Атомная энергия и космос - это уже реалии нашего времени. С 2005 года проводятся международные конференции, на которых обсуждают вопросы - на каких орбитах должны работать космические ядерные установки.
Атомная энергия будет использоваться в космосе и в мирных, и в военных целях. К сожалению, этого требует международная политическая обстановка. Россия больше заинтересована в развитии военной составляющей, а Америка и страны Европы в мирном применении.
Атомная энергия и космос - это направление развития и атомных военных установок, что несколько раз официально подтверждалось министром по атомной энергии РФ. Такой двигатель создан, и, если возникнет потребность, российская промышленность может начать его серийное производство.
Международной общественностью широко обсуждается идея - исследовать планеты Солнечной системы с помощью автоматических космических кораблей с атомным двигателем. НАСА ведет подобные разработки. Проект называется “Прометей”. Он заключается в реализации возможности использовать атомную энергию в космосе, поскольку, по мнению исследователей, только этот вид энергии может дать возможность по настоящему заняться изучением планет Солнечной системы. Однако, запуск корабля с радиоактивными материалами на борту может стать катастрофой, если с ним что-либо случится на старте. Нынешние космические корабли, работающие на солнечной энергии, не могут помочь в исследованиях в отдаленных районах солнечной системы, где свет Солнца слаб и рассеян в пространстве. НАСА считает, что только атомная энергия может вывести исследователей в глубокий космос. Атомный реактор будет, примерно, в 10 тысяч раз меньше обычного атомного реактора, который используется в исследовательских лабораториях, и в сотни раз более мощный, чем нынешние станции, которые работают от солнечных батарей. Ядерный двигатель не только даст возможность станции управлять радарами и другими чувствительными инструментами, но и поможет ей более свободно менять курс в космосе.
Кроме того, российскими и западными учеными рассматривается проект создания космических солнечных электростанций. Для доставки на рабочие орбиты элементов космических солнечных электростанций и их сборки, а в дальнейшем и обслуживания станции потребуется разработка монтажных, воздушно-космических и межорбитальных транспортных космических комплексов, что в целом представляет не менее сложную задачу, чем создание самих электростанций. Но в любом случае солнечные электростанции в космосе представляются перспективным вариантом решения энергетических проблем на Земле.
Описанные в этой главе опасности ядерной энергетики не должны заслонять от нас ее преимущества. Сейчас на Земле живет более 5 миллиардов человек, скоро их станет 8 миллиардов. Всем им необходима энергия. Хищническое сжигание ископаемого топлива погубило бы окружающую среду, неизбежно привело бы к изменениям климата, лишило бы наших потомков запасов этого ценного сырья.
Наиболее чистый и, к сожалению, малопопулярный источник - солнечная энергетика - лишь начинает развиваться. Энергия воды, ветра и приливов явно недостаточна для удовлетворения растущих потребностей многомиллиардного населения.
Ядерные реакторы при нормальной эксплуатации, когда соблюдаются все необходимые правила, являются экологически безопасными. Они расходуют сырье (уран и плутоний), которое ни для чего другого не пригодно. К тому же из малого количества урана можно получить большое количество энергии, что дает возможность создать долгосрочные запасы ядерного топлива без значительных складских расходов. Итак, перед нами огромные преимущества ядерной энергии против возможности крупномасштабного радиоактивного заражения. Вообще-то вероятность такого несчастного случая можно свести к ничтожному уровню, если все страны согласятся принять немецкий стандарт безопасности, что совершенно неизбежно после предупреждения, которое получил весь мир после катастрофы на атомном реакторе в Чернобыле. Более того, отметим, что дальнейшее хищническое сжигание ископаемого топлива может привести к экологической катастрофе, последствия которой поистине непредсказуемы для всего живого на земле.
В конечном счете уголь и нефть, также как и уран с плутонием, в перспективе должны уступить место более надежным и экологически безопасным технологиям в энергетике, разработке которых ученые должны посвятить свои будущие проекты и научные исследования.
Ядерная мировая война - ужаснейшая из возможных катастроф, куда хуже, чем любые эпидемии чумы, землетрясения, извержения вулканов и химические экологические катастрофы вместе взятые. Конечно, все правительства на Земле сейчас делают все возможное, чтобы предотвратить такой конфликт, поскольку, в отличие от прежних завоевательных войн, в этой войне победителей не будет, будут только потерпевшие.
