Nuklearna (atomska) energija. Nuklearne prednosti i mane

Nuklearna energija je jedini način da se zadovolji rastuća potreba čovječanstva za električnom energijom.

Nijedan drugi izvor energije ne može proizvesti dovoljno električne energije. Njegova globalna potrošnja porasla je za 39% od 1990. do 2008. i povećava se svake godine. Solarna energija ne može zadovoljiti industrijske potrebe za električnom energijom. Rezerve nafte i ugljena su iscrpljene. U 2016. godini u svijetu je radila 451 nuklearna elektrana. Ukupno su jedinice proizvele 10,7% svjetske proizvodnje električne energije. 20% ukupne električne energije proizvedene u Rusiji proizvodi se u nuklearnim elektranama.

Energija koja se oslobađa tijekom nuklearne reakcije daleko premašuje količinu topline koja se oslobađa tijekom izgaranja.

1 kg urana obogaćenog na 4% oslobađa količinu energije koja je jednaka izgaranju 60 tona nafte ili 100 tona ugljena.

Siguran rad nuklearnih elektrana u usporedbi s termoelektranama.

Od izgradnje prvih nuklearnih postrojenja dogodilo se tridesetak nesreća, u četiri slučaja došlo je do ispuštanja štetnih tvari u atmosferu. Broj incidenata povezanih s eksplozijom metana u rudnicima ugljena broji se u desecima. Zbog zastarjele opreme broj nesreća na termoelektranama je svake godine sve veći. Posljednja velika nesreća u Rusiji dogodila se 2016. na Sahalinu. Tada je bez struje ostalo 20 tisuća Rusa. Eksplozija 2013. godine u TE Uglegorsk (regija Donjeck, Ukrajina) izazvala je požar koji se nije mogao ugasiti 15 sati. U atmosferu je ispuštena velika količina otrovnih tvari.

Neovisnost o fosilnim izvorima energije.

Rezerve prirodnog goriva su iscrpljene. Ostaci ugljena i nafte procijenjeni su na 0,4 IJ (1 IJ = 10 24 J). Rezerve urana prelaze 2,5 IJ. Osim toga, uran se može ponovno upotrijebiti. Nuklearno gorivo je lako transportirati, a troškovi transporta su minimalni.

Usporedna ekološka prihvatljivost nuklearnih elektrana.

U 2013. godini globalne emisije od korištenja fosilnih goriva za proizvodnju električne energije iznosile su 32 gigatone. To uključuje ugljikovodike i aldehide, sumporni dioksid, dušikove okside. Nuklearne elektrane ne troše kisik, dok termoelektrane koriste kisik za oksidaciju goriva i proizvode stotine tisuća tona pepela godišnje. Emisije iz nuklearnih elektrana javljaju se u rijetkim prilikama. Nuspojava njihovog djelovanja je emisija radionuklida koji se raspadaju unutar nekoliko sati.

“Efekt staklenika” potiče zemlje da ograniče količinu spaljivanja ugljena i nafte. Nuklearne elektrane u Europi godišnje smanje emisiju CO2 za 700 milijuna tona.

Pozitivan utjecaj na gospodarstvo.

Izgradnjom nuklearne elektrane otvaraju se radna mjesta u samoj elektrani iu povezanim industrijama. Lenjingradska nuklearna elektrana, na primjer, opskrbljuje lokalna industrijska poduzeća grijanjem i toplom tehnološkom vodom. Stanica je izvor medicinskog kisika za medicinske ustanove i tekućeg dušika za poduzeća. Hidrotehnička radionica opskrbljuje potrošače pitkom vodom. Obujam proizvodnje energije iz nuklearnih elektrana izravno je povezan s rastom blagostanja regije.

Mala količina stvarno opasnog otpada.

Istrošeno nuklearno gorivo je izvor energije. Radioaktivni otpad čini 5% istrošenog goriva. Od 50 kg otpada, samo 2 kg zahtijevaju dugotrajno skladištenje i ozbiljnu izolaciju.

