Мы начинаем в 1896 году. В Париже ученый физик по имени Анри Беккерель в ходе эксперимента случайно открывает что уран оставляет след или затемняет фотографические пластинки. В отсутствии каких-либо источников света он приходит к выводу что уран испускает самопроизвольное излучение и называет его урановым. В последующие годы (1898) физики Пьер и Мария Кюри открывают другие элементы, также испускающие естественное излучение. Они называют это явление радиоактивностью. Позднее (1903) Эрнест резерфорд британский физик, родившийся в новой Зеландии, предполагает, что радиоактивность – это излучение сопровождающие распад атомов, прежде считавшихся неделимыми. Другие открытия также приводят к лучшему пониманию структуры атома и представлению о том, что его электроны вращаются вокруг ядра, состоящего из протонов и нейтронов.
В 1938 году двое немецких химиков Отто Ган и Фриц Штрассман открывают явление деления ядра. Облучение атома урана нейтронами вызывает его деление на двое с высвобождением энергии.
Теперь 1939 год, в Европе начинается вторая мировая война. В то время как германия продолжает исследования урана, венгерский физик убеждает альберта эйнштейна подписать письмо, адресованное президенту США – Франклину Рузвельту, с целью сообщить ему о последних открытиях и возможности создания крайне мощной бомбы с использованием урана. Соединенные штаты используют приток европейских ученых, спасающихся от войны, и производят инвестиции в научное исследование. В калифорнийском университете Глен Сиборг обнаруживает (1940) что при облучении урана образуется небольшое количество плутония нового вещества, также обладающего излучением и подверженного распаду, то есть способного запустить цепную реакцию. В Чикаго Энрике Ферми создает первый атомный котел: ему впервые удается произвести контролируемую цепную реакцию распада атомов урана. Для ускорения исследований привлекаются более крупные инвестиции. Соединенные штаты в сотрудничестве с Канадой и соединенным королевством, тайно начинают осуществление проекта Манхеттен (1943): в 30 засекреченных местах собираются самые талантливые ученые, которые получают в свое распоряжение лучшие лаборатории того времени. Их цель: создания атомной бомбы. Разумеется, преследуется цель создать одну атомную бомбу с применением урана и вторую с использованием плутония. Природный уран примерно на 99 целых и три десятых процента состоит из урана-238, ядро которого имеет 92 протона и 146 нейтронов и 0,7 процента урана-235, имеющего на 3 нейтрона меньше. Лишь 2й способен к цепной ядерной реакции и поэтому только он имеет ценность для проекта. Трудность заключается в отделение и концентрации урана-235, то есть получение так называемого обогащенного урана.
Соединенным штатам удается произвести для создания первой бомбы 64 тонны высокообогащенного урана. При соударении двух блоков высокообогащенного урана он переходит в надкритическое состояние и происходит деление его атомов за доли секунды: начинается цепная реакция и выделяется крайне большое количество энергии. Для производства плутониевые бомбы сначала создается большое количество урановых котлов с целью сбора образующегося плутония, а затем небольшое его количество размещается в центре бомбы.
Взрыв 16 июля 1945 года: в пустыни в Нью-Мексико осуществляется первое успешное ядерное испытание. К этому моменту германия уже побеждена, и лишь японская империя все еще продолжает войну с США. После отказа Японии от безоговорочной капитуляции соединенные штаты сбрасывают на ее территорию две атомные бомбы: урановую на Хиросиму и плутониевую на Нагасаки. Суммарное число жертв достигает 200 тысяч человек. Через несколько дней Япония объявляет о своей капитуляции.
Демонстрация соединенными штатами своей военной мощи всему миру заставляет СССР ускорить собственную ядерную программу в попытке догнать и перегнать.
В ходе холодной войны обе державы оказываются втянуты в неистовую гонку вооружений: на достижение технологического превосходства, на обретение крупнейшего в мире ядерного арсенала тратятся огромные ресурсы. Предлогом для этого служит предотвращения нанесения удара противником.
В то время как соединенное королевство проводит испытания своей первой атомной бомбы, соединенные штаты тестируют первую термоядерную бомбу так же известную как водородная бомба. Принцип ее действия основан на термоядерном синтезе: она воспроизводит реакцию в «звездах», путем синтеза двух легких атомов дейтерия и трития, в условиях высокого давления, и температуры в несколько миллионов градусов цельсия. Для создания таких условий применяется атомная бомба. Взрыв плутониевой бомбы создает благоприятные условия для начала синтеза атомов. Последующей взрыв обладает гораздо большей мощностью чем таковой при распаде атомов. Советский союз также создает водородную бомбу.