Однако абсолютно исключить возможность такой войны при сегодняшней напряженности в международных отношениях нельзя, тем более что она может разразиться из-за технической неисправности или по воле сумасшедшего диктатора. Результатом был бы не только счет жертвам на миллионы и миллиарды, но и радиоактивное заражение всего уцелевшего, особенно генофонда растений, животных и людей. Многие виды вымрут, поскольку поднятая ядерными взрывами пыль на многие месяцы закроет Солнце, поглотит часть солнечного излучения, вызовет новый ледниковый период. Вся человеческая цивилизация, от транспорта до здравоохранения, будет разрушена, если вообще в этой войне будут выжившие. Пройдут многие столетия, прежде чем Земля сможет хотя бы частично восстановиться после страшной катастрофы.
Водородная бомба - еще более страшное оружие, чем атомная бомба. В ней за счет взрыва урана или плутония достигаются температуры порядка нескольких миллионов градусов. При этих условиях находящиеся внутри бомбы изотопы водорода сливаются в ядра гелия и освобождают неописуемое количество энергии. Здесь мы видим дьявольскую комбинацию расщепления ядер и ядерного синтеза. Сравнительно небольшая атомная бомба, разрушившая японский город Хиросиму в 1945 году, обладала взрывной силой в 20 килотонн тринитротолуола (тротила) - обычной взрывчатки, используемой в качестве эталона. Мощность же самой большой из взорванных водородных бомб составила 58 мегатонн, что примерно соответствует 3000 таких бомб, как та первая, взорванная в Хиросиме.
Только в США и бывшем Советском Союзе вместе взятых имеется около 40 000 ядерных зарядов разной мощности. Лишь малой части этого запаса хватило бы для полного уничтожения жизни на Земле.
На атомных электростанциях энергия ядра освобождается, но тут же снова сковывается. Цепные реакции протекают здесь под полным контролем и обеспечивают равномерную подачу электроэнергии. В атомной бомбе неконтролируемые цепные реакции протекают с расщеплением такого количества ядер, что за доли секунды выделяется огромное количество энергии, способное вызвать невероятные разрушения. Для такого взрыва необходим практически чистый уран-235 или плутоний-239. Пассивный 0-238, способный предотвратить катастрофу, отделяется изотопными фильтрами.
Кроме того, необходимо наличие определенного минимального количества расщепляющегося материала, критической массы, чтобы нужное количество нейтронов могло вызвать расщепление ядер, не вылетая за пределы заряда. Эта критическая масса составляет для урана, как мы уже упоминали, 23 кг, а для плутония-239 всего 5,6 кг - шарик размером с теннисный мяч. Есть разные типы атомных бомб. Например, можно над целью соединить два куска урана с массой каждого ниже критической; соединившись, они превзойдут критическую массу. Исходный импульс для начала цепной реакции обеспечивает источник нейтронов. И тут начинается ад! Почти каждый нейтрон расщепляет новое ядро, возникающие при этом 2-3 новых нейтрона вызывают новые распады.
Никакой регулирующий стержень не остановит нарастающую нейтронную лавину. За несколько миллиардных долей секунды в результате бесчисленных ядерных распадов выделяется не только колоссальная энергия, но и смертельная радиация. Высокоактивные продукты распада, которые в мирное время заливают стеклом и хранят в соляных пластах, сыплются с неба на поля, леса и города, неся гибель всему живому.
Исчезающая при взрыве масса сравнительно невелика. При взрыве бомбы в Хиросиме превратился в энергию всего 1 г вещества, но это унесло 200 ООО человеческих жизней.
Ядерный взрыв на атомной электростанции невозможен даже при выходе из строя всех систем безопасности или оккупации станции террористами, потому что ядерное топливо в реакторе содержит всего 3% из расщепляющегося U-235, тогда как для ядерного взрыва потребовалась бы гораздо более высокая степень обогащения. Даже топливо бридеров на быстрых нейтронах не настолько обогащено, чтобы взорваться, подобно атомной бомбе, как часто утверждают противники этих реакторов. В их тепловыделяющих элементах содержится всего 20-30% расщепляющегося материала, а в атомной бомбе - почти 100%.
До недавнего времени во многих странах с радиоактивностью обращались, да и до сих пор часто обращаются весьма легкомысленно. Взрываются атомные бомбы всех типов, ядерные отходы закапывают в землю без соблюдения каких-либо правил, либо сбрасывают в море. Так, в бывшем СССР по данным футуролога Р.Юнгка еще до Чернобыльской аварии целые населенные пункты были переселены из-за радиоактивного заражения, во Франции на регенерационной установке La Hague произошла целая серия мелких аварий, повлекшая за собой более или менее значительные радиоактивные выбросы. После запрещения испытаний ядерного оружия в трех сферах (в атмосфере, в космическом пространстве и под водой; Московский договор 1963 года) загрязненность окружающей среды радиоактивными веществами пошла на убыль. Но наличие соседних стран, не обладающих такими традициями экологической безопасности, как Германия, продолжает вызывать беспокойство. Страшная авария на реакторе в Чернобыле со всей очевидностью показала нам, какая опасность исходит от атомных электростанций в других странах. А против уголовников, террористов или военной угрозы нет стопроцентной защиты и в Германии.
