XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Мирный атом

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Годлевский С.М. 1

---

1ЧОУ «Романовская гимназия»

Мацкайлова Е.В. 1

---

1ЧОУ "Романовская гимназия"

Работа в формате PDF

1.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В настоящее время тема «Мирного атома» очень актуальная, поскольку эта отрасль стратегически важна для России. Развитие атомной отрасли – не только необходимое условие экономического роста, но и усиления ее позиций на международной арене и укрепления суверенитета. Ядерные технологии позволяют успешно решать разноплановые задачи: от обеспечения электроэнергией предприятий и населения страны до диагностики и лечения смертельно опасных заболеваний. Помимо атомной энергетики и ядерной медицины еще одной областью применения мирного атома являются атомные ледоколы, выводящие суда по Северному морскому пути.

Однако специалистов в этой отрасли не хватает. Уже известно, что к 2030 году компании «Росатом» понадобится более 350 тыс. новых сотрудников. Все это повышает интерес к атомной энергетике у подрастающего поколения.

Цель работы - исследовать мирный атом, выяснить, как он работает, и где его применяют.

Задачи работы:

- рассмотреть виды мирного атома;

- изучить этапы развития атомной отрасли России;

- исследовать следующие направления использования мирного: ледокольный флот, АЭС, ядерная медицина;

- посетить выставку «Атом» на ВДНХ в Москве и информационный центр атомной энергетики ИЦАЭ в Санкт-Петербурге с целью сбора уникальной информации по проекту;

- разработать анкету и провести анкетирование среди разных групп населения для изучения общественного мнения и отношения людей к технологиям мирного атома;

- выяснить перспективы применения мирного атома в народном хозяйстве России.

Объект исследования - мирный атом и возможности его применения в различных отраслях народного хозяйства РФ.

Предмет исследования - направления использования мирного атома в народном хозяйстве России.

Гипотеза – использование ядерных технологий в народном хозяйстве экологично и безопасно для здоровья граждан.

В работе были использованы следующие методы научного познания: системный подход, исторический метод, логический метод, методы анализа, группировки и сравнения.

Информационной базой исследования послужили книги и научные статьи по данной тематике, электронные ресурсы и специализированные сайты, а также материалы экскурсий и выставок по мирному атому в павильоне «Атом» ВДНХ в Москве и ИЦАЭ в Санкт-Петербурге.

Работа состоит из двух глав, семи пунктов, введения, заключения, списка использованных источников и литературы.

Часть 1 Что такое мирный атом и где его применяют

«Атом должен быть не солдатом, а рабочим!»

Курчатов И.В.

1.1. Сущность и виды мирного атома

Мирный атом – это обширное направление в сфере ядерных исследований, нацеленное на применение результатов научных изысканий и разработок на благо человечества.

Мирный атом включает в себя ядерные технологии в области атомной энергетики (АЭС), ядерную медицину, ледокольный флот, фармацевтику, синтез новых материалов, инновационное сельское хозяйство (см. табл. №1).

Таблица №1 Виды ядерных технологий и их применение

Источник: составлено автором

С использованием ядерных технологий проектируется новые типы реакторов для АЭС и медицинское оборудование, разрабатываются инновационные методики лечения и создаются радиофармпрепараты. Всё это сопровождается развитием цифровых технологий. Это, в свою очередь требует новых высококвалифицированных кадров, а, значит, будут создаваться новые рабочие места в экономике и развиваться образование.

Поэтому эта отрасль становится настоящим локомотивом для экономики и технологического развития нашей страны.

1. 2. Исторические этапы развития атомной отрасли России

В 2025 году атомной отрасли России исполнится 80 лет. Точкой отсчета истории отечественной атомной промышленности является 20 августа 1945 года, когда был создан Специальный комитет при Государственном комитете обороны СССР для руководства работами по «атомному проекту», а также Первое Главное управление при Совете народных комиссаров СССР.

Реализация советского «атомного проекта» позволила в короткие сроки достичь ядерного паритета с США. Долгое время отрасль была одной из самых закрытых, и даже о мирных достижениях атомной науки информация была засекречена. Многие доступные нам сегодня технологии и решения - от диагностического медицинского оборудования до охранных систем - разработаны и сделаны на предприятиях атомпрома. [15]

После того как в 1949 году была испытана первая советская атомная бомба и наличие атомной промышленности в Советском Союзе стало известным, с части работ в промышленности и медицине секретность сняли. Однако источники поставки делящихся материалов и их местонахождение оставались секретными или совершенно секретными.

Следует отметить, что не только советский мирный имеет абсолютно военное происхождение. Он является побочным продуктом использования военных технологий. Считается, что впервые вопрос о мирном использовании атомной энергии был поднят 13 ноября 1945 года - через 2 месяца после запуска советского атомного проекта, то есть на самом пике военных разработок. Интересна формулировка: речь шла об использовании отходов атомного производства для мирных целей. [24]

Следующим этапом стал запуск 27 июня 1954 первой в мире атомной электростанции в СССР (Обнинск, Калужская область. 27 июня 1954 года дала ток первая в мире атомная электростанция (АЭС). Ее мощность составила 5 МВт, а электричество, которое вырабатывала станция, поступало для нужды столичного региона.

Пуск первой в мире АЭС был уникальным технологическим достижением. Он стал переломным моментом, который коренным образом изменил развитие человечества. Атом в условиях усиливавшейся мировой гонки вооружений был обращен на службу человеку не в разрушительных, а в созидательных целях. Так, даже в аббревиатуре реактора станции «АМ-1» (атом мирный) было закодировано использование атомной энергии в сугубо мирных целях. [16]

Активное развитие атомной отрасти пришлось на 1970-е годы. В этот период мировое потребление электроэнергии начало бурно расти и существующие гидроэнергетические ресурсы большинства развитых стран уже не могли удовлетворить спрос. В результате начали резко расти цены на основные виды топлива.