Одновременно с этим проводятся научные исследования, с целью производства ядерной энергии. Создаются первые атомные электростанции. Большинство будущих реакторов станут использовать воду под давлением. В активной зоне такого реактора расположен тепловыделяющий элемент, внутри которого находится мало обогащенный уран, используемый в качестве топлива. Длительность происходящий при этом контролируемой цепной реакции составляет около трех лет. Выделяемое в ходе реакции тепло повышает температуру воды под давлением находящийся в первичном контуре. Первичный контур контактирует со вторичным в котором нагреваемая вода, а вода превращается в пар. В свою очередь пар используется для вращения турбины, механически связанной с генератором, вырабатывающим электроэнергии. Охлаждающий контур осуществляет забор (подбор) воды из водоема и служит для охлаждения пара во вторичном контуре. Иногда для охлаждения воды в последнем контуре возводятся градирни, то есть охладительные башни.
Для поддержки исследований в области ядерной энергетики под эгидой ООН создается международное агентство по атомной энергии (1959). Организация отвечает за мирное и безопасное использование ядерной энергии. Ядерные технологии также используется в медицине: чаще всего для получения снимков или лечения онкологических заболеваний.
Франция испытывает свою первую атомную бомбу (1960), а гонка вооружений между США и СССР лишь усиливается: обе державы уже создали межконтинентальные ракеты и атомные подводные лодки. Советский союз проводит крупнейшие ядерное испытание (1961): царь бомба мощностью от 50 до 57 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Спустя год соединенные штаты осуществляют взрыв водородной бомбы на высоте 400 километров: этот взрыв создает искусственный аналог северного сияния в видимой с территории новой Зеландии. Испускаемое радиационное излучение повреждает по меньшей мере восемь спутников. В этом же году в ответ на угрозу, созданную ядерными ракетами США в Турции и Италии, СССР размещает на кубе собственные ядерные ракеты, направленные на США. Когда напряжённость в отношениях между двумя странами уже достигает критической точки, начинаются переговоры, после которых обе стороны убирают ракеты, и ситуация успокаивается.
Китай проводит испытания своей первой атомной бомбы (1963). Советский союз и соединенные штаты смотрят на появление новых конкурентов с неодобрением. С помощью ООН они выдвигают договор о нераспространении ядерного оружия (1968). Он выделяет пять так называемых ядерных держав из числа остальных стран мира. Существующие ядерные державы не имеют право делиться научными знаниями или оружием, а остальные страны пытаются создать атомную бомбу. Кроме того, ядерные державы должны разоружиться настолько, насколько это возможно. Со временем этот договор подписывается всеми странами мира, за исключением Индии, Пакистана и Израиля (последний отрицает наличие у него ядерного оружия, несмотря на серьезные подозрения со стороны других стран).
Латинская Америка идет дальше и провозглашает свою территорию безъядерной зоной (1970). Наконец соединенные штаты и советский союз соглашаются ограничить производство стратегического оружия (1972).
В 1973 году случается 1 мировой нефтяной кризис: цена барреля нефти резко устремляется вверх, нанося ущерб мировым державам, чьи экономики во многом зависят от наличия у них черного золота. Мир ищет альтернативы нефти для обеспечения себя энергией. Франция и Япония по большей части полагаются на ядерную энергию. В течение следующих лет по всему миру строится множество атомных электростанций. В Индии происходят так называемые мирные ядерные испытания (1974) – это тревожит Пакистан и ООН. Поэтому Пакистан тоже приступает к собственным ядерным исследованиям.
В 1979 году в соединенных штатах происходит крупная ядерная авария: один из реакторов атомной станции Три-Майл-Айленд выходят из строя и в первичном контуре происходит утечка теплоносителя. Так как ядерное топливо остается без воды, активная зона реактора перегревается и плавится. К счастью, корпус реактора выдерживает и предотвращает радиоактивную утечку.
Спустя несколько лет в чернобыле серия человеческих ошибок приводит к утери контроля над реактором. Когда температура его активные зоны становится слишком высокой, происходит взрыв, который уничтожает бетонную крышу – часть ее рушится и разбивает корпус реактора, в воздух вырывается радиоактивное облако, оно распространяется и заражает крупную часть Европы. вокруг атомной станции создается зона отчуждения площадью в 2600 квадратных километров и более 200 тысяч жителей эвакуируется. Эта катастрофа порождает или же усиливает общественное противостояние ядерной энергетики во всем мире, что приводит к стагнации и приостановке развития данной индустрии.
