Фундаментальная радиохимия

Если рассматривать изменение масштабов производства урана по годам, то можно отметить три «волны». С 1940 по 1960 г. наблюдалось резкое увеличение производства урана с 1000 т. до 40 тыс. т. в год (без стран Совета экономической взаимопомощи – СЭВ). Основными производителями урана являлись США (39 %), Канада (35 %), ЮАР (16 %). С 1961 г. начался спад в производстве урана, вызванный значительным объемом накопленных стратегических запасов и слабым развитием атомной энергетики. В 1966 г. производство урана снизилось до 17 тыс. т. (без стран СЭВ).

Новый подъем в производстве урана связан уже с развитием атомной энергетики. В 1980 г. в капиталистическом мире произведено 44 тыс. т. урана. С 1982 г. начался новый спад в производстве урана. В 1987 г. производство урана составило 36 тыс. т. (без стран СЭВ). Общемировое производство урана снизилось с 61 тыс. т в 1988 г. до 32 тыс. т. в 1994 г. Это снижение связано с достижением соглашений о сокращении количества ядерных зарядов, а также с использованием в ядерной энергетике накопленных складских запасов. Мировое производство урана в 1998 г. составило 33,730 тыс. т, в 1999 г. – 31,065 тыс. т, в 2000 г. – 34,750 тыс. т. То есть с 2000 г. начался новый подъем в производстве урана. В 2001 г. мировое производство урана составило 36 тыс. т, в том числе в Канаде 11 тыс. т и в Австралии – 8 тыс. т. В 2002 г. производство урана возросло до 40 тыс. т. В то же время АЭС израсходовали 64 тыс. т, разница в 24 тыс. т покрыта за счет складских запасов. В дальнейшем по мере исчерпания складских запасов урана объем производства урана неизбежно должен возрастать.

По данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) на конец 2002 г. в 31 стране мира действовали 438 атомных реакторов общей мощностью 359 млн кВт с годовой выработкой 2665 млрд кВт • ч электроэнергии, что составляет 17 % от выработки электроэнергии в мире.

В ряде стран доля электроэнергии, вырабатываемой на АЭС, гораздо выше среднемировой, %: Франция – 78; Литва – 81; Бельгия – 58; Украина – 45; Южная Корея – 41; Швейцария – 40; Япония – 34; Швеция – 47; Германия – 28; Великобритания – 22; США -19,8. В России в 2002 г. 30 блоков АЭС произвели 139,8 млрд кВт • ч электроэнергии, дополнительно 1,5 млрд кВт • ч получено на атомных реакторах Сибирского химического комбината (г. Северск) и Горно-химического комбината (г. Железногорск), итого 141,3 млрд кВт•ч, что составляет 16 % от общего производства электроэнергии в России.

Необходимое увеличение доли АЭС в электроэнергетике связано с рядом весомых преимуществ АЭС перед тепловыми электростанциями (ТЭС), работающими на природном газе, нефти, мазуте, угле. Главными стимулами являются экономические и экологические преимущества. Цена электроэнергии на АЭС в странах Западной Европы ниже цены электроэнергии на ТЭС, работающей на газе, в 2,5 раза, на мазуте – в 2 раза и угле – в 1,5 раза.

В 1999 г. цена 1 кВт • ч электроэнергии на АЭС США составила 1,83 цента, что значительно ниже, чем на ТЭС, работающих на угле (2,07 цента), нефти (3,18 цента) и газе (3,52 цента).

Об экономичности и экологической чистоте АЭС убедительно говорит опыт Франции. По словам представителя французской энергетической компании в Москве, «работа в течение 10 лет 34 реакторов мощностью 900 МВт каждый сэкономила для Франции не менее 150 млрд. франков и предотвратила выбросы в атмосферу опасных для здоровья высокотоксичных веществ: 10,3 млн. т оксидов серы, 3,5 млн. т оксидов азота, 0,4 млрд. т углекислого газа и 1 млн. т золы и пыли». На АЭС энергоотдача единицы массы топлива в 10⁵ раз больше, чем на угольных ТЭС. Блок АЭС мощностью 1 млн кВт потребляет в год 30 т ядерного топлива со средним содержанием урана-235 3,33 %. Для работы ТЭС такой же мощности требуется 3 млн. т/год угля, т. е. 60 тыс. вагонов/год. В России примерно 40 % всех перевозок железнодорожного транспорта приходится на транспортировку угля.

1.2. Предмет радиохимии. Ранние и современные определения радиохимии. Основные этапы развития радиохимии и их характеристика

В 1910 году английский химик А. Камерон в комплексной проблеме, получившей общее название «радиоактивность», выделяет самостоятельное направление, которое он назвал радиохимией. С этого момента радиохимия обрела автономию, хотя до сих пор перечень тем, включаемых в состав этой науки, довольно неоднозначен, и определения радиохимии, формулируемые различными научными школами, отличаются заметным разнообразием.

Авторы предлагаемого конспекта лекций не склонны придавать очень уж серьезной и, тем более, педагогически весомой значимости якобы исчерпывающим определениям научных дисциплин. В конце концов, любой читатель, проштудировавший конспект лекций и усвоивший его содержание, меньше всего будет озабочен знанием именно «формулы определения» предмета.