Во второй половине XX века СССР активно наращивал потенциал в атомной энергетике. В 1964 г. в СССР запустили первый водо-водяной реактор на Нововоронежской АЭС. В 1973 году был введен в эксплуатацию первый в мире энергетический реактор на быстрых нейтронах. В 1974 году – первый реактор на Ленинградской атомной станции. Также советские специалисты построили более 30 энергоблоков за рубежом – в Чехословакии, Венгрии, Болгарии, ГДР, Финляндии и др.

Затем наступила череда катастроф, связанных с АЭС в мире. Это, в первую очередь, аварии на американской АЭС Три-Майл-Айленд, советской Чернобыльской АЭС в 1986 году, а также на японской АЭС «Фукусима-1» в 2011 году. Это привело к резкому замедлению темпов развития атомной отрасли в 1980–1990 годах.

Однако в связи с кризисом энергопотребления на мировом рынке в последнее десятилетие мы видим значительный рост интереса к атомной энергетике. Так, по данным аналитической системы PRIS (МАГАТЭ), сегодня в мире насчитывается 443 действующих ядерных энергетических реактора в 34 странах мира, еще 52 реактора находятся в процессе строительства. Порядка 70 % мировой атомной генерации приходится на пять государств – Россию, США, Францию, Китай, и Южную Корею.

Такие страны, как Турция, Белоруссия, Бангладеш, Египет и ряд других, в недавнем прошлом приняли решение о строительстве первых АЭС на своей территории и уже сегодня на практике реализуют эти планы.

Сегодня Госкорпорация «Росатом» – одна из крупнейших генерирующих компаний России. Доля АЭС в выработке электроэнергии в России превышает 20 %, а в европейской части страны достигает 40 %. Всего в 2020 году было выработано 216 млрд кВт/ч, что является абсолютным максимумом за всю историю существования отечественной атомной энергетики. Достигнутые показатели превзошли рекорд 1988 года, установленный совместно всеми АЭС Советского Союза.

Наша страна является признанным лидером по количеству иностранных заказов: в настоящее время подписаны контракты на строительство за рубежом 35 атомных энергоблоков в 12 странах. В стадии реализации находятся 24 блока в 9 странах – это свыше 70 % мирового рынка строительства АЭС.

Будущее российской и мировой атомной промышленности связано с такими направлениями, как развитие двухкомпонентной ядерной энергетики с замыканием топливного цикла, развитие водородной энергетики и массовое коммерческое производство атомных станций малой мощности (АСММ) для энергоснабжения удаленных регионов. Отмечу, что единственная в мире действующая АСММ – плавучий энергоблок «Академик Ломоносов» – уже работает в России с 2019 года и обеспечивает электроэнергией предприятия и жителей Чукотки.

1.3 Направления использования мирного атома в народном хозяйстве России: АЭС, ледокольный флот, ядерная медицина

Наш атомный энергопромышленный комплекс важнейший фактор экономической безопасности России. Он обеспечивает нам сохранение ведущих позиций на основных направлениях научно-технологического прогресса. Доля энергии, вырабатываемой атомными электростанциями в общем энергобалансе страны, составляла на 2018 год около 19%. При этом доля установленной мощности АЭС в два раза меньше — примерно 11%. Таким образом, атомные энергоустановки используются в стране вдвое более эффективно, чем угольные, парогазовые, гидроэлектростанции [2].

Россия является лидером по объему строительства и ввода в эксплуатацию атомных электростанций.

Атомная электростанция — это комплекс, состоящий из необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений, которые нужны для производства энергии. Как топливо станции обычно используют уран-235. Главное отличие АЭС от обычных электростанций сам ядерный реактор (см. рис.1).

Рис. 1 Атомная электростанция. Источник: Росатом.

Развитие атомной энергетики связано с острой нехваткой электроэнергии в мире, а также с поисками экологичных способов ее производства. Поскольку мировой уровень выделяемого углекислого газа составляет в настоящее время порядка 32 млрд. тонн в год и продолжает расти. Прогнозируется, что к 2030 году объем выделяемого углекислого газа превысит 34 млрд. тонн в год.

Решением проблемы может стать активное развитие ядерной энергетики, одной из самых молодых и динамично развивающихся отраслей глобальной экономики. Все большее количество стран сегодня приходят к необходимости начала освоения мирного атома.

Установленные мощности мировой атомной энергетики составляют 397 гигаватт. Если бы вся эта мощность генерировалась за счет угольных и газовых источников, то в атмосферу ежегодно выбрасывалось бы дополнительно около 2 млрд. тонн углекислого газа. По оценкам межправительственной группы экспертов по изменению климата, все бореальные леса (таежные леса, расположенные в северном полушарии) ежегодно поглощают около 1 млрд. тонн углекислого газа, а все леса планеты – 2,5 млрд. тонн углекислоты. То есть, если за критерий взять влияние на уровень углекислого газа в атмосфере, атомная энергетика соизмерима с «экологической мощностью» всех лесов планеты.

АЭС уже больше 10 лет считаются зеленой альтернативой угольным, водным и другим типам генерации. Таксономия устойчивого финансирования ЕС была принята в июне 2020 года. А в июле 2022 года, после многочисленных дискуссий внутри Европейского союза, был опубликован Дополнительный делегированный акт к Таксономии ЕС. В документе определены критерии для квалификации проектов газовой и атомной энергетики в качестве переходных видов деятельности. Дата начала применения положений документа — 1 января 2023 года. Но как работают АЭС? Какие меры предпринимаются для их безопасности? Находим ответы на самые важные вопросы.

