реферат
На тему: «Розвиток атомної енергетики»
за КСЕ
виконано студентом
Новгородцева Олексієм Анатолійовичем
студентський квиток № 95 / 178-00n
група № 1
дата виконання 01.12.2000
керівник
Замотаєв І. В.
Зміст:
Вступ................................................. .................................................. ......... 2
Атомистика філософів Стародавньої Греції та Риму ......................................... 3
Атомистика в період до XVII в ............................................ ......................... 5
Фізика в XVIII і XIX ст ............................................ .................................... 6
Атомистика кінця XIX - початку XX ст ........................................... ............. 10
Атомистика першої половини XX ст ............................................. ............... 11
Атомистика в передвоєнні роки .............................................. ................... 18
Атомистика від повоєнних років до наших днів ...................................... 23
Висновок ................................................. .................................................. ... 24
Список літератури................................................ ......................................... 25
Вступ.
В кінці тисячоліття, коли суспільство все далі просувається по шляху техногенного розвитку, розвиваються вже існуючі і зароджуються нові виробничі галузі, коли «високі технології» увійшли практично в кожен сучасний будинок, і багато людей не можуть уявити життя без них, ми більш чітко бачимо, необмеженість людських потреб. Чим більше людство створює, тим більшому воно споживає. У тому числі такого важливого ресурсу, як енергії.
Людство з давніх часів шукало нові джерела енергії. До середини XX століття були освоєні майже всі її природні джерело, причому використання їх в промислових масштабах привело до значного забруднення відходами виробництва навколишнього середовища, особливо в великих, промислово розвинених містах.
Оволодіння ж ядерною енергією - найбільше, ні з чим не порівнянне досягнення науки і техніки XX в. Вивільнення внутрішньоядерної енергії атома, проникнення в природні комори таємниць речовини, атома перевершує все, що коли-небудь раніше вдавалося зробити людям. Нове джерело енергії величезної потужності обіцяв найбагатші неоціненні можливості.
Для відкриття такого виду енергії, як внутрішньоядерні енергія атома, знадобилися довгі роки наполегливої і самовідданої роботи вчених багатьох поколінь і різних країн. Вивільнення внутрішньоядерної енергії атома зажадало такого рівня розвитку науки, такого науково-технічного обладнання, таких апаратури, хімічних матеріалів, такої високої культури і техніки виробництва, які змогли скластися в світі тільки до середини XX століття. Однак людство повинно було пройти довгий шлях пошуків, подолати безліч перешкод, відкинути старі уявлення про природу речей.
Народи Азії та Африки в далекій давнині багато зробили для розуміння природних явищ і основних законів природи.
Стародавні цивілізації Китаю, Індії, Вавилона, Єгипту, Греції заклали фундамент, на якому виникло натурфілософські вчення, теоретичне мислення, що перетворює міфологію в епос і формує при цьому основні принципи будови і перетворення речовин.
Натурфілософські уявлення, що виникли в стародавньому світі, в строгому сенсі теоретичним мисленням стають тільки в Греції.
В Індії атомістична точка зору була пофарбована спіритуалістичної тенденцією одухотворення природи, чого немає в грецькій Атомістика, оскільки греки розвивали матеріалістичний атомізм.
Грецька форма атомізму плідно вплинула на розвиток науки. Найбільш повно і в ясному викладі дійшли до нас усні та письмові роботи древніх греків. Стародавні греки одними з перших стали вивчати природу за допомогою методів (примітивних в нашому розумінні), сформульованих в їх наукових диспутах, лекціях. У Стародавній Греції людський розум усвідомлював свою силу, і саме тоді почали з'являтися систематичні наукові дослідження.
Атомистика філософів Стародавньої Греції та Риму.
Характерні риси природознавства того часу - це накопичення емпіричного матеріалу, спроби пояснити світ за допомогою загальних умоглядних гіпотез і теорій, в яких передбачалося, передбачає чимало пізніших наукових відкриттів. Наприклад, в ту епоху зародилися ідеї про атомарний, дискретно будову матерії.
Стародавні греки створили вчення про матеріальну першооснові всіх речей, родоначальниками якого були Фалес (625-547 до н. Е.), Анаксимандр (610-547 до н. Е.), Анаксимен (585-525 до н. Е.) І інші античні філософи. З вершин нинішніх знань багато в їх вченні здається наївним. Так, Фалес вважав, що основою всього є вода. Анаксимандр вбачав таку основу в якийсь «Алейрон» - єдиної, вічної, бескачественной матерії, а Анаксимен - в повітрі. Всі вони представляли спочатку існуючого як щось матеріальне.
Інший відомий давньогрецький філософ Геракліт (530-470 до н. Е.) Вважав основою основ вогонь. Всі речі з'являються з вогню і знову в нього повертаються. Геракліт стверджував: «Світ єдиний, не створений ніким з богів і ніким з людей, а був, є і буде вічно живим вогнем, що закономірно спалахує і закономірно згасає».
Безпосередніми попередниками атомістів були Емпедокл (490-430 до н. Е.) І Анаксагор (500-428 до н. Е.), Вони висунули концепцію елементів, з яких побудована Всесвіт.
За вченням Емпедокла такими матеріальними елементами є вогонь, повітря, вода і земля. Вони вічні, неразрушими, хоча і змінюються за кількістю і величиною шляхом з'єднання і розділення. Емпедокл стверджував: «Ніщо не може статися з нічого, і ніяк не може те, що є, знищитися». Ця думка Емпедокла дуже близька до знайомого нам закону збереження речовини, який грає таку фундаментальну роль в сучасній фізиці.
Анаксагор вважав, що світ складається з нескінченної кількості частинок ( «насіння») речовин і в результаті їх сукупного руху темний холодне повітря відділяється від світлого гарячого ефіру, а частинки з'єднуються з собі подібними. Так утворюються матеріальні тіла. Слід звернути увагу на висловлювання Анаксагора про ефірі. Про нього згодом через ряд століть вчені будуть вести тривалі суперечки, дискусії.
Вчені Давньої Греції за свої сміливі ідеї та висловлювання піддавалися покаранням і переслідуванням. Так, Анаксагор був вигнаний з Афін за твердження про те, що всупереч укоріненим віруваннями сонце, місяць, зірки є лише розжареним камінням і не мають божественної природи.
Філософи Левкипп і його учень Демокріт (460-370 до н. Е.) Стали засновниками атомістичної теорії. За вченням Левкіппа матерія складається з окремих частинок - атомів, що знаходяться в порожньому просторі, і занадто дрібних, щоб їх можна було побачити в окремо. Атоми безперервно рухаються в просторі і впливають один на одного за допомогою поштовхів і тиску.
Більш повно і струнко атомістична теорія була викладена великим давньогрецьким філософом-матеріалістом Демокрітом. Хоча їм було написано багато творів з математики, фізики, астрономії, медицині, філології, теорії музики та ін., Але з численних його творів до нас дійшло тільки близько 300 фрагментів.
У творах Демокріта багато сказано про душу, про людські відносини, про мисленні, про етику і другом, але нас в даному випадку цікавлять тільки атоми, тільки матеріалістичний погляд Демокріта.
Наведемо деякі принципові положення Демокріта, що мають відношення до атомістичної теорії:
1. Ніщо не виникає з нічого і нічого не переходить в ніщо.
2. Матерія складається з нескінченного числа найдрібніших, неподільних частинок - атомів.
3. Атоми вічні і незмінні, а всі складні тіла, з них складаються, мінливі і минущі.
4. Не існує нічого, крім атомів і «чистого» простору.
5. Атоми вічно рухаються. Рух завжди притаманне атомам і відбувається в силу панування у Всесвіті закону універсальної необхідності.
6. Атоми нескінченні за кількістю і нескінченно різноманітні за формою.
7. У Всесвіті існує безліч світів. Наш світ один з них.
8. Різниця між речами пов'язано з відмінностями їх атомів в числі за величиною, формі ...
Природно-науковий світогляд давніх отримало свій розвиток в працях знаменитого філософа того часу Аристотеля (384-322 до н. Е.). У своїй творчості він охопив майже всі існуючі тоді галузі знань. Хоча Аристотель критикував свого вчителя філософа-ідеаліста Платона (427-347 до н. Е.), Він не був матеріалістом. Він визнавав об'єктивне існування матеріального світу і його пізнаваність, але протиставляв земний і небесний світи, вірив і вчив вірити в існування божественних сил.
Аристотель вважав, що всі космічні тіла складаються з ефіру, основного елемента природи, в якому з самого початку закладено вчинене рух по колу.
