Ядролық отын реактордың негізгі жұмыс орнында орналасқан жылу бөлгіш
элементтерге (ЖБЭЛ) бөлініп салынады. Жылу бөлгіш элементтер оның өзегі мен
сыртқы қабатынан тұрады. Өзектің негізгі материалы— ядролық отын. Ядролық
отын есебінде уран не плутоний, немесе осы заттардың алюминий, цирконий,
хром, висмутпен қоспасы пайдаланылады. Өзекте ши-кізат күйіндегі ядролық
элемент 238 U немесе 232 Тһ болуы да мүмкін. Ол әр түрлі пішінде, негізінен
цилиндр тәрізді жасалады.
Жылу бөлгіш элементтің сыртқы қабаты оның өзегін өзін қоршаған жылу
таратқыштан сенімді түрде қорғауы керек. Сыртқы қабат жасалынатын
материалға аса жоғары талап қойылады. Ол үлкен механикалық әсерге,
коррозияға, ыстыққа және интенсивті нейтрон ағынына төзімді болуға тиіс.
Бұл қабат негізінен (жұмыс жасау жағдайына, ең алдымен температураға
байланысты) алюминий мен цирконий қорытпаларынан, тот баспайтын болаттан
немесе тығыздығы жоғары графиттен жасалады. ЖБЭЛ-терді арнаулы қалталарға,
қорапшаларға немесе блоктарға жинап, реактордың негізгі жұмыс орнына
орналастырады. Олар шағылыстырғыш заттармен және реакторда бәсеңдеткіш
ретінде қолданылатын материалдармен қоршалады. Шағылыстырғыштар өз
аттарына сәйкес негізгі жұмыс орнынан секіріп шыққан нейтрондарды
қайтадан сол жерге қайтару қызметін атқарады. Шағылыстырғыштардың сыртынан.
реактивті сәулелерден қорғайтын қорған жасалады. Бұл қорған — биологиялық
қорған деп аталады. Радиоактивті сәуле нейтрондардан және басқа да
бөлшектерден тұрады. Сәулелердің негізгі көзі — реактордың негізгі жұмыс
орны мен нейтрондардың бойына сіңіріп алатын (әсер арқылы сәуле шығару деп
аталатын) конструкциялы материалдар.
Биологиялық, к,орған көпшілік жағдайда жоғарғы сапалы бетоннан
жасалады. Оның құрамында 10%-тей су болады. Су нейтрондарды бойына жақсы
сіңіретін зат болуы себепті, оның бұл арада болуының маңызы зор. Бетонды
қабатты радиоактивті сәулелерден қорған ретінде пайдаланған уақытта,
көпшілік жағдайда оның - құрамына күшті сіңіргіш — бор карбидін қосады.
Радиоактивті сөулелерді құрайтын бөлшектер қорған есебінде қолданылатын
заттардың атом ядроларымен соқтығысқан уақытта, алдымен олардың жылдамдығы
төмендеп, соңынан олар оның бойына сіңіп кетеді. Қорған реактивті
сәулелердің негізгі бөлігін ұстап қалады. Ядролық реактор дұрыс жұмыс
жасаған уақытта, одан шығатын радиоактивті сәуле мөлшері күн көзінен жерге
түсетін сәуле мөлшеріндей ғана болып, станцияларда жұмыс жасайтын адамдарға
ешбір катер төндірмейді. Әйтсе де кауіпсіздік — атом техникасынын, аса бір
маңызды талабы болып табылады.
Қазіргі реакторлар оларда қандай заттар нейтрондарды бәсеңдеткіш
ретінде қолданылатындығына және негізгі жұмыс орнында бөлінген жылуды
бойына сіңіріп, оны таратушы ретінде пайдаланатындығына байланысты бірнеше
түрге бөлінеді.
Су-сулы реакторларда нейтрондарды бәсеңдеткіш және жылу алмасқыш
ретінде қалыпты су қолданылады. Уран-графит реакторларында графит-
бәсеңдеткіш, су — жылу таратқыш, ал ауыр сулы реакторларда ауыр су —
бәсеңдеткіш, ал жылу таратқыш ретінде не ауыр су, не қалыпты су
пайдаланылады.
3.19-сурет. Су-сулы реакторлы АЭС-ның қарапайым схемасы: 1—реактор; 2—жылу
бөлінетін элементтер; 3—басқару өзектері; 4— бу генераторы; 5— бірінші су
сорғысы; 6— екінші су сорғысы; 7— конденсатор; 8— бу турбинасы; 9— электр
генераторы; 10— өндірілген электр энергиясы; 11— салқындататын су
сорғысы; 12— ағын су
3.19-суретте су-сулы реакторлы АЭС-ның принципті схемасы келтірілген.
Схеманың оң жақ бөлігінің жылу электр станциясының схемасынан ешбір
айырмашылығы жоқтығын бірден байқауға болады. Екі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
I. Кіріспе
II. Қазақстанда және дүние жүзінде атом энергетикасының даму болашағы
1. Атом энергиясы
2. Атом электр станциясы ЖШС МАЭК Казатомпром Ақтау қаласы
2.3 ЖАЭТ АҚқызметін басқару.
2. 4. ЖШС МАЭК Казатомпром Ақтау қаласы қызметінің
технико - экономикалық көрсеткіштерін талдау.
2.5 . ЖШС МАЭК Казатомпром Ақтау қаласы қаржылық экономикалық қызметін
талдау.
III Корытынды
IV Қолданылған әдебиеттер
КІРІСПЕ
Республика жерінде дүниежүзілік уран қорының 29% шоғырланған, бұрынғы
Одақтағы уран шикізатының 70% өндірілді, ол 1,4 млн.т. құрады.
Бүгінгі күнде табиғи уран өндіретін 7 кеніш және 3 өңдеу зоводы (Ақтау
және Степногорск) бар.
Бұл кешен жұмысын атомдық энергетика мен өнеркәсіп кәсіп-орындарының
Қазақ мемлекеттік корпорациясы (АТЭОК) үйлестіреді. Оның құрамына Каспий
маңындағы тау Каскор компаниясы), Тыңдық тау-кен химиялық комбинат, Үлбе
металлургиялық зауыт және т.б. зауыттар мен комбинаттар кірді. Олар бүрын
уран өндіретін. Енді сирек түзгілер, асыл металдар, тыңайтқыштар және халық
түтынатын тауарлар өндіруді көбейте бастады.
Ақгауды және баска ел мекендерін энергия және тұщытылған сумен
камтамасыз ететін республикадағы жалғыз атом реакторы бар Маңғышлақ
энергокомбинаты корпорация мүшесі болды. Корпоорацияға Семей полигонында
орналасқан „Сәуле" ғылыми-өндірістік бірлестікте кіреді, онда бүкіл дүние
жүзінде жоқ қондырғылар және оларды толығымен игерген білікті мамандар бар.
