Presentazione di fisica sull'energia nucleare. Presentazione Energia nucleare: pro e contro. Perché abbiamo bisogno di una centrale nucleare?
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Energia nucleare
§66. Fissione dei nuclei di uranio. §67. Reazione a catena. §68. Reattore nucleare. §69. Energia nucleare. §70. Effetti biologici delle radiazioni. §71. Produzione e utilizzo degli isotopi radioattivi. §72. Reazione termonucleare. §73. Particelle elementari. Antiparticelle.
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§66. Fissione nucleare dell'uranio
Chi e quando scoprì la fissione dei nuclei di uranio? Qual è il meccanismo della fissione nucleare? Quali forze agiscono nel nucleo? Cosa succede quando un nucleo si fissa? Cosa succede all'energia quando un nucleo di uranio subisce la fissione? Come cambia la temperatura ambiente durante la fissione dei nuclei di uranio? Quanta energia viene rilasciata?
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Fissione dei nuclei pesanti.
A differenza del decadimento radioattivo dei nuclei, che è accompagnato dall'emissione di particelle α o β, le reazioni di fissione sono un processo in cui un nucleo instabile viene diviso in due grandi frammenti di masse comparabili. Nel 1939, gli scienziati tedeschi O. Hahn e F. Strassmann scoprirono la fissione dei nuclei di uranio. Continuando la ricerca iniziata da Fermi, stabilirono che quando l'uranio viene bombardato con neutroni, si formano elementi della parte centrale della tavola periodica: isotopi radioattivi del bario (Z = 56), del kripton (Z = 36), ecc. L'uranio si trova in natura sotto forma di due isotopi: uranio-238 e uranio-235 (99,3%) e (0,7%). Quando bombardati dai neutroni, i nuclei di entrambi gli isotopi possono dividersi in due frammenti. In questo caso, la reazione di fissione dell'uranio-235 avviene più intensamente con neutroni lenti (termici), mentre i nuclei di uranio-238 entrano in una reazione di fissione solo con neutroni veloci con un'energia di circa 1 MeV.
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Reazione a catena
L'interesse principale per l'energia nucleare è la reazione di fissione del nucleo di uranio-235. Attualmente sono noti circa 100 isotopi diversi con numero di massa da circa 90 a 145, risultanti dalla fissione di questo nucleo. Due tipiche reazioni di fissione di questo nucleo sono: Si noti che la fissione di un nucleo avviata da un neutrone produce nuovi neutroni che possono causare reazioni di fissione di altri nuclei. I prodotti di fissione dei nuclei di uranio-235 possono essere anche altri isotopi di bario, xeno, stronzio, rubidio, ecc.
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Quando un nucleo di uranio-235 subisce una fissione, causata da una collisione con un neutrone, vengono rilasciati 2 o 3 neutroni. In condizioni favorevoli, questi neutroni possono colpire altri nuclei di uranio e provocarne la fissione. In questa fase appariranno da 4 a 9 neutroni, capaci di provocare nuovi decadimenti dei nuclei di uranio, ecc. Un tale processo simile a una valanga è chiamato reazione a catena
Nella figura è mostrato il diagramma dello sviluppo di una reazione a catena di fissione dei nuclei di uranio
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Tasso di riproduzione
Perché avvenga una reazione a catena, il cosiddetto fattore di moltiplicazione dei neutroni deve essere maggiore di uno. In altre parole, in ogni generazione successiva dovrebbero esserci più neutroni rispetto a quella precedente. Il coefficiente di moltiplicazione è determinato non solo dal numero di neutroni prodotti in ciascun atto elementare, ma anche dalle condizioni in cui avviene la reazione: alcuni neutroni possono essere assorbiti da altri nuclei o lasciare la zona di reazione. I neutroni rilasciati durante la fissione dei nuclei di uranio-235 sono in grado di provocare la fissione dei soli nuclei dello stesso uranio, che rappresenta solo lo 0,7% dell'uranio naturale.
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Massa critica
La massa più piccola di uranio alla quale può verificarsi una reazione a catena è chiamata massa critica. Modi per ridurre la perdita di neutroni: Utilizzando un guscio riflettente (dal berillio), Riducendo la quantità di impurità, Utilizzando un moderatore di neutroni (grafite, acqua pesante), Per l'uranio-235 - M cr = 50 kg (r = 9 cm).
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Schema del reattore nucleare
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Nel nocciolo di un reattore nucleare avviene una reazione nucleare controllata, che rilascia una grande quantità di energia.
Il primo reattore nucleare fu costruito negli Stati Uniti nel 1942 sotto la guida di E. Fermi, mentre nel nostro paese il primo reattore fu costruito nel 1946 sotto la guida di I.V. Kurchatov
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Compiti a casa
§66. Fissione dei nuclei di uranio. §67. Reazione a catena. §68. Reattore nucleare. Rispondere alle domande. Disegna uno schema del reattore. Quali sostanze e come vengono utilizzate in un reattore nucleare? (scritto)
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Reazioni termonucleari.
Le reazioni di fusione dei nuclei leggeri sono chiamate reazioni termonucleari, poiché possono verificarsi solo a temperature molto elevate.
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Il secondo modo per liberare energia nucleare è associato alle reazioni di fusione. Quando i nuclei leggeri si fondono e formano un nuovo nucleo, deve essere rilasciata una grande quantità di energia. Di particolare grande importanza pratica è che durante una reazione termonucleare viene rilasciata molta più energia per nucleone che durante una reazione nucleare, ad esempio, durante la fusione di un nucleo di elio da nuclei di idrogeno, viene rilasciata un'energia pari a 6 MeV, e durante Nella fissione di un nucleo di uranio, un nucleone rappresenta " 0,9 MeV.
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Condizioni per una reazione termonucleare
Affinché due nuclei possano entrare in una reazione di fusione, devono avvicinarsi l'uno all'altro ad una distanza di forze nucleari dell'ordine di 2,10–15 m, superando la repulsione elettrica delle loro cariche positive. Per questo, l'energia cinetica media del movimento termico delle molecole deve superare l'energia potenziale dell'interazione di Coulomb. Dal calcolo della temperatura T necessaria a tale scopo risulta un valore dell'ordine di 108–109 K. Si tratta di una temperatura estremamente elevata. A questa temperatura, la sostanza si trova in uno stato completamente ionizzato chiamato plasma.
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Reazione termonucleare controllata
Reazione energeticamente favorevole. Tuttavia, può verificarsi solo a temperature molto elevate (dell'ordine di diverse centinaia di milioni di gradi). Ad un'elevata densità della materia, tale temperatura può essere raggiunta creando potenti scariche elettroniche nel plasma. In questo caso sorge un problema: è difficile contenere il plasma. Nelle stelle si verificano reazioni termonucleari autosufficienti
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Crisi energetica
è diventata una vera minaccia per l’umanità. A questo proposito, gli scienziati hanno proposto di estrarre l'isotopo pesante dell'idrogeno, il deuterio, dall'acqua di mare e di sottoporlo a una reazione di fusione nucleare a temperature di circa 100 milioni di gradi Celsius. In una fusione nucleare, il deuterio ottenuto da un chilogrammo di acqua di mare sarà in grado di produrre la stessa quantità di energia rilasciata bruciando 300 litri di benzina ___ TOKAMAK (camera magnetica toroidale con corrente)
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Il TOKAMAK moderno più potente, che serve solo a scopi di ricerca, si trova nella città di Abingdon vicino a Oxford. Alto 10 metri, produce plasma e la mantiene in vita solo per circa 1 secondo.
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TOKAMAK (CAMERA TOroidale con BOBINE MAGNETICHE)
Si tratta di un dispositivo elettrofisico il cui scopo principale è la formazione del plasma. Il plasma non è trattenuto dalle pareti della camera, che non sono in grado di resistere alla sua temperatura, ma da un campo magnetico appositamente creato, possibile a temperature di circa 100 milioni di gradi, e dalla sua conservazione per un periodo piuttosto lungo in un ambiente dato volume. La possibilità di produrre plasma a temperature ultra elevate consente di effettuare una reazione termonucleare di fusione dei nuclei di elio da materie prime, isotopi di idrogeno (deuterio e trizio
Lezione al 9° annoInsegnante di fisica "MKOU Muzhichanskaya Secondary School"
Volosentsev Nikolay Vasilievich
Ripetizione della conoscenza sull'energia contenuta nei nuclei degli atomi; Ripetizione della conoscenza sull'energia contenuta nei nuclei degli atomi;
Il problema energetico più importante;
Fasi del progetto nucleare domestico;
Questioni chiave per la sostenibilità futura;
Vantaggi e svantaggi delle centrali nucleari;
Vertice sulla sicurezza nucleare.
Quali due tipi di forze agiscono nel nucleo di un atomo? -Quali due tipi di forze agiscono nel nucleo di un atomo?
-Cosa succede a un nucleo di uranio che ha assorbito un elettrone in più?
-Come cambia la temperatura ambiente durante la fissione di un gran numero di nuclei di uranio?
-Parlaci del meccanismo della reazione a catena.