Автор нашел интересный факт о том, как связаны между собой пчелы и АЭС. Оказывается у них общая форма - «шестиугольник». Во-первых, шестиугольник - это самая экономичная фигура - при одной и той же площади у него меньший периметр, чем у квадрата или треугольника. Во-вторых, шестиугольники плотно прилегают друг к другу, что обеспечивает прочность и целостность всей конструкции, поэтому наиболее оптимально заполняют окружность. Именно поэтому топливные сборки для реакторов российского дизайна шестигранные. [4] Так многие технологии, в том числе для мирного атома, опираются на то, что создала природа.

Помимо атомной энергетики и ядерной медицины еще одной областью применения мирного атома являются атомные ледоколы, выводящие суда по Северному морскому пути.

Автор узнал, где учился управлять ядерным реактором первый экипаж атомохода «Ленин». Оказывается, обучение проходило на первой в мире Обнинской АЭС. Других действующих энергетических реакторов тогда еще не было. Поэтому и центр подготовки моряков подводников, так как и остался в Обнинске.

Интерес представляет история развития ледокольного флота России. Автор выяснил, что первый в мире атомный ледокол «Ленин» был заложен в 1956 году, а спустя 3 года введен в эксплуатацию. Поэтому история ледокольного флота начинается в 1959 г. С вводом в эксплуатацию Ледокола «Ленин» - первого в мире надводного судна с ядерной энергетической установкой. В настоящее время он стал действующим музеем и стоит на причале в Мурманске.

Чуть позже в 1975 году был создан и введен в эксплуатацию новый атомный ледокол «Арктика». В 1977 году он впервые в мире (по 130 меридиану) достиг северного полюса. В 2011 году он был выведен из эксплуатации.

Атомный ледокол «50 лет Победы» - еще один известный представитель атомного ледокольного флота нашей страны. Этот ледокол впервые в истории арктической навигации провел судно от мыса Дежнева северным морским путем преодолев 12 суток или 2500 морских миль.

Заслуживает отдельного внимания устройство современных атомных ледоколов. Всего в них есть несколько важных понятий, таких как: устройство, реактор, безопасность. Ядерный реактор – это установка, в которой производится управляемая цепная реакция, которая и дает энергию. Другими словами, это - сердце атомохода. Сама установка размещена и выполнена на судне таким образом, чтобы обеспечить защиту экипажа и населения от облучения, а окружающую среду – от загрязнения радиоактивными веществами.

Ледокольный флот России по – праву считается самым мощным в мире. В составе национальной группировки сейчас 41 ледокол, в том числе 34 дизель-электрических и 7 атомных. [26] Самыми мощными в мире на сегодняшний день являются суда нового поколения – атомные ледоколы «Арктика», «Урал» и «Сибирь» (см. рис. 2).

Рис. 2 Атомный ледокол «Арктика».

Источник фото: Страна Росатом [27]

Растущие мощности ледокольного флота России позволят планомерно увеличивать грузопоток по Северному морскому пути. Так в 2023 г. Он достиг значения 36,254 млн тонн, и осуществлять проводку судов по этому важнейшему транспортному маршруту круглогодично .

Одно из самых перспективных направлений развития промышленности — ядерная медицина. Это направление медицины, которое использует радионуклидные фармацевтические препараты для диагностики и лечения. К ядерной медицине относят лучевую терапию и использование высокомощных томографов для диагностики заболеваний.

Автор узнал, что истоком развития ядерной медицины стал один случай, когда в 1903 году известный ученый Мария Кюри подарила несколько миллиграмм радия директору Московского научно-исследовательского института онкологии (сегодня это МНИОИ им. П.А. Герцена) Владимиру Матвеевичу Зыкову. Это послужило импульсом к исследованиям и развитию атома в России в медицинских целях. Развивалась наука, развивалась советская ядерная промышленность, и параллельно – медицина брала самое лучшее от «мирного атома», рождались брахитерапия, терапия костных метастазов, радиосинвэктомия, радиоэмболизация, радиойодтерапия, ПЭТ диагностика, протонная терапия и многое другое. Остановимся поподробнее на некоторых из методов. [23]

В области онкологии ядерная медицина используется для выявления опухолей, метастазов и рецидивов, для определения степени распространенности заболевания. Радиоактивные препараты в безопасной дозировке вводятся в кровь пациента, во время циркуляции крови эта «метка» оседает в скоплениях раковых клеток и впоследствии выявляется при обследовании на томографе. Также ядерная медицина применяется для лечения кардиологических и неврологических заболеваний. Вот только некоторые из возможностей применения ядерной медицины.

Брахиотерапия – это способ облучения опухолей от микроисточников, вводимых непосредственно внутрь пораженного органа. Очень чувствительные к радиотерапии опухоли разрушаются такой низкой дозой излучения, которая совсем не вредит нормальной ткани вокруг опухоли.

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и КТ диагностика позволяет сделать трехмерный снимок, увидеть расположение опухоли, метастазов и патологического очага. ПЭТ-диагностика позволяет существенно уточнить характеристику заболевания в онкологии, неврологии и кардиологии. Для этого используются синтезированные из радиоактивных изотопов радиофармпрепараты.

Протонная терапия – способ, при котором атомы опухоли «обстреливаются» протонами – тяжелыми частицами. При этом разрушаются больные клетки в глубине здоровой ткани, не повреждая здоровые.

Кибернож – это система незаменима при лечении глубоко расположенных опухолей, к которым хирургу не подобраться (опухоли головы, шеи, головного мозга, спинного мозга). Кибернож генерирует около 200 лучей, которые сходятся в одной точке – там, где находится опухоль. Каждый луч по отдельности очень слаб и не может навредить тканям, через которые проходит. Но в точке схождения доза разрушительна. В России лечение с помощью киберножа можно получить в клиниках Москвы, Санкт- Петербурга, Уфы и ряда других городов. [25].

Сегодня ядерная медицина считается одной из самых перспективных, отраслей, становится всё более востребованной, особенно в вопросах диагностики и лечения онкологических заболеваний.