Radioaktivne tvari se miješaju s tekućim staklom i ulijevaju u posude s debelim stijenkama od legiranog čelika. Željezni spremnici spremni su osigurati pouzdano skladištenje opasnih tvari 200-300 godina.

Izgradnja plutajućih nuklearnih elektrana (FNPP) osigurat će jeftinu električnu energiju za teško dostupna područja, uključujući i ona u potresnim područjima.

Nuklearne elektrane su vitalne u udaljenim područjima Dalekog istoka i krajnjeg sjevera, ali izgradnja stacionarnih stanica nije ekonomski opravdana u rijetko naseljenim područjima. Izlaz će biti korištenje malih plutajućih nuklearnih termoelektrana. Prva svjetska FNPP "Akademik Lomonosov" bit će porinuta u jesen 2019. na obali poluotoka Čukotka u Peveku. Izgradnja plutajuće pogonske jedinice (FPU) izvodi se u Baltičkom brodogradilištu u St. Ukupno se do 2020. godine planira pustiti u rad 7 FNPP-ova. Među prednostima korištenja plutajućih nuklearnih elektrana:

• pružanje jeftine električne energije i topline;
• dobivanje 40-240 tisuća kubičnih metara svježe vode dnevno;
• nema potrebe za hitnom evakuacijom stanovništva u slučaju nesreća na FPU;
• povećana otpornost na udare pogonskih jedinica;
• potencijalni skok u razvoju gospodarstva regija s FNPP-om.

Predajte svoju činjenicu

Nedostaci nuklearne energije

Visoki troškovi izgradnje nuklearnih elektrana.

Izgradnja moderne nuklearne elektrane procjenjuje se na 9 milijardi dolara. Prema nekim stručnjacima, troškovi bi mogli doseći 20-25 milijardi eura. Cijena jednog reaktora, ovisno o kapacitetu i dobavljaču, kreće se od 2-5 milijardi dolara. To je 4,4 puta više od cijene energije vjetra i 5 puta skuplje od solarne. Razdoblje povrata stanice je prilično veliko.

Rezerve urana-235, koji koriste gotovo sve nuklearne elektrane, ograničene su.

Zalihe urana-235 trajat će 50 godina. Prelazak na korištenje kombinacije urana-238 i torija omogućit će nam proizvodnju energije za čovječanstvo još tisuću godina. Problem je u tome što je za prelazak na uran-238 i torij potreban uran-235. Korištenje svih zaliha urana-235 učinilo bi prijelaz nemogućim.

Troškovi proizvodnje nuklearne energije premašuju troškove rada vjetroelektrana.

Istraživači Energy Faira predstavili su izvješće koje pokazuje ekonomsku neisplativost korištenja nuklearne energije. 1 MWh proizveden u nuklearnoj elektrani košta 60 funti (96 USD) više od slične količine energije proizvedene u vjetrenjačama. Rad stanica za cijepanje atoma košta 202 funte (323 dolara) po 1 MW / sat, vjetroelektrane - 140 funti (224 dolara).

Teške posljedice nesreća u nuklearnim elektranama.

Rizik od nesreća u postrojenjima postoji tijekom cijelog vijeka trajanja nuklearnih reaktora. Živopisan primjer je nesreća u nuklearnoj elektrani Černobil, za čiju je eliminaciju poslano 600 tisuća ljudi. Unutar 20 godina nakon nesreće umrlo je 5000 likvidatora. Rijeke, jezera, šumska zemljišta, mala i velika naselja (5 milijuna hektara zemlje) postali su nenastanjivi. Kontaminirano je 200 tisuća km2. Nesreća je uzrokovala tisuće smrti, porast broja oboljelih od raka štitnjače. U Europi je naknadno zabilježeno 10 tisuća slučajeva rođenja djece s deformitetima.

Potreba za odlaganjem radioaktivnog otpada.