-Qual è la massa critica dell'uranio?
- Quali fattori determinano la possibilità di una reazione a catena?
-Cos'è un reattore nucleare?
-Cosa c'è nel nocciolo del reattore?
-A cosa servono le aste di comando? Come vengono utilizzati?
-Quale seconda funzione (oltre a moderare i neutroni) svolge l'acqua nel circuito primario del reattore?
-Quali processi avvengono nel secondo circuito?
-Quali trasformazioni energetiche si verificano quando si genera corrente elettrica nelle centrali nucleari?
Sin dai tempi antichi, come principali fonti di energia sono state utilizzate legna da ardere, torba, carbone, acqua e vento. Sin dai tempi antichi sono conosciuti tipi di combustibile come carbone, petrolio e scisto. Quasi tutto il combustibile estratto viene bruciato. Molto carburante viene consumato nelle centrali termoelettriche, in vari motori termici, per esigenze tecnologiche (ad esempio durante la fusione dei metalli, per il riscaldamento di pezzi in fucine e laminatoi) e per il riscaldamento di locali residenziali e imprese industriali. Quando il combustibile viene bruciato si formano prodotti della combustione che solitamente vengono rilasciati nell'atmosfera attraverso i camini. Ogni anno centinaia di milioni di tonnellate di varie sostanze nocive vengono immesse nell'aria. La conservazione della natura è diventata uno dei compiti più importanti dell’umanità. I combustibili naturali vengono reintegrati in modo estremamente lento. Le riserve esistenti si sono formate decine e centinaia di milioni di anni fa. Allo stesso tempo, la produzione di carburante è in continuo aumento. Ecco perché il problema energetico più importante è il problema della ricerca di nuove riserve di risorse energetiche, in particolare energia nucleare... Fin dall'antichità, come principali fonti energetiche sono state utilizzate legna da ardere, torba, carbone, acqua e vento. Sin dai tempi antichi sono conosciuti tipi di combustibile come carbone, petrolio e scisto. Quasi tutto il combustibile estratto viene bruciato. Molto carburante viene consumato nelle centrali termoelettriche, in vari motori termici, per esigenze tecnologiche (ad esempio durante la fusione dei metalli, per il riscaldamento di pezzi in fucine e laminatoi) e per il riscaldamento di locali residenziali e imprese industriali. Quando il combustibile viene bruciato si formano prodotti della combustione che solitamente vengono rilasciati nell'atmosfera attraverso i camini. Ogni anno centinaia di milioni di tonnellate di varie sostanze nocive vengono immesse nell'aria. La conservazione della natura è diventata uno dei compiti più importanti dell’umanità. I combustibili naturali vengono reintegrati in modo estremamente lento. Le riserve esistenti si sono formate decine e centinaia di milioni di anni fa. Allo stesso tempo, la produzione di carburante è in continuo aumento. Ecco perché il problema energetico più importante è il problema di trovare nuove riserve di risorse energetiche, in particolare l'energia nucleare.
La data di inizio su larga scala del progetto atomico dell'URSS è considerata il 20 agosto 1945. La data di inizio su larga scala del progetto atomico dell'URSS è considerata il 20 agosto 1945.
Tuttavia, i lavori sullo sviluppo dell'energia atomica nell'URSS sono iniziati molto prima. Negli anni '20 e '30 furono creati centri scientifici e scuole: l'Istituto di fisica e tecnologia di Leningrado sotto la guida di Ioffe, l'Istituto di fisica e tecnologia di Kharkov, dove lavora l'Istituto Leipunsky Radium guidato da Khlopin, da cui prende il nome l'Istituto di fisica. P.N. Lebedev, Istituto di fisica chimica e altri. Allo stesso tempo, l’accento nello sviluppo della scienza è posto sulla ricerca fondamentale.
Nel 1938, l'Accademia delle Scienze dell'URSS istituì la Commissione sul nucleo atomico e nel 1940 la Commissione sui problemi dell'uranio.
VORREI. Zeldovich e Yu.B. Khariton nel 1939-40 effettuò una serie di calcoli fondamentali sulla reazione a catena ramificata della fissione dell'uranio in un reattore come sistema controllato controllato.
Ma la guerra interruppe questo lavoro. Migliaia di scienziati furono arruolati nell'esercito, molti scienziati famosi che avevano riserve andarono al fronte come volontari. Istituti e centri di ricerca furono chiusi, evacuati, il loro lavoro interrotto e praticamente paralizzato.
Il 28 settembre 1942, Stalin approvò l’ordine di difesa dello Stato n. 2352ss “Sull’organizzazione del lavoro sull’uranio”. Le attività di intelligence hanno svolto un ruolo significativo, consentendo ai nostri scienziati di tenersi al passo con i progressi scientifici e tecnologici nel campo dello sviluppo delle armi nucleari fin dal primo giorno. Tuttavia, gli sviluppi che costituirono la base delle nostre armi atomiche furono successivamente interamente creati dai nostri scienziati. Sulla base dell'ordine del Comitato di Difesa dello Stato dell'11 febbraio 1943, la direzione dell'Accademia delle Scienze dell'URSS decise di creare un laboratorio speciale dell'Accademia delle Scienze dell'URSS a Mosca per svolgere lavori sull'uranio. Il leader di tutto il lavoro sull'argomento atomico fu Kurchatov, che riunì per il lavoro i suoi studenti di fisica e tecnologia di San Pietroburgo: Zeldovich, Khariton, Kikoin e Flerov. Sotto la guida di Kurchatov fu organizzato a Mosca il Laboratorio segreto n° 2 (il futuro Istituto Kurchatov) e il 28 settembre 1942 Stalin approvò il decreto GKO n° 2352ss “Sull’organizzazione del lavoro sull’uranio”. Le attività di intelligence hanno svolto un ruolo significativo, consentendo ai nostri scienziati di tenersi al passo con i progressi scientifici e tecnologici nel campo dello sviluppo delle armi nucleari fin dal primo giorno. Tuttavia, gli sviluppi che costituirono la base delle nostre armi atomiche furono successivamente interamente creati dai nostri scienziati. Sulla base dell'ordine del Comitato di Difesa dello Stato dell'11 febbraio 1943, la direzione dell'Accademia delle Scienze dell'URSS decise di creare un laboratorio speciale dell'Accademia delle Scienze dell'URSS a Mosca per svolgere lavori sull'uranio. Il leader di tutto il lavoro sull'argomento atomico fu Kurchatov, che riunì per il lavoro i suoi studenti di fisica e tecnologia di San Pietroburgo: Zeldovich, Khariton, Kikoin e Flerov. Sotto la guida di Kurchatov, fu organizzato a Mosca il Laboratorio segreto n. 2 (il futuro Istituto Kurchatov).
Igor Vasilievich Kurcatov
Nel 1946, nel Laboratorio n. 2 fu costruito il primo reattore nucleare di uranio-grafite F-1, il cui lancio fisico ebbe luogo alle 18:00 del 25 dicembre 1946. In questo momento, fu effettuata una reazione nucleare controllata con una massa di uranio di 45 tonnellate, di grafite - 400 t e la presenza nel nocciolo del reattore di una barra di cadmio inserita a 2,6 M. Nel 1946, il primo reattore nucleare di uranio-grafite F-1 fu costruito nel Laboratorio n. il cui lancio fisico ebbe luogo alle 18:00 del 25 dicembre 1946. In quel momento fu effettuata una reazione nucleare controllata con una massa di 45 tonnellate di uranio, 400 tonnellate di grafite e la presenza di una barra di cadmio nel nocciolo del reattore , inserito a 2,6 m.
Nel giugno 1948 fu lanciato il primo reattore nucleare industriale e il 19 giugno si concluse un lungo periodo di preparazione del reattore per il funzionamento alla sua capacità nominale, pari a 100 MW. Questa data è associata all'inizio delle attività produttive dello stabilimento n. 817 a Chelyabinsk-40 (ora Ozersk, regione di Chelyabinsk).