Таким образом, атомные технологии спасают жизни людей. Сегодня благодаря наработкам в этой области можно проводить высокоточную диагностику заболеваний, а также быстро и эффективно лечить злокачественные опухоли и спасать тысячи жизней. Производство не только медицинской техники, но и фармпрепаратов на основе радиоактивных изотопов — одно из приоритетных направлений работы госкорпорации «Росатом».

Часть 2 Особенности и перспективы использования мирного атома в России

2.1. Исследование отношения разных групп населения к технологиям мирного атома на базе проведенного анкетирования

Важнейший фактор успешного развития атомной отрасли — ее общественная приемлемость, одобрение большинством граждан промышленного применения ядерных технологий. И здесь у атомщиков тоже немалые достижения. Как показывают результаты последних опросов «Левада-центра», около 75% жителей России положительно относятся к атомной энергетике и одобряют промышленное применение ядерных технологий. [2]

Автор решил провести собственное исследование в рамках данного проекта и выяснить, как люди из его окружения относятся к технологиям мирного атома, насколько они осведомлены о них. Для этого автор разработал анкету «Мирный атом» (см. рис. 3) и провел анкетирование среди 30 респондентов разных возрастных групп.

Рис. 3 Разработанная автором анкета «Мирный атом»

Результаты анкетирования представлены в таблице № 2. При проведении анкетирования автор старался учесть разные возраст и пол анкетируемых, чтобы обеспечить репрезентативность выборки.

Таблица № 2. Сводная таблица результатов анкетирования

По результатам анкетирования можно сделать следующие выводы.

В анкетировании приняли участие 30 человек, в том числе 67% мужчин и 33% женщин. При этом доля школьников до 18 лет составила 53%, молодежи до 30 лет – 17% и старше 30 лет - 30% (см. рис. 4).

Рис. 4 Половозрастной состав респондентов.

Оказалось, что большинству из опрошенных (более 70%) тема Мирного атома интересна или может заинтересовать (см. рис 5).

Рис. 5 Ответ на вопрос «Интересна ли Вам тема «Мирный атом»

Около 27 % опрошенных респондентов уверены, что АЭС загрязняют окружающую среду. Остальные 73% считают, что однозначно или возможно загрязняют.

Однако при этом 83% опрошенных людей все же не хотели бы жить рядом даже с современной АЭС. Это говорит о том, что люди все-таки не считают это безопасным и экологичным, хотя и понимают значимость таких объектов для страны (см. рис. 6).

Рис. 6 Ответы на вопросы об отношении к АЭС

Более того, если рядом с домом построят Атомную электростанцию, 27% даже готовы на переезд в другой город, что также говорит о нежелании многих жить в непосредственной близости к АЭС.

В пользу строительства таких объектов как АЭС и Ледокольный флот говорит то, что абсолютное большинство понимает ту огромную роль, которую играет атомная отрасль не только в экономике страны, но и в целом в развитии мощи и суверенитета России (см. рис. 7).

Рис. 7 Значимость АЭС и Ледокольного флота

Таким образом, результаты исследования показали, что существуют не только плюсы, но и минусы использования мирного атома, которые автор постарался найти и систематизировать.

2.2. Преимущества и недостатки использования мирного атома

Результаты анкетирования выявили такую проблему, как негативное отношение населения к близости проживания с АЭС.

Считается, атомная энергетика и АЭС – экологичный способ производства электроэнергии, который не создает парниковых газов и прекрасно вписываются в концепцию «зеленой энергетики». [18]

С одной стороны, нахождение недалеко от АЭС или проживание в населенном пункте рядом с действующей АЭС декларируется как абсолютно безопасное. Для того чтобы это гарантировать, применяются многоуровневые меры безопасности. Также в рамках АЭС осуществляется контроль экологических показателей вокруг территории АЭС (измеряется уровень радиационного фона воды, почвы). Все процессы внутри электростанции организуются так, чтобы эти показатели не отклонялись от нормы. Показатели АЭС не превышают естественный радиационный фон, который есть на всей нашей планете.

Однако, с другой стороны, как показывает статистика, не существует безаварийных и абсолютно безопасных с точки зрения техногенных катастроф АЭС. Так, менее чем за полувековую историю развития ядерной энергетики произошло более 200 инцидентов и аварий различной степени сложности в 15 странах мира, некоторые из которых вызвали человеческие жертвы и тяжелые последствия. Такие, как, например, авария на Чернобыльской АЭС в СССР в 1986 году (человеческий фактор) и авария на Фукусиме-1 в 2011 году в Японии (цунами). [19]

Рассмотрим преимущества ядерной энергетики.

1. Огромная энергоемкость.

Так, 1 килограмм урана с обогащением до 4%, используемого в ядерном топливе, при полном выгорании выделяет энергию, эквивалентную сжиганию примерно 100 тонн высококачественного каменного угля или 60 тонн нефти.

2. Возможность повторного использования.

Расщепляющийся материал (уран-235) выгорает в ядерном топливе не полностью и может быть использован снова. В перспективе возможен полный переход на замкнутый топливный цикл, что означает практически полное отсутствие отходов.

3. Снижение «парникового» эффекта.

Интенсивное развитие ядерной энергетики можно считать одним из средств борьбы с глобальным потеплением.

4. Развитие экономики.

Строительство АЭС обеспечивает экономический рост и появление новых рабочих мест; способствует росту научных исследований и объемов экспорта высокотехнологичной продукции.

5. Самые низкие показатели травматизма. Согласно исследованиям, на АЭС фиксируется самый низкий процент несчастных случаев со смертельным исходом.

6. Низкая стоимость электроэнергии.

Стоимость производства электроэнергии на АЭС ниже, чем у электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии, таких как ветер или солнечная энергия.

