На північ від Києва є особлива територія — зона відчуження. Територія, яка була особливо уражена після аварії на Чорнобильській АЕС у 1986 році. Звідти відселили людей і запровадили пропускну систему. Ось вже понад 36 років ця територія чекає природного очищення.
Цезій-173
Одним з найпоширеніших ізотопів, якими забруднено територію є цезій-173. Період його напіврозпаду становить 30 років, і це означає, що половина ізотопів вже розпалась. Але лише половина.
В природі цей ізотоп не зустрічається взагалі. Він утворюється під час ядерної реакції в реакторах чи при застосуванні ядерної зброї. Тобто до першого в світі випробування атомної бомби цезію в природі не існувало. А отже, у нас немає жодних еволюційних адаптацій для протидії йому. Цезій безперешкодно накопичується в нирках, печінці, серці, порушуючи їхню роботу, знижує імунітет, впливає на нервову систему і здатність народжувати дітей. І чим довший час перебування в зараженій зоні, тим більше накопичення цезію, тим глибші незворотні зміни.
Рудий ліс
Найбільш зараженим місцем в зоні відчуження є Рудий ліс. Через величезні осади радіоактивного пилу під час аварії, цей ліс загинув — хвоя сосен набула рудого кольору і вночі світилась радіоактивним випромінюванням. Тоді 36 років тому, під час ліквідації наслідків аварії цей ліс знесли бульдозерами і закопали. Але з того часу, на місці залиблого лісу виріс новий, проте радіоактивне забруднення нікуди не зникло.
В перший день повномасштабного вторгнення росії, 24 лютого 2022 року, її війська з території Білорусі, окупували зону відчуження, захопили Чорнобильську атомну електростанцію і взяли в заручники її працівників.
Російська армія без жодного спеціального захисту заїхала у Рудий ліс на бронетехніці, здійнявши радіоактивну куряву. Більш того, вони викопали там окопи і утримували територію впродовж місяця. Не дивно, що за цей час чимало військових отримали значні дози опромінення. А 1 квітня з’явилась інформація про першу смерть військовослужбовця РФ від променевої хвороби у Чорнобильській зоні відчуження.
31 березня 2022 року російські війська відступили з Київщини і Чернігівщини, і звільнили територію зони відчуження. Проте Запорізька АЕС, захоплена 4 березня досі лишається під окупацією. З того часу росія використовує обстріли території ЗАЕС для ядерного тероризму проти України і всього світу, загрожуючи можливою черговою аварією на атомній станції.
МАГАТЕ
Впродовж літа Міжнародна агенція з атомної енергії МАГАТЕ намагалась отримати доступ до Запорізької АЕС, щоб перевірити її безпеку. Їм вдалося потрапити на станцію 1 вересня. Вони зафіксували порушення усіх семи основ ядерної безпеки: фізичної цілісності, функціонування систем безпеки, умов роботи персоналу, джерел живлення, постачання, підтримки і радіаційного моніторингу. Наразі критичних пошкодженя реакторам ще не завдано. Проте кожний наступний обстріл чи відключення живлення можуть спричинити аварію.
Україна, зі свого гіркого досвіду може уявити можливі наслідки. Запорізька АЕС має 6 енергоблоків. Чорнобильська — мала 4, з яких вибухнув лише один. Але цього виявилось більше, ніж досить.
Згадаємо, що сталося на ЧАЕС
Аварія на четвертому енергоблоці ЧАЕС сталася 26 квітня 1986 року. Через поєднання різних факторів: недосконалість конструкції реактора, пришвидшені темпи соціалістичного будівництва і крадіжки будматеріалів, через безвідповідальність керівництва і помилки персоналу тощо.
На ЧАЕС проводили експеримент із зупинки ядерного реактора і перерозподілу енергії. Під час експерименту несподівано впала потужність реактора, щоб її збільшити витягнули стрижні регулювання, реактор почав нагріватися і коли хотіли занурити стрижні знову, щоб уповільнити ядерні реакції, стрижні заклинило. Реактор вийшов з-під контролю, перегрівся і вибухнув.