Il lavoro per la creazione di una bomba atomica è durato 2 anni e 8 mesi. L'11 agosto 1949, presso KB-11 fu effettuato l'assemblaggio di controllo di una carica nucleare di plutonio. La carica è stata denominata RDS-1. Il test riuscito della carica RDS-1 ebbe luogo alle 7 del mattino del 29 agosto 1949 presso il sito di test di Semipalatinsk
L’intensificazione dei lavori sull’uso militare e pacifico dell’energia nucleare avvenne nel periodo 1950-1964. Il lavoro di questa fase è legato al miglioramento delle armi nucleari e termonucleari, all'equipaggiamento delle forze armate con questo tipo di armi, alla creazione e allo sviluppo dell'energia nucleare e all'inizio della ricerca nel campo dell'uso pacifico delle energie delle reazioni di fusione di elementi leggeri. Ricevuto nel periodo 1949 – 1951. La fondazione scientifica servì come base per l'ulteriore miglioramento delle armi nucleari destinate all'aviazione tattica e ai primi missili balistici domestici. Durante questo periodo si intensificarono i lavori per creare la prima bomba all'idrogeno (bomba termonucleare). Una delle varianti della bomba termonucleare RDS-6 fu sviluppata da A.D. Sakharov (1921-1989) e testata con successo il 12 agosto 1953. L'intensificazione dei lavori sull'uso militare e pacifico dell'energia nucleare avvenne nel periodo 1950-1964 . Il lavoro di questa fase è legato al miglioramento delle armi nucleari e termonucleari, all'equipaggiamento delle forze armate con questo tipo di armi, alla creazione e allo sviluppo dell'energia nucleare e all'inizio della ricerca nel campo dell'uso pacifico delle energie delle reazioni di fusione di elementi leggeri. Ricevuto nel periodo 1949 – 1951. La fondazione scientifica servì come base per l'ulteriore miglioramento delle armi nucleari destinate all'aviazione tattica e ai primi missili balistici domestici. Durante questo periodo si intensificarono i lavori per creare la prima bomba all'idrogeno (bomba termonucleare). Una delle varianti della bomba termonucleare RDS-6 fu sviluppata da A.D. Sakharov (1921-1989) e testata con successo il 12 agosto 1953
Nel 1956 fu testata una carica per un proiettile di artiglieria.. Nel 1956 fu testata una carica per un proiettile di artiglieria.
Nel 1957 furono varati il primo sottomarino nucleare e la prima rompighiaccio nucleare.
Nel 1960 fu messo in servizio il primo missile balistico intercontinentale.
Nel 1961 fu testata la bomba aerea più potente del mondo con un equivalente di TNT di 50 Mt.
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Il 16 maggio 1949 un decreto governativo determinò l'inizio dei lavori per la realizzazione della prima centrale nucleare. I.V. Kurchatov è stato nominato supervisore scientifico dei lavori per la creazione della prima centrale nucleare e N.A. Dollezhal è stato nominato capo progettista del reattore. Il 27 giugno 1954 a Obninsk, in Russia, fu inaugurata la prima centrale nucleare al mondo con una capacità di 5 MW. Nel 1955, nello stabilimento chimico siberiano fu lanciato un nuovo e più potente reattore industriale I-1 con una capacità iniziale di 300 MW, che nel tempo fu aumentata di 5 volte.Il 16 maggio 1949 un decreto governativo determinò l'inizio dei lavori sulla realizzazione della prima centrale nucleare. I.V. Kurchatov è stato nominato supervisore scientifico dei lavori per la creazione della prima centrale nucleare e N.A. Dollezhal è stato nominato capo progettista del reattore. Il 27 giugno 1954 a Obninsk, in Russia, fu inaugurata la prima centrale nucleare al mondo con una capacità di 5 MW. Nel 1955, presso la Siberian Chemical Combine fu lanciato un nuovo e più potente reattore industriale I-1 con una capacità iniziale di 300 MW, che nel tempo fu aumentata di 5 volte.
Nel 1958 fu lanciato un reattore a doppio circuito uranio-grafite con un ciclo di raffreddamento chiuso EI-2, sviluppato presso l'omonimo Istituto di ricerca e progettazione di ingegneria energetica. NA Dollezhal (NIKIET).
La prima centrale nucleare al mondo
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Nel 1964, le centrali nucleari di Beloyarsk e Novovoronezh producevano corrente industriale. Lo sviluppo industriale dei reattori ad acqua-grafite nel settore dell'energia elettrica ha seguito la linea di progettazione RBMK: reattori a canale ad alta potenza. Il reattore nucleare RBMK-1000 è un reattore a canale eterogeneo che utilizza neutroni termici, che utilizza biossido di uranio leggermente arricchito in U-235 (2%) come combustibile, grafite come moderatore e acqua leggera bollente come refrigerante. Lo sviluppo dell'RBMK-1000 è stato guidato da N.A. Dollezhal. Questi reattori furono uno dei fondamenti dell'energia nucleare. La seconda versione dei reattori era il reattore di potenza raffreddato ad acqua VVER, il cui lavoro sul progetto risale al 1954. L'idea per la progettazione di questo reattore è stata proposta all'Istituto Kurchatov RRC. VVER è un reattore di potenza a neutroni termici. La prima unità di potenza con il reattore VVER-210 fu messa in funzione presso la centrale nucleare di Novovoronezh alla fine del 1964. Nel 1964, le centrali nucleari di Beloyarsk e Novovoronezh produssero corrente industriale. Lo sviluppo industriale dei reattori ad acqua-grafite nel settore dell'energia elettrica ha seguito la linea di progettazione RBMK: reattori a canale ad alta potenza. Il reattore nucleare RBMK-1000 è un reattore a canale eterogeneo che utilizza neutroni termici, che utilizza biossido di uranio leggermente arricchito in U-235 (2%) come combustibile, grafite come moderatore e acqua leggera bollente come refrigerante. Lo sviluppo dell'RBMK-1000 è stato guidato da N.A. Dollezhal. Questi reattori furono uno dei fondamenti dell'energia nucleare. La seconda versione dei reattori era il reattore di potenza raffreddato ad acqua VVER, il cui lavoro sul progetto risale al 1954. L'idea per la progettazione di questo reattore è stata proposta all'Istituto Kurchatov RRC. VVER è un reattore di potenza a neutroni termici. La prima unità di potenza con il reattore VVER-210 fu messa in servizio alla fine del 1964 presso la centrale nucleare di Novovronezh.
Centrale nucleare di Belojarsk
Diapositiva n. 12
La centrale nucleare di Novovoronezh - la prima centrale nucleare in Russia con reattori VVER - si trova nella regione di Voronezh, 40 km a sud
Voronezh, sulla riva
Don fiume.
Dal 1964 al 1980 nella stazione furono costruite cinque centrali con reattori VVER, ciascuna delle quali era la principale, ovvero prototipo di reattori di potenza seriali.
Diapositiva n. 13
La stazione è stata costruita in quattro fasi: la prima fase - unità di potenza n. 1 (VVER-210 - nel 1964), la seconda fase - unità di potenza n. 2 (VVER-365 - nel 1969), la terza fase - unità di potenza N. 3 e 4 (VVER- 440, nel 1971 e 1972), il quarto stadio - propulsore n. 5 (VVER-1000, 1980).
Nel 1984, dopo 20 anni di funzionamento, l'unità di potenza n. 1 fu dismessa e nel 1990 l'unità di potenza n. 2. Tre unità di potenza rimangono in funzione, con una capacità elettrica totale di 1834 MW.
Diapositiva n. 14
La centrale nucleare di Novovoronezh soddisfa pienamente il fabbisogno di energia elettrica della regione di Voronezh e fino al 90% il fabbisogno di calore della città di Novovoronezh.
Per la prima volta in Europa, sulle unità di potenza n. 3 e 4 è stata eseguita una serie unica di lavori per prolungarne la durata di servizio di 15 anni e sono state ottenute le licenze corrispondenti da Rostechnadzor. Sono stati effettuati lavori per modernizzare e prolungare la durata di servizio dell'unità di potenza n. 5.
Dalla messa in servizio della prima unità di potenza (settembre 1964), la centrale nucleare di Novovoronezh ha generato più di 439 miliardi di kWh di elettricità.
Diapositiva n. 15
Nel 1985 c'erano 15 centrali nucleari nell'URSS: Beloyarsk, Novovoronezh, Kola, Bilibinsk, Leningrado, Kursk, Smolensk, Kalinin, Balakovsk (RSFSR), Armena, Chernobyl, Rivne, Ucraina meridionale, Zaporozhye, Ignalinsk (altre repubbliche ) L'URSS). Erano in funzione 40 unità di potenza dei tipi RBMK, VVER, EGP e una unità di potenza con un reattore a neutroni veloci BN-600 con una capacità totale di circa 27 milioni di kW. Nel 1985, le centrali nucleari del paese producevano più di 170 miliardi di kWh, che rappresentavano l'11% di tutta la produzione di elettricità. Nel 1985, c'erano 15 centrali nucleari nell'URSS: Beloyarsk, Novovoronezh, Kola, Bilibinsk, Leningrado, Kursk , Smolensk, Kalinin, Balakovo (RSFSR), armeno, Chernobyl, Rivne, ucraino meridionale, Zaporozhye, Ignalinsk (altre repubbliche dell'URSS). Erano in funzione 40 unità di potenza dei tipi RBMK, VVER, EGP e una unità di potenza con un reattore a neutroni veloci BN-600 con una capacità totale di circa 27 milioni di kW. Nel 1985, le centrali nucleari del paese hanno prodotto più di 170 miliardi di kWh, che rappresentavano l'11% di tutta la produzione di elettricità.
Diapositiva n. 16
Questo incidente ha cambiato radicalmente il corso dello sviluppo dell’energia nucleare e ha portato ad una diminuzione del tasso di messa in servizio di nuove capacità nella maggior parte dei paesi sviluppati, inclusa la Russia.Questo incidente ha cambiato radicalmente il corso dello sviluppo dell’energia nucleare e ha portato ad una diminuzione del tasso di messa in servizio di nuove capacità nella maggior parte dei paesi sviluppati, compresa la Russia.