Рассмотрим минусы атомной энергетики. Одним из главных аргументов против АЭС является высокий уровень теплового загрязнения.

Действительно, в процессе работы реактора выделяется большое количество тепла. Чтобы его уравновесить, используется специальная система охлаждения. Извне, из пруда-охладителя, расположенного рядом с АЭС, к внешнему контуру реактора подается холодная вода, которая благодаря законам физики берет на себя избыточную температуру.

Вода во внешнем контуре не соприкасается с водой-теплоносителем в реакторе, поэтому загрязнения не происходит. На всех АЭС установлен жесткий контроль экологических показателей, чтобы предотвратить любые непредвиденные ситуации, связанные с попаданием радиоактивных отходов в окружающую среду.

На сегодняшний день в мире существуют две противоположные тенденции — некоторые страны начинают сворачивать свои ядерные программы. Например, США, Франция и Япония начинают закрывать некоторые АЭС, а Италия стала первой страной в мире, которая сознательно закрыла все АЭС и полностью отказалась от ядерной энергетики.

Бельгия, Германия, Испания, Швейцария и Швеция осуществляют долгосрочную политику по отказу от ядерной энергетики. Австрия, Куба, Ливия, Вьетнам и Польша закрыли свои ядерные программы буквально перед пуском первой АЭС по политическим, экономическим или техническим причинам.

Самым спорным моментом в ядерной энергетике является ее безопасность, особенно связанная с эксплуатацией реакторов. Противники ядерных систем указывают на техногенные катастрофы в Чернобыле и Фукусиме, из-за которых погибли тысячи человек, а ущерб, нанесенный экономике СССР и Японии, составляет миллиарды долларов.

Поэтому можно сделать вывод, что гипотеза о том, что использование ядерных технологий в народном хозяйстве экологично и безопасно для здоровья граждан в целом неверна, так как при огромной пользе использования ядерных технологий существуют и не менее серьезные риски, спрогнозировать и повлиять на которые человек не всегда может.

2.3 Экскурсии, связанные с атомной энергетикой: Павильон атомной энергии на ВДНХ «Атом» в Москве и Информационный центр атомной энергетики (ИЦАЭ) в Санкт-Петербурге

Для того, чтобы найти ценную информацию для проекта, автор посетил 2 экскурсии по наиболее значимым Музеям атомной отрасти России, один из которых -Павильон атомной энергии «Атом» на ВДНХ (см. рис. 8).

Рис. 8 Экскурсии, которые посетил автор в Павильоне «Атом» на ВДНХ https://atom.museum/

Павильон «АТОМ» — самый крупный в России просветительский комплекс, посвященный истории ядерной эпохи. Его площадь около 25 тыс квадратных метров. Внутри 3 этажа вниз и 4 вверх. В строительстве и проектирование здания участвовала корпорация «Росатом».

Автору удалось посетить обзорную экскурсию и отдельную экскурсию в Атомариуме (см. рис. 9). Обзорная экскурсия началась с рассказа об истоках изучения атома советскими учёными. Ведущие сотрудники Росатома рассказали о противостоянии США и Советского Союза в разработке ядерного оружия. И о том, как затем учёные из СССР начали изучать, как при распаде атомов выделяется энергия и попытались сделать атом «мирным». После экскурсии автор успешно прошел на квест, в котором нужно было ответить на вопросы в формате викторины. Также на экскурсии по Атомариуму было множество разных и интересных экспонатов, таких как «маятник Ньютона», «частицы и фигуры» и другое.

Непосредственно для проекта автор много информации узнал из Экспозиции «Время первых», на которой в хронологическом порядке было показано, как началась эпоха мирного атома. Как советские ученые начали делать первые в мире прототипы «АЭС».

Рис. 9. Экскурсии в Павильон «Атом» на ВДНХ.

Еще одна экспозиция «Современная атомная промышленность» была посвящена одному из пунктов моего проекта. На сегодняшний день исследования и новые технологии в атомной отрасли служат в основном только на благо человечества в медицине, экологии, логистике и энергетике. Ключевой экспонат экспозиции — инсталляция, иллюстрирующая принципы работы современных ядерных реакторов.

В Атомариуме была очень интересная экскурсия, которая длится 30 минут. На ней можно было увидеть большое множество научных экспонатов от таблицы Менделеева до прототипа коллайдера.

Много нового автор узнал на обзорной экскурсии по павильону «Атом» с экскурсоводом, который ответил на вопросы и рассказал об истории «Атома». На экскурсии в предметах, словах, и в тексте было множество ценных фактов, начиная от развития атомной отрасли и до наших дней.

Второй экскурсией, которую посетил автор былИнформационный центра по атомной энергии (ИЦАЭ). Находится этот центр в городе Санкт–Петербурге. Автономная некоммерческая организация «Информационный центр атомной отрасли» (АНО «ИЦАО») — оператор сети Информационных центров по атомной энергии (ИЦАЭ), которые успешно работают в 20 регионах России, а также в Белоруссии (Минск).

ИЦАЭ – очень интересный центр, посвященный мирному атому. Там можно узнать способы получения электроэнергии, как устроена АЭС и даже увидеть настоящую урановую руду.

Попасть на обзорную экскурсию не просто, так как туда пускают только группами, например классами. Создан ИЦАЭ для обучения школьников, студентов и повышения квалификации специалистов из нашей и других стран (см. рис. 10).

Рис. 10 Посещение ИЦАЭ

Деятельность центра направлена на ознакомление населения с принципами функционирования атомной отрасли и перспективами развития атомной энергетики; повышение престижа отраслевых профессий; популяризацию науки, инновационных технологий и технического образования.

В связи тем, что существует и прогнозируется дефицит кадров в атомной отрасли, деятельность ИЦАЭ также направлена на заинтересованность школьников, на изучение мирного атома. Чем увлечен также автор данного проекта.