Дуже показовою була реакція СРСР на аварію. Радянська влада замовчувала катастрофу. Незважаючи на загрозу, 1 травня в Києві відбулась традиційна багатолюдна демонстрація до дня праці. Лише розголос світової спільноти змусив СРСР визнати аварію. Офіційне попередження про загрозу здоров'ю місцеве населення почуло лише на 9 день після аварії.
До ліквідації наслідків Чорнобильської катастрофи було задіяно за різними підрахунками від 200 до 900 тисяч осіб з усіх республік СРСР: пожежників, військових, пілотів, водолазів, шахтарів.
Так дірки в управлінні та загальну радянську недбалість довелося затикати живими людьми. Техніки бракувало, та і та, що була, не витримувала радіаційного випромінювання, тож чимало робіт виконували ліквідатори вручну. Тих, кого відправили скидати уламки реактора з даху називали «біороботами», пілоти мали засипати відкритий реактор згори піском, водолази мали пірнати у резервуари для охолодження, а шахтарі — робити тунелі під реактором. Будівельники впродовж півроку зводили над четвертим енергоблоком захисний саркофаг.
Із зони навколо ЧАЕС було евакуйовано від 135 до 350 тисяч людей, 8,4 млн осіб зазнали радіоактивного опромінення. Площа Зони відчуження склала 2 600 км², загалом забруднено понад 200 000 км² (12% площі України, а також територія білорусі і частини росії).
Чорнобильська катастрофа виразно показала, якою небезпечною є повна залежність від Москви і прискорила розпад СРСР.
Незважаючи на аварію, решта енергоблоків невдовзі поновили свою роботу і ЧАЕС продовжувала працювати до 2000 року. Конструкцію реакторів такого типу вдосконалили і зробили більш безпечними.
Впродовж років саркофаг над четвертим енергоблоком поступово руйнувався, тому у 2019 році його накрили додатковою арковою оболонкою. Новий безпечний конфайнмент розрахований на 100 років, але з часом і він потребуватиме заміни, оскільки період напіврозпаду ізотопу урану-235 — 703 мільйони років.
Розробка реактора
В історії людства є чимало прикладів, коли певну технологію спершу використовують для війни, а потім пристосовують для мирного життя. Не стали виключенням і розробки фізиків-ядерників.
Одним з науковців, які працювали над створенням ядерного реактора був Вернер Гайзенберг (це на честь нього взяв собі псевдо персонаж серіалу Braking Bad). Він почав роботу ще в 1939 році, але нацистська влада під час Другої світової війни залучила його до роботи в «Урановому проекті». На щастя, розробити свою атомну бомбу нацисти не встигли і після війни вже у ФРН у 1949 році він зміг повернутись до мирного атому. Працював над створенням ядерних реакторів і виступав проти ядерної зброї. Гайзенберг був одним з тих, хто просував ідею створення ЦЕРНу.
CERN
CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) — Європейська організація з ядерних досліджень, розташована у Швейцарії. Там збудували Великий адронний колайдер — найбільший у світі прискорювач елементарних частинок. Завдяки йому у 2012 році вчені відкрили бозон Хіггса і взагалі проводять дослідження Стандартної Моделі.
Стандартна Модель — так називається сучасна схема опису будови атома.
Колись давно атоми уявляли як однорідні кульки, потім виникла “пудингова” модель — коли атоми містили електрони, як родзинки в тісті. Потім тривалий час в школі вивчали планетарну модель атома, коли в центрі ядро, а навколо нього носяться електрони. При чому розмір електрона і розмір всього атома співвідносяться приблизно як яблуко і планета Земля.
Але потім цю модель почали переглядати. Виявили, що протони і нейтрони складаються з кварків. Кожний атом складається з 12 кварків. Коли їх відкривали один за одним, серед фізиків навіть був жарт про «зоопарк частинок»: «Якщо раніше за відкриття нової частинки давали Нобелівську премію, то тепер треба давати штраф 1000 доларів».
