Использование радиации в мирных целях реферат
Обновлено: 02.07.2024
Радиоактивность и сопутствующее ей ионизирующее излучение существовали на Земле задолго до зарождения жизни на ней и присутствовали в космосе ещё до возникновения самой Земли и всей Солнечной системы. Радиоактивные материалы вошли в состав нашей планеты с момента её зарождения и присутствуют буквально повсюду. Следы радиоактивных веществ есть во всех живых тканях. Следовательно, все мы тоже немного радиоактивны. Разные виды излучения сопровождаются выделением разного количества энергии, обладают разными проникающими возможностями, поэтому оказывают разное влияние на живые организмы. Наибольшую опасность представляют гамма-лучи, которые могут распространяться со скоростью света и задерживаются только толстыми плитами из свинца или бетона.
Цель нашего реферата: доказать, что в современных условиях человечество должно всё активнее использовать явление радиации в мирных целях, в частности – в медицине.
Радиация в больших дозах губительна для всего живого, она вызывает серьёзные поражения тканей и способствует возникновению раковых опухолей, она может индуцировать генетические дефекты, которые проявятся у детей и внуков, но в прошлом веке человек научился использовать это явление в мирных целях.
За последние десятилетия человек научился создавать искусственные радионуклиды и использовать их в медицине, для создания атомного оружия, для производства энергии, обнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов и поиска полезных ископаемых. [1]
Первым медицинским прибором, в котором стала применяться радиация, был рентгеновский аппарат. История рентгенологии начинается в 1895 году, когда Вильгельм Конрад Рентген зарегистрировал затемнение фотопластинки под действием рентгеновского излучения. Рентгенография очень быстро распространилась по всему миру. В 1896 году в России был сделан первый рентгеновский снимок. В 1918 году в России была создана первая рентгенологическая клиника.
И в наше время, самым распространённым видом излучения, применяющегося в медицине, являются рентгеновские лучи. Согласно мировой статистике, в развитых странах на 1000 жителей приходится до 900 рентгеновских обследований в год. [1] При этом, эти данные не учитывают рентгенографического обследования зубов и флюорографии грудной клетки! Конечно, в менее развитых странах, число таких исследований значительно ниже, однако и там они достигают 200 обследований на 1000 жителей. [1]
Сразу же после открытия рентгеновских лучей итальянские учёные А. Баттелли и А. Карбассо и американский учёный Дж. М. Блейер разработали метод радиофотографии, который даёт уменьшенное изображение объекта на флуоресцентном экране. Оно получается из-за того, что рентгеновские лучи, проходя через тело человека, неравномерно поглощаются органами и тканями. Сейчас этот метод широко распространён под названием флюорография и особенно часто применяется для исследования органов грудной клетки (См. рис. 1), молочных желёз и костной системы. [2]
Рисунок 1 Флюорограмма органов грудной клетки (Иллюстрация из Википедии)
Современная флюорография – это метод рентгенодиагностики, заключающийся в фотографировании теневого изображения с флуоресцентного рентгеновского экрана на фотопленку или переводом его в оцифрованное изображение. Первый флюорографический кабинет появился в 1924 г. в Рио-де-Жанейро и предназначался для выявления больных туберкулезом.
Рисунок 2 Самуил Аронович Рейнберг (Иллюстрация из Википедии)
Постепенно развиваясь, флюорография превратилась из малоинформативного высокодозового метода выявления грубой патологии в высококачественный низкодозовый метод для массовых исследований. Новые технологии в корне изменили представление о флюорографических методах диагностики. Сегодня можно с уверенностью констатировать – более безопасного и эффективного метода рентгенопрофилактики, чем современная цифровая флюорография, попросту не существует.