После распада советского союза и окончания холодной войны бывшие советские республики передают свое ядерное оружие России которые вместе США продолжает сокращении ядерных арсеналов. Кроме того, после более чем двух тысяч ядерных испытаний во всем мире, принимается договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (1996). Он не вступает в силу поскольку из 44 стран, имеющих в то время ядерные реакторы 3 не подписывают его и пять других подписывают, но не ратифицируют.
Спустя два года индия и Пакистан проводят серию ядерных испытаний. Абдул Кадыр Хан, который считается отцом пакистанской атомной бомбы, признает факт создания в Дубае тайной сети (с 2005), которая поставляла Ливии, Северной Кореи и Ирану технические планы и материалы, необходимые для производства атомной бомбы.
Северная Корея после выхода из договора о нераспространении ядерного оружия объявляет, что она провела первые ядерное испытание. В это же время Иран заявляет (2006), что ему удалось получить обогащенный уран – это встревожило международное сообщество. В свою очередь Израиль не раскрывает подробности о своей ядерной программе: многие считают, что в распоряжении этой страны находятся десятки единиц ядерного оружия, но Израиль не подтверждает и не отрицает эту информацию, дабы отпугнуть потенциальных врагов.
Одним из преимуществ ядерной энергетики является то, что при ее использовании выделяется малое количество диоксида углерода. Однако она производит радиоактивные отходы действующей до сотен тысяч лет. Большинство отходов сохраняют свою активность лишь в течение нескольких десятилетий, но для проблемы высокоактивных отходов с долгим периодом полураспада сегодняшние технологии не способны предложить однозначное решение. Большинство стран для складирования ядерных отходов полагаются на глубокие подземные хранилища, расположенные на глубине более чем в 300 метров
11 марта 2011 года Япония терпит тройную катастрофу: после землетрясения магнитудой в 9.1 балла, самого сильного из когда-либо зарегистрированных в этой стране, на ее берега обрушивается мощное цунами, волна которого превышает 10 метров в высоту и повреждает атомную электростанцию фукусима-1. Разрушение вызывают сбой в охлаждении реакторов. В течение нескольких дней четыре реактора взрываются, выбрасывая высокоактивные радиационное облако, которое пересекает тихий океан, достигает берегов северной Америки и распространяется по северному полушарию. Вслед за этим останавливаются все 39 японских ядерных реакторов. Германия впоследствии объявляет о постепенной ликвидации отрасли ядерной энергетики, а большинство ядерных стран в остальном мире пересматривают критерии обеспечения безопасности на своих АЭС.
В то время как у девяти стран (США, Россия, Великобритания, Франция, Китай, Индия, Пакистан, Израиль, Северная Корея) все еще остается 16 тысяч атомных бомб в ООН предлагается договор о запрещении ядерного оружия (2017), целью которого является полное избавление от ядерного вооружения. За него голосует 122 страны. Л ишь Нидерланды высказываются против, а Сингапур воздерживается. Но самым важным на этом голосование является отсутствие на нем многих стран, включая ядерные державы (все) и страны-члены НАТО. Если соглашение будет ратифицировано 50 странами, то она вступит в силу. На сегодняшний день это сделали уже 34 страны.
Сегодня в сфере ядерной энергетики больше 400 действующих реакторов, которые производят лишь немногим более 10 процентов от мирового количества электроэнергии. Примерно 50 реакторов находятся в стадии строительства, включая 10 в Китае, чьи потребности в энергии сейчас стремительно возрастают. В остальной части мира ядерная индустрия стареет: две трети от мировых реакторов старше 30 лет. При изначально планируемом сроки их эксплуатации в 40 лет, их предстоящей демонтаж обещает быть дорогостоящим. Новые поколения АЭС едва ли удовлетворяют растущие мировые потребности в энергии, а их строительство происходит с существенными задержками и дополнительными затратами.
В настоящее время 35 стран сотрудничают в создании во франции ИТЭР (международного экспериментального термоядерного реактора). Бюджет эксперимента уже возрос с 5 до 19 миллиардов евро. Но если проект окажется успешным, он создаст новый вид атомных электростанций, обладающих высокой производительностью, использующих небольшое количество сырьевых материалов и образующих меньше отходов