Трагические события последних дней в Японии заставляют переживать миллионы человек по всему миру. Катастрофическое разрушение части ядерного реактора станции «Фукусима-1» в результате землетрясения грозит перерасти в общемировую экологическую катастрофу, сопоставимую по своим последствиям с чернобыльской. Это заставляет под новым углом взглянуть на целесообразность использования атомной энергетики и обеспечение безопасности людей, проживающих в непосредственной близости от станции. Какие причины заставляют государства мира вкладывать огромные средства в изучение цепной ядерной реакции? Существует ли альтернатива данному способу получения энергии для современного общества?
Чтобы понять сущность проблемы, необходимо рассмотреть основы возникновения атомной энергетики, путь её становления. В этом нам должны помочь знания в области химии и физики. Основополагающим термином этого направления науки является понятие атома. Это самая маленькая химически неделимая частица любого элемента окружающего мира, выступающая в качестве базового носителя его свойств. Визуально атом можно представить в виде большой частицы – ядра и окружающего его электронного облака. В ходе экспериментов было установлено, что ядро имеет положительный заряд, а окружающее его облако – отрицательный. Электрические заряды равны между собой, поэтому атом находится в равновесном состоянии.
В начале ХХ века учёные Нильс Бор и Эрнест Резерфорд провели ряд опытов, в процессе которых моделировалось столкновение атомов для выведения их из состояния равновесия. В результате были открыты субатомные частицы: протоны, нейтроны и электроны. Таким образом, ядро любого атома состоит из протонов, имеющих положительный электрический заряд, и нейтронов, которые заряда не имеют. Окружающее облако образовано отрицательно заряженными электронами, хаотично передвигающимися по своим орбитам.
Изучением процесса столкновения атомов химических элементов с различными частицами занимались многие учёные во всём мире: Джеймс Чедвик, Ирен Кюри, Фредерик Жолио, Энрико Ферми, Отто Ган, Фриц Штрассман. В числе прочих веществ в ходе опытов изучались свойства ядер урана – самого тяжёлого из химических элементов. Было отмечено, что при столкновении стороннего нейтрона с атомом урана или плутония происходит процесс расщепления, при котором образуются элементы с более лёгкими ядрами, а также выделяются новые нейтроны. Они обладают достаточно большой кинетической энергией (скоростью), поэтому, распространяясь среди других атомов в куске урана, вызывают всеохватный процесс деления ядер. Эта особенность и получила название цепной реакции ядерного деления. Она является основой всей атомной энергетики.
Мирный атом?