Со временем открытия рентгеновских лучей самым значительным достижением стала компьютерная томография. (См. рис. 3) Применение этого метода позволило уменьшить дозы облучения кожи в 5 раз, яичников – в 25 раз, семенников – в 50 раз по сравнению с обычным методом. [1]
Рисунок 3 Компьютерный томограф (Иллюстрация из Википедии)
Метод компьютерной томографии был предложен в 1972 году Годфри Хаунсфильдом и Аланом Кормаком, которые были удостоены за свою разработку Нобелевской премии. Этот метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. Это позволяет проводить послойное исследование внутренней структуры органов без их разрушения. [3]
Прогресс томографов напрямую связан с увеличением количества детекторов, то есть с увеличением числа одновременно собираемых проекций. Аппарат 1-го поколения появился в 1973 г. У него была всего одна трубка, направленная на один детектор. Сканирование производилось шаг за шагом, делая по одному обороту на слой. Один слой изображения обрабатывался около 4 минут. Во 2-м поколении томографов использовался веерный тип конструкции. На кольце вращения напротив рентгеновской трубки устанавливалось несколько детекторов. Время обработки изображения составило 20 секунд. 3-е поколение компьютерных томографов ввело понятие спиральной компьютерной томографии. Трубка и детекторы за один шаг стола синхронно осуществляли полное вращение по часовой стрелке, что значительно уменьшило время исследования. Увеличилось и количество детекторов. Время обработки и реконструкций заметно уменьшилось. 4-е поколение имеет 1088 люминесцентных датчиков, расположенных по кольцу. Вращается лишь рентгеновская трубка. Благодаря этому методу время вращения сократилось до 0,7 секунд. [3]
Ещё одна особенность клеток, объясняющая эффективность воздействия на их жизнедеятельность радиоактивных лучей – это то, что они не менее, чем на 70 % состоят из воды. Под влиянием лучей вода подвергается распаду, что приводит клетку к гибели. Идеально, когда источник радиации можно приложить непосредственно к опухоли, но это возможно далеко не всегда. Как правило, между источником радиации и опухолью лежат здоровые ткани. Конечно, такое воздействие вызывает побочные действия, но в большинстве случаев это неизбежно. Правда, в последние годы учёные нашли способ уменьшить отрицательное воздействие на здоровые ткани. Теперь источников радиации оказывается множество (иногда – 200 и более), каждый из них испускает маломощные лучи, которые сходятся в месте расположения опухоли, вызывая её разрушение. Особенно важно применять такой метод радиотерапии при лечении опухолей мозга, так как здесь особенно необходимо уменьшить число погибших здоровых клеток.
Всё большее применение находит внутритканевой метод: в поражённую ткань вводится источник радиации (например, в виде иглы), который в течение длительного времени будет оказывать на опухоль разрушающее действие.
Иногда источник радиации вводят внутрь поражённого органа (матки, предстательной железы, пищевода), получая тот же эффект, что и при внутритканевом методе. Такой метод лечения получил название брахетерапия.
К другим разновидностям радиотерапии относятся нейтрон-захватная терапия и протонная терапия. При нейтрон-захватной терапии в опухоли предварительно при помощи медикаментов накапливают бор, который повышает её чувствительность к облучению, а затем проводят облучение нейтронами. При протонной терапии источник облучения испускает поток протонов.
Чтобы воздействие радиации было максимально полезным и безвредным для окружающих тканей, перед его проведением проводится тщательное рентгеновское обследование. Рентген-контроль обычно присутствует и во время самого облучения. В некоторых случаях рентгеновские лучи сами используются для замедления роста опухоли или даже для её уничтожения.
Метод радиотерапии используется и как самостоятельный, и как подготовительный перед проведением операций. Часто он дополняется химиотерапий.
Конечно, радиотерапия оказывает серьёзное воздействие на человека, вызывая массу побочных явлений: слабость, снижение иммунитета и т.д. Чтобы уменьшить негативные последствия такого лечения применяются специальные препараты – радиопротекторы.
Отмечая, безусловно, положительную роль радиации в медицине, нельзя не сказать, что основную дозу радиации современный человек получает именно во время медицинских процедур, поэтому так важно совершенствовать уже существующие методы и приборы и создавать новые, менее опасные для человека. Особого внимания заслуживают те разработки, которые направлены на уменьшение площади здоровых тканей, подвергающихся лучевому воздействию. Это не только уменьшит вредное влияние радиотерапии на организм пациента, но и ускорит процесс восстановления после такого лечения. Необходимо провести замену устаревшего медицинского оборудования на более современное, так как доза радиации, получаемая больным, зависит во многом от того, насколько давно эксплуатируется данное оборудование.
Приступая к написанию реферата, мы поставили перед собой цель: доказать, что в современных условиях человечество должно всё активнее использовать явление радиации в мирных целях, в частности – в медицине. Мы считаем, что мы сумели достигнуть своей цели.