Атом стансаларына керек уран қоры біздің республикада жеткілікті. ТМД-
ғы барланған уран қорының жартысы дерлік Қазақстанда орналаскан. Уранды
республика шығарады, өңдейді, бірақ республикада оны пайдаланатын ешкім
жоқ. ТМД елдерінде өз урандары жеткілікгі. Шетелге сатуға шығарғанда көп
қиыншылықгар кездесіп тұр: бастысы бөсекелестер көптігі. Міне осы мөселені
шешу жөне Қзақстан уранды толығымен өндей алмагандықтан Ресей
көсіпорьшдармен ара катынас жасау, атом энергетикасын дамыту АТЭОК-ның
негізгі міндеті.
Қазақстан жер қойнауындағы көмірсутек отынының зор қорына қарамай
экологиялық себептерге байланысты ХХІ-ғасырда ядролық энергетиканы да
дамытуға тура келуі мүмкін. Оны істегенде асыкдай жан-жақты зерттеп абай
болу керек.
Қазакатанда 1972 жылдан бері жалғыз атом стансасы (Маңғышлақ
энергокомбинат құрамында) істейді. Ол электр энергия (125 МВт) жөне тұщы су
(10000 ттөул) өндіреді, будың бір бөлігі тәсілдемелік пайдалануға
жіберіледі. Онда пайдаланатын жылдам нейтрондық реактор БН-350 тозып қалды.
Болашақта не істеу керек? Әрине, жанжақты қауіпсіз атомдық станса-лар
сальнғаны жөн. Атом стансалары мен уран кәсіпорындарынан шыкқан зиянсөулелі
(радиоактивті) қалдыктар мұқият жерленуі керек. Қазір Қазақстанда
қалдықтарды жерлеу жүйесі жоқ. Бұл мөселенің шешімін корпорация
іздестіруде. Ол үшін бүрынғы Семей полигонындағы штольнялар мен
скважиналарды немесе Азғыр полигонындағы тұздағы скважиналарды пайдалануға
болады.
Бүкіл дүние жүзіңде АЭС үлесі жалпы электр энергия өндірудің 16,5%
болады. Бір катар елдерде АЭС үлесі бүл шамадан едәуір артты:
Дүние жүзінде 16,5% Германия
34,0
Литва 88,1 Словакия
33,0
Франция 78 Украйна
33,0
Бельгия 59,4 Тайвань
32,4
Швеция 50 Жапония
31,5
Словакия 47 Финляндия
29,0
Венгрия 43 Ұлыбритания
27,0
Корея Республикасы 40,3 Чехия
21,5
Швейцария 39,3 АҚШ
20,0
Болгария 36,7 Ресей
11,0
Испания 35,6 Қазақстан
0,6
МАГАТЭ мөліметтері бойынша дүние жүзінде жалпы қондырылған қуаты 356235
МВт 428 ядролық энергетикалық құрылмалар пайдалынады. АЭС-лар 18 елде
салынып жатыр, онда жиынтық куаты 55866 МВт 61 энергетикалық құрылма
салынуда.
Істейтін энергетикалық қүрылма саны және олардың куаты бойынша АҚШ
алда:
АКДІ — 109 энергоқүрылма 104809 МВт
Франция — 56 энергоқүрылма 60357 МВт
Жапония — 48 энергоқүрылма 39641 МВт
Ресей — . 29 энергоқұрылма 21242 МВт
Германия — 20 энергоқұрылма 22529 МВт
Қазіргі кезде АҚШ-та АЭС-ның 109 энергокұрылмалары пайдаланады, олардың
жұмыс істеу мерзімі орташа алғанда 17 жылға жетті. Эр АЭС-ның болашағы жеке-
жеке аныкталады.
Соңғы жылдары әр түрлі себептермен АКШ-та бірнеше АЭС пайдаланудан
шығарылды.
АҚШ атом энергетикасының қазіргі жағдайына жасалған талдау бұл саланың
жақын арадағы 10-15 жылғы даму болашағы белгісіз екенін көрсетеді.
Қазіргі Батыс Еуропада (Үлыбритания мен Францияда) бірнеше атом
энергокұрылмалары салынуда. Тек Үлыбритания мен Францияда ғана жаңа АЭС
салудың тұрақты жоспары бар.
Кейбір елдер қауіпсіздігін жоғарлату үшін АЭС-терді жер астында
орналастыруға назар аударып отыр. Мысалы Жапонияда 2000 жыдда сондай АЭС-
ның 11-і тұрғызылуы керек. Жерастылық АЭС-терді салғанда түрғызу уақьпы
және күрделі қаржы үлкейіп кеткендіктен бүл тәсіл туралы мамандар әлі бір
пікірге келе алмай отыр.
Қазіргі кезде өзектік (ядролык) энергияны (АЭС-да) пайдалануды
негіздегенде тек объективтік экономика қағидаларымен айқындалмайды. Көп
мемлекеттер АЭС-да істеп шықкан отынды өндеп бомба жасау үшін плутоний алып
отырды. Оған қыруар қаржы бөлініп отырды. Қазір Қазақстан ядролық мемлекет
статусынан бас тартгы. Енді бізге плутоний неге қажет? Тек бізге емес. Бір
грамм плутонийді бір жыл сақгау 5 доллар түрады.
АЭС-ньщ салуды бағалағанда есепке алынатын жөйттер:
• үран кенінің болуы;
• кенді өндеу жөне меңгеру тәсілдемесінің болуы, қалдыктарды сактау;
• дөстүрлі отынның болуы және оларды жеткізу;
• энергомөшине жасау тәсілдемесінің деңгейі;.
• техникалық және қоғамдық мәдениет деңгейі;
• сыртқы саясат стратегиясы.
Бүл көрсеткіштердің көбін экономикалық кейіптеме (формула) түрінде
түжырымдай алмайсыз. Бір кВт куатгы іске қосудың үлестік шығыны және бір
кВт.сағ тауардың қүны өте жуықша шамалар және әрқашаңда төмендетіп алынады,
ал мынандай жәйттер:
• қондырғыны бейқұрау (демонтаждау) шыгыны;
• мүмкін апаттар зардабын жою;
• қалдықгарды сақгау зардабын жою;
• гылыми зерттеу жүргізу жөне төсілдемені жетілдіру шығындары;
• сыртқы саясат стратегиясы
өнім (электр энергия) құнына кіргізілмейді, басқа көздерден алынады деп
көзделеді.
Казақстанда АЭС-ды салуды жақгаушылар:
• кеннің, төсілдеменің жөне дайын дерлік өнімнің болуын;
• социалдық жөне өнеркөсіптік инфрақұрылымды;
• отын құнын жөне оны жеткізуді тілге тиек етеді.