2.4 Перспективы и новые возможности использования мирного атома в России

Сегодня открывается новое окно возможностей для атомной физики и ядерных технологий.

Так, например, в настоящее время в России в рамках проекта «Прорыв» создается новейший атомный реактор (на быстрых нейтронах), который не имеет аналогов в мире по эффективности и безопасности. Эта установка станет прорывом в развитии ядерно-энергетических технологий [2].

Реализуемый Госкорпорацией «Росатом» проект «Прорыв» нацелен на достижение нового качества ядерной энергетики, разработку, создание и промышленную реализацию замкнутого ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ) на базе реакторов на быстрых нейтронах, развивающих крупномасштабную ядерную энергетику.

В рамках проекта «Прорыв» в 2021 г. в Томской области стартовало строительство инновационного реактора «БРЕСТ». Таким образом, проект перешел из теоретической в практическую фазу реализации. С этим достижением российских атомщиков поздравили многие международные эксперты и ученые, назвав это событие историческим для мировой энергетики. Технология позволит повторно использовать уже отработавшее в реакторах АЭС топливо бесконечное количество раз (причем каждый последующий цикл в реакторе будет производиться больше топлива, чем было загружено). Это сделает ресурсную базу для развития атомной энергетики практически безграничной и решит проблему накопления и дорогостоящего хранения отработавшего ядерного топлива. Важно и то, что конструкция реактора «БРЕСТ» исключает даже гипотетические аварии на АЭС. Таким образом, проект «Прорыв» нацелен на создание источника чистой, безопасной и практически неисчерпаемой энергии, что обеспечит России лидерство в мировой атомной энергетике на десятилетия вперед. [17]

Также мы стоим на пороге реализации больших программ, связанных с ядерной медициной. На ее новейших достижениях будет во многом базироваться решение проблемы онкологических заболеваний.

Для развития ядерной медицины в ближайшее время необходимо решить одну из первоочередных задач – это правовое обеспечение деятельности атомной отрасли. Так как основы существующей нормативной базы создавалась слишком давно, они были предназначены для регулирования исключительно вопросов энергетики и строительства АЭС.

Многие вопросы, связанные с развитием ядерной медицины никак не отражены в существующем законодательстве. Но медицинский центр с лучевой установкой и атомная электростанция — слишком разные объекты по своей природе, чтобы их можно было строить по одним и тем же законам.

Ядерная медицина располагается на стыке двух областей, обе из которых находятся в поле жесткого нормативно-правового регулирования. Это понятно и оправданно, но иногда создает непреодолимые барьеры для реализации перспективных проектов, внедрения прогрессивных технологий и эффективных радиофармпрепаратов. Поэтому совершенно необходимо разработать и принять отдельную нормативно-правовую базу для ядерной медицины, а возможно, и сформировать специальные регулирующие органы. [2]

Проект «Умные города Росатома». К нему уже подключились 18 городов России (см. рис. 11)

Рис. 11 Проект Росатома «Умные города России» Источник: Росатом

Надо отметитьбесспорный международный авторитет России в области научных ядерных исследований. На базе многоцелевого исследовательского реактора на быстрых нейтронах (МБИР), который строится в Димитровграде Ульяновской области, под эгидой МАГАТЭ создается Международный центр исследований. Россия вносит огромный вклад в реализацию ряда амбициозных международных проектов: создание термоядерного реактора (ITER), рентгеновского лазера на свободных электронах (XFEL), Европейского центра синхротронного излучения (ESRF), Европейского центра по исследованию ионов и антипротонов (FAIR), Большого адронного коллайдера. [2]

Особая роль национальной атомной отрасли заключается в предстоящем глубоком освоении Арктики. Она связана не только с атомными ледоколами, но и с новой энергетической концепцией для северного региона — внедрением малых генерирующих установок на ядерном топливе. Реакторы для выработки тепла и электроэнергии мощностью до 300 МВт уже разрабатываются и должны будут полностью обеспечить наш Север энергией. Не придется больше тратить гигантские средства на поставку в Арктику горючего и загрязнять природу отходами энергетического производства. Не придется тянуть высоковольтные линии электропередач. Малые реакторы будут располагаться вблизи потребителя и работать как атомные батарейки, без дополнительного топлива более 10 лет. Они станут основой освоения Арктики, и не случайно вопросы развития Северного морского пути и Арктической зоны специальным законом теперь переданы в ведение корпорации «Росатом».

Таким образом, развитие атомной отрасли – необходимое условие усиления позиций России на международной арене, укрепления ее суверенитета, повышения уровня жизни граждан за счет роста национальной экономики и создания новых рабочих мест, а следовательно, и наращивание потенциала для резерва будущих поколений. Однако, следует учесть негативный опыт, связанный с техногенными катастрофами, чтобы сделать атом не только мирным, но и абсолютно безопасным.

Заключение

Атомная отрасль уже почти 80 лет обеспечивает ядерный щит нашей страны, снабжает электроэнергией города, а также развивает новые технологии и науку.

Ядерные технологии мирного атома играют важную роль в российской экономике: АЭС - для энергетики; ледоколы - в промышленности и транспорте; лечение онкозаболеваний и диагностика - в медицине.

Началом эпохи мирного атома можно считать 1945 год, когда был создан Специальный орган при Государственном комитете обороны СССР для руководства работами по «атомному проекту». Следующим этапом развития атомной отрасли стало создание в Советском Союзе в 1954 году первой в мире атомной электростанции в городе Обнинске. Во второй половине XX века наша страна активно наращивала потенциал в атомной энергетике: строились более современные АЭС, усовершенствовались технологии. Советскими специалистами были построены более 30 энергоблоков за рубежом – в Чехословакии, Венгрии, Болгарии, ГДР, Финляндии и других странах.