С момента открытия явления радиации человечество стало интересоваться тем, какое влияние она оказывает на живой организм. И это неслучайно: ещё в 1895 году помощник Рентгена Ф. Груббе получил радиационный ожог рук при работе с рентгеновскими лучами. [1] В декабре 1955 года Генеральная Ассамблея ООН создала Научный Комитет по действию атомной энергии. Среди прочих задач, Комитет должен был способствовать мирному использованию радиации.
Современная медицина широко применяет радиацию как в диагностике, так в лечении. Мирный атом спас и продолжает спасать сотни и тысячи жизней. Именно поэтому кажется совершенно неуместными попытки некоторых людей вернуться в позапрошлый век и отказаться от достижений современной науки. Нам хотелось в своём реферате ещё раз показать, какую огромную пользу может принести радиация человеку, если её применять грамотно и строго по показаниям.
Если заглянуть в учебник физики, радиоактивность - это неустойчивость ядер некоторых атомов. Из-за этой неустойчивости происходит распад ядра, сопровождаемый выходом так называемого ионизирующего излучения, то есть радиации. Существует несколько видов радиации: альфа-частицы, бета-частицы, гамма-излучение, нейтроны и рентгеновские лучи. Первые три - наиболее опасны для человека.[1]
Главная особенность радиоактивных превращений заключается в том, что они происходят самопроизвольно. Радиоактивные превращения протекают непрерывно и всегда сопровождаются выделением определенного количества энергии, которое зависит от силы взаимодействия атомных частиц между собой. На скорость протекания реакций внутри атомов не влияет ни температура, ни наличие электрического и магнитного полей, ни применение самого эффективного химического катализатора, ни давление, ни агрегатное состояние вещества.
Прибор для измерения эффективной дозы или мощности ионизирующего излучения за некоторый промежуток времени называется дозиметром. Само измерение называется дозиметрией.
Помимо измерения дозы излучения могут измерять активность радионуклида в каком либо образце: предмете, жидкости, газе и т. д. Дозиметры-радиометры могут измерять плотность потока ионизирующих излучений для проверки на радиоактивность различных предметов или оценки радиационной обстановки на местности.
Недорогие индивидуальные дозиметры, которые измеряют мощность дозы ионизирующего излучения на бытовом уровне с не высокой точностью измерения - для проверки продуктов питания, строительных материалов.
2. Источники радиации
Теперь, имея представление о воздействии радиационного облучения на живые ткани, необходимо выяснить, в каких ситуациях мы наиболее подвержены этому воздействию.
Существует два способа облучения: если радиоактивные вещества находятся вне организма и облучают его снаружи, то речь идет о внешнем облучении. Другой способ облучения - при попадании радионуклидов внутрь организма с воздухом, пищей и водой - называют внутренним.
Источники радиоактивного излучения весьма разнообразны, но их можно объединить в две большие группы: естественные и искусственные (созданные человеком). Причем основная доля облучения (более 75% годовой эффективной эквивалентной дозы) приходится на естественный фон.
1. Естественные источники радиации
Естественные радионуклиды делятся на четыре группы: долгоживущие (уран-238, уран-235, торий-232); короткоживущие (радий, радон); долгоживущие одиночные, не образующие семейств (калий-40); радионуклиды, возникающие в результате взаимодействия космических частиц с атомными ядрами вещества Земли (углерод-14).
Разные виды излучения попадают на поверхность Земли либо из космоса, либо поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре, причем земные источники ответственны в среднем за 5/6 годовой эффективной эквивалентной доз, получаемой населением, в основном вследствие внутреннего облучения.
Всего за счет использование воздушного транспорта население Земли получало в год эффективную эквивалентную дозу.
2. Источники радиации, созданные человеком (техногенные)
Искусственные источники радиационного облучения существенно отличаются от естественных не только происхождением. Во-первых, сильно различаются индивидуальные дозы, полученные разными людьми от искусственных радионуклидов. В большинстве случаев эти дозы невелики, но иногда облучение за счет техногенных источников гораздо более интенсивно, чем за счет естественных. Во-вторых, для техногенных источников упомянутая вариабельность выражена гораздо сильнее, чем для естественных. Наконец, загрязнение от искусственных источников радиационного излучения (кроме радиоактивных осадков в результате ядерных взрывов) легче контролировать, чем природное обусловленное загрязнение.