Жоғарыда айтылғандай үстірт багаласа АЭС көрсеткіштері баскаларының
көрсеткіштерімен бәсекелесе алады (1.4.1 жөне 1.4.2-кестелер).
Атомдықэнергетиканы дамытуды қарастырғанда ең бір басты мөселе: экология
мәселесі. Чернобыль апаты сияқгы апаттар болмайды десек, яғни АЭС жобалық
(апатсыз) төртіпте жұмыс істегенде оның қоршаған ортаға тигізетін ықпалы
әзірше ешкімге дәл белгісіз. Тек жеке жәйттер белгілі:
• АҚШ-та АЭС-дың айналасында бастапқы 10-15 жылдары сүт бездерінің рак
аурының көбейгені байқалды;
• неміс АЭС-ның айналасында балалардың қан аурулары өсті;
• Швейцария АЭС-ның жақын жердегі өсімдіктерге тигізетін едөуір ықпалы
анықгалды;
• АЭС „пайдаланудың барлық ережелерін орындағанда" радиоактивті ұзақ өмір
сүретін изотоптарды: криптон — 85, көміртек — 14, сутек — 3 шығарады.
Мысалы, ауадағы криптон — 85-тің мөлшері атомшылдардың әрекетінен мың есе
өсті. Бүл жер биологиясына калай әсер етеді? Ол белгісіз. Осындай мөселелер
көп туындап жатыр. Олардың адамзатқа, қоршаған ортаға тигізетін зардабын
біз әзірше білмейміз.
Академик Ж.Алферов былай деп жазады: „атом энергетикасын дамутыға жүмсалған
қаржының 15%-і елдің (ССРО-ның) барлық энергетикалық мәселелерін шеше
алатын өнеркөсіптік күн энергетикасын жасауға жетер еді". Осы секідді
пікірлер аз емес.
Ал Чернобыль апатының зардабы жүртқа кеңінен мәлім.
Қазақстанда электрмен қамдауда тапшылық болуына байланысты 1997-1998
жылдары ядролық энергетиканы дамыту туралы сөз болуы ықтимал. Бүрынғы Одақ
атом „монстрының" біздің республикада қалған өкілдері, Ресейдің жөне дүние
жүзінің кейбір фирмалары Оңтүстік-Қазақстан МАЭС-сы салынатын жерде, Батыс
алқабында, Арқалық, Қызылорда аймағында АЭС және АЖЭО-ын салуды
табандылықпен ұсынады. Шынында республикада электр энергия тапшылығы да
бар, ядролық отын өңдіру де бар, көп елдерде АЭС жабдықтарына сүраныс
азайды. Осы жағдайды пайдаланып көп адамдар теледидар мен газет арқылы
қоғамдық пікірді өз жағына аударуға тырысады. Бірақ олар ешқандай цифрлық
көрсеткіштерді келтірмейді. Қолдарында ол мәліметтер барлар атом
энергетикасын Казақстанда дамуын қолдамайды.
АТОМ ЭНЕРГИЯСЫ
Атом энергиясын бейбіт мақсатта пайдалану ТМД-да басталды. 1954 жылдың
27 маусым күні Москваның жанындағы Обнинск қаласында дүние жүзіндегі ең
тұңғыш атом электр станциясы іске қосылды,
1986 жылдың басында дүние жүзінің 26 елінде 370 энергетикалық реактор
жұмыс жасады. Олардың жалпы куаты 250 млн. кВт-тан артық болды. Кейбір
елдерде АЭС энергетика саласында жетекші роль атқаруда. Болгарияда барлық
өндірілген электр энергиясынын. 30%-і, Швейцарияда —35, Швецияда—39,
Бельгияда —50, Франциада 65%-і атом электр станцияларында өндірілуде. 1984
жылы барлық өндірілген энергияның 12%-і АЭС-ларда өндірілген болса, 2000
жылы дүние жүзінде пайдаланылатын энергияның 20%-і АЭС-ларда өндіріледі
деген тұжырым бар. Кейбір елдерде олардын үлес салмағы әлдеқайда жоғары
болмақ.
Осындай табысқа ядролық энергетика өте аз уақытта — 30 жыл шамасында
жетіп отыр.
1990 жылы атом электр стаицияларының қуатын 370—400, ал 2000 жылы —580—-
800 млн. кВт-қа жеткізу көзделіп отыр.
Атом энергиясы дегеніміз не? Осы энергияның мән-сырын түсіну үшін
алдымен өзімізге жақсы таныс химия энергиясын сөз етіп, онаң соң атом
энергиясына көшейік.
Біз көмірде, мұнайда, газда энергия бар екенін білеміз. Бұл химиялық.
энергия. Ал осы химиялық энергия жоғарыда аталған отын түрлерінен қалай
бөлінеді?
Айталық, сіз қолыңызға әрқайсысының салмағы 1 кг болатын 10 таразы
тасын алдыңыз және сіз әрбір тастың 1 кг болатынын әбден анықтадыңыз. Еңді
осы тастарды бірге жинастырып өлшегеніңізде, оның салмағы сіз күткендей 10
кг болмай, 9,9 кг болып шықса, сіз таңданар едіңіз, тіпті сенбеген де болар
едіңіз. Ал салмақтың жоғалу құбылысы сағат сайын, секунд сайын тек
лаборатория жағдайында ғаңа емес, мұнай мен көмір жанатын оттықтарда, әрбір
үйде тұрған газ плиткаларында газ жанған уақытта болып жатады.
Көміртек жанғанда көмір қышқыл газы пайда болатыны мәлім. 12 кг
көміртек жанғанда 32 кг оттек жұмсалып, 44 кг көмір кышқыл газы алынуы
керек. Ақиқатында алынған газдың салмағы 44 кг-нан грамның миллионнан 4
бөлігіндей (0,000004 г) аз екені дәлелденіп отыр.
Ал сонда бұл
салмақ қайда кетті ? Жану реакциясы кезінде тек жану өнімі — көмір қышқыл
газ ғана түзіліп қоймай, жылу энергиясының бөлінетіні белгілі. Жоғалған 4-
106 грамм масса осы энергияңың бөлінуі үшін жұмсалады екен.
Бұл мысалдан зат массасы мен энергиясы тікелей. байланыста екенін
көруге болады. Зат массасы мен энергиясы арасындағы байланысты
салыстырмалылық теориясының негізін қалаушы А. Эйнштейн ашқан.
Салыстырмалылық теория ядро массасы мен оның энергиясы арасындағы
байланысты төмендегі теңдікпен көрсетеді:
Е = mc2,
(2,1)
мұндағы Е — энергия; т — масса; с — жарық жылдамдығы.