Природний шлях пізнання природи, вчив Аристотель, йде від менш відомого і явного для нас до більш явному і відомому з точки зору природи речей. Він розглядав такі загальні поняття, як матерія і рух, простір і час, кінцеве і нескінченне.
У своїй роботі «Фізика» Арістотель детально розібрав погляди своїх попередників - Анаксагора, Левкіппа, Демокріта та ін. Він різко критикував погляди атомістів, які визнають існування безлічі атомів і світів. За Арістотелем реальний світ кінцевий, обмежений і побудований з «кінцевого числа» елементів. Поняття порожнечі за Арістотелем суперечить дійсності. Нескінченне розріджений порожній простір веде до нескінченного руху, а це, на думку Аристотеля, неможливо.
«Канонізувати» вчення Аристотеля в середні століття надовго затримало розвиток атомистических поглядів. І все ж вчення про атомах, атомистика, пройшовши через багато століть, витримало запеклу боротьбу і дійшло до наших днів з більш глибокими уявленнями про атом, отриманими в результаті величезного числа фізико-хімічних експериментів і досліджень з фізики атома.
У Стародавньому Римі поет і філософ Тіт Лукрецій Кар (99-55 до н. Е.) У своїй знаменитій поемі «Про природу речей» виклав атомистическое вчення грецького філософа Епікура.
Представник афінської школи Епікур (341-270 до н. Е.), А за ним Лукрецій намагалися існуванням атомів пояснити всі природні і соціальні явища. Лукрецій малює модель руху атомів, уподібнюючи його руху порошин в сонячному промінні в темній кімнаті. Це по суті одне з перших в історії природничих наук опис молекулярного руху. Створена стародавніми філософами теорія атомів збігається з сучасними концепціями тільки в найзагальніших рисах.
Геніальні здогади філософів-матеріалістів, атомістів Стародавньої Греції та Риму обумовила народження сучасної атомістичної теорії - фізики атома, ядерної фізики.Ми і сьогодні дивуємося дивовижним науковим припущенням і ідеям древніх філософів, заснованим тільки на чисто умоглядних припущеннях майже без всяких експериментальних підтверджень. Це зайвий раз доводить, що можливостям людського розуму немає меж. Екскурсом в старовину ми хотіли підкреслити, що поштовхом до пошуків енергії атомного ядра стало виведення давньогрецьких і інших древніх філософів про те, що матерія складається з нескінченного числа найдрібніших неподільних частинок - атомів. Наука XIX і XX ст., Безперервно збагачуючись новими знаннями та ідеями, підтверджує науковими експериментами і теоріями, просувалася вперед до пізнання атома. Рух до вивільнення внутрішньоядерної енергії супроводжувалося тривалим, багатовіковим накопиченням знань у багатьох галузях науки.
Атомистика в період до XVII в.
У період середньовіччя атомистика переживала важкі часи. У середні століття панували схоластика, теологія і відкриття в науці були спорадичними. І в ті часи люди чимало зробили, просуваючись до вершин пізнання, але все ж такого розквіту, як в Стародавній Греції і Римі, в країнах Західної Європи не спостерігалося.
Середньовічний Схід мав ширші, ніж Західна Європа, зв'язки з багатьма близькими і далекими країнами, що сприяло розвитку геометрії, алгебри, тригонометрії, медицини та інших наук. Так, праці Аристотеля, Птолемея та інших прийшли до Європи в перекладах з арабської. Араби були як би сполучною ланкою між античної та середньовічної культурою і наукою.
В 1121 в Середній Азії з'явився курс фізики Аль-Хазін, в якому були таблиці питомих ваг ряду твердих і рідких тіл. Багато зробив хорезмский вчений Біруні (973-1048) в дослідах по визначенню питомої маси речовин. У Бухарі жив знаменитий вчений філософ Абу Алі Ібн Сіна (Авіценна). У своїх роботах він, послідовник вчення Аристотеля і пізніше неоплатонізму, проповідував вічність матерії.
В середині XV ст. в економічному, політичному і культурному розвитку Європи починають чітко проступати нові, самобутні риси.
Микола Коперник (1473-1543) зламав загальновизнану до того концепцію світобудови, по якій Земля вважалася нерухомої по відношенню до Сонця. Коперник відкинув геоцентричну систему Птолемея і створив геліоцентричну систему світобудови. Виникнувши в астрономії, вона поширилася і на фізику, давши новий імпульс розвитку атомистических ідей. Атоми невідчутні, вважав Коперник, кілька атомів немає складають видимого тіла. І все ж число цих частинок можна так помножити, що їх буде достатньо для злиття в помітне тіло. Коперник впритул підійшов до матеріалістичної атомістиці. В епоху Відродження фізичні спостереження і досліди ще не носили систематичного характеру, хоча і були досить широко розвинені.
Початку використання у фізиці експериментального методу поклав Галілео Галілей (1564-1642), італійський фізик, механік, астроном, один із засновників природознавства. Його вплив на розвиток механіки, оптики, астрономії неоціненне. Основа світогляду Галілея - визнання об'єктивного існування світу, т. Е. Існування поза і незалежно від людської свідомості. Галілей вважав, що світ нескінченний, матерія вічна. Матерія складається з абсолютно неподільних атомів, її рух - єдине, універсальне механічне переміщення. Галілей експериментально підтвердив ряд гіпотез древніх філософів про атомах. У своїх працях він підтримав геліоцентричну систему світобудови, за що жорстоко постраждав від католицької інквізиції.
Наукова діяльність Галілея, його величезної важливості відкриття, наукова сміливість мали вирішальне значення для затвердження геліоцентричної системи світу.
Наукові відкриття і спадщина великого англійського вченого Ісаака Ньютона (1643-1727) відносяться до трьох основних областях: математики, механіки та астрономії. Ньютон увійшов в історію як справжній корифей науки, його основні праці і зараз не втратили свого значення, хоча час і вносить корективи в деякі їхні розділи. Перший відчутний удар по вченню Ньютона завдала теорія електромагнітного поля Дж. Максвелла (1831-1879), засновника класичної електродинаміки і статистичної фізики. Затвердження сучасної фізики було підготовлено відкриттям рентгенівських променів, радіоактивності елементів і їх взаємних перетворень, теорією відносності Ейнштейна, квантової теорії та ін. І все ж це жодною мірою не применшує величезного значення для науки класичних творів І. Ньютона.
Фізика в XVIII і XIX ст.
У XVIII і XIX ст. класична фізика вступила в період, коли багато її положень стали піддаватися серйозному переосмислення. У 1746 р М. В. Ломоносов (1711-1765) писав: «Ми живемо в такий час, в яке науки після свого відновлення в Європі зростають і до досконалості приходять».
Михайло Ломоносов - перший російський професор хімії, автор першого російського курсу фізичної хімії. В області фізики він залишив нам ряд важливих робіт по кінетичної теорії газів, теорії теплоти, оптиці і ін. Розглядаючи основу хімічних явищ »Ломоносов на базі атомно-молекулярних уявлень розвивав вчення про« нечутливих »(т. Е. Невідчутних) частинках матерії -« корпускули »(молекулах). Він вважав, що всім властивостям речовини можна дати вичерпне пояснення з допомогою уявлення про різні чисто механічних рухах корпускул, що складаються з атомів. Він стверджував, що хімічна теорія повинна будуватися на законах механіки і математики.
У хімічних роботах Ломоносова важливу роль відіграє атомистика, вона - наріжний камінь його наукового мислення. Ломоносов дав своє формулювання принципу збереження матерії і руху: «... всі зміни, в натурі трапляються, такого суть стану, що скільки чого в одного тіла віднімається, стільки додати до іншого ... Цей загальний природний закон простирається й у самі правила руху , бо тіло, рушійне своєю силою інше, стільки ж отої у себе втрачає, скільки повідомляє іншому, яке від нього рух отримує ... »
Введення поняття «корпускули» поряд з поняттям «елементу» (атома) означало визнання того, що певна сукупність атомів створює нову єдність, що діє як ціле, якийсь новий якісний «вузол». Це була перспективна ідея, бо тільки через природознавство людство могло прийти до ідеї розвитку, освіти складних форм речовини із з'єднання простих.
Самий характер з'єднання Ломоносов мислив не як просте додавання складових елементів. Він підкреслював, що природа нових утворень залежить не тільки від того, які елементи входять в ці утворення (корпускули), але і від того, який характер зв'язку між елементами. Ломоносов, прийнявши гіпотезу про обертальному русі молекул-корпускул, вивів ряд наслідків:
1. Частинки-корпускули мають кулясту форму.