Энергия атома используется человеком в различных целях: в медицине, для производства энергии и обнаружения пожаров, для изготовления светящихся циферблатов часов, для поиска полезных ископаемых и, наконец, для создания атомного оружия.
Основной вклад в загрязнение от искусственных источников вносят различные медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности.
Следующий источник облучения, созданный руками человека - радиоактивные осадки, выпавшие в результате испытания ядерного оружия в атмосфере. В результате взрыва часть радиоактивных веществ выпадает неподалеку от полигона, часть задерживается в тропосфере и затем в течение месяца перемещается ветром на большие расстояния, постепенно оседая на землю, при этом оставаясь примерно на одной и той же широте. Однако большая доля радиоактивного материала выбрасывается в стратосферу и остается там более продолжительное время, также рассеиваясь по земной поверхности.
Один из наиболее обсуждаемых сегодня источников радиационного излучения является атомная энергетика. На самом деле, при нормальной работе ядерных установок ущерб от них незначительный.
Но на примере Чернобыльской трагедии мы можем сделать вывод о чрезвычайно большой потенциальной опасности атомной энергетики: при любом минимальном сбое АЭС, особенно крупная, может оказать непоправимое воздействие на всю экосистему Земли.
Радиоактивные изотопы используются также в других светящихся устройствах: указателях входа-выхода, в компасах, телефонных дисках, прицелах, в дросселях флуоресцентных светильников и других электроприборах и т.д.
При производстве детекторов дыма принцип их действия часто основан на использовании -излучения. При изготовлении особо тонких оптических линз применяется торий, а для придания искусственного блеска зубам используют уран. Очень незначительны дозы облучения от цветных телевизоров и рентгеновских аппаратов для проверки багажа пассажиров в аэропортах.
3. Влияние радиоактивного облучения на живые организмы
Процесс воздействия на организм радиации называют облучением. Во время облучения негативная энергия радиации передаётся клеткам, меняя и разрушая их. Облучение может изменить ДНК, привести к генетическому повреждению и мутации, причём для этого достаточно одного кванта (частицы радиации). И чем выше уровень радиации, чем дольше воздействие, тем выше риск. Существует несколько путей поступления радиоактивных веществ в организм: при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через зараженную пищу или воду, через кожу, а также при заражении открытых ран. Наиболее опасен первый путь, поскольку во-первых, объем легочной вентиляции очень большой, а во-вторых, значения коэффициента усвоения в легких более высоки. Излучения радиоактивных веществ оказывает очень сильное воздействие на все живые организмы. Даже сравнительно слабое излучение, которое при полном поглощении повышает температуру тела лишь на 0,001°С, нарушает жизнедеятельность клеток. [3]
При попадании радиоактивных веществ в организм любым путём они уже через несколько минут обнаруживаются в крови. Если поступление радиоактивных веществ было однократным, то концентрация их в крови вначале возрастает до максимума, а затем в течение 15-20 суток снижается.
На чёрном счету облучения ряд страшных и тяжёлых заболеваний: острая лучевая болезнь, всевозможные мутации в организме человека, бесплодие, нарушения в центральной нервной системе, иммунные заболевания, нарушения обмена веществ, инфекционные осложнения, раковые опухоли.
По результатам независимых исследований профессора Гофмана (1994), заболевания способны вызывать даже малые дозы радиации. Бич нашего времени, онкологические заболевания, ежегодно уносят жизни почти 8 миллионов человек по всему миру, и это страшное число непрерывно растёт. По прогнозам врачей, если ситуация не изменится, уже к 2030 году от рака ежегодно будет умирать 17 миллионов жителей нашей планеты.
Живые организмы обладают различной радиорезистентностью, т.е. устойчивостью к воздействию ионизирующих излучений. В целом она снижается по мере усложнения органического мира: максимальна у низших организмов (мхи и лишайники) и минимальная у высших (человек, животные).
4. Радиация друг или враг?
Чтобы изучить доступные сведения о радиации, мы собрали данные о том, в каких случаях радиация приносит пользу и используется в мирных целях, а когда становится угрозой для человечества. Полученные результаты представлены в таблице 1.
Доля выработки электроэнергии атомными станциями в России составляет около 16 % от всего производимого электричества. При этом в европейской части страны доля атомной энергетики достигает 30 %, а на Северо-Западе — 37 %. На сегодняшний день в России эксплуатируется 10 атомных электростанций (в общей сложности 33 энергоблока установленной мощностью 25,2 ГВт), которые вырабатывают около 16 % всего производимого электричества.