Якщо для моделі атома не змогли вигадати оригінальної назви, і вона називається «стандартна», то з назвами кварків вже цікавіше: верхній, нижній, істинний, дивний, чарівний, зачарований :)
Коли тільки почали досліджувати кварки, виявилось, що сумарна маса усіх кварків в протоні становить менше 5% маси всього протона. Як це взагалі можливо, якщо в протоні окрім кварків нічого немає? Що ж тоді формує решту 95% маси протона?
Таким чином дійшли висновку, що масу породжує енергія. Кварки ніби перебувають у замкненому просторі і через напади клаустрофобії б’ються в стінки :) і породжують «динамічну масу».
Власне це явище, завдяки якому частинки набувають масу назвали механізмом Хіггса. Дослідження CERN дозволили виявити так званий бозон Хіггса, який теоретично передбачили ще 50 років тому, а оце в 2012 таки підтвердили.
Частинки рухаються в полі Хіггса і набувають масу завдяки тому, що серед них є бозон Хіггса. Десь чула порівняння, що бозон Хіггса — це як VIP персона з високим статусом, і всі, хто ведуть з ним справи, також набувають високого статусу — набувають масу.
УФТІ
І що цікаво, в Україні також був свій прискорювач елементарних частинок.
У 1928 році в Харкові був заснований Український фізико-технічний інститут, де створив школу теоретичної фізики професор Лев Ландау. В той час на конференції до Харкова приїжджали метри теоретичної фізики Поль Дірак і Нільс Бор. А харківський «Фізичний журнал» надсилали передплатникам по всьому світу.
Під керівництвом Льва Ландау у 1932 році було здійснено розщеплення ядра літію протонами — лише на півроку пізніше, ніж у Кембриджі. У Великобританії розщепленням атома займались учні Ернеста Резерфорда — Джон Кокрофт та Ернест Уолтон, за цю роботу вини отримали Нобелівську премію з фізики 1951 року.
В Харкові розщепленням атому займались Кирило Синельников, Антон Вальтер, Олександр Лейпунський, Георгій Латишев. Ідею експерименту висунув Георгій Гамов — одесит, який спершу навчався в Одеському інституті народної освіти, згодом — у Петроградському університеті разом з Левом Ландау.
У 1928 року Гамова відправили до Німеччини на стажування в Геттінгенський університет. Там він написав свою першу визначну дослідницьку роботу, де заперечив висновки Резерфорда про розсіювання альфа-частинок. Нільс Бор вибов для Гамова стипендію Королівської академії наук Данії, де у 1930 році він завершив свої дослідження. Після чого повернувся до СРСР, а на наступний Міжнародний науковий конгрес з атомного ядра його вже не випустили…
У 1932 році Гамова обрали членом-кореспондентом Академії наук СРСР, проте можливості реалізувати наукові ідеї в СРСР у нього не було. І він вирішив емігрувати. Спершу спробував з родиною човном доплисти з Криму до Туреччини, але не вдалося.
Тоді у 1934 році він домігся відрядження на конгрес в Брюссель і звідти відмовився повертатись до СРСР. Згодом емігрував до США. У Мангетенському проекті з розробки атомної бомби він участі, на відміну від його товариша львів'янина Станіслава Улама. Проте пізніше долучився до розробки водневої бомби.
Георгій Гамов першим пов’язав фізику ядра і астрофізику — пояснював еволюцію зірок через ядерну фізику. Розробив теорію утворення хімічних елементів та заклав основи теорії Великого Вибуху, передбачив реліктове випромінювання. Теорію Георгія Гамова підтвердили експерименти американських дослідників Арно Пензіаса та Роберта Вудро Вільсона, які у 1978 році отримали за це Нобелівську премію.
А інтерес Гамова поступово перемістився у сферу біології, долучився до розробки концепції генетичного коду — ідеї кодування генетичної інформації в ДНК.