2. При більш швидкому обертанні часток теплота збільшується, а при більш повільному - зменшується.
3. Гаряче тіло повинно охолоджуватися при зіткненні з холодним і, навпаки, холодні тіла повинні нагріватися внаслідок прискорення руху при зіткненні.
Ломоносов критикував теорію теплорода (або флогістону - не має маси невагомою рідини), яку він вважав поверненням до уявлень древніх про елементарне вогні.
На думку Ломоносова, пружність газів (повітря) є властивістю колективу атомів. Самі атоми «повинні бути тілесними і мати продовження», форма їх «дуже близька» до кулястої.
Погляди на теплоту як форму прямування дрібних «нечутливих» частинок висловлювалися ще в XVI ст. Беконом, Декартом, Ньютоном, Гуком. Цю ж ідею розробляв і М. Ломоносов, проте він залишався майже на самоті, так як багато його сучасників були прихильниками концепції «теплорода». І тільки пізніше Деві і потім Юнг і Мор довели, що теплота є формою руху і що слід розглядати теплоту як коливальний рух частинок матерії. Наступними роботами Майера, Джоуля, Гельмгольца був встановлений закон збереження і перетворення енергії.
Атомно-молекулярне вчення про матерію лежало в основі багатьох фізичних і хімічних досліджень на всьому протязі історії науки. З часу Бойля воно стало служити хімії та було покладено Ломоносовим в основу вчення про хімічних перетвореннях.
Італійський вчений Е. Торрічеллі (1608-1647) довів існування атмосферного тиску. Французький математик і фізик Б. Паскаль (1623-1662) відкрив закон: тиск, вироблене на поверхню рідини зовнішніми силами, передається рідиною однаково у всіх напрямках.
Разом з Г. Галілеєм і С. Стевін Блез Паскаль вважається основоположником класичної гідростатики. Він вказав на спільність основних законів рівноваги рідин і газів. В 1703 р німецький вчений Г. Шталь (1659-1734) сформулював теорію, точніше, гіпотезу про природу горючості в речовинах.
Англійський вчений Р. Бойль (1627-1691) ввів в хімію атомистику, це дало підставу Ф. Енгельса сказати про роботи Бойля: «Бойль робить з хімії науку». Голландець X. Гюйгенс (1629-1695) увійшов в історію науки як творець підтвердженого експериментами першої наукової праці по хвильової оптики - «Трактату про світло»; він був першим фізиком, що досліджували поляризацію світла.
Наука про тепло зажадала точних температурних вимірювань. З'явилися термометри з постійними точками відліку: Фаренгейта, ділив, Ломоносова, Реомюра, Цельсія.
А. Лавуазьє (1743-1794) розробив в 1780 р кисневу теорію, виявив складний склад повітря. Пояснив горіння, тим самим довівши неспроможність теорії флогістону, який і М. В. Ломоносов виключав з числа хімічних елементів.
Працював в Петербурзькій академії наук Л. Ейлер (1707-1783) встановив закон збереження моменту кількості руху, розвинув хвильову теорію світла, визначив рівняння обертального руху твердого тіла.
Американський вчений Б. Франклін (1706-1790) розробив теорію позитивного і негативного електрики, довів електричну природу блискавки.
Англійський фізик Г. Кавендіш (1731-1810) і незалежно від нього французький фізик Ш. Кулон (1736-1806) відкрили закон електричних взаємодій.
Італійський вчений А. Вольта (1745-1827) сконструював перший джерело постійного струму ( «вольтів стовп») і встановив зв'язок між кількістю електрики, ємністю і напругою. Одним з перших праць, присвячених опису нового джерела постійного струму, була випущена в 1803 р книга російського вченого В. Петрова «Повідомлення про гальвано-вольтів дослідах».
Початок практичних досліджень електромагнетизму поклали роботи датчанина X. Ерстеда, француза А. Ампера, російських вчених Д. М. Велланского і Е. Ленца, англійця М. Фарадея, німецького фізика Г. Ома та ін.
Найбільший німецький вчений Г. Гельмгольц (1821-1894) поширив закон збереження енергії з механічних і теплових процесів на явища електричні, магнітні та оптичні. Їм було встановлено ряд законів, що стосуються газів, закладені основи кінетичної теорії газів, термодинаміки, відкриті інфрачервоні і ультрафіолетові промені.
М. Фарадей (1791-1867) - англійський фізик, хімік і фізико-хімік, основоположник вчення про електромагнітне поле, електромагнітної індукції - відкрив кількісні закони електролізу.
У 1803 р англійський фізик і хімік Дж. Дальтон (1766-1844) опублікував основоположні роботи по хімічній атомістиці, вивів закон кратних відносин. Дальтон ввів в науку, зокрема в хімію, поняття атомної ваги (атомної маси), прийнявши за одиницю вага водню. За Дальтону, атом - дрібна частка хімічного елемента, що відрізняється від атомів інших елементів своєю масою. Він відкрив явище дифузії газів (до речі, явище, яким приблизно через сто років скористалися для отримання високозбагаченого урану при створенні ядерних бомб).
У XVII-XIX ст. атоми вважалися абсолютно неподільними і незмінними частинками матерії. Атомистика значною мірою носила все ще абстрактний характер. У XIX ст. великий внесок у розробку наукової бази атомістики внесли такі вчені, як Максвелл, Клаузіус, Больцман, Гіббс і ін.
У надрах хімічної науки народилася гіпотеза про будову всіх атомів з атомів водню.Саме хіміко-фізики ближче всіх підійшли до розуміння фізичного змісту ідей атомістики. Вони поступово наближалися до з'ясування природи атомізму, а наступні покоління вчених - до розуміння дійсного будови атома і його ядра.
Передісторія пізнання атомного ядра починається в 1869 р з геніального відкриття Д. І. Менделєєвим періодичного закону хімічних елементів. Д. І. Менделєєв (1834-1907) був першим, хто спробував класифікувати всі елементи, і саме йому ми зобов'язані нинішнім виглядом Періодичної системи. Намагаючись охопити всі елементи, він змушений був зробити висновок, що деякі місця Періодичної системи елементів (тепер носить його ім'я) незаповнені. Виходячи з положення в таблиці і властивостей хімічних елементів, що є сусідами з ними в періодах та групах, він передбачив хімічні властивості трьох відсутніх тоді елементів. Приблизно через 10 років ці елементи (галій, скандій і германій) були відкриті і зайняли свої місця в таблиці Менделєєва.
Періодичний закон став ніби останньою інстанцією, виносить остаточний вирок співвідношенню між хімічним еквівалентом і атомною масою. Так, спочатку берилій вважався тривалентні з атомною масою 13,5, а індій - двовалентних з атомною масою 75,2, а завдяки їх положенню в таблиці були проведені ретельні перевірки та уточнення атомні маси стали рівними 9 і 112,8 відповідно. Урану спочатку приписували атомну масу, рівну 60, потім виправили на 120, однак періодичний закон показав, що значення атомної маси урану 240.
Періодична система елементів стала наприкінці минулого століття пам'ятником завзятості, праці та акуратності в експериментальній роботі. У періодичної системи Менделєєва знайшли відображення складність структури атома і значимість раніше невідомих основних характеристик атомного ядра - його масового числа А і порядкового номера 2. Протягом усієї подальшої історії ядерної фізики періодичний закон Менделєєва, збагачений новими відкриттями, служив дороговказом досліджень. Саме з кінця XIX в. підхід до вивчення атома став справді науковим, що має експериментальну основу.
Ніхто з дослідників природи тієї епохи не проникнув так глибоко в розуміння взаємозв'язку між атомами і молекулами, як Д. І. Менделєєв. У 1894 р, коли ще не була ясна модель не лише атома, але і молекули, Менделєєв висунув гіпотезу про будову атома і молекули. Поклавши в основу визнання існування атомів і молекул, зв'язки між матерією і рухом, він висловив думку, що атоми можна уявити собі як нескінченно малу Сонячну систему, що знаходиться в безперервному русі. Незмінність атомів, підкреслював Менделєєв, не дає досліднику жодної підстави вважати їх «нерухомими» і «недіяльного в їх внутрішню сутність», атоми рухливі.
Менделєєв показав, що розвиток науки неможливо, якщо відмовитися від визнання об'єктивної реальності атомів. Він підкреслював глибоку внутрішню зв'язок між атомістичні поглядами стародавніх (Демокріта) і матеріалістичної філософією. Розвиток класичного вчення Демокріта склало, за Менделєєву, основу матеріалізму.
