Почти 100 лет назад учёные открыли энергию атома. Начиная с военных разработок прошлого столетия и до наших дней атомная энергия является самой мощной из доступных человеку. Проект БУМ науки рассказывает, как сила атома изменила наш мир.
История открытия атомной энергии
В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал свою знаменитую формулу E=mc², которая доказала, что масса может быть преобразована в огромное количество энергии. Это открытие легло в основу понимания ядерных реакций.
В 1930-х годах разные учёные проводили эксперименты с ядерным расщеплением, показывая, что при разделении атомных ядер выделяется огромное количество энергии.
В 1932 году физик Эрнест Резерфорд обнаружил, что когда атомы лития «расщепляются» протонами из протонного ускорителя, высвобождается огромное количество энергии — это было применение закона Эйнштейна на практике.
Разработка первого ядерного оружия
Использование атомной энергии началось с создания ядерного оружия во Вторую мировую войну. Работы велись одновременно учёными Германии и антигитлеровской коалиции.
Первые исследования по освоению атомной энергии начались в довоенные годы в Германии, Англии и СССР. Затем с наибольшим размахом они продолжались в США, где к исследованиям были привлечены крупнейшие учёные Европы, которые эмигрировали в Америку из оккупированных Германией стран.
В 1939 году Альберт Эйнштейн и другие учёные обратились к президенту США с письмом, в котором обосновывали необходимость проведения крупных экспериментов по изучению возможности создания атомной бомбы. Учёные указывали на то, что нацистская Германия активно работает над созданием ядерного оружия.
Вскоре после обращения в США были начаты исследовательские работы. После нападения Японии на США в конце 1941 года эти работы стали более крупномасштабными, а в августе 1942 года вся деятельность по созданию атомной бомбы была объединена «Манхэттенским проектом» в Лос-Аламосе под руководством Роберта Оппенгеймера.
Работы велись в условиях строжайшей секретности. В декабре 1942 года в США был запущен первый в мире ядерный реактор. А уже в июле 1945 года в штате Невада успешно прошло испытание первой атомной бомбы.
В августе 1945 года американцы подвергли атомным бомбардировкам японские города Хиросима и Нагасаки, показав всему миру разрушительную силу такого оружия. Япония была вынуждена капитулировать 2 сентября 1945 года — Вторая мировая война была окончена.
Атомные разработки в СССР
В довоенные годы учёные московских, ленинградских, харьковских и других институтов страны делали множество открытий и расчётов по разветвлённой цепной реакции деления ядер урана и условиям возникновения ядерного взрыва.
Начавшаяся война с Германией почти полностью остановила работы в области ядерной физике. Но поступавшие в СССР по агентурным каналам сведения об успехах американского проекта побудили правительство страны возобновить исследования.
В 1943 году была создана специальная лаборатория № 2 (ЛИПАН) с лучшими научными и инженерными кадрами. Руководителем лаборатории назначили И. В. Курчатова.
Работы по созданию собственной атомной бомбы стали масштабными после удара США по японским городам. В короткие сроки практически с нуля в СССР была создана специализированная ядерная индустрия на базе всех отраслей промышленности.
Атомная отрасль страны развивалась в очень трудных условиях, но высокий уровень отечественной науки и сильный экономический потенциал позволили быстро сконструировать и запустить первый отечественный ядерный реактор — Ф-1. Это случилось в конце декабря 1946 году в Москве.
В августе 1949 года на Семипалатинском полигоне (территория нынешнего Казахстана) испытали первую отечественную атомную бомбу.
Кстати, сегодня погрузиться в историю отечественного атома и посмотреть на копии первого ядерного оружия можно в павильоне АТОМ на ВДНХ.
«Ядерный клуб»
Так неофициально называют группу стран, у которых сегодня на вооружении стоит ядерной оружие. В «клуб» входят США, Россия, Великобритания, Франция, КНР, Индия, Пакистан и КНДР, а также предположительно Израиль.
Ядерное оружие — это оружие массового поражения, в случае масштабного использования которого весь мир может быть стёрт с лица земли. Начиная с Карибского кризиса 1962 года, когда мир впервые встал перед реальной возможностью начала ядерной войны, стали появляться сторонники ядерного разоружения.
