Актуальность развития и попытки внедрения компактных реакторов для использования в бытовых условиях
Государственное Бюджетное Общеобразовательное Учреждение гимназия №61 Выборгского района Санкт-Петербурга
Проектная работа по теме:
«Внедрение ядерных технологий в бытовую действительность»
Выполнили:
Ученик 9 «В» класса Розбаум Семен
Ученик 9 «В» класса Стоянов Дмитрий
Научный руководитель:
Кададин Виталий Альбертович
24.03.21
Оглавление
Вступление.. 3
Актуальность.. 5
Актуальность атомной энергетики в целом... 5
Актуальность развития и попытки внедрения компактных реакторов для использования в бытовых условиях.. 7
Перспективы внедрения и развития атомной энергетики в бытовых условиях.. 9
Применение в космосе.. 10
Применение на Земле.. 11
Факторы, которые повлияют на развитие отрасли.. 15
Исследование.. 16
Заключение.. 18
Источники.. 19
Вступление
Сейчас идет массовое развитие большого количества сфер. От робототехники до полетов в космос – везде мы наблюдаем новые открытия и достижения. По данным сайта НЕЗАВИСМАЯ [1], на данный момент в России примерно 707 тыс. научных сотрудников. В 2009 году ЮНЕСКО провели исследование [2], в ходе которого выяснили, что с 2002 по 2007 год количество ученых в развивающихся странах увеличилось на 56%, а в развитых – на 8,6%. Из этого можно сделать вывод, что сейчас наука стремительно развивается. Так же это поощряется государством. По данным газеты РБК [3] правительство РФ планирует выделить на развитие науки и предстоящие исследования в 2021 году 836,2 млрд руб., что на 55 млрд больше, чем за прошлый 2020 год.
|
|
|
С течением времени самые невероятные концепции фантастов 20 века становятся все менее и менее невероятными. В начале 20 века люди не верили и считали несбыточными полеты в космос, а сейчас технологии дошли до того, что популярный ученый и бизнесмен Илон Маск утверждает, что люди ступят на Марс уже в 2026. Многие годы люди строили свои концепции будущего цивилизации. Эти концепции изображались в книгах, фильмах и прочих произведениях так или иначе повлиявших на современную культуру. Когда-то безумием казалась идея машин, самолетов, космических кораблей, но сейчас это воспринимается как обыденность. Поэтому не стоит подвергать сомнению даже самые смелые концепции будущего человечества. Стоит осмыслить некоторые варианты развития технологий в ближайшее время.
Американский писатель Айзек Азимов многократно описывал такую черту будущего как роботы. Айзек Азимов сформулировал «три закона робототехники» [4], определяющие основные правила для роботов. Несмотря на то, что сформулированы эти законы были в художественном произведении, ученые и специалисты по разработке роботов и программ для этих роботов до сих пор изучают возможность применения этих законов в технологиях будущего.
|
|
|
Но факт остается фактом: технологии постоянно развиваются. Разработка роботов не стоит на месте, и последние открытия в этой сфере являются подтверждением. Однако для дальнейшего развития этой сферы требуется энергия, потому что, если рассматривать робота как отдельную систему, нужен мощный бесперебойный источник питания. Таковым может стать миниатюрный ядерный реактор. Однако на данный момент нет ядерных реакторов, которые могли бы подойти по габаритам под человекообразного робота.
Таким образом можно понять, что наше будущее будет требовать компактных и эффективных источников энергии, которыми можно было бы оснащать роботов, или же, например, космические корабли, а позже – колонии на других планетах (возвращаясь к тому же Илону Маску)
Однако, следует более подробно рассмотреть вопрос актуальности.
Актуальность
Актуальность атомной энергетики в целом
Вопрос актуальности атомной энергетики стоит ребром. Прошло 66 лет с момента начала работы первой АЭС в мире – Обнинской АЭС – а варианты использования «мирного атома» до сих пор исследуются и изучаются. Прошло много лет, и многое изменилось: от вариаций реакторов до отношения людей к атомной энергетики. Трагедия на Три-Майл-Айленд [5], несмотря на отсутствие жертв, произвела резонанс в обществе и закончилась самым массовым на то время протестом. Следствием всего этого стало то, что развитие ядерной энергетики в США замедлилось 71 запланированная атомная электростанция так и не была запущена.
|
|
|
Ниже приведена диаграмма с сайта РОСАТОМ [6], на которой дана статистика выработки энергии на АЭС. На данной диаграмме видно, что несмотря на то, что в США новые проекты АЭС были запущены только в 2013 году [7], то есть 23 года атомная энергетика стояла на месте, США занимает первое место в мире по выработке энергии на АЭС и вырабатывает 102709 МВт (26% от выработки всего мира).