Принципиальная схема АЭС с водоводяным реактором представлена на рис. 1.
Рис. 1. Принципиальная схема АЭС с водоводяным реактором
Тепло, выделяющееся в активной зоне реактора, отбирается водой (теплоносителем) 1-го контура, которая прокачивается через реактор циркуляционным насосом. Нагретая вода из реактора поступает в теплообменник (парогенератор), где передаёт тепло, полученное в реакторе, воде 2-го контура. Вода 2-го контура испаряется в парогенераторе, и образующийся пар поступает в турбину. В проточной части турбины параметры пара постепенно уменьшаются, тепло превращается в механическую энергию ротора турбины, связанного с ротором электрогенератора. В электрогенераторе механическая энергия преобразуется в электрическую.
Использованиеядерныхматериалов, оборудованияиликомпонентов в мирных целях включает исследования и достижения в таких областях какпроизводствоэлектроэнергии, медицина,сельскоехозяйство, промышленность. Одним из проектов является плавучая атомная электростанция.
Атомный ледокольный флот России насчитывает 6 атомных ледоколов, 1 контейнеровоз и 4 судна технологического обслуживания. Его задача — обеспечивать стабильное функционирование Северного морского пути, а также доступ к районам Крайнего Севера и арктическому шельфу.
Ядерная медицина — это ветвь медицинской лучевой диагностики, в которой используется небольшое количество радиоактивного материала для диагностики и лечения различных заболеваний. Применение ядерных материалов позволяет исследовать практически все системы органов человека и находит применение в неврологии, кардиологии, онкологии, эндокринологии, пульмонологии и других разделах медицины.
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) — это диагностическое исследование ядерной медицины, позволяющее оценить работу (функцию) органов и тканей. Метод основан на введении в организм радиофармацевтических препаратов, испускающих энергию в виде гамма-лучей, которые во время исследования фиксируются гамма-камерой (датчиками, позитронно-эмиссионным сканером). Компьютер, который связан с позитронно-эмиссионным томографом измеряет количество радиоактивного вещества, поглощенного организмом, и, исходя из этого, строит изображения, сочетающие в себе данные о структуре и функции органов и тканей. Технеций-99m — короткоживущий изотоп (период полураспада 6 часов). При изомерном переходе в 99Tc он испускает только γ-кванты, что обеспечивает достаточную проникающую способность и значительно меньшую дозу облучения пациента по сравнению с другими изотопами.
Исследование действия ионизирующей радиации на биологические объекты в зависимости от дозы, мощности облучения и состояния облучаемого объекта послужило основой разработки и внедрения в сельское хозяйство радиационно-биологической технологии (РБТ). В качестве источников излучения используют гамма-установки с радионуклидами 60Со и 137Cs, ускорители электронов с энергией до 10 МэВ, а также источники излучения, связанные с ядерными реакторами (радиационные контуры, частично или полностью отработанные ТВЭЛы — радиоактивные отходы атомной энергетики).
Радиационные контуры и ТВЭЛы применяют в РБТ в настоящее время только для экспериментальных целей. Это связано с тем, что они должны быть расположены вблизи ядерных реакторов, хотя использование их как источников излучения одновременно могло бы решить вопрос утилизации отходов атомной промышленности.
Изобретатель и руководитель компании LaserPowerSystems — Чарльз Стивенс представил концепт Thorium — проект автомобиля с двигателем, который работает на ядерной энергии. Идея создания автомобиля с использованием ядерной энергии была реализована еще в 2009 году. Cadillac представил концепт кар, использующий в качестве топлива радиоактивный металл, но это был лишь макет. Не было попыток воплотить в реальность проект ядерного реактора размерами и мощностью сопоставимыми с автомобильными характеристиками. Чарльз Стивенс и группа инженеров сумели разработать такой реактор. В концепте Thorium будет использоваться тяжелый слаборадиоактивный металл торий. По мнению ученых, один грамм этого элемента сможет заменить 7.5 тысяч галлонов бензина — около 30 тысяч литров.