Первым договором, регламентирующим разработку ядерного оружия, был многосторонний Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой 1963 года. В 1968 году подписан многосторонний Договор о нераспространении. Впоследствии он был подписан практически всеми странами мира (кроме Израиля, Пакистана и Индии).
Одна из последних ограничительных мер — Договор о запрещении ядерного оружия (англ. Treaty on the Prohibition of Nuclear Weapons, TPNW), принятый 7 июля 2017 года в штаб-квартире ООН в Нью-Йорке. Это международное соглашение запрещает разработку, испытание, хранение, приобретение, транспортировку и использование ядерного оружия.
Обладающие ядерным оружием страны не принимали участие в разработке этого документа. В сентябре 2017 года Великобритания, США и Франция сообщили, что никогда не станут участниками этого договора. МИД РФ также заявил, что Россия не подпишет этот договор, поскольку он «противоречит национальным интересам страны».
Создание мирной атомной энергетики
Одновременно с военными разработками велись масштабные исследования возможности использования атомной энергии в мирных целях — для производства электроэнергии, в науке, медицине, сельском хозяйстве, промышленности.
Началом мирного использования ядерной энергии принято считать 26 июля 1954 года, когда в Обнинске под Москвой заработала первая в мире атомная электростанция (АЭС).
Пуск первой АЭС дал надежды на экологически чистую энергетику с практически неограниченными ресурсными возможностями и показал, что атомную энергию можно превратить, по словам академика И. В. Курчатова, «в мощный источник энергии, несущий благосостояние и радость всем людям на земле».
Вслед за СССР в 1956 году в Великобритании заработала АЭС «Колдер Холл» и в 1957 году в США — АЭС «Шиппинг-Порк».
За прошедшие годы атомная энергетика заняла одно из ведущих мест в мировом энергетическом балансе. В настоящее время в 24 странах мира работают 424 энергоблока АЭС. В Бельгии, Франции, Литве доля энергопроизводства с помощью АЭС — от 12 до 80%. В целом в мире на долю АЭС приходится до 18% вырабатываемой электроэнергии.
Мирный российский атом сегодня
Атомная энергетика России занимает второе место по мощности атомной генерации среди стран Европы (после Франции). Это самая экологически чистая и экономически выгодная энергетика в мире.
Россия владеет полным спектром технологий атомной энергетики: от добычи урановых руд до выработки электроэнергии, а также является мировым лидером по обогащению урана, проектирует, строит и выводит из эксплуатации атомные энергоблоки, перерабатывает и утилизирует отработанное ядерное топливо.
Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом» объединяет более 400 предприятий атомной отрасли. В состав «Росатома» входят все гражданские атомные компании России, предприятия ядерного оружейного комплекса, научно-исследовательские организации, а также атомный ледокольный флот
На территории России работают 10 АЭС:
- Балаковская АЭС
- Белоярская АЭС
- Билибинская АЭС
- Калининская АЭС
- Кольская АЭС
- Курская АЭС
- Ленинградская АЭС
- Нововоронежская АЭС
- Ростовская АЭС
- Смоленская АЭС
Подробнее о российских АЭС и типах реакторов слушайте в новом выпуске подкаста БУМ науки.
Атомный экспорт
Россия имеет контракты в области атомной энергетики с Индией, Бангладеш, Арменией, Китаем, Ираном, Турцией, Болгарией, Белоруссией, Египтом, Венгрией, Финляндией и странами Центральной Европы.
Наша страна экспортирует уран и технологии возведения АЭС, строит исследовательские реакторы. На данный момент по российским технологиям построены более 20 исследовательских реакторов за рубежом.
В 2023 году Россия продала США 702 тонны урана стоимостью 1,2 млрд долларов — это рекорд всех времён.
Слушайте наш подкаст БУМ науки и смотрите ролики на YouTube-канале Creative Science Lab, чтобы узнавать всё самое интересное из мира науки и технологий!
Подписывайтесь на телеграм-канал Creative Science Lab — мы создаём БУМ науки и другие интересные проекты.
Проект реализуется при поддержке Президентского фонда культурных инициатив.