Майже через 30 років після появи періодичної системи Менделєєва почала свою переможну ходу нова наука - ядерна фізика. А приблизно 60 років по тому американські вчені Г. Сиборг і інші, що синтезували в 1955 р елемент 101, дали йому назву «менделевій», як вони висловилися «... в знак визнання пріоритету великого російського хіміка Дмитра Менделєєва, який першим використовував Періодичну систему елементів для передбачення хімічних властивостей тоді ще не відкритих елементів. Цей принцип з'явився ключовим при відкритті майже всіх трансуранових елементів ».
У 1964 р ім'я Д. І. Менделєєва занесено на Дошку пошани науки Бріджпортського університету (штат Коннектикут, США) в числі імен найвидатніших учених світу.
Д. І. Менделєєв за життя був відомий у багатьох країнах, отримав понад 150 дипломів і почесних звань від російських і зарубіжних академій, вчених товариств та навчальних закладів.
Атомистика кінця XIX - початку XX ст.
Геніальні здогади древніх вчених про те. що всі речовини складаються з атомів, до кінця XIX ст. повністю підтвердилися. На той час також було встановлено, що атом як одиниця будь-якої речовини неподільний (саме слово «атом» по-грецьки означає «неподільний»).
З відкриття А. Беккерелем в 1896 р явища радіоактивності бере свій початок новий розділ фізики - ядерна фізика. З цього моменту, власне, і починається безпосередньо історія дослідження атомної енергії.
Німецький фізик В. Рентген (1845-1923) відкрив в 1895 р випромінювання, назване їм Х-променями (згодом вони отримали назву рентгенівських променів, або рентгенівського випромінювання). Він створив перші рентгенівські трубки та зробив аналіз деяких властивостей відкритого ним випромінювання. Це відкриття і наступні дослідження зіграли важливу роль у вивченні будови атома, структури речовини.
Рентгенівське випромінювання знайшло широке застосування в медицині, техніці, в різних областях науки.
24 лютого 1896 французький фізик А. Беккерель (1852-1908) на засіданні Паризької Академії наук доповідав: «Фотографічну платівку Люм'єра обгортають двома листами дуже щільного чорного паперу ... На верхній аркуш паперу кладуть яке-небудь люмінесцирующєє речовина (бісульфат урану і калію), а потім все це виставляється на кілька годин на сонці. При прояві фотопластинки на чорному тлі з'являється силует люмінесцирующего речовини ». Пізніше А. Беккерель переконався в тому, що немає необхідності виставляти фотопластинку на сонце, і більше того, якщо уранове з'єднання протягом багатьох місяців перебуває в темряві, то процес прояви все одно відбувається. При цьому у фізиків виникло запитання, звідки ж черпається енергія, хоча і дуже невелика, але безперервно виділяється з уранових сполук у вигляді іонізуючого випромінювання?
Відкриття радіоактивності урану Беккерелем неможливо переоцінити, хоча важливість цього відкриття зрозуміли не відразу. У той період фізики були повністю поглинені роботами з вивчення властивостей рентгенівського випромінювання, і тому висловлювалися припущення, що явище радіоактивності те саме рентгенівського випромінювання. Але рентгенівське випромінювання виникає при електричному розряді, що відбувається в сильно розрідженому газі, незалежно від природи газу, незалежно від речовини, з якого зроблені електроди. Радіоактивність ж солей урану, виявлена Беккерелем, не вимагає електричної напруги - ні великого, ні малого. Чи не потрібен і розріджений газ. Рентгенівське випромінювання виникає тільки в присутності електричного розряду, випромінювання, відкрите Беккерелем, - завжди, безперервно, і його випромінює тільки уран.
Але чи тільки уран? Це питання і було поставлено Марією Склодовської-Кюрі. Таким чином, був відкритий новий етап досліджень, який провели подружжя Кюрі.
Марія Кюрі скористалася спостереженням Беккереля, що під впливом випромінювання, що випускається ураном, повітря стає провідником електрики. Це спростило пошук речовин, які випускають так звані беккерелеви промені. М. Кюрі натрапила на дивний факт: уранова смілка - руда, з якої добувають металевий уран, випускає беккерелеви промені з набагато більшою інтенсивністю, ніж чистий уран. В результаті подружжя Кюрі відкрили два нових радіоактивних речовини, які вони назвали полонієм і радієм.
Всім речовин, які здатні випромінювати промені Беккереля, Марія Кюрі дала загальну назву - радіоактивні (що означає здатні випускати промені).
За допомогою методу сцинтилляций, камери Вільсона, іонізаційнийкамери та іншої апаратури Марії та П'єру Кюрі, Резерфорда, Содді, Вілларду і іншим вченим або незалежно, або спільно вдалося виявити і вивчити три типи променів Беккереля, що випускаються ураном. Кожен з них отримав свою назву: альфа, бета, гамма. Альфа-променями назвали ті промені, які магнітним полем відхиляються слабо і являють собою потік позитивно заряджених частинок. Бета-променями назвали промені, які магнітним полем відхиляються порівняно сильно і являють собою потік електронів, т. Е. Негативно заряджених частинок. Гамма-променями назвали промені, які магнітним полем не відхиляються зовсім.
Успіхи фізики XIX в. дозволили істотно просунутися у створенні цілісної системи, яка об'єднує механіку Ньютона і електродинаміку Максвелла і Лоренца. Теорія електромагнітного поля, створена Максвеллом, увійшла в історію науки поряд з такими фундаментальними узагальненнями, як ньютонова механіка, квантова механіка. Процес корінного перетворення фізики підготовлявся науковими відкриттями кінця XIX в., Зробленими В. Рентгеном (рентгенівські промені, 1895 г.), А. Беккерелем (природна радіоактивність урану, 1896 г.), Дж. Томсоном (відкриття електрона, 1897 р перша модель будови атома), М. Склодовської-Кюрі (радіоактивні елементи - полоній і радій, 1898 г.), М. Планком (теорія квантів, 1900) та ін. Виконані до початку XX в. роботи хіміків і фізиків, теоретиків і експериментаторів, впритул наблизили науку про атом до проблеми вивільнення ядерної енергії атома.
Атомистика першої половини XX ст.
Дослідження по радіоактивності стали проводитися в Росії майже відразу після відкриття Беккереля. Вчені І. І. Боргман (1900) і А. П. Афанасьєв досліджували властивості радіоактивного випромінювання, зокрема лікувальні властивості цілющих грязей. В. К. Лебединський (1902 г.) і І. А. Леонтьєв (1903 р) вивчали вплив радіоактивності на іскрові розряди і визначили одними з перших природу гамма-променів. Н. А. Орлов досліджував дію радію на метали, парафін, легкоплавкі органічні речовини. Крім Петербурзького університету такого роду роботи велися в Медичній академії, в університетах Новоросійська, Харкова та інших міст. Важливі результати в цій області були отримані В. А. Бородовскім, Г. Н. Антоновим, Л. С. Коловрат-Червінським.
В. А. Бородовскій, закінчивши фізико-математичний факультет Юр'ївського університету в 1902 р, працював з 1908 р в Англії в лабораторії Кенсингтона, а потім в лабораторії Кавендіша (Кембридж). Їм написана робота «Поглинання бета-променів радію», він одним з перших встановив наявність радію в ферганської радіоактивної руді. Саме з неї в 1921 р В. Г. Хлопин отримав вітчизняний препарат радію.
Г. Н. Антонов працював кілька років в лабораторії Резерфорда. У 1911 р він відкрив уран V. Серед вчених були сумніви. Тоді Резерфорд за рекомендацією Содою передав Антонову 60 г ураннітрата, за допомогою якого в Росії Антонов довів свою правоту. «Уран перетворюється одночасно в два продукти, - доповідав Антонов на засіданні Російського фізико-хімічного товариства (РФХО), - в уран Х і в меншій кількості в уран V».
Результати робіт Л. С. Коловрат-Червінського по радіоактивності мали велике наукове значення. З 1906 р він протягом п'яти років працював в лабораторії М. Кюрі, провів експерименти з дослідження бета-променів і склав «Таблиці констант радіоактивних речовин». Його роботи знайшли відображення в монографії Марії Кюрі і в книзі Резерфорда «Радіоактивні речовини і їх випромінювання». Коловрат-Червінським було написано близько 250 наукових праць. Він був одним з перших великих вчених дореволюційної Росії, який після Жовтневої революції розгорнув в нашій країні роботи по радіології. Смерть в 1921 р у віці 49 років перервала його роботу в Державному рентгенологічному і радіологічному інституті.