Svaka faza cijepanja atoma povezana je s nastankom opasnog otpada. Grade se odlagališta za izolaciju radioaktivnih tvari do potpunog raspadanja, koja zauzimaju velika područja na površini Zemlje, smještena u udaljenim mjestima svjetskih oceana. 55 milijuna tona radioaktivnog otpada zakopanog na području od 180 hektara u Tadžikistanu postoji opasnost da pobjegne u okoliš. Od 2009. godine samo je 47% radioaktivnog otpada iz ruskih poduzeća u sigurnom stanju.

Mislim da na području zemalja bivšeg Sovjetskog Saveza, kada su u pitanju nuklearne elektrane, mnogima se odmah u glavi pojavi černobilska tragedija. To nije tako lako zaboraviti i želio bih razumjeti princip rada ovih stanica, kao i saznati njihove prednosti i nedostatke.

Princip rada nuklearne elektrane

Nuklearna elektrana je vrsta nuklearnog postrojenja, pred kojim je cilj proizvodnja energije, a potom i električne energije. Općenito, četrdesete godine prošlog stoljeća mogu se smatrati početkom ere nuklearnih elektrana. U SSSR-u su razvijeni različiti projekti koji se odnose na korištenje atomske energije ne u vojne, već u miroljubive svrhe. Jedna takva miroljubiva svrha bila je proizvodnja električne energije. U kasnim 1940-ima, prvi radovi su počeli oživljavati ovu ideju. Takve stanice rade na vodenom reaktoru, iz kojeg se energija oslobađa i prenosi na različite rashladne tekućine. Pri svemu tome oslobađa se para koja se hladi u kondenzatoru. A onda kroz generatore struja ide u kuće stanovnika grada.

Sve prednosti i mane nuklearnih elektrana

Počet ću s najosnovnijim i najhrabrijim plusom - nema ovisnosti o velikoj potrošnji goriva. Osim toga, trošak transporta nuklearnog goriva bit će iznimno mali, za razliku od konvencionalnog goriva. Želim napomenuti da je to vrlo važno za Rusiju, s obzirom da se isti ugljen doprema iz Sibira, a to je izuzetno skupo.

Sada, s ekološke točke gledišta: količina emisija u atmosferu godišnje je približno 13.000 tona, i, koliko god se ta brojka činila velikom, u usporedbi s drugim poduzećima, brojka je prilično mala. Druge prednosti i mane:

• koristi se puno vode, što pogoršava okoliš;
• trošak proizvodnje električne energije praktički je isti kao u termoelektranama;
• veliki nedostatak su strašne posljedice nesreća (ima dovoljno primjera).

Također želim napomenuti da se nuklearna elektrana nakon prestanka rada mora likvidirati, a to može koštati gotovo četvrtinu cijene izgradnje. Unatoč svim nedostacima, nuklearne elektrane prilično su česte u svijetu.

Prednosti nuklearne energije u usporedbi s drugim vrstama proizvodnje energije su očite. Velika snaga i niska ukupna cijena energije nekoć su otvarali velike perspektive za razvoj nuklearne energije i izgradnju nuklearnih elektrana. U većini zemalja svijeta i danas se vodi računa o prednostima nuklearne energije - gradi se sve više novih blokova i sklapaju ugovori za izgradnju nuklearnih elektrana u budućnosti.

Jedna od glavnih prednosti nuklearne energije je njezina isplativost. Sastoji se od mnogo čimbenika, a najvažniji od njih je mala ovisnost o prijevozu goriva. Usporedimo kogeneracijsku elektranu snage 1 milijun kW i blok NE iste snage. Kogeneracije zahtijevaju od 2 do 5 milijuna tona goriva godišnje, trošak njegovog transporta može biti i do 50% cijene dobivene energije, a oko 30 tona urana bit će potrebno dostaviti nuklearnim elektranama, što će praktički ne utječe na konačnu cijenu energije.

