Джерело невичерпної енергії

Сьогодні всі добре розуміють, що освоєння джерела енергії, на жаль, можуть скоро виснажитися. Найбільш забезпечені паливом атомні електростанції могли б, звичайно, ще не одну сотню років постачати людство електроенергією. Однак величезна кількість радіоактивних відходів- «довгожителів», що залишаються після їхньої роботи, і небезпека наслідків у разі аварії неабияк обмежують можливість загального переходу на атомну енергетику. А тому пошуки альтернативних джерел енергії йдуть особливо інтенсивно. В найближчі 50 років на Землі повинні з'явитися перші термоядерні електростанції, які покликані вирішити проблему безпечного і практично невичерпного джерела енергії. Реакція злиття ядер називається термоядерною, бо вона ініціюється за рахунок енергії теплового руху, що дозволяє атомним ядрам подолати силу кулонівського відштовхування і зблизитися настільки, що починають діяти сили ядерного тяжіння.

Тому для запуску термоядерної реакції треба просто нагріти необхідні компоненти і утримати їх разом, не давши розлетітися через величезний тиск і швидкість теплового руху. При 100 мільйонах градусів, необхідних для початку реакції, випарується будь-який матеріал, тому плазму у вакуумі утримують всередині реактора за допомогою магнітного поля дуже високої напруженості. При таких температурах електрони відриваються від ядер і речовина переходить в стан плазми. Поле не дає зарядженим частинкам вилітати за межі «плазмового шнура», зате нейтрони, які утворюються під час реакції синтезу магнітним полем не затримуються і передають свою енергію стінок установки, які охолоджуються, наприклад, рідким літієм. Добутий в парогенераторі пар можна направити на турбіну, як у звичайних електростанціях.

В 1991 році - вперше  була досягнута потужність термоядерної реакції в 1 МВт на сучасному токамаці - JET (Joint European Torus) в місті Абінгдоні, недалеко від Оксфорда, в науковому центрі Culham lab. Сьогодні на JET досягнутий рубіж в 300 млн. Градусів і 16 МВт потужності при секундної тривалості імпульсу.

1998 рік - закінчено інженерний проект токамак-реактора ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Роботи проводилися спільними зусиллями чотирьох сторін: Європи, Росії, США і Японії - з метою створення першого експериментального реактора, розрахованого на досягнення довготривалого термоядерного горіння суміші дейтерію з тритієм.

2010-2015 роки - планується завершити будівництво токамак-реактора ITER з повною потужністю термоядерних реакцій не менше 1 ГВт при часі безперервного горіння плазми десятки хвилин. Відбуватися воно буде за участю Канади, але без США, що вийшли з консорціуму. Вартість даного проекту оцінюється в 5 млрд. Доларів.

Паливний цикл розроблюваних термоядерних реакторів в точності повторює послідовність ядерних реакцій, що відбуваються при вибуху водневої бомби. Вибуховою речовиною термоядерної бомби є дейтерид літію-6 - з'єднання важкого ізотопу водню (дейтерію) і ізотопу літію з масовим числом 6. Дейтерид літію-6 - тверда речовина, і це дозволяє зберігати «сконцентрований» дейтерій при плюсових температурах. Другий компонент сполуки, літій-6, - це сировина для отримання самого дефіцитного ізотопу водню - тритію. При опроміненні його нейтронами він розпадається на необхідний для термоядерної реакції тритій і не використовуваний гелій. У термоядерної бомби нейтрони, необхідні для термоядерної реакції, «забезпечують» вибух атомного «капсуля», і той же вибух створює умови, необхідні для початку реакції термоядерного синтезу, - температуру до 100 мільйонів градусів і тиск в мільйони атмосфер.

Таким чином, термоядерний реактор буде спалювати дейтерій і літій, а в результаті реакцій буде утворюватися інертний газ гелій.