Тим часом в Харкові, завдяки експерименту з розщеплення атому літію Український фізико-технічний інститут отримав фінансування і продовжив ядерні дослідження. Згодом УФТІ взяв участь у радянському ядерному проекті.
У 1934 році директор кріогенної лабораторії Лев Шубніков та Юрій Рябінін відкрили явище виштовхування магнітного поля з об’єму надпровідників. Шубніков також, відкрив надпровідники другого роду — це була робота нобелівського рівня, але радянська наука вже на той час перебувала в ізоляції від світової.
Зверніть увагу на роки — надзвичайні наукові експерименти відбувались в часи, коли Україна була охоплена Голодомором.
І в 1937 році під час хвилі репресій, НКВС сфабрикував справу проти Українського фізико-технічного інституту — «Справу УФТІ». Шубнікова і ще чотирьох фізиків було безпідставно засуджено та страчено, ще сімох — засуджено до ув’язнення, в тому числі Ландау і Лейпунського, двох — видано нацистському гестапо. Льва Ландау з ув’язнення врятував відомий фізик Петро Капіца, взявши його «на поруки», запросив керувати теоретичним відділом Інституту фізичних проблем в Москві.
У навіть після цього в УФТІ продовжували дослідження. В 1940 році УФТІ подали низку заявок на патенти: «Про використання урану, як вибухової речовини», «Про термоциркуляційну центрифугу». Фактично ці патенти містили схеми, які потім будуть використані у атомній зброї, але на той час їх відхилили як надто фантастичні.
Кирило Синельников створив і керував у Харківському університеті кафедрами електронних та іонних процесів, експериментальної фізики, фізики плазми. Антон Вальтер створив і очолював у Харківському університеті кафедру електронних процесів і ядерної фізики. Олександр Лейпунський та Георгій Латишев очолював кафедри фізики в інших радянських інститутах.
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» існує досі 6 березня 2022 року російські війська обстріляли його з «Градів».
Атомна електростанція і ядерний реактор
Перший ядерний реактор збудували і запустили в грудні 1942 року в США під керівництвом Енріко Фермі. Проте лише в 1951 році в США ядерний реактор вперше створив достатню потужність для побутового застосування електроенергії.
Перше промислове застосування атомної енергії відбулось на Обнінській атомній електростанції в СРСР, яка була запущена в експлуатацію у 1954 році.
Взагалі, як на атомній електростанції утворюється електроенергія? В її конструкції є парова турбіна. Воду розігрівають, вона закипає, перетворюється на пару. Пару спрямовують на лопаті турбіни, яка обертається і розкручує вал генератора. А вже генератор перетворює обертальний рух на електричну енергію. Єдина особливість — у способі, яким підігрівають воду. Ядерний реактор дозволяє вивільнити шалену кількість енергії від розпаду уранового палива, значно більшу за енергію від згорання вугілля чи мазуту.
Тому, перший час, до великих аварій на АЕС, це джерело енергії навіть вважали екологічно чистішим за традиційні електростанції, які використовували викопне паливо. І навіть зараз не поспішають від них відмовлятися оскільки атомні станції дуже вже потужне джерело енергії. Наприклад, та сама Запорізька АЕС має забезпечувати Україні п’яту частину усієї необхідної енергії.
Єдине, що тепер до ризиків використання атомних станцій, окрім техногенних загроз (як в Чорнобилі) і стихійних лих (як у Фукусімі), додався ще й ядерних шантаж росії, який вона влаштовує в Енергодарі.
Додаткові матеріали
- HBO "Чорнобиль" (міні-серіал, 2019)
- Ландау, розщеплення атома і секретний бункер. Як в розпал сталінських репресій в Харкові створили "Кремнієву долину"
- Подкаст "Чорнобиль-35"
- Подкаст "Екопротести після Чорнобиля"
- Катерина Міхаліцина, Станіслав Дворницький "Реактори не вибухають"
Підтримати проєкт
Немає коментарів:
Дописати коментар