Također, u prednosti nuklearne energije sa sigurnošću se može upisati činjenica da korištenje nuklearnog goriva nije popraćeno procesom izgaranja i ispuštanjem štetnih tvari i stakleničkih plinova u atmosferu, što znači da je izgradnja skupih objekata neizbježna. za čišćenje emisija u atmosferu neće biti potrebno. Četvrtina svih štetnih emisija u atmosferu otpada na termoelektrane, što vrlo negativno utječe na ekološku situaciju gradova u njihovoj blizini, ali i na stanje atmosfere općenito. Gradovi koji se nalaze u blizini nuklearnih elektrana koje rade u normalnom načinu rada u potpunosti osjećaju prednosti nuklearne energije i smatraju se jednima od ekološki najprihvatljivijih u svim zemljama svijeta. Stalno prate radioaktivno stanje zemlje, vode i zraka, kao i analiziraju floru i faunu - takvo stalno praćenje omogućuje vam da stvarno procijenite prednosti i nedostatke nuklearne energije i njezin utjecaj na ekologiju regije. Vrijedno je napomenuti da tijekom razdoblja promatranja na područjima gdje se nalazi nuklearna elektrana nikada nisu zabilježena odstupanja radioaktivne pozadine od normale, osim ako se nije radilo o hitnom slučaju.

Prednosti nuklearne energije tu ne završavaju. U uvjetima nadolazeće energetske gladi i iscrpljenosti zaliha ugljičnog goriva, prirodno se postavlja pitanje zaliha goriva za nuklearne elektrane. Odgovor na ovo pitanje vrlo je optimističan: istražene rezerve urana i drugih radioaktivnih elemenata u zemljinoj kori iznose nekoliko milijuna tona, a pri sadašnjoj razini potrošnje mogu se smatrati praktički neiscrpnim.

Ali prednosti nuklearne energije ne odnose se samo na nuklearne elektrane. Energija atoma danas se osim za opskrbu stanovništva i industrije električnom energijom koristi iu druge svrhe. Stoga se ne mogu precijeniti prednosti nuklearne energije za podmorsku flotu i nuklearne ledolomce. Korištenje nuklearnih motora omogućuje im dugo autonomno postojanje, kretanje na bilo koju udaljenost, a podmornice mogu ostati pod vodom mjesecima. Danas se u svijetu razvijaju podzemne i plutajuće nuklearne elektrane i nuklearni motori za svemirske letjelice.

Uzimajući u obzir prednosti nuklearne energije, sa sigurnošću možemo reći da će čovječanstvo iu budućnosti koristiti mogućnosti nuklearne energije, koja uz pažljivo rukovanje manje zagađuje okoliš i praktički ne narušava ekološku ravnotežu na našem planetu. No prednosti nuklearne energije značajno su izblijedjele u očima svjetske zajednice nakon dvije ozbiljne nesreće: u nuklearnoj elektrani Černobil 1986. i nuklearnoj elektrani Fukushima-1 2011. Razmjeri ovih incidenata su takvi da njihove posljedice mogu pokriti gotovo sve prednosti nuklearne energije poznate čovječanstvu. Tragedija u Japanu za niz zemalja bila je poticaj za reviziju energetske strategije i pomicanje naglaska na korištenje alternativnih izvora energije.

Korištenje nuklearne energije u suvremenom svijetu toliko je važno da kada bismo se sutra probudili i energija nuklearne reakcije nestala, svijet kakav poznajemo vjerojatno bi prestao postojati. Mir je osnova industrijske proizvodnje i života u zemljama kao što su Francuska i Japan, Njemačka i Velika Britanija, SAD i Rusija. I ako posljednje dvije zemlje još uvijek mogu zamijeniti izvore nuklearne energije termoelektranama, onda je to za Francusku ili Japan jednostavno nemoguće.

Korištenje nuklearne energije stvara brojne probleme. Uglavnom, svi ovi problemi povezani su s činjenicom da koristeći energiju vezanja atomske jezgre (koju nazivamo nuklearna energija) za vlastitu korist, čovjek dobiva značajno zlo u obliku visokoradioaktivnog otpada koji se ne može jednostavno baciti. Otpad iz nuklearnih izvora energije potrebno je obraditi, transportirati, zakopati i skladištiti na duže vrijeme u sigurnim uvjetima.