Для роботи необхідно дуже невелика кількість літію та дейтерію. Наприклад, реактор з електричною потужністю 1 ГВт спалює близько 100 кг дейтерію і 300 кг літію в рік. Якщо припустити, що всі термоядерні електростанції будуть виробляти 10 трлн. кВт • год електроенергії на рік, тобто стільки ж, скільки сьогодні виробляють всі електростанції землі, то споживання дейтерію і літію складуть всього 1500 і 4500 тонн на рік. При такому витраті дейтерію, який міститься у воді (0,015%) вистачить на те, щоб постачати людство енергією протягом багатьох мільйонів років. Але оскільки для виробництва тритію необхідний літій, енергетичні ресурси такого типу реакторів обмежені запасами літію. Розвідані рудні запаси літію становлять 10 млн. тон, і цих запасів повинно вистачити на багато сотень років. Крім того, літій міститься в морській воді в концентрації менше 0,0000002% і кількості, що перевищує в тисячі разів розвідані запаси.

Крім термоядерної енергетики на літій претендує сучасна радіоелектронна промисловість. Всім добре відомі літій-іонні акумулятори для стільникових телефонів, відеокамер і фотоапаратів, в яких використовується той же самий літій. Це найлегший метал, і тому в 30-граммовом Li-ion-акумуляторі знаходиться істотно більше атомів, здатних до електрохімічної реакції, ніж в 100-граммовом нікель-кадмієвому, а отже, і запасена в акумуляторі енергія виявляється істотно вищою.

У природній суміші ізотопів на частку літію-6 доводиться тільки 7,5%, тому дбайливі господарі вже сьогодні відокремлюють його від основного ізотопу літій-7 і складують в якості стратегічних запасів. Правда, тритій можна отримувати і з літію-7, але даний спосіб поки не планується до промислового застосування. У світлі енергетичної кризи особливо актуальні і зрозумілі вимоги виробників акумуляторів не викидати тих, які відслужили свій вік батарей на звалище, а здавати для повторного використання цінних і рідкісних металів, які знаходяться в них Хоча можливо, що саме міські звалища і будуть тими самими родовищами корисних копалин, які доведеться «розробляти» нашим нащадкам ...

Крім злиття тритію і дейтерію можливий чисто сонячний термояд, коли з'єднуються два атоми дейтерію. У разі освоєння даної реакції енергетичні проблеми будуть вирішені відразу і назавжди. Однак здійснити злиття двох ядер дейтерію - справа дуже непроста. У будь-якому з відомих варіантів керованого термоядерного синтезу термоядерні реакції не можуть увійти в режим неконтрольованого наростання потужності без подальшого зриву плазми і припинення реакцій. Таким чином, термоядерним реакторів притаманна внутрішня безпека.

Початкове паливо, спожите термоядерним реактором (дейтерій і літій), як і кінцевий продукт реакцій (гелій), не радіоактивні. Радіоактивними є проміжні продукти реакцій. У реакторі, що використовує реакцію злиття дейтерію і тритію, існують два принципових джерела радіоактивності. Перший - тритій, який бере участь в паливному циклі реактора. Тритій радіоактивний і перетворюється в гелій-3 з випусканням бета-випромінювання з періодом напіврозпаду 12,3 року. Друге джерело радіоактивності - це активація нейтронами конструкційних матеріалів внутрішньої стінки і теплоносія. У результаті опромінення нейтронами в них можуть утворюватися і накопичуватися радіоактивні продукти ядерних реакцій.

Фахівці стверджують, що термоядерна електростанція з тепловою потужністю 1 ГВт в плані радіаційної небезпеки еквівалентна урановому реактору поділу потужністю 1 КВт (типовий університетський дослідний реактор). І ця обставина багато в чому є вирішальним чинником, що викликає пильну увагу урядів багатьох країн до термоядерної енергетики. Майже повна відсутність радіоактивних відходів і мінімальність радіоактивної небезпеки навіть у разі катастрофічного руйнування термоядерного реактора в поєднанні з величезними запасами палива для таких електростанцій робить термоядерну енергетику вкрай перспективною в плані подолання енергетичної кризи.

ТОКАМАК - це один з варіантів пристрою, здатного формувати довгоживучу гарячу плазму високої щільності. При досягненні певних параметрів плазми в ній починається термоядерна реакція синтезу ядер гелію з вихідної сировини - ізотопів водню (дейтерію і тритію). При цьому в токамак-реакторі повинно вироблятися істотно більше енергії, ніж витрачається на формування плазми.