Атомдық салмағы жоғары, элементтердің (уран, плутоний; торий) ауыр
ядроларының бөліну реакциясына дейінгі салмағы бөлінгеннен кейін алынған
кіші бөлшектердің салмағына қарағанда артық болады. Бөлінбеген ядро массасы
(т0) мен олар бөлінген уақытгағы алынатын протондар мен нейтрондардың
массасы (т) арасындағы байланысты төмендегі теңдікпен көрсетуге болады:
т0 — т = Ес2.
1 кг 235 U ыдыраған уақытта 1,9- 1010 ккал (жылу ретінде) немесе 2,22 •
107 кВт-сағ энергия бөлінеді. Ал 1 кг шартты отын 7000 ккал жылу береді.
Демек, жылу бергіштігі жағынан 1 кг 235 U 2,7- 106 кг шартты отынға
эквивалентті, яғни 1 г 235 U беретін жылу мөлшерін алу үшін 2,7 т шартты
отын жағу қажет.
Бұл заңдылыққа сәйкес заттың 1 г массасына 21,5 млрд. ккал энергия
сәйкес келеді. Бұл өте көп шама 1 ккал— 1 кг судың температурасын бір
градусқа көтеру үшін қажетті жылу мөлшері. Егер де 1 г затты тегіс
энергияға айналдыру мүмкін болса, онда алынған энергия 5 — 10 адамның өмір
бойғы мұқтаждығын өтер еді. Әзірше бұл тек теория жүзінде ғана дәлелденіп
отыр.
Атом — заттың өте кішкене бөлшегі, оның шамасы мөлшермен миллиметрдің
бес миллионнан бір бөлігіндей. Осы атомды құрайтын негізгі бөлшектер оның
ортасына жиналып, ядро құраған.
Атом ядросы екі түрлі бөлшектерден — протон мен нейтроннан тұрады.
Нейтронның ешқандай электр заряды жоқ, ал протон оң зарядталған және оның
зарядының абсолют шамасы электрон зарядына тең.
Жану реакциясы кезінде заттардың қосылып жаңа зат түзілуіне байланысты
жылу энергиясы бөлінеді. Ал атомды осылай жеке кіші бөлшектерден
құрастыратын болсақ, қандай жағдай байқалған болар еді? Ал бұл энергия
емес.олай болса, жаңағы жоғалған 0,1 м.а. б-не көңіл аударған жөн.
Қазір ғылымда атомның масса ақауы (дефектісі) теориясы негізінде
энергия алынатыны анықталып отыр. Түсініктірек болу үшін бірнеше
элементтердің массаларының ақаун және олардың нейтрондары мен протондарының
қосындысына тең масса сандарын қарастырайық. Бұл шамалар төмендегі 2.7 –
кестеде берілген.
2.7 – к е с т е
Элемент Нейтрондар Протондар саныМасса Масса ақауы
саны саны (дефектісі),м.а.
б.
Дейтерий 1 1 2 0,0024
Тритий 2 1 3 0,009
Гелий 2 2 4 0,03
Литий 3 3 6 0,034
Көміртек 6 6 12 0,1
Молибден 54 42 96 0,88
Лантан 82 57 139 1,23
Уран 143 92 235 1,91
Енді осы жайды . қорытындылай отырып, жоғарыда айтылған мысалға қайта
оралайық. Егер уран атомын алу үшін молибден мен лантан атомдары қосылып
және осы қосылу реакциясы жүру үшін қосымша энергия жұмсау қажет болатын
болса, онда уран атомы молибден мен лантан атомдарына ажыраған уақытта
энергия бөлуі тиіс кой. Бұл пікір толық дәлелденді. Ауыр атом ядроларының
бөліну реакциясы жылу энергиясы бөлінуі негізінде жүреді. Міне, осылай
энергия алудың жана тәсілі ашылып, ғалымдар табиғаттын тағы бір сырын ашты.
Бұл жерде осы кұбылыстың сырын ашумен тығыз байланысты ағылшын ғалымдары Э.
Резерфорд және Д. Чэдвикті, даниялық Н. Борды, итальян Э. Фермиді, ТМД
физиктері Д. Иваненконы, И. Гуревичті, Д. Лан-дауды, И. Померанчукты, Г.
Флеровты, И. Курчатовты, немістер О. Ган мен Ф. Штрассманды, француздар
И. және Ф. Жолио-Кюрилерді және басқа да көптеген данқты ғалымдарды айта
кетуге болады.
Атом ядросы екі түрлі элементар бөлшектерден: заряды е=1,6-1019 Кл,
массасы т = 1,672*10 кг протондар мен массасы т=1,674 1027 кг зарядталмаған
нейтрондардан тұрады.
Ядродағы протрндар саны (Z) атом қабықшасындағы электрондар санына тен,
яғни Менделеев кестесіндегі элементтің атомдық реттік нөмірлеріне тең.
Ядродағы протондардың, (Z) саны мен нейтрондардың (N) санының қосындысы (А)
массалык, сан деп аталады
A = Z + N
Ядроның радиусы г=г0*А23, мұнда r0= (1,3— 1,7-15м, ал тығыздығы , я=
1,3- 1017 кгм3, ця=5,05- 10-27 ДжТл.
Ядролык бөлшектер (нуклондар) арасындағы күштер ядролык, күштер деп
аталады. Олардын бірнеше касиеті бар:
1. Ол күштер (әсер ету радиусы г=2,2- 10-15 м) тартылыс күштеріне
жатады.
2. Бұл күштер қанығу қасиетіне ие болады. Бір нуклон тек белгілі
нуклондармен ғана әсерлеседі.
3. Ядролық күштер зарядқа байланысты емес, яғни екі протонның, екі
нейтронның және нейтрон мен прохонның өзара тартылыс күштері бірдей
болады.
4. Бұл күштер табиғатта кездесетін күштердің ен куаттысы, мысалы,
электромагниттік күштердеи 100 есегежуық артық, сондықтан
нуклондардын өзара әсерін
көбінесе өзара күшті әсерлер деп атайды.
Ядроның байланыс энергиясы дегеніміз ядроны түгелімен жеке кинетикалық
энергияға ие болмайтын нуклондарға ауыстыру үшін қажет энергия. Z —
протондар мен N = A—Z —нейтрондардан ядро түзілгенде бөлініп шығатын
энергия байланыс энергиясына тең.
Француз физигі А. Беккерель (1896 ж.) мен ерлі-зайыпты Кюрилер (1896-
—1898 жж.) радиоактивтік деп аталатын кұбылыс ашты. Радиоактивтік ыдырау —
атом ядросы өзгерісі салдарынан өздігінен сәуле шығару құбылысы.