Za i protiv, koristi i štete od korištenja nuklearne energije

Razmotrite prednosti i nedostatke korištenja atomsko-nuklearne energije, njihove prednosti, štete i značaj u životu čovječanstva. Očito je da nuklearna energija danas treba samo industrijaliziranim zemljama. Odnosno, miroljubiva nuklearna energija nalazi svoju glavnu primjenu uglavnom u objektima kao što su tvornice, pogoni za preradu itd. Upravo energetski intenzivne industrije udaljene od izvora jeftine električne energije (poput hidroelektrana) koriste nuklearne elektrane za osiguranje i razvoj svojih unutarnjih procesa.

Agrarne regije i gradovi zapravo ne trebaju nuklearnu energiju. Sasvim je moguće zamijeniti ga toplinskim i drugim stanicama. Ispada da je ovladavanje, stjecanje, razvoj, proizvodnja i korištenje nuklearne energije najvećim dijelom usmjereno na zadovoljenje naših potreba za industrijskim proizvodima. Pogledajmo koje su to industrije: automobilska industrija, vojna industrija, metalurgija, kemijska industrija, naftni i plinski kompleks itd.

Želi li moderna osoba voziti novi automobil? Želite se oblačiti u trendi sintetiku, jesti sintetiku i sve pakirati u sintetiku? Želite svijetle proizvode u različitim oblicima i veličinama? Želi sve nove telefone, televizore, računala? Želite puno kupovati, često mijenjati opremu oko sebe? Želite jesti ukusnu kemijsku hranu iz pakiranja u boji? Želite li živjeti u miru? Želite li čuti slatke govore s TV ekrana? Želite li imati puno tenkova, kao i projektila i krstarica, kao i granata i topova?

I sve dobiva. Nema veze što na kraju nesklad između riječi i djela vodi u rat. Nije bitno da je za njegovo zbrinjavanje potrebna i energija. Za sada je osoba mirna. Jede, pije, ide na posao, prodaje i kupuje.

A sve to zahtijeva energiju. A za to je potrebno mnogo nafte, plina, metala itd. A svi ti industrijski procesi zahtijevaju atomsku energiju. Dakle, ma što tko govorio, dok se prvi industrijski termonuklearni fuzijski reaktor ne pusti u seriju, nuklearna energija će se samo razvijati.

U prednosti nuklearne energije sa sigurnošću možemo upisati sve ono na što smo navikli. S druge strane, tužna perspektiva neizbježne smrti u kolapsu iscrpljenosti resursa, problema s nuklearnim otpadom, rasta stanovništva i degradacije obradivog zemljišta. Drugim riječima, atomska energija omogućila je čovjeku da još snažnije počne gospodariti prirodom, toliko ju je natjerao preko svake mjere da je u nekoliko desetljeća prešao prag reprodukcije osnovnih resursa, započinjući između 2000. i 2010. proces sunovrata potrošnje. Taj proces objektivno više ne ovisi o osobi.

Svi će morati manje jesti, manje živjeti i manje uživati ​​u prirodnom okruženju. Ovdje leži još jedan plus ili minus atomske energije, koji leži u činjenici da će zemlje koje su ovladale atomom moći učinkovitije redistribuirati iscrpljene resurse onih koje nisu ovladale atomom. Štoviše, samo će razvoj programa termonuklearne fuzije omogućiti čovječanstvu da jednostavno preživi. Ajmo sada na prstima objasniti kakva je to "zvijer" - atomska (nuklearna) energija i s čime se jede.

Masa, materija i atomska (nuklearna) energija

Često se može čuti izjava da su “masa i energija iste”, ili takvi sudovi da izraz E = mc2 objašnjava eksploziju atomske (nuklearne) bombe. Sada kada ste prvi put razumjeli nuklearnu energiju i njezinu primjenu, bilo bi doista nerazborito zbunjivati ​​vas izjavama poput "masa je jednaka energiji". U svakom slučaju, ovakav način tumačenja velikog otkrića nije najbolji. Očigledno je to samo pamet mladih reformista, „Galilejaca novog vremena“. Zapravo, predviđanje teorije, koja je potvrđena mnogim eksperimentima, kaže samo da energija ima masu.