Вперше схема магнітного термоядерного реактора була запропонована в 1950 році Андрієм Дмитровичем Сахаровим та Ігорем Євгеновичем Таммом. Токамак являє по суті порожнистий бублик (тор), на який намотаний провідник, який утворює магнітне поле. Основне магнітне поле в камері-пастці, що містить гарячу плазму, створюється тороїдальними магнітними котушками. Істотну роль в утриманні плазми грає плазмовий струм, який протікає вздовж кругового плазмового шнура і створює полоідальное магнітне поле. Струм в плазмі підтримується вихровим електричним полем, створюваним первинною обмоткою індуктора. При цьому плазмовий виток грає роль вторинної обмотки.

В. Демченко

Родовища урану в Україні

Відомо більше сотні мінеральних руд урану, вони різні за хімічним складом, походженням, концентрації урану, з усього різноманіття лише дюжина становить практичний інтерес. Основними представниками урану, що мають найбільше промислове значення, в природі можна вважати оксиди - уранініт і його різновиди (настуран і уранова чернь), а також силікати - Коффіна, титанати, водні фосфати і арсенати уранілу - уранові слюдки.

      Настуран (U3O8), він же уранова смолка або смоляна обманка "Пекло України", який утворює схованокристалічні колломорфні агрегати - вулканогенний і гідротермальний мінерал, представлений в палеозойських і більш молодих високо- і середньотемпературних утвореннях.

    Постійні супутники настурану - сульфіди, арсеніди, самородні вісмут, миш'як і срібло, карбонати і деякі інші елементи.

    Ці руди дуже багаті ураном, але рідко зустрічаються, найчастіше у супроводі радію, це зрозуміло: радій є продуктом ізотопного розпаду урану (але не обов'язково, збагачують і витягують - звичайною промисловою пластовою самородною сіркою, а далі відновлюють самородним пластовим вугіллям-антрацитом Донецької області південного сходу України і вуглецем - як червоний кіновар, 

Найбільші родовища - Україна (Луганська та Житомирська обл.)

Дані родовища урану України в Кіровоградській області представлені ендогенними родовищами в альбітитах і екзогенними родовищами у відкладеннях платформного чохла Українського щита. Найбільш продуктивні тектоно-метасоматичні зони Кіровоградского блоку Українського щита:  Северинівське, Мічурінське, Північно-Коноплянське  і Юр'євськt родовище. Звенигородсько-Ганнівське зона -Ватутінське родовище.  Центральноукраінський район- Новокостянтинівське родовище

Рентабельність видобутку зростає за рахунок значного вмісту ряду хімічних елементів: Мо (молібден), Re (реній), Se (селен), V (ванадій), Sc (скандій), що дає можливість комплексного використання мінеральної сировини.

    Розробка родовищ урану способом підземного вилуговування (ПВ) включає подачу в рудоносний пласт або блок хімічного реагенту, який переводить уран в розчин, фільтрацію витравлюючого розчину через рудоносну товщу, повернення урановмісних розчинів на поверхню і подальший сорбційне витяг з розчинів. Переклад урану в розчин в процесі ПВ здійснюється в надрах за допомогою робочого реагенту - водного розчину сірчаної кислоти (кислотний спосіб ПВ) або бікарбонату лугів (карбонатний спосіб ПВ).

    Видобуток і переробка уранової руди на території України були розпочаті в кінці 1940-х р XX в. Ці роботи здійснювалися в умовах секретності без дотримання вимог екологічної безпеки - не було дотримано і застосовані норми маркування особливо небезпечних вантажів ДОПНВ (компетенція УДАІ МВС України).

Новокостянтинівське родовище в Кіровоградській області (центральна і південна частина, Україна).

    Будівництво Новокостянтинівського родовища уранових руд у Кіровоградській області, Україні (південне Придніпров'я, центральна і південна частина України), почалося в 1984 році (під ЧАЕС), але пізніше, у зв'язку з відсутністю експертизи та грамотної дорожньої розмітки на підприємстві, як і системи маркування особливо небезпечних вантажів ДОПНВ МВС України оборонних галузей промисловості, було законсервовано, а з 1989 року припинилося. На момент поновлення будівництва родовище було розкрито трьома стовбурами, два з яких на горизонті 300 м були збиті між собою горизонтальними гірничими виробками і готові до ведення гірничих робіт з підготовки до видобутку.