У 1910 р в Одесі була створена радіологічна лабораторія, в Томську через деякий час була організована аналогічна лабораторія.
Після 1917 р було створено Радієвий інститут під керівництвом В. І. Вернадського, заступником якого став В. Г. Хлопин. У післяреволюційні роки було створено Радієвий виробництво на базі вітчизняних родовищ.
Без участі в цих роботах російських вчених-радіологів всіх напрямків не було б бази для створення вітчизняної радієвої промисловості та розвитку радянської радіології, а в майбутньому радянської атомної науки і промисловості.
Історія вивільнення і використання внутрішньоядерної енергії атома не могла йти самостійним, якимось окремим шляхом, це історія розвитку багатьох наук, перш за все фізики та хімії.
У відкритті та вивільнення внутрішньоядерної енергії атома взяли участь вчені багатьох країн світу, різних національностей і різноманітних професій. Цей небачений раніше джерело енергії, що ховається в надрах атома, належить всьому людству.
У 1900 р німецький фізик-теоретик М. Планк (1858-1947) ввів нову універсальну постійну, названу їм елементарним квантом дії. Ввівши поняття кванта енергії, він сформулював квантову гіпотезу, поклавши тим самим початок квантової теорії, або, коротко, атомізації дії. У перші роки ця теорія не мала «гучного успіху», поки її не застосував А. Ейнштейн і не показав її Незамінність для розуміння явищ, що відбуваються в мікросвіті.
У 1910-1914 рр. А. Ейнштейн (1879-1955) створив загальну теорію відносності, в якій сформулював новий підхід до проблеми простору і часу. Принцип відносності Ейнштейна - закон такий же абсолютної сили і значення, як і закон збереження енергії. Пізніше Ейнштейн був змушений емігрувати з Німеччини і відмовитися від німецького громадянства. Він поїхав в 1932 р з гітлерівської Німеччини, став емігрантом, переселився в США і приступив до роботи в Прінстоні в Інституті вищих досліджень. Брав участь в антивоєнному русі, виступав проти фашизму.
Але фашизм наступав. Гітлерівська Німеччина в березні 1938 р захопила Австрію, у березні 1939 р анексувала Чехословаччину.
Великобританія і Франція йшли на поступки територіальним домаганням гітлерівського уряду, сподіваючись цим задовольнити наміри гітлерівської Німеччини і направити її військову силу проти СРСР.
Громадськість всіх країн відчувала, що світова війна стає неминучою. Вчені США, зокрема, розуміли, до яких тяжких наслідків вона може призвести, оскільки гітлерівська Німеччина мала дуже сильним науковим і технічним потенціалом. Німецькі вчені впритул підійшли до можливості застосування внутрішньоядерній енергії атомів урану у військових цілях. Саме в Німеччині вперше було здійснено розподіл ядер урану. Ось чому вчені - фізики-емігранти, і серед них Сцилард і Теллер, - переконували Альберта Ейнштейна звернутися до президента Сполучених Штатів Ф. Рузвельту з пропозицією розгорнути в США роботи зі створення ядерної зброї, ядерної бомби, з тим щоб випередити Німеччину.
Після тривалих роздумів і внутрішньої боротьби Ейнштейн запропонував почати роботи зі створення ядерної бомби, хоча по натурі своїй він був переконаним пацифістом.
2 серпня 1939 Альберт Ейнштейн надіслав листа президентові США Франкліну Делано Рузвельту.
Ф. Д. Рузвельту
Президенту Сполучених Штатів
Білий дім, Вашингтон
Сер!
Деякі недавні роботи Фермі і Сциларда, прочитані мною в рукописи, змушують мене очікувати, що уран може бути в найближчому майбутньому перетворений в новий і важливий джерело енергії. Деякі аспекти ситуації, що виникла, мабуть, вимагають пильності і, при необхідності, швидких дій з боку уряду. Я вважаю своїм обов'язком звернути Вашу увагу на наступні факти та рекомендації.
Протягом останніх чотирьох місяців завдяки роботам Жоліо у Франції, а також Фермі і Сциларда в Америці стало реальним отримання ядерної реакції при великих кількостях урану, внаслідок чого можна звільнити значну енергію і отримати велику кількість радіоактивних елементів. Можна вважати майже достовірним, що це буде досягнуто в найближчому майбутньому. У свою чергу це може сприяти створенню бомб, можливо, виключно потужних бомб нового типу. Одна бомба цього типу, доставлена на кораблі і підірвана в порту, повністю зруйнує весь порт з прилеглою до нього територією. Такі бомби можуть виявитися занадто важкими для повітряного перевезення.
Сполучені Штати мають малою кількістю урану. Цінні родовища його знаходяться в Канаді та Чехословаччини. Серйозні джерела - в Бельгійському Конго. Зважаючи на це було б бажаним встановлення постійного контакту між урядом і групою фізиків, які досліджують в Америці проблеми ланцюгової реакції.
Для такого контакту Ви могли б уповноважити особу, яка користується Вашим довірою, неофіційно виконувати такі обов'язки:
а) підтримувати зв'язок з урядовими установами, інформувати їх про дослідження і давати їм необхідні рекомендації, особливо в частині забезпечення Сполучених Штатів ураном;
б) сприяти прискоренню експериментальних робіт, що ведуться зараз за рахунок внутрішніх коштів університетських лабораторій, шляхом залучення приватних осіб і промислових лабораторій, які мають необхідним обладнанням.
Мені відомо, що Німеччина в даний час припинила продаж урану із захоплених чехословацьких рудників.
Необхідність таких кроків, можливо, стане зрозуміла, якщо врахувати, що син заступника німецького міністра закордонних справ фон Вайцзеккер прикомандирований до Фізичній інституту Товариства кайзера Вільгельма в Берліні, де в даний час повторюються американські роботи по урану.
Щиро Ваш Альберт Ейнштейн
Олд Гров Ред, Нассау-Пойнт-Пеконік, Лонг Айленд
2 серпня 1939 р
В інтерв'ю японській газеті в 1951 р А. Ейнштейн так пояснив свою роль у створенні ядерної бомби:
«Моя участь у створенні ядерної бомби складалося в одному-єдиному вчинок, я підписав лист президентові Рузвельту, в якому наполягав на необхідності проведення в великих масштабах експериментів з вивчення можливості створення ядерної бомби. Я повністю віддавав собі звіт в тому, наскільки небезпечний для людства означає успіх цього заходу. Однак імовірність того, що над тією ж самою проблемою з надією на успіх могла працювати і нацистська Німеччина, змусила мене зважитися на цей крок. Я не мав іншого вибору, хоча я завжди був переконаним пацифістом ... »
Лист А. Ейнштейна не відразу призвело до дій адміністрації США.
Рузвельт розпорядився про створення Консультативної комітету по урану в той же день, коли відповів на лист Ейнштейна, але рішення про розгортання великомасштабної програми створення ядерної зброї було прийнято тільки в жовтні 1941 р, після отримання відомостей про роботу англійців в цьому напрямку.
Напад японських військово-повітряних сил на Пірл-Харбор 8 грудня 1941 р привело до того, що США оголосили війну Японії, Німеччини та Італії. Після вступу США у війну програма створення ядерної бомби перейшла зі стадії наукових досліджень в стадію практичних розробок.
У середини 1942 року адміністрація США зрозуміла, що «... кілька кілограмів урану-235 або плутонію-239 являють собою вибухівку, еквівалентну за своєю потужністю кільком тисячам тонн звичайних вибухових речовин» (з доповіді В. Буша 17 червня 1942 р президенту США Ф. Д. Рузвельту).
В результаті вказівок президента США 13 серпня 1942 був створений спеціальний округ інженерних військ під назвою Манхеттенський в Лос-Аламосі, штат Нью-Мексико, в пустелі, недалеко від Санта-Фе. Керівником Манхеттенського проекту був призначений бригадний генерал інженерних військ Л. Гровс, а науковим керівником - фізик-теоретик Юліус Роберт Оппенгеймер.
З цього часу почалася робота величезного масштабу, що поглинула колосальні кошти, матеріальні ресурси, людські зусилля і призвела до створення ядерної бомби небаченої потужності в липні 1945 р
Але повернемося до витоків освоєння нового джерела енергії.