Sada ćemo objasniti moderno gledište i dati kratak pregled povijesti njegovog razvoja.
Kad se energija bilo kojeg materijalnog tijela povećava, povećava se i njegova masa, a tu dodatnu masu pripisujemo porastu energije. Na primjer, kada se zračenje apsorbira, apsorber postaje topliji i njegova masa se povećava. Međutim, povećanje je toliko malo da ostaje izvan točnosti mjerenja u konvencionalnim eksperimentima. Naprotiv, ako tvar emitira zračenje, tada gubi kap svoje mase, koju zračenje odnosi. Postavlja se šire pitanje: nije li cjelokupna masa materije uvjetovana energijom, tj. ne postoji li ogromna zaliha energije sadržana u cijeloj materiji? Prije mnogo godina, radioaktivne transformacije odgovorile su na to pozitivno. Kada se radioaktivni atom raspadne, oslobađa se ogromna količina energije (uglavnom u obliku kinetičke energije), a mali dio mase atoma nestaje. Mjerenja su jasna u vezi s tim. Dakle, energija sa sobom odnosi masu, čime se smanjuje masa materije.

Posljedično, dio mase materije je zamjenjiv s masom zračenja, kinetičkom energijom itd. Zato kažemo: "energija i materija su djelomično sposobne za međusobne transformacije." Štoviše, sada možemo stvoriti čestice materije koje imaju masu i mogu se potpuno transformirati u zračenje, koje također ima masu. Energija ovog zračenja može prijeći u druge oblike, prenoseći svoju masu na njih. Nasuprot tome, zračenje se može pretvoriti u čestice materije. Dakle, umjesto "energija ima masu" možemo reći "čestice materije i zračenja su međusobno konvertibilne, i stoga sposobne za međusobne transformacije s drugim oblicima energije." Ovo je stvaranje i uništenje materije. Takvi destruktivni događaji ne mogu se dogoditi u području obične fizike, kemije i tehnologije, već se moraju tražiti ili u mikroskopskim, ali aktivnim procesima koje proučava nuklearna fizika, ili u visokotemperaturnoj peći atomskih bombi, u suncu i zvijezdama. Međutim, bilo bi nerazumno reći da je "energija masa". Kažemo: "energija, kao i materija, ima masu."

Masa obične materije

Kažemo da masa obične tvari sadrži golemu količinu unutarnje energije jednaku umnošku mase i (brzine svjetlosti)2. Ali ta je energija sadržana u masi i ne može se osloboditi bez nestanka barem dijela. Kako je došlo do tako nevjerojatne ideje i zašto nije ranije otkrivena? Ranije se predlagalo - eksperiment i teorija u različitim oblicima - ali sve do dvadesetog stoljeća promjena energije nije bila promatrana, jer u običnim eksperimentima ona odgovara nevjerojatno maloj promjeni mase. Međutim, sada smo sigurni da leteći metak, zbog svoje kinetičke energije, ima dodatnu masu. Čak i pri 5000 m/s, metak koji je u mirovanju težio točno 1 g imao bi ukupnu masu od 1,00000000001 g. Užarena platina težine 1 kg dodala bi ukupno 0,000000000004 kg i praktički nikakvo vaganje ne bi moglo registrirati te promjene. Tek kada se iz atomske jezgre oslobode goleme količine energije, odnosno kada se atomski "projektili" ubrzaju do brzina bliskih brzini svjetlosti, postaje uočljiva masa energije.

S druge strane, čak i jedva primjetna razlika u masi označava mogućnost oslobađanja ogromne količine energije. Dakle, atomi vodika i helija imaju relativne mase od 1,008 i 4,004. Kad bi se četiri jezgre vodika mogle spojiti u jednu jezgru helija, tada bi se masa od 4,032 promijenila u 4,004. Razlika je mala, svega 0,028, odnosno 0,7%. Ali to bi značilo gigantsko oslobađanje energije (uglavnom u obliku zračenja). 4,032 kg vodika dalo bi 0,028 kg zračenja, koje bi imalo energiju od oko 600000000000 Cal.

Usporedite to sa 140 000 cal koje se oslobađaju kada se ista količina vodika spoji s kisikom u kemijskoj eksploziji.
Obična kinetička energija daje značajan doprinos masi vrlo brzih protona koje proizvode ciklotroni, a to stvara poteškoće pri radu s takvim strojevima.

Zašto još uvijek vjerujemo da je E=mc2

Sada to doživljavamo kao izravnu posljedicu teorije relativnosti, no prve sumnje pojavile su se već potkraj 19. stoljeća, u vezi sa svojstvima zračenja. Tada se činilo vjerojatnim da zračenje ima masu. A kako zračenje nosi, kao na krilima, brzinom energiju, točnije ono je sama energija, onda se pojavio primjer mase koja pripada nečemu “nematerijalnom”. Eksperimentalni zakoni elektromagnetizma predviđaju da elektromagnetski valovi moraju imati "masu". Ali prije stvaranja teorije relativnosti, samo je neobuzdana fantazija mogla proširiti omjer m=E/c2 na druge oblike energije.

Sve vrste elektromagnetskog zračenja (radiovalovi, infracrveno, vidljivo i ultraljubičasto svjetlo, itd.) imaju neke zajedničke značajke: sva se šire u vakuumu istom brzinom i sva nose energiju i zamah. Zamišljamo svjetlost i druga zračenja u obliku valova koji se šire velikom, ali određenom brzinom c=3*108 m/sek. Kada svjetlost udari u upijajuću površinu, stvara se toplina, što znači da svjetlosni tok nosi energiju. Ta se energija mora širiti zajedno s protokom istom brzinom svjetlosti. Naime, brzina svjetlosti se mjeri upravo na ovaj način: vremenom leta velike udaljenosti udjelom svjetlosne energije.

Kada svjetlost udari u površinu nekih metala, izbaci elektrone, koji izlete kao da ih je udarila kompaktna lopta. , očito, distribuira se u koncentriranim dijelovima, koje nazivamo "kvanti". To je kvantna priroda zračenja, unatoč činjenici da su ti dijelovi, očito, stvoreni valovima. Svaki dio svjetlosti iste valne duljine ima istu energiju, određeni "kvant" energije. Takvi dijelovi jure brzinom svjetlosti (zapravo i jesu svjetlost), prenoseći energiju i zamah (moment). Sve to omogućuje da se zračenju pripiše određena masa - svakom dijelu se pripisuje određena masa.

Pri odbijanju svjetlosti od zrcala ne dolazi do oslobađanja topline, jer reflektirana zraka odnosi svu energiju, već na zrcalo djeluje pritisak sličan pritisku elastičnih kuglica ili molekula. Ako umjesto ogledala svjetlost udari u crnu upijajuću površinu, pritisak postaje upola manji. To znači da zraka nosi zamah kojeg okreće zrcalo. Stoga se svjetlost ponaša kao da ima masu. Ali postoji li neki drugi način da se zna da nešto ima masu? Postoji li masa sama po sebi, poput duljine, zelene boje ili vode? Ili je to umjetan koncept definiran ponašanjem poput Skromnosti? Misa nam je, naime, poznata u trima pojavama:

• A. Neodređena izjava koja karakterizira količinu "supstancije" (masa je s ove točke gledišta svojstvena supstanci - entitetu koji možemo vidjeti, dodirnuti, gurnuti).
• B. Određene izjave koje ga povezuju s drugim fizičkim veličinama.
• B. Misa je sačuvana.