Ранее торий рассматривался как альтернатива плутонию и урану. Однако работы с этим радиоактивным элементом были прекращены из-за невозможности использования его в военных целях. Исследователи из России, Индии, Китая и США все больше обращают внимания на торий. Элемент сложно использовать для создания ядерного оружия, но он вполне подходит как источник для мирной атомной энергии (мирный атом). Запасы тория в земной коре превышают запасы урана в три раза. Этот элемент содержится в десятках минералов, месторождения которых обнаружены в Индии, Австралии, Норвегии, США, Бразилии, Пакистане и других странах.
Ученые из LaserPowerSystems создали мини ядерный ректор. В ходе исследований они обнаружили, что лазер на основе тория не являет собой направленный луч света, как это случается обычно, а испускает мощные тепловые волны. Эта особенность и послужила основой для создания ядерного двигателя Thorium. Предполагается, что в основе системы будет находиться 250-киловаттный генератор весом около 230 килограмм, способный легко уместиться под капотом автомобиля.
Таким образом, бесспорна перспективность использования ядерных материалов в мирных целях — для ускорения вулканизации автомобильных покрышек, для производства полимерных материалов, при крекировании сырой нефти в бензин, для целей стерилизации медикаментов, обеззараживания зерна и зернопродуктов, предпосевного облучения семян и во многих других процессах. Это важное направление использования атомной энергии, дающее уже сейчас значительный экономический эффект. Такое многообразие областей использования атомной энергии в мирных целях делает необходимым создание большого числанаучно-исследовательских институтов и опытных установок, предназначенных для глубокого изучения всех аспектов этих проблем.
Основные термины (генерируются автоматически): Россия, атомная энергия, источник излучения, реактор, ядерная медицина, атомная энергетика, атомный ледокольный флот, водоводяной реактор, короткоживущий изотоп, Российская Федерация.
Повсеместное применение ядерной энергии началось благодаря научно-техническому прогрессу не только в военной области, но и в мирных целях. Сегодня нельзя обойтись без нее в промышленности, энергетике и медицине.
Вместе с тем, использование ядерной энергии имеет не только преимущества, но и недостатки. Прежде всего, это опасность радиации, как для человека, так и для окружающей среды.
Применение ядерной энергии развивается в двух направлениях: использование в энергетике и использование радиоактивных изотопов.
Изначально атомную энергию предполагалось использовать только в военных целях, и все разработки шли в этом направлении.
Использование ядерной энергии в военной сфере
Большое количество высокоактивных материалов используют для производства ядерного оружия. По оценкам экспертов, ядерные боеголовки содержат несколько тонн плутония.
Ядерное оружие относят к оружию массового поражения, потому что оно производит разрушения на огромных территориях.
По радиусу действия и мощности заряда ядерное оружие делится на:
- Тактическое.
- Оперативно-тактическое.
- Стратегическое.
Ядерные боеприпасы делят на атомные и водородные. В основу ядерного оружия положены неуправляемые цепные реакции деления тяжелых ядер и реакции термоядерного синтеза. Для цепной реакции используют уран либо плутоний.
Хранение такого большого количества опасных материалов – это большая угроза для человечества. А применение ядерной энергии в военных целях может привести к тяжелым последствиям.
Впервые ядерное оружие было применено в 1945 году для атаки на японские города Хиросима и Нагасаки. Последствия этой атаки были катастрофичными. Как известно, это было первое и последнее применение ядерной энергии в войне.
Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ)
Но самая главная функция – это контроль за деятельностью стран в ядерной сфере. Организация контролирует, чтобы разработки и использование ядерной энергии происходили только в мирных целях.
Цель этой программы – обеспечивать безопасное использование ядерной энергии, защита человека и экологии от воздействия радиации. Также агентство занималось изучением последствий аварии на Чернобыльской АЭС.
Также агентство поддерживает изучение, развитие и применение ядерной энергии в мирных целях и выступает посредником при обмене услугами и материалами между членами агентства.
Вместе с ООН МАГАТЭ определяет и устанавливает нормы в области безопасности и охраны здоровья.
Атомная энергетика
Во второй половине сороковых годов двадцатого столетия советские ученые начали разрабатывать первые проекты мирного использования атома. Главным направлением этих разработок стала электроэнергетика.
И в 1954 году в СССР построили первую в мире атомную станцию. После этого программы быстрого роста атомной энергетики начали разрабатывать в США, Великобритании, ФРГ и Франции. Но большинство из них не были выполнены. Как оказалось, АЭС не смогла конкурировать со станциями, которые работают на угле, газе и мазуте.