Il 25 aprile, alle 01:23:49, si verificarono due potenti esplosioni con la completa distruzione dell'impianto del reattore. L'incidente della centrale nucleare di Chernobyl è diventato il più grande incidente nucleare tecnico della storia.
Sono stati inquinati più di 200.000 metri quadrati. km, circa il 70% - sul territorio della Bielorussia, Russia e Ucraina, il resto sul territorio degli Stati baltici, della Polonia e dei paesi scandinavi. A seguito dell'incidente, circa 5 milioni di ettari di terreno furono sottratti all'uso agricolo, attorno alla centrale nucleare fu creata una zona di esclusione di 30 chilometri, centinaia di piccoli insediamenti furono distrutti e sepolti (sepolti con attrezzature pesanti).
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Nel 1998, la situazione nel settore nel suo insieme, così come nei settori dell’energia e delle armi nucleari, cominciò a stabilizzarsi. La fiducia della popolazione nell'energia nucleare cominciò a essere ripristinata. Già nel 1999 le centrali nucleari in Russia producevano la stessa quantità di chilowattora di elettricità generata dalle centrali nucleari situate sul territorio dell’ex RSFSR nel 1990. Nel 1998 la situazione nel settore nel suo complesso era come così come i settori dell'energia e delle armi nucleari hanno cominciato a stabilizzarsi. La fiducia della popolazione nell'energia nucleare cominciò a essere ripristinata. Già nel 1999 le centrali nucleari russe generavano la stessa quantità di kilowattora di elettricità generata nel 1990 dalle centrali nucleari situate sul territorio dell'ex RSFSR.
Nel complesso delle armi nucleari, a partire dal 1998, è stato attuato il programma obiettivo federale “Sviluppo del complesso di armi nucleari per il periodo 2003”, e dal 2006 il secondo programma obiettivo “Sviluppo del complesso di armi nucleari per il periodo 2006-2009 e per il futuro 2010-2015.”
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Per quanto riguarda l'uso pacifico dell'energia nucleare, nel febbraio 2010 è stato adottato il programma obiettivo federale “Tecnologie per l'energia nucleare di nuova generazione per il periodo 2010-2015”. e per il futuro fino al 2020." L'obiettivo principale del programma è lo sviluppo di una nuova generazione di tecnologie energetiche nucleari per le centrali nucleari che soddisfino il fabbisogno energetico del Paese e aumentino l'efficienza d'uso dell'uranio naturale e del combustibile nucleare esaurito, nonché lo studio di nuove modalità di utilizzo l'energia del nucleo atomico Per quanto riguarda l'uso pacifico dell'energia nucleare nel febbraio 2010 è stato adottato il programma obiettivo federale “Tecnologie per l'energia nucleare di nuova generazione per il periodo 2010-2015”. e per il futuro fino al 2020." L'obiettivo principale del programma è lo sviluppo di una nuova generazione di tecnologie energetiche nucleari per le centrali nucleari che soddisfino il fabbisogno energetico del paese e aumentino l'efficienza dell'uso dell'uranio naturale e del combustibile nucleare esaurito, nonché lo studio di nuovi modi per utilizzare l'uranio naturale energia del nucleo atomico.
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Una direzione importante nello sviluppo dell'energia nucleare di piccole dimensioni sono le centrali nucleari galleggianti. Il progetto di una centrale termica nucleare a bassa potenza (ATEP) basato su un'unità di potenza galleggiante (FPU) con due reattori KLT-40S ha iniziato a essere sviluppato nel 1994. Un APEC galleggiante presenta una serie di vantaggi: la capacità di funzionare in condizioni di permafrost nel territorio oltre il Circolo Polare Artico. La FPU è progettata per qualsiasi incidente; il design della centrale nucleare galleggiante soddisfa tutti i moderni requisiti di sicurezza e risolve completamente anche il problema della sicurezza nucleare per le aree sismicamente attive. Nel giugno 2010 è stata lanciata la prima unità di energia galleggiante al mondo, l'Akademik Lomonosov, che, dopo ulteriori test, è stata inviata alla sua base in Kamchatka.Un'area importante nello sviluppo della piccola energia nucleare sono le centrali nucleari galleggianti. Il progetto di una centrale termica nucleare a bassa potenza (ATEP) basato su un'unità di potenza galleggiante (FPU) con due reattori KLT-40S ha iniziato a essere sviluppato nel 1994. Un APEC galleggiante presenta una serie di vantaggi: la capacità di funzionare in condizioni di permafrost nel territorio oltre il Circolo Polare Artico. La FPU è progettata per qualsiasi incidente; il design della centrale nucleare galleggiante soddisfa tutti i moderni requisiti di sicurezza e risolve completamente anche il problema della sicurezza nucleare per le aree sismicamente attive. Nel giugno 2010 è stata lanciata la prima unità di potenza galleggiante al mondo, l'Akademik Lomonosov, che, dopo ulteriori test, è stata inviata alla sua base in Kamchatka.
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garantire la parità nucleare strategica, adempiere agli ordini di difesa dello Stato, mantenere e sviluppare il complesso delle armi nucleari;
condurre ricerche scientifiche nel campo della fisica nucleare, dell'energia nucleare e termonucleare, della scienza dei materiali speciali e delle tecnologie avanzate;
sviluppo dell'energia nucleare, compresa la fornitura di materie prime, ciclo del combustibile, ingegneria di macchine e strumenti nucleari, costruzione di centrali nucleari nazionali ed estere.
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* ATOMCON-2008 26.06.2008 Strategia per lo sviluppo dell'energia nucleare in Russia fino al 2050 Rachkov V.I., Direttore del Dipartimento di politica scientifica della Corporazione statale Rosatom, Dottore in scienze tecniche, ProfessoreDiapositiva 2
* Previsioni mondiali per lo sviluppo dell'energia nucleare Per pareggiare il consumo specifico di energia nei paesi sviluppati e in via di sviluppo sarà necessario triplicare la domanda di risorse energetiche entro il 2050. Una quota significativa dell’aumento del fabbisogno globale di combustibile ed energia può essere coperta dall’energia nucleare, che soddisfa i requisiti di sicurezza ed economici dell’energia su larga scala. WETO - “World Energy Technology Outlook - 2050”, Commissione Europea, 2006 “Il futuro dell’energia nucleare”, Massachusetts Institute of Technology, 2003
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* Situazione e prospettive immediate per lo sviluppo dell'energia nucleare mondiale in 12 paesi si stanno costruendo 30 centrali nucleari con una capacità totale di 23,4 GW(e). circa 40 paesi hanno dichiarato ufficialmente l'intenzione di creare un settore nucleare nel proprio settore energetico nazionale. Alla fine del 2007, 439 reattori nucleari con una capacità installata totale di 372,2 GW(e) erano operativi in 30 paesi in tutto il mondo (dove vivono i due terzi della popolazione mondiale). La quota nucleare nella produzione elettrica mondiale è stata del 17%. Paese Numero di reattori, pz. Potenza, MW Quota di energia nucleare nella produzione. e/e, % Francia 59 63260 76,9 Lituania 1 1185 64,4 Slovacchia 5 2034 54,3 Belgio 7 5824 54,1 Ucraina 15 13107 48,1 Svezia 10 9014 46,1 Armenia 1 376 43,5 Slovenia 1 666 41,6 Svizzera 5 3220 4 0,0 Ungheria 4 1829 36,8 Corea del sud. 20 17451 35,3 Bulgaria 2 1906 32,3 Repubblica Ceca 6 3619 30,3 Finlandia 4 2696 28,9 Giappone 55 47587 27,5 Germania 17 20470 27,3 Paese Numero di reattori, pz. Potenza, MW Quota di energia nucleare nella produzione. e/e, % USA 104 100582 19,4 Taiwan (Cina) 6 4921 19,3 Spagna 8 7450 17,4 Russia 31 21743 16,0 Gran Bretagna 19 10222 15,1 Canada 18 12589 14,7 Romania 2 1300 13,0 Argentina 2.935 6,2 Sud Africa 2,1800 5,5 Messico 2,1360 4,6 Paesi Bassi 1.482 4,1 Brasile 2.1795 2,8 India 17.3782 2,5 Pakistan 2.425 2,3 Cina 11.8572 1,9 Totale 439 372202 17,0
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* Sviluppo in due fasi dell'energia nucleare Energia dai reattori termici e accumulo di plutonio in essi per il lancio e lo sviluppo parallelo di reattori veloci. Sviluppo di centrali nucleari su larga scala basate su reattori veloci, che sostituiranno gradualmente la tradizionale generazione di energia utilizzando combustibili organici fossili. L'obiettivo strategico dello sviluppo dell'energia nucleare era quello di padroneggiare le risorse inesauribili di combustibile a basso costo: uranio e, possibilmente, torio, sulla base di reattori veloci. L'obiettivo tattico dello sviluppo dell'energia nucleare era l'uso di reattori termici sull'U-235 (utilizzati per la produzione di materiali bellici, plutonio e trizio, e per sottomarini nucleari) con l'obiettivo di produrre energia e radioisotopi per l'economia nazionale e accumulare plutonio ad uso energetico per i reattori veloci.