Радиоактивті элементтердің (уран, радий, торий) атомдары сәулелерін шығара
отырып, басқа бір элемент атомына айналады. 1903 жылы Резерфорд, Содди
радиоактивтік құбылыс атомдардың ыдырауынан болады деген батыл тұжырымға
келді. Резерфорд жүргізгең тәжірибеге қарағанда шығарылатын сәуле үш түрлі
болатындығы тағайындалды:
1. Он зарядты бөлшектер - а-бөлшектер ағыны. а-бөлшегінің абсолют энергия
шамасы электрон зарядының абсолют шамасынан екі есе көп, яғни 2е-ге тең,
массасы гелий атомы ядросының массасына тен. а-бөлшектердің өтімділік
қабілеті өте аз, ол қалыңдығы 0,1 мм қағаздан өте алмайды.
2. β-сәулелер — жарық жылдамдығына жақын жылдамдықтармен қозғалатын
электрондар, зат арқылы β-сәулелср өткенде, олар аз жұтылады. Тек
қалындығы 2 мм алюминий пластинка ғана оларды түгелімен өткізбейді,
3. ү-сәулелер — толқын ұзындығы өте аз (λ= 10-10м) электромагниттік
толқындар, вакуумда таралу жылдамдығы с=3*1018 мс, өте күшті өтімділік
қабілеті бар. ү-сәулелердің жұтылу интенсивтігі жұтатын заттың атомдық
нөмірі артқан сайын өседі. Қалыңдығы 1 сі қорғасыннан өткенде олардын
интенсивтігі не бары екі есе кемиді.
а-ыдырауда ядро 2е он зарядын жоғалтады және массасы шамамен атомдық
массаның төрт бірлігіне кемиді. Осының нәтижесінде элемент периодтық
жүйенің бас жағына карай екі тор көзге ығысады.
Элемент жалпы қабылданған символдармен белгіленеді, ядроның заряды
символдың сол жағындағы төменгі индекс түрінде, ал атомдық масса сол
жақтағы жоғары индекс түрінде жазылады.
β-ыдырауда ядроңың заряды бірге артады да, массасы өзгермей қалады.
Осының нәтижесінде элемент периодтық жүйенің соңына жақын бір тор көзге
ығысады.
Ыдырау кезінде, ядродан электрон ұшып шығады. Ядроның ішіндегі нейтрон
протон мен электронға бөлінеді. Протон ядрода қалады да, электрон сыртқа
ұшып шығады. Ядроның массалық саны өзгермейді, ал ней-трондардыңт саны
бірге кемиді. Мұнда теңбе-тең ядролар энергиясы түрліше электрондар
шығарады. Алайда шығарылған электронның энергиясы қандай екендігіне
қарамастан, жаңадан пайда болған ядролар бірдей болады. Ал электрон ұшып
шықканнан кейін ядроның бір заряды, яғни бір протон заряды артық калады.
В.Паули (1931 ж.) нейтронның, ыдырауы кезінде протон және электронмен бірге
жетіспейтін энергияны көзге көрінбейтін бөлшек әкетеді деген болжам айтады.
Бұл бөлшектің заряды жоқ, затпен өте әлсіз әрекеттеседі, оны Ферми нейтрино
деп атады. Нейтрино 3-108 мс жылдамдықпен қозғалады, баска бөлшектер
сияқты нейтриноның у антибөлшегі бар (антинейтрино v). Нейтрон протон мен
электронға ыдырағанда дәл осы антинейтрино шығады.
Нейтронның энергиясы әрқашан да протон мен электрон энергияларының
қосындысынан артык, болады. Артық энергияны антинейтрино алып кетеді.
Нейтрино эксперимент жүзінде 1956 ж. ашылды.
Бастапқы t=0 уақытта радиоактивті атомдар саны Nо - болса, онда кез
келген t уақыт мезетінде ыдырамай қалған N атомдар саны радиоактивтік
ыдыраудың негізгі заңынан табылады.
Жартылай ыдырау периоды (Т12)— радиоактивтік ыдыраудың жылдамдығын
сипаттайтын негізгі шама, ол радиоактивті заттың ыдырамаған атомдар
санының жартысы ыдырайтын уақыт.
Жартылай ыдырау периоды неғұрлым кіші болса, атомдар соғұрлым аз өмір
сүреді және ыдырау тез өтеді.
Изотоптарда атом ядроларының зарядтары бірдей, сондықтан атом
кабыршақтарындағы электрондар саны, демек, изатоптардың химиялық қасиеттері
де бірдей. Бірақ ядроның массалары әр түрлі. Сонымен бірге ядролар
радиоактивті де, тұрақты да бола алады. Қазіргі уақытта химиялық
элементтердің бәрінің дет изотоптары бар екендігі анықталды. Әсіресе,
сутеқтің изотоптары ерекше; салыстырмалы атомды массасы 2 болатын протон -
дейтерий, ал 3 болатын протон-хритий деп аталады. Дейтерий ондықты, ал
тритий β-радиоактивті, оның жартылай ыдырау периоды І2 жылға жуық.
Радиоактивті изотоптар ғылымда, медицинада және техникада энергия
шығаратын көздер ретінде кең түрде қолданылады. Атом ядроларының элементар
бөлшектермен немесе бір-бірімен өзара әсерлесуі кезінде болатын өзгерістер
ядролық реакциялар деп аталады. а бөлшек X ядррмен әсерлескенде Ь
бөлшек пен У ядросы пайда болады.
Ядролық реакцияның энергетикалық шығыны деп, ядролар мен бөлшектердің
реакцияға қатысқанға дейінгі және реакциядан кейінгі тыныштық
энергияларының айырымын айтады. Энергияның сақталу заңына сәйкес ядроның
реакция процесінде кинетикалық энергияның өзгеруі реакцияға қатысқан
ядролар мен бөлшектердің тыныштық энергиясының өзгерісіне тең. Егер ядролар
мен бөлшектердің реакцияға қатысқаннан кейінгі кинетикалық энергиясы
реакцияға қатысқанға дейінгіден көп болса, онда энергия бөлінеді, ал кері
жағдайда энергия жұтылады.
Кейбір ауыр элементтердің ядроларын нейтрондармен атқылағанда, олар
екі бөлікке бөлініп екі-үш нейтрон мен сәулелер шығарады. Уран ядроларының
бөлінетіндігін О. Ган мен Ф. Штрассман (1938 ж.) ашқан.
Бөлініп шыққан нейтрондар басқа ядроларды тағы екіге бөледі, сөйтіп
кете береді. Бұны ыдыраудың тізбекті реакциясы деп атайды. Тізбекті
реакцияның жүруі нейтрондардың көбею коэффициенті k-мен сипатталады:
Ядро бөлінгенде әрбір нуклонға келетін байланыс энергиясы 1 МэВ-қа
артады да, жалпы бөлінетін энергия 200 МэВ-қа жуық болады. Бұл энергияның
көбі (168 МэВ) бөліктердің кинетикалық энергиясы.