Ostaje još definirati masu u terminima količine gibanja i energije. Tada svaka stvar koja se kreće s količinom gibanja i energijom mora imati "masu". Njegova bi masa trebala biti (zamah)/(brzina).

Teorija relativnosti

Želja da se poveže niz eksperimentalnih paradoksa koji se tiču ​​apsolutnog prostora i vremena dovela je do teorije relativnosti. Dvije vrste pokusa sa svjetlom dale su proturječne rezultate, a pokusi s elektricitetom dodatno su pogoršali taj sukob. Zatim je Einstein predložio promjenu jednostavnih geometrijskih pravila zbrajanja vektora. Ova promjena je bit njegove "specijalne teorije relativnosti".

Za niske brzine (od najsporijeg puža do najbrže rakete), nova teorija je u skladu sa starom.
Pri velikim brzinama, usporedivim s brzinom svjetlosti, naše mjerenje duljina ili vremena mijenja se kretanjem tijela u odnosu na promatrača, posebice masa tijela postaje veća što se brže kreće.

Zatim je teorija relativnosti objavila da je to povećanje mase potpuno opće prirode. Pri normalnim brzinama nema promjena, a tek pri brzini od 100.000.000 km/h masa se povećava za 1%. Međutim, za elektrone i protone emitirane iz radioaktivnih atoma ili modernih akceleratora, on doseže 10, 100, 1000%…. Eksperimenti s tako visokoenergetskim česticama pružaju izvrsne dokaze o odnosu između mase i brzine.

Na drugom kraju je zračenje koje nema masu mirovanja. To nije tvar i ne može se držati mirnim; samo ima masu i kreće se brzinom c, tako da je njegova energija mc2. O kvantima govorimo kao o fotonima kada želimo uočiti ponašanje svjetlosti kao toka čestica. Svaki foton ima određenu masu m, određenu energiju E=ms2 i određenu količinu gibanja (momentum).

Nuklearne transformacije

U nekim eksperimentima s jezgrama, mase atoma nakon snažnih eksplozija ne zbrajaju se da bi dale istu ukupnu masu. Oslobođena energija odnosi sa sobom dio mase; čini se da je komadić atomskog materijala koji nedostaje nestao. Međutim, ako izmjerenoj energiji dodijelimo masu E/c2, ustanovit ćemo da je masa očuvana.

Uništenje materije

O masi smo navikli razmišljati kao o neizbježnom svojstvu materije, pa prijelaz mase iz materije u zračenje – od lampe do letećeg snopa svjetlosti izgleda gotovo kao uništenje materije. Još jedan korak - i iznenadit ćemo se kada otkrijemo što se zapravo događa: pozitivni i negativni elektroni, čestice materije, kada se spoje zajedno, potpuno se pretvaraju u zračenje. Masa njihove materije pretvara se u jednaku masu zračenja. Ovo je slučaj nestanka materije u najdoslovnijem smislu. Kao u fokusu, u bljesku svjetla.

Mjerenja pokazuju da je (energija, zračenje tijekom anihilacije) / c2 jednaka ukupnoj masi oba elektrona – pozitivnog i negativnog. Antiproton, kada se spoji s protonom, anihilira, obično uz oslobađanje lakših čestica visoke kinetičke energije.

Stvaranje tvari

Sada kada smo naučili kako upravljati visokoenergetskim zračenjem (superkratkovalne X-zrake), možemo pripremiti čestice materije iz zračenja. Ako se meta bombardira takvim zrakama, one ponekad proizvode par čestica, na primjer, pozitivne i negativne elektrone. A ako ponovno upotrijebimo formulu m=E/c2 i za radijaciju i za kinetičku energiju, tada će masa biti očuvana.

Samo o kompleksu - Nuklearna (Atomska) energija

• Galerija slika, slika, fotografija.
• Nuklearna energija, atomska energija - osnove, mogućnosti, izgledi, razvoj.
• Zanimljivosti, korisne informacije.
• Zelene vijesti - Nuklearna energija, energija atoma.
• Reference na materijale i izvore - Nuklearna (Atomska) energija.