    У 1945 р XX в. в Північному Криворіжжі (Дніпропетровська обл., кордон з Харківської обл., Україна) було виявлено нове родовище урану - Первомайське. Слідом за ним в 1946 році неподалік знайшли і Жовторіченського родовище. А через рік тут функціонувало спеціалізоване підприємство з розвідки уранових та інших надр з назвою "Кіровська експедиція".

З точки зору кліматичних, геоморфологічних, гідродинамічних і гідрогеохімічних умов, а також потенційних джерел урану Кіровоградський блок представляється досить перспективним для пошуків поверхневих молодих концентрацій урану. Перспективною зоною пошуків таких концентрацій можна вважати південне обрамлення району альбітитових родовищ, а саме, лівобережжя Південного Бугу в поєднанні з його лівими притоками - Синюхою, Інгулом і Інгульцем.

Ця гідрогеологічна система визначає ділянки, де сприятливо поєднуються місця розвантаження збагачених ураном підземних вод, ступінь аридності клімату з лужною реакцією грунтових вод і наявність серед покривних фацій порід-осадників.

Поряд з родовищами урану, особливо в Кіровоградській області в воді озер знайдено запаси дейтерію

В. Демченко

Європейські міста, які дарують новорічний настрій

Кожен, хто в період зимових свят відвідає головну ялинку України, що на Софійські площі, не зможе не помітити напрочуд теплу та веселу атмосферу, яка підсилена сміхом і піснями. Тепер в українців є можливість не лише побачити новорічну красуню, яка прикрашена іграшками зі всієї України, але й завітати на новорічну ярмарку, спробувати традиційні страви, послухати гарні пісні, а найсміливіші можуть покататися на спеціально сконструйованій гірці. Дійсно, усе світиться в передчутті змін.

Символічно, що це перша справжня ялинка за всю історію української незалежності, адже деякі кажуть, що в минулі роки новорічна окраса була такою ж штучною, як і вся політична система. Будемо сподіватися, що наша ялинка дійсно є провісником змін та оновлення, адже вона несе гарну енергетику та дарує незабутній передноворічний настрій, незважаючи на те, що в день відкриття в Києві йшов дощ та було достатньо тепло. Усі європейські країни в грудні також «відкривають» свої Новорічні ялинки, проводять зимові ярмарки, збирають тисячі туристів. Отож, ось вони - найяскравіші святкові місця Європи!

Париж, Франція

Цьогоріч країна здивувала світ одразу двома незвичайними ялинками: перша – американського скульптора Адама мак Карті, яку позаочі називають «французькою іграшкою для дорослих» та дивуються з її незвичайних форм та відсутності традиційних прикрас. Але зрештою, Париж завжди був відкритим до нових видів мистецтв та експериментів.

Інша – встановлена коштами Російської Федерації, яка красується на фоні знаменитого Notre Dame. Як зазначає посол РФ у Франції, такий «подаруночок» не має нічого спільного з політикою.

Велика Британія, Лондон

Лондон також засяяв новорічними вогниками, які прикрашають нині усе місто. Як зазначає британське видання Time Out, «Тепер Oxford Street, Covent Garden, Regent Street, Westfield надають Лондону особливий, святковий вигляд, а його жителям та гостям – передноворічний настрій». На мою думку, цього року це одне із найкрасивіших міст світу, де дизайнери на славу постаралися і зробили усе, щоб місто буквально сяяло.

Берлін, Німеччина

Берлін як завжди радує величезною кількістю новорічних ярмарок, особливо яскравим є Berlin Christmas market 2014, який пропонує відвідувачам 250 крамничок з сувенірами, традиційною їжею та напоями, а також піднімає настрій веселими новорічними мотивами й танцями. Вхід безкоштовний для усіх бажаючих 

Рим, Італія

Незабутній вигляд має й італійська столиця на різдвяні свята, яка також приваблює мільйони туристів святково прикрашеними вулицями, затишними кав’ярнями і ярмарками. Багато модниць також поспішають в Італію, щоб поєднати «приємне з корисним», адже з 3 січня там починаються великі новорічні розпродажі.

Наближаються новорічні та різдвяні свята, але це ще не привід провести усі вихідні за переглядом старих добрий фільмів та поїданням улюблених салатиків. У світі є стільки усього дивовижного, особливо у цю пору року - самий час розпочати, ну хоча б з нашої, вітчизняної, але такої ж прекрасної ялинки

Олена Бурутіна