Затем наступила череда катастроф, связанных с АЭС в мире. Это, в первую очередь, аварии на американской АЭС Три-Майл-Айленд, Чернобыльской АЭС в 1986 году, а также на японской «Фукусима-1» в 2011 году. Это привело к резкому замедлению темпов развития атомной отрасли в 1980–1990 годах.

Однако, в связи с кризисом энергопотребления на мировом рынке в последнее десятилетие наблюдается значительный рост интереса к атомной энергетике. В настоящее время порядка 70 % мировой атомной выработки приходится на 5 государств – Россию, США, Китай, Францию и Южную Корею. При этом Россия занимает лидирующую позицию по объему строительства и ввода в эксплуатацию атомных электростанций.

Для развития атомной отрасти страны, большое значение имеет положительное общественное мнение. Так, например, многие страны отказались от строительства и законсервировали существующие АЭС. Поэтому в рамках данного проекта автор провел исследование среди своих знакомых об их отношении к мирному атому. Для этого была разработана анкета и проведено анкетирование среди разных возрастных групп.

Результаты анкетирования показали, что большинству из опрошенных респондентов (более 70%) тема «Мирного атома» интересна. Большинство анкетируемых (73%) считают, что АЭС загрязняют или могут загрязнять окружающую среду. И только 27 % опрошенных уверены, что АЭС безопасны. Кроме того, 83% опрошенных людей не хотели бы жить рядом даже с современной АЭС. Это говорит о том, что люди не считают это безопасным и экологичным, хотя и понимают значимость таких объектов для страны.

В пользу строительства таких объектов как АЭС и Ледокольный флот говорит то, что абсолютное большинство понимает ту огромную роль, которую играет атомная отрасль не только в экономике страны, но и в целом в развитии мощи и суверенитета России. Таким образом, существуют не только плюсы, но и минусы использования мирного атома, которые автор постарался найти и систематизировать.

Среди плюсов атомной энергетики можно выделить: огромную энергоемкость, возможность повторного использования сырья, низкие показатели травматизма на производстве, снижение «парникового» эффекта, развитие экономики, низкую стоимость электроэнергии по сравнению с другими способами ее производства.

Но есть и существенные минусы и риски, которые также необходимо учитывать. Одним из главных аргументов против АЭС и использования ядерных технологий в народном хозяйстве является риск радиационного заражения в случае аварии и утечки радиоактивных веществ в окружающую среду, а также высокий уровень теплового загрязнения при производстве электроэнергии на атомной электростанции.

С одной стороны, нахождение недалеко от АЭС или проживание в населенном пункте рядом с действующей станцией декларируется как абсолютно безопасное. Показатели АЭС не превышают естественный радиационный фон, который есть на всей нашей планете. Однако, с другой стороны, как показывает статистика, не существует безаварийных и абсолютно безопасных с точки зрения техногенных катастроф АЭС. Так, менее чем за полувековую историю развития ядерной энергетики произошло более 200 инцидентов и аварий различной степени сложности в 15 странах мира, некоторые из которых вызвали человеческие жертвы и тяжелые последствия.

Поэтому гипотеза о том, что использование ядерных технологий в народном хозяйстве экологично и безопасно для здоровья граждан в целом неверна, так как при огромной пользе использования ядерных технологий существуют и не менее серьезные риски, спрогнозировать и повлиять на которые человек не всегда может.

Выходом из создавшего противоречия является создание максимально безопасных технологий и атомных объектов. Так, например, создаваемый сейчас в нашей стране в рамках проекта «Прорыв» реактор на быстрых нейтронах будет более эффективным и безопасным. Отработанное топливо можно будет использовать бесконечное количество раз на базе замкнутого ядерного топливного цикла. Это – один из главных инновационных проектов в мировой атомной энергетике, аналогов которому сегодня в мире нет.

Помимо атомной энергетики и ядерной медицины еще одной областью применения мирного атома являются атомные ледоколы, выводящие суда по Северному морскому пути. Ледокольный флот России по-праву считается самым мощным в мире. В составе национальной группировки сейчас 41 ледокол, в том числе 7 атомных. Самыми мощными в мире на сегодняшний день являются суда нового поколения – атомные ледоколы «Арктика», «Урал» и «Сибирь». Растущие мощности ледокольного флота позволят России планомерно увеличивать грузопоток по Северному морскому пути и осуществлять проводку судов по этому важнейшему транспортному маршруту круглый год.

Одно из самых перспективных направлений развития атомной промышленности — ядерная медицина. Это направление использует радионуклидные фармацевтические препараты для диагностики и лечения онкозаболеваний. Так использование атомных технологий спасает жизни тысяч людей.

При работе над проектом для поиска необходимой и ценной информации, автор посетил наиболее значимые информационные и просветительские комплексы атомной отрасти России: Павильон «Атом» на ВДНХ в Москве и Информационный центр атомной энергетики (ИЦАЭ) в Санкт-Петербурге. Там была представлена подробная история о становлении ядерной науки, возможностях использования энергии атома в мирных целях, дано современное состояние атомной отрасли и рассказано о её проблемах и перспективах.

Автор планирует продолжить работу над проектом и посетить лекции ученых и мастер-классы с представителями атомной отрасли с целью популяризаторами атомной науки среди школьников, чтобы подрастающее поколение наших ученых создавало безопасные и полезные объекты мирного атома на благо России.

Список использованных источников и литературы

1. Мирный атом: что это такое и какие дает возможности [Электронный ресурс] // Рен тв. URL: https://ren.tv/longread/1079679-mirnyi-atom-chto-eto-takoe-i-kakie-daet-vozmozhnosti?ysclid=lnk528ma8u340435557 (дата обращения: 10.10.23).

2. Скляр Г. Атомная энергетика как локомотив экономики [Электронный ресурс] // Известия. URL: https://iz.ru/759202/gennadii-skliar/atomnaia-energetika-kak-lokomotiv-ekonomiki (дата обращения: 17.10.23).

3. Мирный атом: что это такое и как устроен мощнейший в мире источник энергии // Национальная ассоциация нефтегазового сервиса возможности [Электронный ресурс] // URL: https://nangs.org/news/renewables/nuclear/mirnyy-atom-chto-eto-takoe-i-kak-ustroen-moshtneyshiy-v-mire-istochnik-energii (дата обращения: 9.11.23).

4. Владимирцы выяснили, что общего у пчёл, быков и АЭС возможности [Электронный ресурс] // URL: https://myatom.ru (дата обращения: 21.11.23).

5. Пространство мечты и гордости: на ВДНХ открылся павильон «АТОМ» возможности [Электронный ресурс] // URL: https://www.atomic-energy.ru/photo/140383 (дата обращения: 23.11.23).

6. «Мирный» атом из xx в XXI век: от оружия массового уничтожения до двигателя массового прогресса возможности [Электронный ресурс] // URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mirnyy-atom-iz-xx-v-xxi-vek-ot-oruzhiya-massovogo-unichtozheniya-do-dvigatelya-massovogo-progressa (дата обращения: 10.12.23).

7. Ядерная технология естественной безопасности. М.: Минатом России, 2000.

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

9. Лизикова М.С. Тенденции развития нормативно-правового регулирования внедрения новых технологий в области использования атомной энергии [Электронный ресурс] // URL: https://riorpub.com/ru/nauka/article/47465/view (дата обращения: 16.12.23).

10. Пономарев-Степной Н.Н., Цибульский В.Ф. Атомная энергия и энергетическая безопасность. Атомная энергия. 2006. Вып. 4.

11. Атомная отрасль получит из госбюджета до 2015 г. около 1 трлн руб. возможности [Электронный ресурс] // URL: http://www.minatom.ru/news/11136_29/07/2003 (дата обращения: 26.12.23).

12. Экономические аспекты некоторых перспективных ядерных технологий за рубежом и в России возможности [Электронный ресурс] // URL: file:///C:/Users/%D0%95%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B0%20%D0%92%D0%B8%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BD%D0%B0/Downloads/ekonomicheskie-aspekty-nekotoryh-perspektivnyh-yadernyh-tehnologiy-za-rubezhom-i-v-rossii.pdf (дата обращения: 02.01.24).

13. Состояние и перспективы развития ядерной энергетики возможности [Электронный ресурс] // URL: file:///C:/Users/%D0%95%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B0%20%D0%92%D0%B8%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BD%D0%B0/Downloads/sostoyanie-i-perspektivy-razvitiya-yadernoy-energetiki.pdf (дата обращения: 14.01.24).

14. Узкие места глобального ядерного Ренессанса возможности [Электронный ресурс] // URL: https://cyberleninka.ru/article/n/uzkie-mestaglobalnogo-yadernogo-renessansa (дата обращения: 10.02.24).

15. 75 лет атомной промышленности возможности [Электронный ресурс] // URL: https://www.rosenergoatom.ru/zhurnalistam/75-let-atomnoy-promyshlennosti/ (дата обращения: 19.02.24).

16. История Обнинской АЭС: первый в мире мирный атом возможности [Электронный ресурс] // URL: https://mir24.tv/news/14646242/istoriya-obninskoi-aes-pervyi-v-mire-mirnyi-atom (дата обращения: 25.02.24).

17. Развитие атомной энергетики – необходимое условие глобальной климатической повестки возможности [Электронный ресурс] // URL: https://energypolicy.ru/razvitie-atomnoj-energetiki-neobhodimoe-uslovie-globalnoj-klimaticheskoj-povestki/business/2021/14/08/ (дата обращения: 10.03.24).

18. Джоанн Лю Ядерная энергетика и переход к экологически чистой энергии: открытие Научного форума возможности [Электронный ресурс] // URL: https://www.iaea.org/ru/newscenter/news/yadernaya-energetika-i-perehod-k-ekologicheski-chistoy-energii-otkrytie-nauchnogo-foruma (дата обращения: 19.04.24).

19. Список радиационных аварий возможности [Электронный ресурс] // URL: Википедия https://ru.wikipedia.org/wiki (дата обращения: 25.03.24).

20. ИЦАЭ Информационные центры по атомной энергии возможности [Электронный ресурс] // URL: https://myatom.ru/ (дата обращения: 30.03.24).

21. Цифровая платформа «Умный город» возможности [Электронный ресурс] // URL: https://rosatom.city/ (дата обращения: 09.04.24).

22. Комфортная городская среда возможности [Электронный ресурс] // URL: https://rosatom.ru/production/umnyy-gorod/ (дата обращения: 15.04.24).

23. Информационный стенд ИЦАЭ

24. Орлова Г. Расшифровка Что такое мирный атом. Как ядерная энергетика связана с выращиванием картошки и что продавали в магазине изотопов возможности [Электронный ресурс] // URL: https://arzamas.academy/materials/ (дата обращения: 30.04.24).

25. «Мирный атом на службе медицины» возможности [Электронный ресурс] // URL: https://oncology-association.ru/news-2020-12-10-2 (дата обращения: 02.05.24).

26. Ледокольный флот России – самый мощный в мире [Электронный ресурс] // Министерство транспорта российской Федерации URL: https://mintrans.gov.ru/press-center/news/ (дата обращения: 02.05.24).

27. Атомный ледокол «Арктика» возвращается к работе на Севморпути [Электронный ресурс] // URL: https://strana-rosatom.ru/2021/12/02/atomnyj-ledokol-arktika-vozvrashhae/ (дата обращения: 10.05.24).

28. 43 года подвигу атомного ледокола «Арктика» [Электронный ресурс] // URL: https://ma.gumrf.ru/news/43-goda-podvigu-atomnogo-ledokola-arktika.html (дата обращения: 12.05.24).