Атомная энергия

Ядерная энергия (Nuclear Energy)

Технически используемая энергия, выделяющаяся в ходе превращений атомных ядер (см. Атомное ядро) – ядерных реакций. В настоящее время существуют три физически различных способа использования А. э.

Первый основан на использовании энергии, выделяемой при распаде радиоактивных ядер. Примером являются радионуклидные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ), используемые для энергоснабжения необслуживаемых или малообслуживаемых устройств (космические аппараты, навигационное оборудование и т. д.). Принцип их действия основан на преобразовании тепла радиоактивного распада в электрическую энергию. На практике такие устройства могут использовать лишь ограниченное количество искусственно получаемых радионуклидов: ⁹⁰Sr, ¹³⁷Cs, ¹⁴⁴Ce, ¹⁴⁷Pm, ²¹⁰Po, ²³⁸Pu, ^{242, 244}Cm. Другим типом радионуклидного источника энергии являются атомные (ядерные) батареи, основанные на прямом преобразовании А. э. путем непосредственного сбора электрически заряженных частиц – продуктов радиоактивного распада. В них, помимо упомянутых выше радионуклидов, используются ⁶⁰Со и ⁸⁵Kr.

Вторым способом использования А. э. является ядерный синтез – слияние двух легких ядер в одно, более тяжелое. По удельному (на единицу массы исходного ядерного горючего) энерговыделению синтез существенно превосходит все другие способы. Однако технически реализовать энергию синтеза (термоядерную энергию) в настоящее время удается лишь в ходе неконтролируемого быстропротекающего процесса – термоядерного взрыва. Овладение же управляемым термоядерным синтезом является одной из главных технологических задач, стоящих перед человечеством. Это обеспечит его практически неисчерпаемым источником энергии (при использовании в реакции синтеза дейтерия – тяжелого изотопа водорода, в малых количествах содержащегося в обыкновенной воде). Некоторые успехи на этом направлении достигнуты, но в ближайшем будущем рассчитывать на масштабное развитие термоядерной энергетики не приходится.

Третий способ базируется на использовании энергии, выделяющейся при делении тяжелых ядер [в первую очередь некоторых изотопов урана (U) и плутония (Pu)] на два ядра-осколка в ходе самоподдерживающегося процесса – цепной ядерной реакции деления. Именно этот способ лежит в основе современных ядерных технологий как гражданского, так и военного назначения. Он реализуется в устройствах и установках, где такая реакция протекает либо в контролируемом по динамике энерговыделения режиме (ядерный реактор), либо в неконтролируемом взрывном (ядерный заряд). Делительные технологии являются первичными по отношению к двум указанным выше способам использования А. э., поскольку энерговыделяющие радионуклиды в промышленных количествах могут быть получены лишь в реакторных технологиях, а устойчивое зажигание взрывной термоядерной реакции в настоящее время невозможно без применения делительного инициатора.

 См. также: Атомная электростанция; Международный термоядерный экспериментальный реактор.

Лит.: Штань И.И., Спирин А.Н. Источники тепловой и электрической энергии на радионуклидах. М.: МИФИ, 1986. С. 3–8;

Голубчиков Л.Г. ИТЭР: решающий шаг. М.: МИФИ, 2004. С. 15–17;

Колдобский А.Б. 50 вопросов и ответов об атомной энергетике и ядерном топливе. М.: ТВЭЛ, 2006. С. 56.

А.Б. Колдобский