Градирни атомных электростанций мощностью 500 МВт каждую секунду выбрасывают в атмосферу около тонны водяного пара. За год испаряется примерно 32 миллиона тонн воды, что составляет 16% от испарения всего озера Бодензее. На озере эта влага выпаривается с большой открытой поверхности, тогда как в градирне выброс пара сконцентрирован на малом пространстве. Это при определенных метеорологических условиях может изменить локальный климат, что выражается в появлении тумана и облаков, уменьшении солнечного излучения и более частых осадках. Особенно большие проблемы возникают осенью, когда влажность воздуха особенно высока; в сухую погоду влияние выбросов несущественно. На макроси-ноптическую ситуацию градирни не оказывают влияния.
Впрочем, все сказанное относится не только к атомным электростанциям, но и к любым электростанциям, где применяются градирни.
Соляные массивы, которые предназначены для захоронения радиоактивных отходов, представляются нам на современном уровне знаний достаточно надежными. Благодаря пластичности форм каменной соли в массиве отсутствуют разрывы и трещины, через которые внутрь могла бы попасть вода, а возникающие изредка полости быстро затягиваются.
Кроме того, соляные массивы очень стабильны. Выбранные в Германии для захоронения соляные жилы уже 100 миллионов лет не соприкасаются с водоносными слоями, на них не влияют окружающие геологические изменения,
Градирни на атомной электростанции, находящейся в Библисе. Каждая из этих градирен за год выбрасывает огромное количество воды — 30 миллионов тонн.
например такие, как формирование гор.
Каменная соль обладает высокой теплопроводностью, что является очень важным фактором в первые несколько сотен лет после захоронения. Особенно высокоактивные отходы, как уже было сказано выше, заплавляются в стекло, становясь его частью, и уже не могут из него вымываться. Кроме того, это стекло находится в коррозионно-стойкой оболочке. Вследствие этого утечка радиоактивности практически невозможна, даже если вопреки всему вода проникнет в могильник. Радиоактивное загрязнение окружающей среды становится возможным только в том случае, если зараженная радиоактивными отходами вода могла бы подняться сквозь сотни метров скальных пород и смешаться с грунтовыми водами. С точки зрения современной науки это не может произойти. Добавим к этому также, что интенсивность радиоактивного излучения и тепловыделения уже приблизительно через 1000 лет в значительной мере снизится.
Регенерационные установки, как и атомные электростанции, подчиняются действующим в ФРГ Нормам радиационной безопасности, согласно которым эквивалентная доза, обусловленная сточными водами и выбросами в атмосферу, не должна превышать 0,3 мЗв в год на душу населения. До 1991 в стране действовала одна небольшая регенера-ционная установка в Карлсруэ, на которой уровень радиационного загрязнения среды был всегда существенно ниже максимально допустимого. Однако опасность крупных установок нельзя недооценивать. Ведь при растворении топливных стержней в азотной кислоте выделяются газообразные и летучие продукты распада. Эти вещества, конечно, улавливают разнообразными фильтрами, но стопроцентная очистка все равно невозможна. В окружающую среду постоянно идут радиоактивные выбросы, например иод-129, особенно опасный для щитовидной железы, и крип-тон-85. Даже в нормальном режиме работы регенерационные установки дают больше радиоактивных выделений, чем атомные электростанции. Гораздо страшнее могут быть последствия неисправности или саботажа. Если, например, выйдет из строя система охлаждения промежуточного хранилища для ядерных отходов, то огромное количество опасных для жизни веществ попадет в окружающую среду и сделает целый регион непригодным для жизни. Разумеется, в Германии - стране с высоким уровнем требований по безопасности и охране здоровья, делается все, чтобы не допустить подобных несчастных случаев. Вероятность аварии ничтожно мала.
Тем не менее в Германии, по-видимому, никогда не будет крупной регенерацион-ной установки. От планировавшейся постройки такого объекта в Вакерсдорфе пришлось отказаться. Топливные элементы из Германии будут передаваться на регенерацию в другие страны.