Это показывает значимость атомной энергетики в таких странах как США, Франция, Япония, Россия. Стоит заметить, что Россия в этом списке занимает лишь 4 место, вырабатывая 25242 МВт, что составляет 6% от общей выработки.
Актуальность развития атомной энергетики так же заключается в экологии. Дело в том, что при работе наиболее распространенных видов электростанций – ТЭС – в атмосферу выбрасывается колоссальное количество углекислого газа и прочих химических веществ, позже преобразующихся в кислотные дожди. Рассматривая проблему выброса углекислого газа, нужно понимать масштаб катастрофы. По данным сайта МЭА [8], в 2019 году в атмосферу было выделено примерно 33 гигатонны CO2. Это наносит огромный вред природе. Однако, если рассматривать варианты безуглеродной энергетики, достаточно эффективным будет именно атомная энергетика. Но тут есть свои нюансы. Таким образом, эксперты World Energy Outlook [9] считают, что в ближайшем будущем (к 2035 году) большую часть энергии, выработанной при использовании возобновляемых источников, будет составлять энергия ветряных электростанций и ГЭС, которые могут в ближайшем будущем вытеснить АЭС, однако есть ряд причин (таких как географические особенности, эффективность), из-за которых рассматривать данные виды электростанций вне конкуренции друг на друга.
|
|
|
Актуальность развития и попытки внедрения компактных реакторов для использования в бытовых условиях
Теперь стоит рассмотреть актуальность конкретного спектра развития атомной энергетики.
Уже сейчас есть ряд проектов, которые рассматривают концепцию использования энергии «мирного атома» в околобытовых условиях. Одним из таких проектов является созданный недавно «Академик Ломоносов» [10]. Однако, при подробном разборе данного проекта проявляется ряд аспектов, делающих его весьма специфичным. Ключевым из этих факторов является то, что это корабль. Этот факт говорит о многом. Это сразу ограничивает масштаб применения этого реактора. Согласно информации из статьи про «Академик Ломоносов» с сайта РОСЭНЕРГОАТОМ [11], этот реактор был создан для обеспечения энергией удаленных районов Дальнего Востока и Арктики. То есть, это изначально достаточно узконаправленный проект. Однако, если такой проект создан, значит есть необходимость. Но что делать с поселениями и базами, которым нужна энергия, но которые располагаются далеко от водоемов.
При решении этого вопроса стоит рассмотреть вариант какого-либо наземного транспорта с атомным реактором внутри. Такие модели проектировались, однако ни один из проектов так и не был реализован. Одним из таких проектов был американский танк «Chrysler TV-8» [12]. Эта модель компании «Chrysler» [13] была разработана в 1950 году, но компания так и не выпустила ни одного танка подобной модели из-за того, что производство такой модели слишком дорогое.
Но если рассмотреть саму концепцию подобных моделей, то можно отметить несколько важных деталей. Первое, при небольшой модернизации модели такой танк может стать отдельным передвижным генератором, который можно будет подключить к какому-либо объекту. Второе, это танк-амфибия, то есть такой танк способен передвигаться как по суше, так и по воде, что делает этот танк достаточно мобильным. Мобильность расширяет просторы для применения таких моделей.
Была еще одна перспективная попытка развития компактных реакторов. Это радиоизотопные термоэлектрические генераторы (сокр. РИТЭГ) [14]. Мощность таких генераторов доходит до 2-3 сотен ватт, то есть она достаточно мала, что ограничивает возможности применения подобных генераторов. На таблице ниже изображены данные последних советских моделей РИТЭГ. Но эти генераторы имеют один значимый технический плюс, позволивший найти подобным генераторам применение. Эти генераторы не требуют обслуживания в течение срока службы. Срок службы данных генераторов может доходить до пары десятков лет.
| Название | Год | Эл. Мощность | КПД |
| ИЭУ-1М | 1990 | 120 Вт | 5,455% |
| ИЭУ-2М | 1985 | 20 Вт | 2,899% |
| Горн | 1983 | 60 Вт | 5,455% |
| Гонг | 1983 | 18 Вт | 5,714% |
Таблица создана по данным статьи с сайта Wikipedia [15].
Маяк Анива [15] был наделен таким генератором в 1990 году, после чего люди перестали обслуживать этот маяк. Маяк проработал на РИТЭГ 16 лет (до 2006 года). Помимо маяка Анива РИТЭГ устанавливали в навигационное оборудование на побережье Северного Ледовитого Океана. США так же использовали РИТЭГ.
Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 67; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!