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* Industria nucleare russa Attualmente l'industria comprende: Complesso di armi nucleari (NWC). Complesso per la sicurezza nucleare e dalle radiazioni (NRS). Complesso dell'energia nucleare (NEC): ciclo del combustibile nucleare; energia nucleare. Complesso scientifico e tecnico (STC). La ROSATOM State Corporation è progettata per garantire l'unità del sistema di gestione al fine di sincronizzare i programmi di sviluppo del settore con il sistema delle priorità esterne e interne della Russia. Il compito principale di OJSC Atomenergoprom è quello di formare un'azienda globale che competa con successo nei mercati chiave.
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* Nel 2008 erano in funzione 10 centrali nucleari (31 centrali) con una capacità di 23,2 GW. Nel 2007 le centrali nucleari hanno prodotto 158,3 miliardi di kWh di elettricità. Quota delle centrali nucleari: nella produzione totale di elettricità – 15,9% (nella parte europea – 29,9%); della capacità installata totale - 11,0%. Centrali nucleari russe nel 2008
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* Svantaggi della moderna energia nucleare Il ciclo aperto del combustibile nucleare dei reattori termici è una risorsa di combustibile limitata e pone il problema della gestione del combustibile esaurito. Grandi costi di capitale per la costruzione di una centrale nucleare. Focus sulle unità di potenza con grande capacità collegate ai nodi della rete elettrica e ai grandi consumatori di energia. Scarsa capacità delle centrali nucleari di manovrare la potenza. Attualmente non esiste una strategia specifica a livello mondiale per la gestione del SNF proveniente dai reattori termici (entro il 2010 si accumuleranno più di 300.000 tonnellate di SNF, con un incremento annuo di 11.000-12.000 tonnellate di SNF). La Russia ha accumulato 14.000 tonnellate di combustibile esaurito con una radioattività totale di 4,6 miliardi di Ci con un incremento annuo di 850 tonnellate di combustibile esaurito. È necessario passare a un metodo a secco per immagazzinare il combustibile nucleare esaurito. È consigliabile rinviare il ritrattamento della maggior parte del combustibile nucleare irraggiato fino all'inizio della costruzione in serie di reattori veloci di nuova generazione.
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* Problemi di gestione dei rifiuti radioattivi e del combustibile nucleare esaurito Un reattore termico con una capacità di 1 GW produce 800 tonnellate di rifiuti radioattivi a bassa e media attività e 30 tonnellate di combustibile esaurito ad alta attività all'anno. I rifiuti ad alta attività, che occupano meno dell'1% in volume, occupano il 99% dell'attività totale. Nessuno dei paesi è passato all’utilizzo di tecnologie che risolvano il problema della gestione del combustibile nucleare irradiato e dei rifiuti radioattivi. Un reattore termico con una potenza elettrica di 1 GW produce 200 kg di plutonio all'anno. Il tasso di accumulo di plutonio nel mondo è di circa 70 tonnellate/anno. Il principale documento internazionale che regola l’uso del plutonio è il Trattato di non proliferazione delle armi nucleari (TNP). Per rafforzare il regime di non proliferazione è necessario il suo supporto tecnologico.
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* Indicazioni strategiche nel campo dell'ingegneria nucleare Completamento della produzione degli elementi critici della tecnologia di alimentazione nucleare presso le imprese russe, totalmente o parzialmente incluse nella struttura della Corporazione statale ROSATOM. Creazione di fornitori alternativi di attrezzature di base agli attuali monopolisti. Per ogni tipologia di apparecchiatura è prevista la formazione di almeno due possibili produttori. È necessario formare alleanze tattiche e strategiche della Corporazione statale ROSATOM con i principali operatori di mercato.
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* Requisiti per le tecnologie energetiche su larga scala Le tecnologie energetiche su larga scala non dovrebbero essere soggette alle incertezze naturali associate all'estrazione di materie prime combustibili fossili. Il processo di “combustione” del carburante deve essere sicuro. I rifiuti contenuti non devono essere fisicamente e chimicamente più attivi della materia prima originaria del combustibile. Con un moderato aumento della capacità nucleare installata, l'energia nucleare si svilupperà principalmente su reattori termici con una piccola quota di reattori veloci. In caso di sviluppo intensivo dell'energia nucleare, i reattori veloci svolgeranno un ruolo decisivo.
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* Energia nucleare e rischio di proliferazione delle armi nucleari Elementi dell'energia nucleare che determinano il rischio di proliferazione delle armi nucleari: la nuova tecnologia nucleare non dovrebbe portare all'apertura di nuovi canali per ottenere materiali di qualità militare e il suo utilizzo per scopi simili. Lo sviluppo dell'energia nucleare mediante reattori veloci con ciclo del combustibile opportunamente progettato crea le condizioni per ridurre gradualmente il rischio di proliferazione delle armi nucleari. Separazione degli isotopi dell'uranio (arricchimento). Separazione del plutonio e/o dell'U-233 dal combustibile irradiato. Stoccaggio a lungo termine del combustibile irraggiato. Stoccaggio del plutonio separato.
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* Sviluppo dell'energia nucleare in Russia fino al 2020 Conclusione: 3,7 GW Kalinin 4 completamento di NVNPP-2 1 Rostov 2 completamento di NVNPP-2 2 Rostov 3 Rostov 4 LNPP-2 1 LNPP-2 2 LNPP-2 3 Beloyarka 4 BN-800 Kola 2 NVNPP 3 LNPP-2 4 Kola 1 LNPP 2 LNPP 1 NVNPP 4 Severskaya 1 Nizhny Novgorod 1 Nizhny Novgorod 2 Kola-2 1 Kola-2 2 programma aggiuntivo obbligatorio ingresso: 32,1 GW (programma obbligatorio) Più 6,9 GW (programma aggiuntivo ) la linea rossa limita il numero di unità di potenza con finanziamento garantito (FTP); la linea blu indica il programma obbligatorio per la messa in servizio delle unità di potenza Nizhny Novgorod 3 YuUralskaya 2 Tverskaya 1 Tverskaya 2 Central 1 Tverskaya 3 Tverskaya 4 YuUralskaya 3 YuUralskaya 4 Kola-2 3 Kola-2 4 YuUralskaya 1 Severskaya 2 Nota 1 Nota 2 Kursk 5 NVNPP-2 3 Centrale 4 Nizhny Novgorod 4 NVNPP-2 4 Centrale 2 Centrale 3 Unità operative - 58 Unità di chiusura - 10 Il rapporto del personale dovrebbe essere ridotto rispetto al attuali da 1,5 persone/MW a 0,3-0,5 persone/MW.
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* Transizione verso una nuova piattaforma tecnologica Un elemento chiave del progresso scientifico e tecnologico è lo sviluppo della tecnologia delle centrali nucleari con un reattore a neutroni veloci. Il concetto BEST con combustibile nitruro, HF in equilibrio e refrigerante a base di metalli pesanti è la scelta più promettente per creare le basi di una nuova tecnologia di energia nucleare. Il progetto assicurativo è un reattore veloce raffreddato al sodio (BN) sviluppato industrialmente. A causa di problemi di scalabilità, questo progetto è meno promettente di BEST; si basa sullo sviluppo di nuovi tipi di combustibile ed elementi di un ciclo chiuso del combustibile nucleare. Il principio della sicurezza intrinseca: esclusione deterministica degli incidenti gravi ai reattori e degli incidenti nelle imprese del ciclo del combustibile nucleare; trasmutazione del ciclo chiuso del combustibile nucleare con frazionamento dei prodotti di ritrattamento del combustibile esaurito; sostegno tecnologico al regime di non proliferazione.
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* Possibile struttura della produzione di energia entro il 2050 Quota di energia nucleare nel complesso di combustibile ed energia per produzione - 40% Quota di energia nucleare nel complesso di combustibile ed energia per produzione - 35%
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* Periodi di sviluppo delle tecnologie nucleari nel 21° secolo Periodo di mobilitazione: modernizzazione e aumento dell'efficienza nell'uso delle capacità installate, completamento delle unità di potenza, sviluppo evolutivo dei reattori e delle tecnologie del ciclo del combustibile con la loro introduzione nell'esercizio commerciale, sviluppo e funzionamento di prova di tecnologie innovative per le centrali nucleari e il ciclo del combustibile. Periodo di transizione: espansione della portata dell'energia nucleare e sviluppo di tecnologie innovative per i reattori e il ciclo del combustibile (reattori veloci, reattori ad alta temperatura, reattori per l'energia regionale, ciclo chiuso uranio-plutonio e torio-uranio, utilizzo di materiali utili e combustione di materiali radionuclidi pericolosi, isolamento geologico a lungo termine dei rifiuti, produzione di idrogeno, desalinizzazione dell’acqua). Periodo di sviluppo: implementazione di tecnologie nucleari innovative, formazione di energia nucleare multicomponente e di idrogeno atomico.
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* Compiti a breve termine (2009-2015) Formazione di una base tecnica per risolvere il problema dell'approvvigionamento energetico del paese utilizzando tecnologie di reattori padroneggiate con lo sviluppo incondizionato di tecnologie innovative: aumento dell'efficienza, modernizzazione, estensione della durata dei reattori esistenti, completamento delle unità di potenza. Giustificazione del funzionamento del reattore in modalità manovrabilità e sviluppo di sistemi per mantenere il funzionamento della centrale nucleare in modalità di base. Costruzione di centrali elettriche di prossima generazione, comprese le centrali nucleari con BN-800, con la creazione simultanea di una produzione pilota di combustibile MOX. Sviluppo di programmi per l'approvvigionamento nucleare regionale basati su centrali nucleari di piccole e medie dimensioni. Implementazione di un programma di lavoro per chiudere il ciclo del combustibile nucleare dell'uranio e del plutonio per risolvere il problema della fornitura illimitata di combustibile e della gestione dei rifiuti radioattivi e del combustibile nucleare esaurito. Attuazione di un programma per l'utilizzo delle fonti energetiche nucleari per espandere i mercati di vendita (cogenerazione, fornitura di calore, produzione di energia, dissalazione dell'acqua di mare). Costruzione di unità di potenza secondo lo schema generale.
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* Compiti a medio termine (2015-2030) Ampliare la portata dell'energia nucleare e padroneggiare tecnologie innovative dei reattori e del ciclo del combustibile: costruzione di centrali elettriche secondo lo schema generale. Sviluppo e implementazione di un design innovativo per VVER di terza generazione. Smantellamento e smaltimento delle unità di prima e seconda generazione e loro sostituzione con unità di terza generazione. Formazione di una base tecnologica per la transizione all'energia nucleare su larga scala. Sviluppo della produzione radiochimica per la lavorazione del combustibile. Funzionamento di prova di una centrale nucleare dimostrativa con un reattore veloce e strutture per il ciclo del combustibile con sicurezza intrinseca. Funzionamento di prova dell'unità prototipo GT-MGR e produzione del relativo carburante (nell'ambito di un progetto internazionale). Costruzione di impianti energetici su piccola scala, comprese stazioni energetiche fisse e galleggianti e di desalinizzazione. Sviluppo di reattori ad alta temperatura per la produzione di idrogeno dall'acqua.
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* Obiettivi a lungo termine (2030-2050) Diffusione di tecnologie nucleari innovative, formazione di energia nucleare multicomponente e di idrogeno atomico: creazione di infrastrutture energetiche nucleari su larga scala su una nuova piattaforma tecnologica. Costruzione di una centrale nucleare dimostrativa con reattore termico con ciclo torio-uranio e relativo funzionamento di prova. La transizione verso l’energia nucleare su larga scala richiede un’ampia cooperazione internazionale a livello governativo. Sono necessari sviluppi congiunti, focalizzati sui bisogni energetici sia nazionali che globali.
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L’era atomica ha una lunga preistoria. L'inizio fu posto dal lavoro di V. Roentgen, pubblicato nel dicembre 1895, "Su un nuovo tipo di raggi". Li chiamò raggi X e più tardi furono chiamati raggi X. Nel 1896, A. Becquerel scoprì che il minerale di uranio emette raggi invisibili che hanno un grande potere penetrante. Questo fenomeno venne successivamente chiamato radioattività. Nel 1919, un gruppo di scienziati guidati da E. Rutherford, bombardando l'azoto con particelle alfa, ottenne un isotopo di ossigeno: è così che fu effettuata la prima reazione nucleare artificiale al mondo. Nel 1942, sotto le tribune dello stadio di calcio dell'Università di Chicago (USA), fu lanciato il primo reattore nucleare della storia. L'energia nucleare è una parte molto importante della vita di una persona moderna, perché al momento è uno dei rami della scienza più progressisti e in via di sviluppo. Lo sviluppo dell’energia nucleare apre nuove opportunità per l’umanità. Ma come ogni cosa nuova, ha anche i suoi oppositori, i quali sostengono che l’energia nucleare presenta più svantaggi che vantaggi. Per prima cosa devi scoprire: come è nata l'energia nucleare?
L’Europa era alla vigilia della Seconda Guerra Mondiale e il potenziale possesso di armi così potenti spinse alla sua rapida creazione. Fisici provenienti da Germania, Inghilterra, Stati Uniti e Giappone hanno lavorato alla creazione di armi atomiche. Rendendosi conto che senza una quantità sufficiente di minerale di uranio era impossibile svolgere i lavori, nel settembre 1940 gli Stati Uniti acquistarono una grande quantità del minerale richiesto, il che consentì loro di svolgere i lavori sulla creazione di armi nucleari in pieno svolgimento.
Il governo degli Stati Uniti ha deciso di creare una bomba atomica il prima possibile. Questo progetto passò alla storia come il "Progetto Manhattan". Era diretto da Leslie Groves. Nel 1942 fu creato un centro nucleare americano sul territorio degli Stati Uniti. Sotto la sua guida, le migliori menti dell'epoca si radunarono non solo negli Stati Uniti e in Inghilterra, ma in quasi tutta l'Europa occidentale. Il 16 luglio 1945, alle 5:29:45 ora locale, un lampo luminoso illuminò il cielo sopra l'altopiano dei Monti Jemez a nord del New Mexico. Una caratteristica nuvola di polvere radioattiva a forma di fungo si alzò di 30.000 piedi. Tutto ciò che rimane sul luogo dell'esplosione sono frammenti di vetro radioattivo verde, in cui si è trasformata la sabbia.
Nel ventesimo secolo, la società si sviluppò rapidamente e le persone iniziarono a consumare quantità crescenti di risorse energetiche. Era necessaria una nuova fonte di energia. Grandi speranze erano riposte nell’uso delle centrali nucleari (NPP) per soddisfare la maggior parte del fabbisogno energetico mondiale. La prima centrale nucleare sperimentale al mondo con una capacità di 5 MW fu lanciata nell'URSS il 27 giugno 1954 a Obninsk. Prima di ciò, l’energia del nucleo atomico veniva utilizzata principalmente per scopi militari. L'avvio della prima centrale nucleare segnò l'apertura di una nuova direzione energetica, che ricevette il riconoscimento alla I Conferenza scientifica e tecnica internazionale sull'uso pacifico dell'energia atomica (agosto 1955, Ginevra). All'estero, la prima centrale nucleare industriale con una capacità di 46 MW fu messa in funzione nel 1956 a Calder Hall (Inghilterra). Un anno dopo entrò in funzione una centrale nucleare da 60 MW a Shippingport (USA). All'inizio degli anni '90. Le 435 centrali nucleari operative producono circa il 7% dell'energia mondiale.
Le persone che non comprendono la struttura e il funzionamento delle centrali nucleari credono che queste stesse centrali nucleari rappresentino un pericolo e hanno paura della costruzione di nuove imprese, hanno paura di andare a lavorare per queste imprese e generalmente hanno un atteggiamento negativo nei confronti di questo fenomeno. I manifestanti affermano di non essere contro la tecnologia nucleare, ma contro l'energia nucleare in quanto tale, perché la considerano pericolosa. Come argomento, citano gli eventi recentemente accaduti nella centrale nucleare di Chernobyl e nella centrale di Fukushima. L'incidente alla centrale nucleare giapponese di Fukushima ha cambiato l'atteggiamento delle persone nei confronti dell'energia nucleare in tutto il mondo. Questa tendenza è chiaramente dimostrata da un'indagine condotta dalla società internazionale Ipsos in 24 paesi, dove si concentra circa il 60% della popolazione mondiale. In 21 stati su 24, la maggioranza degli intervistati era favorevole alla chiusura delle centrali nucleari. Solo in India, Stati Uniti e Polonia, secondo Ipsos, la maggioranza dei cittadini è ancora a favore dell'uso continuato dell'energia nucleare.
Esistono 2 modi per sviluppare l'energia nucleare: secondo le previsioni degli esperti, la quota dell'energia nucleare aumenterà e costituirà una parte significativa nel bilancio energetico globale. Le persone otterranno un futuro sicuro nel campo dell’energia nucleare Interruzione delle attività di gestione delle centrali nucleari, ricerca di un nuovo modo alternativo per generare elettricità
Pro: Ogni anno, le centrali nucleari in Europa evitano l'emissione di 700 milioni di tonnellate di CO 2. Il funzionamento delle centrali nucleari in Russia impedisce ogni anno l'emissione di 210 milioni di tonnellate di anidride carbonica nell'atmosfera; prezzi bassi e stabili (rispetto al costo del carburante) dell'elettricità; Contrariamente all’opinione pubblica prevalente, gli esperti di tutto il mondo riconoscono le centrali nucleari come le più sicure e rispettose dell’ambiente rispetto ad altri metodi tradizionali di produzione di energia. Inoltre, è già stata sviluppata ed è in fase di installazione una nuova generazione di reattori nucleari, la cui priorità è la completa sicurezza operativa. Contro: I principali problemi ambientali dell'energia nucleare risiedono nella gestione del combustibile nucleare esaurito (combustibile nucleare esaurito). Pertanto, la maggior parte del combustibile nucleare esaurito russo è attualmente immagazzinato in strutture di stoccaggio temporaneo presso le centrali nucleari; Il problema dell'eliminazione di una centrale nucleare: un reattore nucleare non può essere semplicemente fermato, chiuso e abbandonato. Per molti anni sarà necessario dismetterlo, riducendo solo in parte il personale addetto alla manutenzione. Non importa quanti sostenitori o oppositori dello sviluppo dell’energia nucleare lo apprezzerebbero, è troppo presto per porre fine alla discussione sul futuro dell’industria nucleare mondiale nel suo complesso. Una cosa è indiscutibile: è inaccettabile fare affidamento solo su specialisti nucleari appassionati del loro lavoro e su funzionari che supervisionano l'industria nucleare. Le conseguenze delle loro decisioni sono troppo gravi perché l’intera società possa attribuire la responsabilità solo a loro. Il pubblico, e in particolare le organizzazioni della società civile, hanno un ruolo importante, se non fondamentale, da svolgere nel deliberare e nel prendere decisioni significative.
L'incidente alla centrale nucleare di Fukushima -1 è stato un grave incidente radioattivo avvenuto l'11 marzo 2011 a seguito di un potente terremoto in Giappone e del successivo tsunami. L'impatto del terremoto e dello tsunami ha disabilitato gli alimentatori esterni e le centrali elettriche diesel di riserva, causando l'inoperabilità di tutti i sistemi di raffreddamento normali e di emergenza e portando alla fusione del nocciolo del reattore nelle unità di potenza 1, 2 e 3 nei primi giorni dell'incidente .
Le prefetture di Miyagi, Iwate e Fukushima sono state gravemente danneggiate dal terremoto. In seguito alle scosse i sistemi di sicurezza di 55 reattori nucleari sono stati attivati normalmente. A seguito del terremoto, 11 delle centrali elettriche esistenti in Giappone sono state spente automaticamente. Dopo un terremoto di magnitudo 8,4 presso la stazione di Oginawa, tutti e tre i reattori si sono fermati in modalità normale, ma successivamente (due giorni dopo, il 13 marzo), è scoppiato un incendio nella sala turbine della prima unità di potenza, che è stato rapidamente localizzato e estinto. A seguito dell'incendio una delle turbine è andata distrutta e non vi sono state emissioni radioattive nell'atmosfera. È stata l'acqua a causare la principale distruzione della stazione Fukushima-1: i generatori diesel di riserva che fornivano elettricità alle centrali nucleari dopo il terremoto sono stati sommersi dall'acqua. L'interruzione di corrente necessaria per il funzionamento dei sistemi di controllo e protezione del reattore ha portato ad altri tragici eventi.
È vero che la presenza di iodio e cesio radioattivi rilasciati dal nocciolo del reattore della centrale nucleare di Fukushima è stata registrata in Russia (inclusa Mosca) poco dopo l’incidente. La presenza di questi isotopi viene però registrata dagli strumenti non solo a Primorye o a Mosca, ma in tutto il mondo, come avevano previsto gli esperti fin dall'inizio dell'incidente in Giappone. Tuttavia, le quantità di questi isotopi sono così insignificanti che non possono avere alcun effetto sulla salute umana. Pertanto, i moscoviti e gli ospiti della capitale non hanno bisogno di fare scorta di farmaci contenenti iodio, per non parlare delle prospettive di eventuale evacuazione. Il capo del Centro idrometeorologico di Primorye, Boris Kubay, ha confermato che la concentrazione di iodio -131 è 100 volte inferiore ai valori consentiti, quindi non vi è alcuna minaccia per la salute umana.
Secondo i dati disponibili, il volume delle emissioni radioattive durante l'incidente presso la centrale nucleare di Fukushima I è 7 volte inferiore a quello osservato durante l'incidente di Chernobyl. Il numero delle vittime è stato molto più alto durante l'incidente della centrale nucleare di Chernobyl e la liquidazione delle sue conseguenze, raggiungendo le 4.000 persone secondo le stime dell'OMS. Tuttavia, non dobbiamo dimenticare che l’incidente della centrale nucleare di Fukushima I ha un carattere fondamentalmente diverso dalla natura del disastro di Chernobyl. A Chernobyl, il pericolo principale per la salute umana è stato il rilascio di elementi radioattivi immediatamente al momento dell'incidente. Successivamente, la contaminazione radioattiva dei territori adiacenti alla centrale nucleare è diminuita solo a causa della naturale diminuzione della radioattività degli elementi instabili e della loro progressiva erosione nell'ambiente. La centrale nucleare di Fukushima I si trova sulla costa dell'oceano, per cui una parte significativa della contaminazione da radiazioni finisce nell'acqua dell'oceano. Da un lato, ciò è dovuto alla contaminazione significativamente meno intensa dei territori adiacenti (inoltre, a differenza di Chernobyl, a Fukushima non si è verificata alcuna esplosione del reattore in quanto tale, il che significa che non vi è stata una massiccia dispersione di particelle radioattive nell'aria), ma d’altro canto continua la fuoriuscita nell’oceano di acqua contaminata dai reattori danneggiati di Fukushima, e sarà molto più difficile eliminarla.
Tra coloro che insistono sulla necessità di continuare la ricerca di modi sicuri ed economici per sviluppare l’energia nucleare, si possono distinguere due direzioni principali. I sostenitori della prima ipotesi ritengono che tutti gli sforzi dovrebbero concentrarsi sull’eliminazione della sfiducia del pubblico nella sicurezza della tecnologia nucleare. Per fare ciò è necessario sviluppare nuovi reattori che siano più sicuri di quelli esistenti ad acqua leggera. Qui interessano due tipi di reattori: un reattore “tecnologicamente estremamente sicuro” e un reattore “modulare” raffreddato a gas ad alta temperatura. Un prototipo di reattore modulare raffreddato a gas è stato sviluppato in Germania, negli Stati Uniti e in Giappone. A differenza di un reattore ad acqua leggera, la progettazione di un reattore modulare raffreddato a gas è tale che la sicurezza del suo funzionamento è garantita passivamente, senza azioni dirette degli operatori o sistemi di protezione elettrici o meccanici. I reattori tecnologicamente estremamente sicuri utilizzano anche un sistema di protezione passiva. Un tale reattore, la cui idea è stata proposta in Svezia, apparentemente non è andato oltre la fase di progettazione. Ma ha ricevuto un forte sostegno negli Stati Uniti tra coloro che ne vedono i potenziali vantaggi rispetto a un reattore modulare raffreddato a gas. Ma il futuro di entrambe le opzioni è incerto a causa dei costi incerti, delle difficoltà di sviluppo e dell’incerto futuro dell’energia nucleare stessa.
1. Torio Il torio può essere utilizzato come combustibile nel ciclo nucleare come alternativa all'energia e le tecnologie per questo processo esistono fin dall'inizio. Molti scienziati e altri chiedono l’uso di questo elemento, sostenendo che presenta molti vantaggi rispetto all’attuale ciclo del combustibile dell’uranio utilizzato nelle centrali elettriche di questo mondo. 2. Energia solare L'energia solare è una fonte di energia alternativa ricca, inesauribile e, forse, la più famosa. Il metodo più diffuso per utilizzare questa energia è utilizzare i pannelli solari per convertire l'energia solare in elettricità, che viene poi fornita al consumatore finale. 3. Idrogeno Un'altra fonte alternativa di energia è l'idrogeno, che può essere utilizzato insieme a un elemento combustibile per le esigenze di trasporto. L’idrogeno è poco tossico quando viene bruciato, può essere prodotto internamente ed è tre volte più efficiente di un tipico motore a benzina. L’idrogeno può essere prodotto da una varietà di processi, inclusi combustibili fossili, biomassa e acqua elettrolizzata. Per ottenere il massimo beneficio dall’idrogeno come fonte di combustibile, il metodo migliore è utilizzare fonti di energia rinnovabile per la sua produzione.
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L'energia nucleare in Russia L'energia nucleare, che rappresenta il 16% della produzione di elettricità, è un ramo relativamente giovane dell'industria russa. Quanti sono 6 decenni nella scala della storia? Ma questo periodo di tempo breve e ricco di eventi ha svolto un ruolo importante nello sviluppo dell'industria dell'energia elettrica.
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Storia La data del 20 agosto 1945 può essere considerata l'inizio ufficiale del “progetto atomico” dell'Unione Sovietica. In questo giorno è stata firmata una risoluzione del Comitato di difesa dello Stato dell'URSS. Nel 1954, la prima centrale nucleare fu lanciata a Obninsk, la prima non solo nel nostro paese, ma in tutto il mondo. La centrale aveva una capacità di soli 5 MW, ha funzionato senza problemi per 50 anni ed è stata chiusa solo nel 2002.
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Nell'ambito del programma federale "Sviluppo del complesso industriale dell'energia nucleare della Russia per il periodo 2007-2010 e per il futuro fino al 2015", è prevista la costruzione di tre centrali nucleari nelle centrali nucleari di Balakovo, Volgodonsk e Kalinin. In totale, entro il 2030 dovranno essere costruite 40 unità di potenza. Allo stesso tempo, la capacità delle centrali nucleari russe dovrebbe aumentare ogni anno di 2 GW a partire dal 2012 e di 3 GW a partire dal 2014, e la capacità totale delle centrali nucleari nella Federazione Russa dovrebbe raggiungere i 40 GW entro il 2020.
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Centrale nucleare di Beloyarsk Situata nella città di Zarechny, nella regione di Sverdlovsk, è la seconda centrale nucleare industriale del Paese (dopo quella siberiana). Nella stazione furono costruite tre centrali: due con reattori a neutroni termici e una con un reattore a neutroni veloci. Attualmente, l'unica unità di potenza operativa è la terza unità di potenza con un reattore BN-600 con una potenza elettrica di 600 MW, messa in funzione nell'aprile 1980, la prima unità di potenza su scala industriale al mondo con un reattore a neutroni veloci. È anche il più grande reattore a neutroni veloci del mondo.
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Smolensk NPP La centrale nucleare di Smolensk è la più grande impresa nella regione nordoccidentale della Russia. La centrale nucleare produce otto volte più elettricità di altre centrali elettriche della regione messe insieme. Commissionato nel 1976
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La centrale nucleare di Smolensk si trova vicino alla città di Desnogorsk, nella regione di Smolensk. La centrale è composta da tre gruppi con reattori del tipo RBMK-1000, messi in funzione nel 1982, 1985 e 1990. Ciascun gruppo comprende: un reattore con una potenza termica di 3200 MW e due turbogeneratori con una potenza elettrica di 500 MW ogni.
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Novovoronezh NPP Novovoronezh NPP si trova sulle rive del Don, a 5 km dalla città di ingegneria energetica di Novovoronezh e 45 km a sud di Voronezh. La centrale soddisfa l'85% del fabbisogno elettrico della regione di Voronezh e fornisce anche calore a metà di Novovoronezh. Commissionato nel 1957.
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La centrale nucleare di Leningrado La centrale nucleare di Leningrado si trova 80 km a ovest di San Pietroburgo. Situata sulla sponda meridionale del Golfo di Finlandia, fornisce elettricità a circa la metà della regione di Leningrado. Commissionato nel 1967.
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Centrali nucleari in costruzione 1 Centrale nucleare del Baltico 2 Centrale nucleare di Beloyarsk-2 3 Centrale nucleare di Leningrado-2 4 Centrale nucleare di Novovoronezh-2 5 Centrale nucleare di Rostov 6 Centrale nucleare galleggiante “Akademik Lomonosov” 7 Altro
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Centrale nucleare di Bashkir La centrale nucleare di Bashkir è una centrale nucleare incompiuta situata vicino alla città di Agidel nel Bashkortostan, alla confluenza dei fiumi Belaya e Kama. Nel 1990, sotto la pressione dell'opinione pubblica dopo l'incidente della centrale nucleare di Chernobyl, la costruzione della centrale nucleare del Bashkir fu interrotta. Ha ripetuto il destino delle centrali nucleari incompiute dei Tartari e della Crimea dello stesso tipo.
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Storia Alla fine del 1991 nella Federazione Russa operavano 28 centrali elettriche con una capacità nominale totale di 20.242 MW. Dal 1991 sono state collegate alla rete 5 nuove centrali con una potenza nominale totale di 5.000 MW. Alla fine del 2012 sono in costruzione altre 8 centrali, senza contare le unità della centrale nucleare galleggiante a bassa potenza. Nel 2007, le autorità federali hanno avviato la creazione di un'unica holding statale, Atomenergoprom, che riunisce le società Rosenergoatom, TVEL, Techsnabexport e Atomstroyexport. Il 100% delle azioni di OJSC Atomenergoprom sono state trasferite alla società statale per l'energia atomica Rosatom, creata contemporaneamente.
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Produzione di elettricità Nel 2012, le centrali nucleari russe hanno generato 177,3 miliardi di kWh, pari al 17,1% della produzione totale del Sistema energetico unificato della Russia. Il volume di energia elettrica fornita ammonta a 165,727 miliardi di kWh. La quota della produzione nucleare nel bilancio energetico complessivo della Russia è di circa il 18%. L'energia nucleare è di grande importanza nella parte europea della Russia e soprattutto nel nord-ovest, dove la produzione delle centrali nucleari raggiunge il 42%. Dopo il lancio della seconda unità della centrale nucleare di Volgodonsk nel 2010, il primo ministro russo V.V. Putin ha annunciato l’intenzione di aumentare la produzione nucleare nel bilancio energetico complessivo della Russia dal 16% al 20-30%. La Russia per il periodo fino al 2030 prevede un aumento di 4 volte della produzione di elettricità nelle centrali nucleari.
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L'energia nucleare nel mondo Nel mondo odierno in rapido sviluppo, il problema del consumo energetico è molto acuto. La non rinnovabilità di risorse come petrolio, gas, carbone ci fa pensare a fonti alternative di elettricità, la più realistica delle quali oggi è l'energia nucleare. La sua quota nella produzione globale di elettricità è del 16%. Più della metà di questo 16% ricade sugli Stati Uniti (103 unità), Francia e Giappone (59 e 54 unità, rispettivamente). In totale (alla fine del 2006) nel mondo erano operative 439 centrali nucleari, altre 29 sono in varie fasi di costruzione.
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Energia nucleare nel mondo Secondo le stime di TsNIIATOMINFORM, entro la fine del 2030, nel mondo saranno messe in funzione circa 570 GW di centrali nucleari (nei primi mesi del 2007 questa cifra era di circa 367 GW). Attualmente, il leader nella costruzione di nuove unità è la Cina, che sta costruendo 6 propulsori. Segue l’India con 5 nuovi blocchi. La Russia chiude la top tre con 3 blocchi. Anche altri paesi hanno espresso l'intenzione di costruire nuove unità di potenza, comprese quelle dell'ex Unione Sovietica e del blocco socialista: Ucraina, Polonia, Bielorussia. Ciò è comprensibile, perché una centrale nucleare farà risparmiare una tale quantità di gas in un anno, il cui costo equivale a 350 milioni di dollari USA.
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Lezioni da Chernobyl Cosa è successo alla centrale nucleare di Chernobyl 20 anni fa? A causa delle azioni dei dipendenti della centrale nucleare, il reattore della 4a unità è andato fuori controllo. Il suo potere aumentò notevolmente. La muratura di grafite divenne incandescente e deformata. Le barre del sistema di controllo e protezione non sono riuscite ad entrare nel reattore e ad arrestare l'aumento della temperatura. I canali di raffreddamento crollarono e l'acqua scorreva da essi sulla grafite calda. La pressione nel reattore è aumentata e ha portato alla distruzione del reattore e dell'edificio della centrale elettrica. Al contatto con l'aria, centinaia di tonnellate di grafite calda si sono accese. Le barre contenenti combustibile e scorie radioattive si sciolsero e le sostanze radioattive si riversarono nell'atmosfera.
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Lezioni da Chernobyl. Spegnere il reattore stesso non è stato affatto facile. Ciò non poteva essere fatto con i mezzi ordinari. A causa delle elevate radiazioni e della terribile distruzione, era impossibile persino avvicinarsi al reattore. Una pila di grafite da molte tonnellate stava bruciando. Il combustibile nucleare ha continuato a generare calore e il sistema di raffreddamento è stato completamente distrutto dall'esplosione. La temperatura del carburante dopo l'esplosione ha raggiunto i 1500 gradi o più. I materiali di cui è stato realizzato il reattore si sono sinterizzati con cemento e combustibile nucleare a questa temperatura, formando minerali precedentemente sconosciuti. Era necessario fermare la reazione nucleare, abbassare la temperatura dei detriti e fermare il rilascio di sostanze radioattive nell'ambiente. A tale scopo, il pozzo del reattore è stato bombardato con materiali di rimozione del calore e filtranti provenienti da elicotteri. Hanno iniziato a farlo il secondo giorno dopo l’esplosione, il 27 aprile. Solo 10 giorni dopo, il 6 maggio, è stato possibile ridurre significativamente, ma non eliminare completamente, le emissioni radioattive
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Lezioni da Chernobyl Durante questo periodo, un'enorme quantità di sostanze radioattive rilasciate dal reattore furono trasportate dai venti a molte centinaia e migliaia di chilometri da Chernobyl. Dove le sostanze radioattive cadevano sulla superficie della terra si formavano zone di contaminazione radioattiva. Le persone ricevevano grandi dosi di radiazioni, si ammalavano e morivano. I primi a morire di malattie acute da radiazioni furono gli eroici vigili del fuoco. I piloti di elicotteri soffrirono e morirono. I residenti dei villaggi circostanti e anche delle aree remote, dove il vento portava radiazioni, sono stati costretti a lasciare le loro case e diventare rifugiati. Vaste aree divennero inadatte alla vita e all’agricoltura. La foresta, il fiume, il campo, tutto divenne radioattivo, tutto era carico di pericoli invisibili