Но после начала мирового энергетического кризиса и подорожания нефти спрос на атомную энергетику вырос. В 70-х годах прошлого столетия эксперты считали, что мощность всех АЭС сможет заменить половину электростанций.
В середине 80-х рост атомной энергетики снова замедлился, страны начали пересматривать планы на сооружение новых АЭС. Этому способствовали как политика энергосбережения и снижение цены на нефть, так и катастрофа на Чернобыльской станции, которая имела негативные последствия не только для Украины.
После некоторые страны вообще прекратили сооружение и эксплуатацию атомных электростанций.
Атомная энергия для полетов в космос
В космос слетало более трех десятков ядерных реакторов, они использовались для получения энергии.
Впервые ядерный реактор в космосе применили американцы в 1965 году. В качестве топлива использовался уран-235. Проработал он 43 дня.
Применение ядерной энергии в промышленности
Атомная энергия применяется для повышения чувствительности химического анализа и производства аммиака, водорода и других химических реагентов, которые используются для производства удобрений.
Ядерная энергия, применение которой в химической промышленности позволяет получать новые химические элементы, помогает воссоздавать процессы, которые происходят в земной коре.
Для опреснения соленых вод также применяется ядерная энергия. Применение в черной металлургии позволяет восстанавливать железо из железной руды. В цветной – применяется для производства алюминия.
Использование ядерной энергии в сельском хозяйстве
Применение ядерной энергии в сельском хозяйстве решает задачи селекции и помогает в борьбе с вредителями.
Ядерную энергию применяют для появления мутаций в семенах. Делается это для получения новых сортов, которые приносят больше урожая и устойчивы к болезням сельскохозяйственных культур. Так, больше половины пшеницы, выращиваемой в Италии для изготовления макарон, было выведено с помощью мутаций.
Также с помощью радиоизотопов определяют лучшие способы внесения удобрений. Например, с их помощью определили, что при выращивании риса можно уменьшить внесение азотных удобрений. Это не только сэкономило деньги, но и сохранило экологию.
Немного странное использование ядерной энергии – это облучение личинок насекомых. Делается это для того, чтобы выводить их безвредно для окружающей среды. В таком случае насекомые, появившееся из облученных личинок, не имеют потомства, но в остальных отношениях вполне нормальны.
Ядерная медицина
Медицина использует радиоактивные изотопы для постановки точного диагноза. Медицинские изотопы имеют малый период полураспада и не представляет особой опасности как для окружающих, так и для пациента.
Еще одно применение ядерной энергии в медицине было открыто совсем недавно. Это позитронно-эмиссионная томография. С ее помощью можно обнаружить рак на ранних стадиях.
Применение ядерной энергии на транспорте
В начале 50-х годов прошлого века были предприняты попытки создать танк на ядерной тяге. Разработки начались в США, но проект так и не был воплощен в жизнь. В основном из-за того, что в этих танках так и не смогли решить проблему экранирования экипажа.
Известная компания Ford трудилась над автомобилем, который бы работал на ядерной энергии. Но дальше макета производство такой машины не зашло.
Все дело в том, что ядерная установка занимала очень много места, и автомобиль получался очень габаритным. Компактные реакторы так и не появились, поэтому амбициозный проект свернули.
Наверное, самый известный транспорт, который работает на ядерной энергии – это различные суда как военного, так и гражданского назначения:
Плюсы и минусы использования ядерной энергии
Сегодня доля ядерной энергетики в мировом производстве энергии составляет примерно 17 процентов. Хотя человечество использует органическое топливо, но его запасы не бесконечны.
Поэтому, как альтернативный вариант, используется ядерное топливо. Но процесс его получения и использования связан с большим риском для жизни и окружающей среды.
Конечно, постоянно совершенствуются ядерные реакторы, предпринимаются все возможные меры безопасности, но иногда этого недостаточно. Примером могут служить аварии на Чернобыльской атомной электростанции и Фукусиме.
С одной стороны, исправно работающий реактор не выбрасывает в окружающую среду никакой радиации, тогда как из тепловых электростанций в атмосферу попадает большое количество вредных веществ.
Самую большую опасность представляет отработанное топливо, его переработка и хранение. Потому что на сегодняшний день не изобретен полностью безопасный способ утилизации ядерных отходов.
Читайте также: