Лекция 21. Атомная и термоядерная энергетика.

21.1 Атомная энергетика.

21.2 Термоядерная энергетика.

 

Атомная Энергетика

Развитие атомной энергетики предопределено прогнозируемым истощением органического топлива. Только атомная энергетика способна обеспечить возрастающие потребности в электроэнергии.
Очевидные преимущества атомных электростанций, по сравнению с тепловыми, следующие:

 

1. отсутствие вредных выбросов в атмосферу;

2. в 3–4 раза меньшая площадь отторгаемых земель, необходимая для размещения АЭС;

3. независимость от источников энергоресурсов.

 

Сложными являются проблемы:

 

1. захоронения и хранения радиоактивных отходов;

2. риск, связанный с крупными авариями на ядерных реакторах.

Задача снижения риска аварий на АЭС решается путем повышения надежности существующих энергоблоков и разработки реакторов нового поколения, в которых безопасность обеспечивается на основе естественных обратных связей, когда ошибки персонала не приводят к развитию аварий.
Проблема захоронения и хранения радиоактивных отходов существует и решается специалистами всего мира.
С технической точки зрения ядерная энергетика может быть безопасной в любой степени, т. е. это вопрос стоимости, экономичности и конкурентоспособности. Мировой опыт эксплуатации АЭС свидетельствует, что их радиоактивные выбросы при нормальной работе создают дозу облучения, составляющую доли процента от облучения естественным радиоактивным фоном. Это влияние практически не обнаруживается на фоне загрязнения биосферы в результате испытания ядерного оружия.

Термоядерная энергетика

Использование энергии термоядерного синтеза на сегодняшний день является одной из приоритетных задач в рамках концепции устойчивого развития. От того как скоро человечество освоит термоядерную реакцию с целью эффективного получения доступной электроэнергии зависит его будущее.

Традиционная атомная энергетика основана на реакциях ядерного распада. Эти реакции основаны на самопроизвольном дроблении тяжёлых ядер, сопровождающимся потоком радиоактивных частиц и энергии.

Процесс дробления ядер в атомных реакторах инициируют и поддерживают на необходимом уровне управляемым потоком нейтронов.

Реакция термоядерного синтеза представляет собой получение тяжёлого ядра из двух или нескольких более легких. Образующаяся при этом энергия выделяется в виде высокоэнергетических нейтронов и «частиц света» — фотонов.

Процесс синтеза тяжёлых ядер возможен только при очень высоких температурах, достигаемых в естественных условиях в недрах звёзд. При этих температурах кинетическая энергия ядер позволяет им преодолеть кулоновские силы отталкивания и сойтись настолько, чтобы началась реакция синтеза.

Термоядерный синтез, протекающий в недрах Солнца, — источник жизни на Земле.

Лекция 22. Элементарные частицы. Их классификация.

22.1 Элементарные частицы

22.2 Классификация элементарных частиц

Элементарные частицы

Само понятие элементарные частицы (ЭЧ) предполагало, что существуют первичные, неделимые частицы, которые составляют всю материю. В настоящий момент с достоверностью неизвестно, какие частицы действительно элементарные и существуют ли вообще ЭЧ в первоначальном смысле.

К 1950 году было открыто всего 15 частиц: протон, нейтрон, электрон, p-мезон, m-мезон, нейтрино и их античастицы. К 1960 году уже было открыто ~100 частиц. Сейчас известно >400 ЭЧ. Оказалось, что большинство из них делится на более мелкие. К истинным элементарным частицам относятся следующие частицы:

Кварки	(верхний)	(очарованный)	(наивысший, истинный)	Переносчики взаимодействий	g
U	C	T	g (глюон)
(up)	(char)	(top, truth)	Z, W – промежуточные бозоны
Лептоны				G

таблица 22.1

В настоящее время существует гипотеза, основанная на идее единой теории мира (Великого Объединения Сил) о том, что кварки и лептоны состоят из более фундаментальных частиц – преонов.

- бозоны предполагают существование дискретных возбужденных состояний. Наиболее характерным свойством ЭЧ является их способность распадаться и самопревращаться друг в друга при столкновении. Большинство ЭЧ нестабильны .