Атомдык, реактор деп, ядролардың басқарылатын бөліну реакциясын жүзеге
асыратын құрылғыны айтады. Олардың негізгі элементтері ядролық отын.
Реакторды сыртынан нейтрондарға тосқауыл болатын қорғасын қабықшасымен
қоршайды.
Шапшаң нейтрондармен (энергиясы 1 МэВ-тан артық) жұмыс жасайтын
реакторлардың бір ерекшелігі: электр энергиясын өндіру кезінде уранның бір
изотопы шығындалып, оның басқа түрі түзіліп жатады. Басқа электр
станцияларымен салыстырғанда АЭС-ның негізгі артықшылығы: оның шикізат
көзіне тәуелсіз және бір ғана реактордаң орасан зор (1—2 млн. кВт-қа дейін)
қуат алу мүмкіндігінің болуы.
ЭНЕРГИЯНЫҢ ЖАҢА ҚОРЛАРЫ
Адамзат бүгінгі таңда энергияға деген мұқтаждығын органикалық отын, су
және атом энергияларын; пайдалану негізінде қанағаттандыруда.
Электр энергиясы
толығынан дерлік жылу, су және атом электр станцияла-рында өндіріледі.
Бірақ табиғатта игерілуін күтіп жатқан сарқылмас энергия көздері бар. Олар
күн, жел, жер асты ыстық көздері энергиялары, мұхит сулары, толқын және
тасқын су энергиялары, өсімдік, жануарлар энергиясы және т. б.
Мысалы, жыл. сайын жерге 200 трилл. т-дан аса отын энергиясына сәйкес
күн энергиясы келіп жетеді. Осы энергняның тек бестен бір бөлігінің өзі
бүгінгі барлық өндіріліп отырған электр энергиясынан мың еседен аса артық.
Ал жерге түсетін қүн сәулесі радиациясының шамамен 2%-і жел энергиясына
айналады. Жел — қайтадан жаңаратын энергияның аса мол көзі. Оны жер шарының
барлық аудандарында пайдалануға болады. Сонымен қатар жел энергиясы
әсерінен ірі су қоймаларының, өзендер мен мұхиттардың сулары толқынды
тербеліске түседі, ал. толқын энергиясы жел энергиясына қарағанда тұрақты.
Жердің ядросынан оның сыртқы қабатына қарай бағытталған мол жылу
ағынының болуы, ғалымдарды осы жер асты энергия көзін тиімді пайдалану
мақсатында ізденіс жұмыстарын жүргізуге жетелеп отыр.
Табиғат сырына тереңірек үңілген сайын, оның беймәлім сырлары ашылып,
жаңа энергия көздері табылуда. Қазіргі уақытта таусылмас энергия көзіне
ядролардың қосылу реакциясын, яғни термоядролық синтез реакциясын меңгеру
арқылы жетуге болатыны анықталды. Жер бетіндегі термоядролық отын қоры 30
млрд. шартты бірлік мөлшеріндей. Оның негізгі көзі - мұхит. сулары. I л
қалыпты судан 0,03 г дейтерий (ауыр сутек —Н2 немесе О) алуға болады. Ол
энергетикалық көрсеткіші жағынан 300 л бензинмен эквивалентті. Басқаша
айтқанда, мысалы, 1-кг сутек толық гелийге айналған уақытта шамамен 800 ТДж
(800*1012 Дж) энергия бөлінеді, бұл 1 кг 235 U бөлінгенде алынатын
энергиядан 10 еседей көп,.немесе 1 кг бензин жанғанда бөлінетін жылу
энергиясынан 20-106 есе артық.
Осы айтылған энергия көздерін және бүгінгі таңда белгілі болып отырған
басқа да энергия көздерін халық игілігіне, электр энергиясын өндіруге
пайдаланудың, маңызы ерекше зор.
АТОМ ЭЛЕКТР СТАНЦИЯЛАРЫ
1954 жылдың 27 маусымында Обнинск каласында дүние жүзіндегі ең бірінші
атом электр станциясы іске қосылды. Бұл кұн адам баласының атом ғасырына
аяқ басқан ұлы жеңіс мерекесіне айналды. Мен,—.деді аты аңызға айналған
көрнекті ғалым, академик Курчатов Игорь Васильевич,— бар совет ғалымдары
сияқты, халыққа тән дұрыс ойдың жеңіс тұғырынан көрінетініне ешбір күмән
келтірмеген едім... Аса бағалы уран-235 пен плутонийдің атом
қозғалтқыштарында, бейбіт өмір кемелері мен самолеттерін жүргізуде, жарық
пен жылу беретін электр станцияларында қызмет ететін күні де қашық емес,—
деп, атом энергиясы келешегіне зор үміт артты. Атом энергиясын бейбіт,
мақсатқа пайдаланудың ғасыры басталды.
3.18-сурет. СуҚЖЭС-нық қарапайым схемасы:
1— электр станциясы; 2— жоғаргы су қоймасы; 3— төменгі су қоймасы; 4—
турбина-сорғы агрегаты; 5— өвдірілген электр энергиясы
Уран атомы бөлінуі үшін тізбекті реакцияның қажет екені баршаға мәлім.
Осы реакция негізінде бір ядроның бөлінуі екінші ядроның бөлінуін туғызуы
керек. Ол үшін ядро бөлінген уақытта пайда болатын нейтрондар өздерінің
құралдық міндеттерін атқарулары керек.
Бұл ойды іске асыру үшін атом реакторы жасалынды. Реакторда атом ядросы
бөлініп, онда пайда болған жылу оның ішіндегі суды буға айналдыру үшін
жұмсалды. Бірақ та атом реакторында алынған су буы құрамында адамдар
денсаулығына қауіпті, радиоактивті бөлшектер, болуы мүмкін ғой. Осы себепті
реактордан алынған су буын екінші контурдағы химиялық таза суды жылыта-тын
буландырғышта пайдалану көзделді. Ал екінші контурда алынған реактивті
заттардан таза бу жылу электр станцияларында электр энергиясын өндіруге
пайдаланылатын тәсілмен бу турбиналарына жіберіледі де, онда электр
энергиясы ендіріледі, оның адамдар денсаулығына ешбір зияны болмайды.
Обнинск қаласында салынған қуаты 5 МВт АЭС осы принцип негізінде жұмыс
жасады. Дүние жузінде алғаш рет минералды отынды жағу негізінде алынған
жылу энергиясын пайдаланбай, уран атомы ядросының бөлінуі энергиясын
пайдалану арқылы да электр энергиясын өндіруге болатыны дәлелденді.
Минералды отын тугелдей жанатын жылу энергия қондырғыларына қарағанда,
ядролық, реакторларда уран атомдарында бар энергияның біраз ғана бөлігі
пайдаланылады. Рудадан алынатын табиғи уран екі изотоптан тұрады. Оның
құрамындағы уран-238-дін. мөлшері—99,3%, ал уран-235-тің мөлшері — 0,7%
болады, Алғашқы уақытта тек уран-235 атомын пайдалану мүмкіндігі ғана
анықталды. Уран-235 атомы жылдамдығы аз (жылу) нейтрондарының, яғни
салыстырмалы түрде алып карағанда энергиясы аз нейтрондардың эсер етуі
негізінде көп мөлшерде жылу бөліп шығарады. Ядроның бөлінуі кезінде екі
немесе үш нейтрон пайда болады. Орташа алғанда —2,46 жаңа нейтрон бөлінеді.
Бұл тізбекті реакцияның жүруіне мүмкіндік туғызады. Қазіргі уақытта
көптеген атом электр станциялары уран-235 атомы бөлінетін реакторлар
негізінде салынып, жұмыс жасауда. Бұндай реакторлар — жылу немесе шабан
нейтрондармен жұмыс жасайтын реакторлар деп аталады. Уранның бұл изотопының
табиғи металл уранның құрамында өте аз екені айтылды. Тек осы уран-235 ғана
пайдаланылатын болса, онда адамзатқа ядролық отын ұзақ мерзімге жете ме
деген ой туады? Дүние жүзінде энергетикаға пайдалануға тиімді 4 млн. т
мөлшерінде арзан уран коры бар деп есептеледі. Егер де бұл қордың
энергетикалық тиімділігін анықтайтын болсақ, онда мұнай қанша жылға жететін
болса, ол да сондай ғана жылға жететіні анықталды.
Бірақ физиктердің қыруар ғылыми ізденіс жұмыстары негізінде ашылған
жаңалықтар бұл жағдайды түпкілікті өзгертті. Электр энергиясын өндіру үшін
уран-238 изотопын да пайдалануға болатыны дәлелденді.
Атом энергетикасында бір-бірінен маңызды айырмашылығы бар
нейтрондардың екі түрі пайдаланылады: бірі — бойында қозғалыс энергиясы мол
немесе жылдам нейтрон деп, ал екіншісі — бойында қозғалыс энергиясы, аз,
шабан немесе жылу нейтроны деп аталады. Жылдам нейтрондар атом ядролары
бөлінуі кезінде пайда болады. Егер де бөлінген жылдам нейтрон 238U
ядросымен соқтығысатын болса, онда 238U бірден бөлінбейді, ол атомдық
салмағы 239 плутоний ядросына (239 Рu) айналады. Ал бұл ядроның оған
нейтронмен әсер еткен кезде, бөліну қабілеті бар. Бір сөзбен айтқанда,
энергетикалык қасиеті жағынан 239 Рu 235U-ға ұксас ал энергия белу мөлшері
жағынан, одан да асып түседі. 238U-ның 239Рu-ға айналу процесінің
тиімділігі өндіру коэффициентімен бағаланады. Өндіру коэффициенті деп,
пайда болған плутонийдің жұмсалған ядро отынына қатынасын айтады. 238U
жылдам нейтрондармен соқтығысқан уақыттағы өндіру коэффициенті 1,4:тен 1,5
мөлшерінде, яғни бірден жоғары болады. Бұл барлық 238U-ның 239Рu-ға ауысу
мүмкіндігі бар деген сөз. Қорыта айтқанда, жылдам нейтронды пайдалану
процесі өте тиімді процесс болып табылады. Ол табиғатта, бар барлық уранды,
әсіресе, оның негізгі бөлігі —238U пайдалану мүмкіндігін туғызады.
Атом реакторында реакторлық отын ретінде, осы процеске ұқсас, бірақ
бұдан да сәл интенсивті түрде жүретін торий-232 (232 Тһ) ядросы атомының
бөліну принциптерін де пайдалануға болады. Торий-232 атомы өз құрамына
нейтронды қосып алуына байланысты уран-233-ке айналады. Ал уран-233-тің
уран 235 сияқты бөліну қасиеті бар. Табиғатта торий уранға қарағанда он-
шакты есе көп кездеседі.
Атом реакторында ауыр атом ядроларының бөліну және жаңа отын түрлерін
(плутоний немесе уран-233) алу процестерін, бірге пайдалану негізінде,
ядролық отын мөлшерін ұлғайтатын жаңа қондырғы жасау мүм-кіндігі туады. Бұл
қондырғының тиімділігі атом реакторының жобасына және жылу алу тәсіліне
байланысты болады. Осындай реактор бриддерлер (көбейткіштер) 1 кг табиғи
уранды пайдаланып, уран-235-пен жұмыс жасайтын ядролық реакторларға
қарағанда 30—40 есе көп энергия бере алады. Бұл тек кана арзан уран мен
торийді ғана емес, одан да қымбатырақ отын түрлерін пайдалануға жол ашады.
Дүние жүзі энергетикалық қорына мұхит суларында кездесетін құрамында ураны
аз рудалардағы, қышқыл тау жыныстарындағы және т. б. заттар құрамындағы
ондаған миллион тонна уран мен жүздеген миллион тонна торий қосылады. Ал
мұндай атом энергетикасына пайдалануға болатын ядролық отын қоры мыңдаған
жылға жетеді, оны тіпті ешуақытта да таусылмайды деп есептеуге болады.
Қазіргі уақытта дүние жүзінде өндіріліп отырған электр энергиясының 18%-
і атом электр станцияларында өндірілуде. Дүние жүзіндегі барлық АЭС-ның
қуаты 200 млн. кВт-тан асып отыр.
Ядролық энергияны пайдаланудың аса маңызды бір тиімділігі — егер ол
қалыпты жағдайда жұмыс жасайтын болса, онда қоршаған органы жану заттарымен
ластауды елеулі мөлшерде азайтады.
ТМД ғалымдары мен технологтары ядролық энергетикалық қондырғылар
жасауда елеулі табыстарға жетуде. 1973 жылы Ақтау қаласында қуаты 350 МВт
атом электр станциясы салынды. Дүние жүзіндегі тұңғыш осы тәжірибелі
өндірістік станция 15 жылдан аса уақыт бойы нәтижелі жұмыс жасауда.
Бұл станция екі міндет атқарады: электр энергиясымен бірге теңіз суынан
тұщы су алуға қажетті жылу энергиясын өндіреді. Белоярск АЭС-сында (Оралда)
одан да қуатты, электрлік қуаты 600 МВт (БН-600) жылдам нейтронда жұмыс
жасайтын реактор іске қосылды. Атом энергетикасы соңғы оншақты жылдарда,
Чернобыль апатына дейін, өте жылдам қарқынмен дамыды. Кейінгі жылдары
қатарға Воронеж АЭС-ның жаңа блоктары іске қосылды. 1984 жылдан бастап
Санкт-Петербург атом станциясы толық қуатымен (4 млн. кВт) жұмыс жасай
бастады. Курск, Запорожск, Хмельницк, Балаковск, Крым, Игналинск, Калинин,
Одесса және т. б. атом электр станциялары салынуда.
1985 жылдың басында бұрынғы КСРО-да атом электр станцияларының
жалпы қуаты 24,3 млн. кВт болып, онда 142 млрд. кВт-сағ электр
энергиясы өндірілді. Бұл одақта өндірілген барлық энергияның 9,5%-і еді.
Санкт-Петербург, Курск, Чернобыль АЭС реакторларының қуаттары 1 млн.
кВт. Олар дүние жүзіндегі ең қуатты реакторлар қатарына жатады, қазір
қуаты 1,5 млн. кВт реактор салынуда. Ғалымдар қуаты 2,0 млн. кВт және одан
да қуатты реакторлар жасау мақсатында ізденіс жұмыстарын жүргізуде.
АЭС — онда орнатылғал реактордың жұмыс жасау принципіне байланысты жылу
немесе жылдам нейтрондармен жұмыс жасайтын станция болып екі түрге бөлінеді
Жылу нейтронды реакторлардың негізгі элементтері болып ядролық отын мен
бәсеңдеткіш есептелінеді. Осы негізгі элементтер орнатылған жер реактордың
негізгі жұмыс орны деп аталады. Негізгі жұмыс орнын реактордың жүрегі деп
есептеуге болады. Онда жүретін ядролық реакцияның негізінде аса мол жылу
бөлінеді.
Ядролық отын реактордың негізгі жұмыс орнында орналасқан жылу бөлгіш
элементтерге (ЖБЭЛ) бөлініп салынады. Жылу бөлгіш элементтер оның өзегі мен
сыртқы қабатынан тұрады. Өзектің негізгі материалы— ядролық отын. Ядролық
отын есебінде уран не плутоний, немесе осы заттардың алюминий, цирконий,
хром, висмутпен қоспасы пайдаланылады. Өзекте ши-кізат күйіндегі ядролық
элемент 238 U немесе 232 Тһ болуы да мүмкін. Ол әр түрлі пішінде, негізінен
цилиндр тәрізді жасалады.
Жылу бөлгіш элементтің сыртқы қабаты оның өзегін өзін қоршаған жылу
таратқыштан сенімді түрде қорғауы керек. Сыртқы қабат жасалынатын
материалға аса жоғары талап қойылады. Ол үлкен механикалық әсерге,
коррозияға, ыстыққа және интенсивті нейтрон ағынына төзімді болуға тиіс.
Бұл қабат негізінен (жұмыс жасау жағдайына, ең алдымен температураға
байланысты) алюминий мен цирконий қорытпаларынан, тот баспайтын болаттан
немесе тығыздығы жоғары графиттен жасалады. ЖБЭЛ-терді арнаулы қалталарға,
қорапшаларға немесе блоктарға жинап, реактордың негізгі жұмыс орнына
орналастырады. Олар шағылыстырғыш заттармен және реакторда бәсеңдеткіш
ретінде қолданылатын материалдармен қоршалады. Шағылыстырғыштар өз
аттарына сәйкес негізгі жұмыс орнынан секіріп шыққан нейтрондарды
қайтадан сол жерге қайтару қызметін атқарады. Шағылыстырғыштардың сыртынан.
реактивті сәулелерден қорғайтын қорған жасалады. Бұл қорған — биологиялық
қорған деп аталады. Радиоактивті сәуле нейтрондардан және басқа да
бөлшектерден тұрады. Сәулелердің негізгі көзі — реактордың негізгі жұмыс
орны мен нейтрондардың бойына сіңіріп алатын (әсер арқылы сәуле шығару деп
аталатын) конструкциялы материалдар.
Биологиялық, к,орған көпшілік жағдайда жоғарғы сапалы бетоннан
жасалады. Оның құрамында 10%-тей су болады. Су нейтрондарды бойына жақсы
сіңіретін зат болуы себепті, оның бұл арада болуының маңызы зор. Бетонды
қабатты радиоактивті сәулелерден қорған ретінде пайдаланған уақытта,
көпшілік жағдайда оның - құрамына күшті сіңіргіш — бор карбидін қосады.
Радиоактивті сөулелерді құрайтын бөлшектер қорған есебінде қолданылатын
заттардың атом ядроларымен соқтығысқан уақытта, алдымен олардың жылдамдығы
төмендеп, соңынан олар оның бойына сіңіп кетеді. Қорған реактивті
сәулелердің негізгі бөлігін ұстап қалады. Ядролық реактор дұрыс жұмыс
жасаған уақытта, одан шығатын радиоактивті сәуле мөлшері күн көзінен жерге
түсетін сәуле мөлшеріндей ғана болып, станцияларда жұмыс жасайтын адамдарға
ешбір катер төндірмейді. Әйтсе де кауіпсіздік — атом техникасынын, аса бір
маңызды талабы болып табылады.
Қазіргі реакторлар оларда қандай заттар нейтрондарды бәсеңдеткіш
ретінде қолданылатындығына және негізгі жұмыс орнында бөлінген жылуды
бойына сіңіріп, оны таратушы ретінде пайдаланатындығына байланысты бірнеше
түрге бөлінеді.
Су-сулы реакторларда нейтрондарды бәсеңдеткіш және жылу алмасқыш
ретінде қалыпты су қолданылады. Уран-графит реакторларында графит-
бәсеңдеткіш, су — жылу таратқыш, ал ауыр сулы реакторларда ауыр су —
бәсеңдеткіш, ал жылу таратқыш ретінде не ауыр су, не қалыпты су
пайдаланылады.
3.19-сурет. Су-сулы реакторлы АЭС-ның қарапайым схемасы: 1—реактор; 2—жылу
бөлінетін элементтер; 3—басқару өзектері; 4— бу генераторы; 5— бірінші су
сорғысы; 6— екінші су сорғысы; 7— конденсатор; 8— бу турбинасы; 9— электр
генераторы; 10— өндірілген электр энергиясы; 11— салқындататын су
сорғысы; 12— ағын су
3.19-суретте су-сулы реакторлы АЭС-ның принципті схемасы келтірілген.
Схеманың оң жақ бөлігінің жылу электр станциясының схемасынан ешбір
айырмашылығы жоқтығын бірден байқауға болады. Екі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz