Цөмийн энерги гэж юу вэ? Цөмийн шинжлэх ухаан
ОУАЭА-ийн Олон нийтийн мэдээлэл, харилцааны алба (Андреа Галиндо, ОУАЭА)
Цөмийн энерги нь протон, нейтроноос тогтсон атомын цөмөөс ялгардаг энергийн нэг хэлбэр юм.
Энэ энергийн эх үүсвэрийг хоёр аргаар үүсгэж болно:хуваагдал - атомын цөмүүд хэд хэдэн хэсэгт хуваагдах, нэгдэл - цөмүүд хоорондоо нэгдэх үед. Өнөөдөр дэлхий дахинаа эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашигладаг цөмийн энерги нь цөмийн хуваагдах урвалаар үүсдэг бол цөмийн нэгдэх урвалаар эрчим хүч үйлдвэрлэх технологи нь судалгаа шинжилгээний шатандаа явж байна.
Нэгдэх урвалын талаар нэмэлт мэдээллийг дараах холбоосоор орж авна уу: https://www.iaea.org/bulletin/what-is-fusion-and-why-is-it-so-difficult-to-achieve
Цөмийн хуваагдах урвал гэж юу вэ?
Цөмийн хуваагдах урвал нь атомын цөм хоёр ба түүнээс дээш жижиг цөмд хуваагдан энерги ялгарах урвал юм. уран-235-ын атомын цөмнь нейтронтой мөргөлдөх үед нь хоёр жижиг цөмд хуваагдана. Жишээлбэл хуваагдлаар барийн цөм, криптоны цөм, хоёроос гурван нейтрон үүсдэг. Эдгээр нэмэлт нейтронууд нь уран-235 атомуудтай мөргөлдөн ураны цөмүүдийг хувааж, олон үржигдэн олон нейтрон үүсгэдэг бөгөөд ингэснээр хэдхэн секундын дотор гинжин урвал үүсгэдэг.
Цөмийн хуваагдах урвал явагдах бүрт дулаан болон цацраг хэлбэрээр энерги ялгарна. Нүүрс, хий, газрын тос зэрэг чулуужсан түлшний дулааныг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашигладагтай адил дулааныг цөмийн эрчим хүчний станцад цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглана.
Цөмийн хуваагдах урвал (График: А. Варгас/ОУАЭА)
Цөмийн эрчим хүчний станц хэрхэн ажилладаг вэ?
Цөмийн эрчим хүчний станцад уран-235-ыг түлш болгон ашигладаг бөгөөд цөмийн реакторт түүний тоног төхөөрөмжүүдээр гинжин урвалыг удирдлагтайгаар явуулж, дулаан үүсгэнэ. Цөмийн хуваагдлын үед үүссэн дулаан нь реакторын хөргүүр буюу ихэвчлэн усыг халааж, уур гаргана. Энэ уур нь турбин генераторыг эргүүлэхэд, цахилгаан генераторыг идэвхжүүлж нүүрстөрөгч багатай цахилгаан гаргана.
Даралтат усан реакторыг дэлхийн хэмжээнд хамгийн их ашигладаг. (График: А. Варгас,ОУАЭА)
Уран олборлох, баяжуулах, булшлах
Уран бол дэлхий дахинд чулуулагт агуулагдаж байдаг металл юм. Байгальд ураны хэд хэдэн изотоп байх бөгөөд тэдгээр нь физик шинж чанар болон массаараа ялгаатай боловч ижил химийн шинж чанартай элемент юм. Ураны хамгийн түгээмэл хоёр изотоп нь уран-238 ба уран-235 юм. Уран-238 нь дэлхийн ураны дийлэнх хувийг бүрдүүлдэг боловч задралын гинжин урвал үүсгэж чадахгүй, харин уран-235 нь хуваагдлын аргаар эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглагдах боловч дэлхийн ураны 1 хувиас бага хувийг эзэлдэг.
Байгалийн ураныг хуваагдах магадлал өндөртэй болгохын тулд тухайн дээж дэх уран-235-ын хэмжээг нэмэгдүүлэх шаардлагатай бөгөөд энэ процессыг ураны баяжуулалт гэнэ. Ураныг баяжуулсны дараа 3-5 жилийн хугацаанд цөмийн цахилгаан станцуудад цөмийн түлш болгон ашиглах бөгөөд үүний дараа цацраг идэвх нь хэвээр байх тул хүн ам байгаль орчныг хамгаалахын тулд дүрэм, журмыг чанд дагаж мөрдөнө.
Ашигласан түлш гэж нэрлэгддэг ашиглагдаж дууссан түлшийг дахин боловсруулж, тусгай цөмийн эрчим хүчний станцуудад шинэ түлш болгон ашиглах боломжтой байдаг.
Цөмийн түлшний цикл гэж юу вэ?
Цөмийн түлшний цикл нь цөмийн реакторуудад уранаас цөмийн эрчим хүч үйлдвэрлэх үе шатуудыг хамарсан үйлдвэрлэлийн процесс юм. Цикл нь уран олборлохоос эхэлж, хаягдлыг булшилснаар дуусдаг.
Цөмийн хаягдал
Цөмийн цахилгаан станцуудын үйл ажиллагаанаас тодорхой түвшний цацраг идэвхт хаягдал гардаг. Цацраг идэвхийн түвшин, зорилгоос нь хамааруулан тэдгээрт тохирох менежментийг хийдэг.
Хаягдлын менежментийн талаарх нэмэлт мэдээллийг дараах холбоосоор орж авна уу: https://www.youtube.com/watch?v=4j_wptct7kA&t=6s
Цацраг идэвхт хаягдлын менежмент
Цацраг идэвхт хаягдал нь нийт хаягдлын багахан хувийг эзэлдэг. Дэлхийн цөмийн эрчим хүчний 11 орчим хувийг үйлдвэрлэж буй цөмийн реакторуудын хэрэглээ, жил бүр эрүүл мэндийн салбар дахь олон сая эмчилгээ оношилгоо, аж үйлдвэр, хөдөө аж ахуй салбар дахь цацрагийн хэрэглээнээс цацраг идэвхт хаягдал үүснэ. Энэхүү анимэйшнд цацраг идэвхт хаягдлыг хэрхэн хянах, одоо болон ирээдүйд хүн ам хүрээлэн буй орчныг цацрагаас хэрхэн хамгаалах талаар тайлбарладаг.
Шинэлэг дэвшилтэт реактор гэж нэрлэгддэг дараагийн үеийн цөмийн эрчим хүчний станцууд одоогийн реакторуудаас маш бага цөмийн хаягдал гаргана. Тэдгээрийг 2030 оноос барьж эхлэх төлөвтэй байна.
Цөмийн эрчим хүч ба уур амьсгалын өөрчлөлт
Цөмийн эрчим хүч нь нүүрстөрөгч багатай эрчим хүчний эх үүсвэр юм, учир нь нүүрс, газрын тос, хийн цахилгаан станцуудаас ялгаатай нь цөмийн цахилгаан станцууд нь ашиглалтын явцад CO2 үүсгэдэггүй. Цөмийн реакторууд нь дэлхийн нүүрстөрөгчгүй эрчим хүчний бараг гуравны нэгийг үйлдвэрлэдэг бөгөөд уур амьсгалын өөрчлөлтийн зорилтуудыг биелүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