У 1911 р Е. Резерфорд (1871-1937) зробив в Манчестері доповідь «Розсіювання альфа- і бета-променів і будова атома». X. Гейгер і Е. Марсден провели експериментальну перевірку ідеї Резерфорда про будову атома. Вони підтвердили існування ядра атома як стійкої його частини, що несе в собі майже всю масу атома і володіє позитивним зарядом.
У 1913 р Н. Бор (1885-1962) опублікував серію статей «Про будову атомів і молекул», які відкрили шлях до атомної квантової механіки. Приблизно в цей же час почалися, як відомо, перші труднощі електромагнітної концепції мікросвіту. Уже квантова механіка несла в собі абсолютно нові погляди на мікропроцеси. Так, в основу багатьох рівнянь квантової механіки входило значення маси мікрочастинок, а відкриття спина (від англійського spin - обертання), т. Е. Власного моменту кількості руху, у електрона С. Гаудсмитом і Дж. Уленбеком (1925 г.) і висунення принципу заборони В. Паулі (1925р.) суперечили існуючим уявленням в фізиці. Але найбільш важливою виявилася гіпотеза нейтрино, висунута в 1931 р Паулі з метою пояснення здаються аномалій в енергетичному розподілі електронів, що вилітають при бета-розпаді. Нейтрино було четвертої елементарною частинкою (після електрона, фотона і протона), з якою зіткнулася фізика того часу.
В. Паулі припустив, що при бета-розпаді з ядра вилітає не одна частка - електрон (як передбачалося раніше), а дві - електрон і частка, названа Паулі нейтрино.
На основі дослідів Дж. Аллена, виконаних 10 років по тому, в 1942 році було встановлено, що нейтрино має масу спокою, значно меншу (1/30) маси електрона, і повністю позбавлене електричного заряду і магнітного моменту.
Якщо природа трьох раніше відкритих елементарних частинок (електрона, фотона і протона) могла вважатися електромагнітної, то щодо нейтрино сказати це було майже неможливо. Однак до 1932 р електромагнітна теорія панувала. Вирішальним кроком у визнанні нової фізичної ідеї стало відкриття Чедвиком (1932) п'ятої частки - нейтрона.
Історія відкриття нейтрона досить повчальна. Ще в 1920 р Резерфорд висунув припущення про існування нейтральної частинки. У 1930 р В. Боті і Г. Бекер повідомили про проникаюче випромінювання, що з'являється при бомбардуванні альфа-частками ядер легких елементів. Особливо значний ефект виходив при бомбардуванні берилію. В якості детектора випромінювання був використаний лічильник Гейгера. Боті і Бекер припустили, що спостережуване випромінювання являє собою потік гамма-квантів високої енергії.
Майже одночасно з цими німецькими вченими Ірен і Фредерік Жоліо-Кюрі повторили їх досліди, використовуючи джерело полонію великої активності. Детектором служила іонізаційна камера. Використовуючи різні екрани, вони переконалися в «сверхпронікающей» здатності досліджуваного випромінювання. Помістивши на шляху потоку частинок екрани з водородсодержащих речовин (парафіну в тому числі), вони очікували, що потік зменшиться, але він навіть збільшився. Вчені прийшли до висновку, що зіткнулися з якимось новим явищем. Продовжуючи досліди, вони переконалися, що випромінювання Боті-Бекера здатне вибивати ядра з атомів водню, гелію і азоту. Вони встановили, що вибиті частки набували значну енергію і що в простір випромінюються електрони високих енергій. Жоліо-Кюрі опублікували результати своїх дослідів і з'ясувалося, що енергія випромінювання Боті-Бекера набагато більше енергії гамма-випромінювання.
У лютому 1932 р учень Резерфорда Дж. Чедвік після ознайомлення з результатами дослідів Жоліо-Кюрі виміряв за допомогою електронного обладнання, пропорційного підсилювача, окремі імпульси, що виникають при проходженні ядер і електронів через лічильник, і розділив їх. Устаткування, яким користувався Чедвік, було більш досконалим, і результати його дослідів показали, що початкове припущення Боті і Бекера, а також І. та Ф. Жоліо-Кюрі про електромагнітну природу сверхпронікающего випромінювання невірно.
Чедвік встановив, що це випромінювання складається з електрично нейтральних частинок з масою, приблизно рівною масі ядра протона. Це були нейтрони.
Відкриття нейтрона є результатом роботи вчених трьох країн: Німеччини, Франції та Англії.Історія відкриття нейтрона зайвий раз ілюструє, що шлях до висот науки рясніє складнощами і вельми тернистий.
Відкриття нейтрона вказало на існування в природі нового типу сил - ядерних. Значення цього відкриття для розвитку ядерної фізики надзвичайно велике, воно дозволило подолати труднощі, що стояли на шляху пізнання будови ядра атома. Нейтрон - це «золотий ключик», який відкрив двері в ядерну енергетику.
Відкриття нейтрона стимулювало появу фундаментальних напрямків науки, таких як фізика атомного ядра, фізика елементарних частинок. Згодом самостійної областю фізики стала нейтронна фізика.
При цьому слід зазначити, що відкриття нейтрона не було випадковим, на його існування вказувало багато супутніх фактів, і тому його виявлення - закономірний наслідок знаменитих дослідів Резерфорда 1919 р штучного розщеплення ядер альфа-частинок, робіт Боті і Бекера, І. і Ф . Жоліо-Кюрі. Але виявив нейтрон Дхеймс Чедвік. Своє відкриття Чедвік опублікував в статті «Можливе існування нейтрона», яку він направив до друку 17 лютого 1932 р
Цей день по праву вважається днем відкриття нейтрона.
Про геніального англійською фізики Ернеста Резерфорді (1871-1937) говорилося вже не раз, але в зв'язку з відкриттям нейтрона Дж. Чедвиком, його учнем і співробітником Кавендішської лабораторії, слід сказати про нього і про його внесок у фізичну науку.
Е. Резерфорд заклав основи вчення про радіоактивність і будову атома. Він першим здійснив штучне перетворення елементів, встановив, що корпускулярне випромінювання складається з альфа- і бета-променів.
У 1903 р спільно з Ф. Содді Резерфорд пояснив радіоактивність як спонтанний розпад атома речовини, при якому він змінює своє місце в періодичній системі елементів. Резерфорд довів, що в центрі атомів існує масивне позитивно заряджене ядро, він же запропонував планетарну модель атома, в центрі якого знаходиться позитивно заряджене ядро, а навколо нього по орбітах рухаються негативно заряджені електрони. (Тут хочеться нагадати про геніальних здогадках давньогрецьких філософів, які вказували, що атоми безперервно рухаються.) За 12 років до відкриття нейтрона Резерфорд висловив припущення про існування нейтральної частинки - нейтрона, і в 1932 р воно підтвердилося.
У Кавендішської лабораторії Резерфорда працювали і стажувалися молоді вчені з різних країн і в тому числі і російські вчені П. Л. Капіца, К. І. Синельников, А. І. Лейпунський, Ю. Б. Харитон.
Отже, 1932 рік став роком великих відкриттів в ядерній фізиці. В цьому році виникла фізика нового типу, що має справу з будовою атомів і досліджує невідомі до того часу сили і взаємодії частинок в ядрі атома. Три відкриття 1932 р вважаються особливо важливими для подальшого розвитку атомної та ядерної фізики:
1. відкриття нейтрона;
2. виявлення позитрона К. Андерсоном в космічних променях. Це була перша відкрита вченими античастинка;
3. відкриття американським хіміком Г. Юри разом з Ф. Брікведце і Г. Мерфі дейтерію - важкого водню, стабільного ізотопу водню з масовим числом 2. При створенні першої американської бомби Юрі керував виробництвом важкої води (з дейтерієм) і брав участь в роботах з розділення ізотопів урану.
Хоча ми і називаємо 1932 рік роком великих відкриттів, але роль цих чудових відкриттів у розвитку науки була визначена набагато пізніше. Тоді за ними лише слідували події, які служили як би продовженням цих відкриттів.
Першим найбільш видатним відкриттям, зробленим після того, як Чедвік довів існування нейтрона, було відкриття Ірен і Фредеріком Жоліо-Кюрі в 1934 р штучної радіоактивності. У цьому могли бачити деяку закономірність. Адже Жоліо-Кюрі зробили важливий крок до відкриття нейтрона, і природно, що вони продовжували досліди з дослідження нейтрона. Для цього у них в лабораторії било все пристосовано. Вони мали джерела альфа-випромінювання і досвід роботи в молодий тоді галузі фізики елементарних частинок. Їх роботи показали, що при опроміненні альфа-частками легких елементів деякі з них випускали поряд з нейтронами і позитрони.
І. і Ф. Жоліо-Кюрі припустили, що натрапили на якийсь абсолютно нове явище, ніде які раніше не згадуване, а саме - позитронне випромінювання. У своїх дослідах вони бомбардували алюміній альфа-частками великій швидкості, а потім поступово видаляли джерело альфа-частинок, але алюмінієвий листок продовжував випромінювати позитивні електрони, т. Е. Позитрони, протягом досить тривалого часу. Так була відкрита штучна радіоактивність (термін народився в Парижі, де майже за 40 років до цього з'явився термін «радіоактивність»).
Штучну радіоактивність відкрили в 1933 р, а в 1935 р Ф. Жоліо-Кюрі в своєму Нобелівському доповіді сказав: «Ми бачимо, що кілька сотень різного роду атомів, складових нашу планету, не є раз і назавжди створеними і існують не вічно. Ми сприймаємо це саме так тому, що деякі існують ще й зараз. Інші ж, менш стійкі атоми вже зникли. З цих останніх деякі, ймовірно, будуть знову отримані в лабораторіях. До теперішнього часу вдалося отримати лише елементи з низькою тривалістю життя - від частки секунди до декількох місяців. Щоб отримати гідні згадки кількості елементів зі значно більшою тривалістю життя, необхідно мати у своєму розпорядженні дуже потужним джерелом випромінювань ».
Нині в США, Росії, Європі та інших країнах з'явилися дуже потужні джерела випромінювань у вигляді прискорювачів протонів і електронів на гігантські енергії.
Дж. Кокрофт (1897-1967), англійський фізик, в 1932 році разом з Е. Уолтон створив високовольтний генератор, що працює за принципом множення напруги. Прискорюючи іони до великих швидкостей, вони зуміли в першій половині 1932 р прискореними протонами здійснити ядерну реакцію, опромінюючи літієвий мішень, і розщепили ядра атомів літію. Тут доречно додати, що в Радянському Союзі, в Харківському фізико-технічному інституті, вчені-фізики К. Д. Синельников, А. К. Вальтер, А. І. Лейпунський і Г. Д. Латишев повторили до листопада 1932 р експеримент на каскадному генераторі, створеному харків'янами, і розщепили ядро літію. Це повідомлення справило на Заході фурор, так як ніхто не міг очікувати, що в далекому Харкові є такі кадри фізиків і можливості створити каскадний генератор в короткі терміни.
Незабаром після відкриття нейтрона виникли гіпотези про будову ядра. У дискусії долучилися фізики-теоретики, і в їх числі Д. Д. Іваненко. У 1932 р він висловив гіпотезу про протон-нейтронному складі ядер. Ця модель не відразу була прийнята, і, зокрема, теоретик В. Гейзенберг провів велику роботу, беручи участь в дискусіях по структурі атомного ядра: він розвинув ідею обмінного характеру взаємодій нуклонів в ядрі.
Італійський фізик Е. Фермі (1901-1954), в 1938 р емігрував з фашистської Італії в США, вніс великий внесок в розвиток сучасної теоретичної і експериментальної фізики. Він заклав основи нейтронної фізики, вперше спостерігав штучну радіоактивність, викликану бомбардуваннями нейтронами ряду елементів, в тому числі урану, створив теорію цього явища. Пізніше, а саме в грудні 1942 р Фермі першого в світі вдалося здійснити керовану ланцюгову реакцію в побудованому ним у США першому в світі ядерному реакторі.
У 1934 р Е. Фермі намагався за допомогою бомбардування нейтронами елемента урану отримати зауранові елементи, яких не існує в природі. В результаті бомбардування спостерігалося утворення ряду радіоактивних речовин. Хімічні дослідження показали, що ці речовини були ізотопами відомих елементів періодичної системи. Спостережуване їм вперше в історії фізики ділення ядер урану не було правильно зрозуміле. Фермі припустив, що ядро урану, захопивши нейтрон, стає бета-радіоактивним і після випускання бета-частинки перетворюється в ядро нового трансуранового елемента.
Ця робота Фермі і присвячені тим же проблемам роботи його друга Е. Сегре привернули широку увагу вчених до можливості поділу ядер урану. В Наприкінці 1934 р відомий фізико-хімік Іда Ноддак виступила в технічному журналі із загальним тезою про те, що з наукової точки зору неприпустимо говорити про нові елементах, що не встановивши, що при опроміненні урану нейтронами не виникають будь-які відомі хімічні елементи: « припустимо, що при бомбардуванні важких ядер нейтронами ці ядра розпадаються на кілька великих осколків, які є ізотопами відомих елементів, хоча і не сусідніх з опроміненими ».
«Читаючи сьогодні цю фразу, ми бачимо в ній ясне передбачення можливості поділу ядер» (цей вислів належить В. Герлаха, відомому німецькому фізику). Але в 1934 р на цю думку Іди Ноддак не звернули уваги, її пророцтво повисло в повітрі, і тільки після опублікування робіт з розподілу ядер О. Ганом і Ф. Штрассмана в 1939 р І. Ноддак спробувала привласнити собі честь відкриття ділення ядер урану . Але вчені з цим не погодилися, тому що Ган і Штрассманом здійснили поділ ядер урану повільними нейтронами.
Атомистика в передвоєнні роки.
Цей період був сповнений очікувань нових відкриттів в ядерній фізиці.
На початку нашого століття дуже мало хто вірив в рішення «атомної проблеми». У перші роки XX ст. в університетських підручниках фізики було написано «атомна гіпотеза», навіть не теорія. Більш того, людей, які вірили в неї, висміювали, їх дослідження не підтримували. Надто вже багато було неясно. І тільки вчені - фізики і хіміки, зухвала думка яких проникла в будівлю атома, розуміли, які глибини і таємниці таїть в собі природа мікросвіту.
Найвизначніші вчені-фізики, дуже багато зробили для проникнення всередину атома і його ядра, добре усвідомлювали, яка безодня труднощів чекає їх на шляху оволодіння таємницями будови ядра. У 1933 р в своєму листі Британської асоціації Е. Резерфорд заявив: «... ці перетворення атомів представляють винятковий інтерес для вчених, але ми не зможемо управляти ядерною енергією в такій мірі, щоб це мало якусь комерційну цінність. І я вважаю, що навряд чи ми коли-небудь будемо здатні це зробити. Наш інтерес до цієї проблеми - чисто науковий ».
Резерфорд інтуїтивно розумів, яких величезних зусиль, в тому числі і матеріальних, може зажадати управління ядерною енергією. Йому було ясно, що тільки військові потреби можуть змусити державу освоїти ядерну енергію, а цього, хотілося б вірити, побоювався великий вчений. Останні фрази є, звичайно, домисел авторів. На жаль, на вівтар війни часто приносилися в жертву геніальні наукові відкриття, найбільші наукові досягнення.
У 1938 р І. Кюрі разом з П. Савичем встановила, що при попаданні нейтронів в ядро урану останнім розділяється і виходить елемент, що володіє властивостями лантану, а не трансуранового елемента, як припускав в 1934р. Е. Фермі, бомбардуючи уран. По суті Фермі та І. Кюрі були в своїх дослідах дуже близькі до відкриття ділення ядер урану, до сенсації у фізиці, до встановлення факту, що існують ядерні реакції, при яких ядро «розколюється» на два приблизно рівних за масою осколка. До речі, А. фон Гроссе намагався довести, що в досвіді Фермі з урану утворюється ізотоп попереднього атома - протактиния. Однак Е. Фермі освіту протактиния рішуче відкидав і мав рацію.
Фізики-ядерники, теоретики і експериментатори, в 1937-1938 рр. були в якомусь ажіотажі, в стані очікування швидкої сенсації в ядерній фізиці. До речі, в ці роки і в житті народів відбувалися великі події. Гітлерівська Німеччина набирала силу. У березні 1938 р Німеччина захопила всю Австрію. На Мюнхенській конференції у вересні 1938 р главами Великобританії (Н. Чемберлен), Франції (Е. Даладьє), Італії (Б. Муссоліні) та Німеччини (А. Гітлер) було підписано угоду про передачу Німеччині Судетської області Чехословаччини (з усіма спорудами, укріпленнями, фабриками, заводами, запасами сировини, шляхами сполучення та ін.). Цю угоду можна розглядати як «умиротворення» Німеччини за рахунок країн Центральної та Південно-Східної Європи.
Багато вчені, піддавшись гонінням з боку гітлерівського режиму, були змушені емігрувати з Німеччини і шукати притулку у Франції, Англії, США та інших країнах.Це були роки наполегливих спроб оволодіти ядерною енергією; усвідомлюючи перспективність цього нового джерела енергії, вчені завзято просувалися до мети. І успіх був досягнутий в кінці грудня 1938 р
На якійсь стадії в дискусії по дослідам Е. Фермі та І. Жоліо-Кюрі включилися О. Ган, Л. Мейтнер і Ф. Штрассманом з Німеччини. У них був великий досвід в області радіохімії, і тому вони вважали за необхідне розібратися в такому важливому і складному питанні, як створення нових хімічних елементів. Нові елементи Фермі нагадали їм про уран-2, відкритому О. гамором в 1923 р і опинився ізотопом протактиния. Це виключало протактініевую гіпотезу Гроссе.
Почалася гонитва за трансурановими елементами, які, як було доведено згодом, не могли ними виявитися.
З великими труднощами і поступово Ган, Майтнер і Штрассманом уточнювали і розширювали уявлення про наслідки опромінення урану і торію нейтронами. (У Німеччині, в Далемський інституті, джерела нейтронів володіли слабкою інтенсивністю, і тому, стежачи за ходом дослідів, Ган, Майтнер і Штрассманом витрачали багато часу, змінюючи один одного кожні вісім годин.) Робота І. Кюрі і Савича в Парижі підтвердила, що при впливі повільних нейтронів на уран виникає не протактиний, а елемент, що нагадує лантан, т. е. елемент з порядковим номером, набагато меншим номера урану. Але це твердження не було ними поширене в середовищі фізиків.
Роботи І. Кюрі і Савича послужили приводом для Гана і Штрассманом (Л. Мейтнер змушена була покинути Берлін в липні 1938 г.) ще раз дослідити хімічну природу бета-випромінювачів »виникають в уран-нейтронних реакціях. Вони виявили, що в осад випав і барій. Розвиток цих подій відображено в обширному листуванні між трьома головними учасниками - О. Ганом, Л. Мейтнер і О. Фришем (племінником Майтнер). Ці приватні листи відобразили історію відкриття ділення ядер урану повільними нейтронами. Ось один з листів Гана в Стокгольм, Л. Мейтнер: «Вечір, понеділок, 19 грудня 1938р. Весь день я і невтомний Штрассманом за підтримки асистенток Лібер і Боні працювали з продуктами урану. Зараз 11 години вечора, о 12.00 повернеться Штрассманом, і я зможу піти додому ... »Після розповіді про хід експерименту він пише:« Через пару днів я знову напишу тобі про результати. Серцевий привіт твоєму Отто ». Л. Мейтнер відповіла 21 грудня: «Ваші результати приголомшують. Процес, що йде на повільних нейтронах і приводить до барію ... »
21 грудня О. Ган пише Л. Мейтнер: «Активоване барій чи не перетворюється в випромінюючий лантан ...»
22 грудня 1938 року в редакції журналу «Naturwissenschaft» надійшла робота О. Гана і Ф. Штрассманом «Про доказі існування і властивості лужноземельних металів, що виникають при опроміненні урану нейтронами». У статті було написано про освіту ядер барію.
Трохи пізніше Л. Мейтнер і О. Фріш показали, що ядра урану-235 діляться під дією повільних нейтронів на два осколка. Вони ввели термін «поділ ядер».
Розподіл важкого ядра (урану) супроводжується виділенням енергії осколків близько 200 МеВ. В подальшому було встановлено, що при бомбардуванні урану повільними нейтронами число нейтронів на один акт поділу становить 2,5. Для більш важких елементів число нейтронів дещо збільшується, саме ця обставина дозволяє здійснювати ланцюгову ядерну реакцію.
28 січня 1939 в «Naturwissenschaft» була направлена друга, більш грунтовна стаття О. Гана і Ф. Штрассманом «Доказ виникнення активних ізотопів барію з урану і торію при опроміненні їх нейтронами». Відразу ж після-публікації в січні 1939 р статті Гана і Штрассманом про розподілі урану в ряді лабораторій досліди з розщепленням ядер були повторені і дали підтвердження результатів робіт О. Гана і Ф. Штрассманом.
У Прінстоні (США) Н. Бор і А. Уілер приступили до розробки теорії поділу ядра (як краплі). У їхній статті було посилання на роботи Я. І. Френкеля (з ЛФТИ), який незалежно від Бора і Уилера побудував теорію поділу. Крапельної моделлю ядра займався і відомий ленінградський фізик-теоретик (емігрував з СРСР) Г. Гамов.
Нині, коли минуло вже багато років з того часу, як був відкритий процес ділення ядер атомів, можна з упевненістю сказати, що це було одне з тих рідкісних відкриттів, яке справило значний вплив на життя всього людства. Якісно процес ділення був пояснений вченими відразу трьох країн: Бором (Данія), Уілер (США) і Френкелем (СРСР). Розподіл ядер відбувається при певному співвідношенні кудоновскіх сил відштовхування, які прагнуть розірвати важке ядро (урану), і сил поверхневого натягу, які цьому перешкоджають. Основною величиною в цій моделі був так званий поріг ділення, який, як передбачалося, визначався тільки цими протиборчими силами.
У радянських наукових центрах, і перш за все пов'язаних з ядерною фізикою, інтерес до радіохімічного дослідженням ядра атома спалахнув з новою силою після повідомлень про відкриття ділення ядер урану в Німеччині на початку 1939 р Уже перша інформація про теорію процесу дозволяла зробити фантастичні висновки: нова форма ядерної реакції вивільняє величезну кількість енергії.
Позачергове засідання так званого «ядерного семінару», що регулярно проводиться в ЛФТИ І. В. Курчатовим, привернуло увагу не тільки співробітників фізтеху, але і вчених з інших організацій, в тому числі з Інституту хімічної фізики: Н. Н. Семенова, Ю. Б . Харитона, Я. Б. Зельдовича і ін.
На семінарі було висловлено припущення, що при бомбардуванні урану нейтронами виникають не тільки великі осколки, але і вільні нейтрони. Ю. Б. Харитон і Я. Б. Зельдович розвинули думку, що вільні нейтрони можуть бути захоплені сусідніми урановими ядрами і реакція стане наростати лавиною, тобто за принципом ланцюгової реакції, а це вибух! У тому ж 1939 М. Ю. Б. Харитон і Я. Б. Зельдович показали можливість здійснення ланцюгової реакції поділу ядер урану-235.
Вражаючі дослідження, пов'язані з проблемою атома, проводилися в РИАН. РИАН ставив завданням вивчення явищ природного і штучної радіоактивності. Запущений в ті далекі роки перший в СРСР і Європі циклотрон на енергію 4 МеВ дозволив отримати результати по взаємодії нейтронів майже з усіма елементами періодичної системи. За допомогою циклотрона були сформовані нейтронні пучки високої інтенсивності. Серед продуктів ділення В. Хлопіним, М. Пасвик і Н. Волковим Навесні 1939 р були виявлені радіоактивні ізотопи брому, телуру і сурми.
І. В. Курчатов, працюючи над проблемою ядра атома, відмінно усвідомлював, що споруджується в РИАН циклотрон є ідеальною установкою для отримання інтенсивних потоків нейтронів. Вклавши багато праці і винахідливості, Курчатов прискорив введення цієї установки і разом з Мисовська, творцем циклотрона, отримав багато цікавих результатів. Але І. В. Курчатов добре розумів, що потрібен циклотрон на ще більші енергії, і отримав згоду на спорудження станом на 1 січня 1942 р циклотрона на 12 МеВ в спеціально побудованому для нього новій будівлі ЛФТИ. Однак його запуску завадила війна, і він був введений в експлуатацію вже після війни, в 1949 р
У ЛФТИ були отримані повідомлення, що співробітник Каліфорнійського університету У. Ліббі намагався спостерігати виліт вторинних нейтронів в процесі спонтанного ділення ядер урану, але зазнав невдачі. Чутливість його методу була такою, що він міг би виявити спонтанне ділення, якби період піврозпаду перевищував 10 14 років. Доручивши вирішити цю задачу своїм учням Г. Н. Флерова і К. А. Петржаком, Курчатов очолив роботу в цілому. Після тривалих і наполегливих досліджень він зрозумів, що треба позбутися від навколишнього фону шляхом захисту експериментальної установки, камери, товстим шаром речовини. Найпростіше, що прийшло йому в голову, - це зануритися з апаратурою на підводному човні в глибини моря. Але виявилося, що поблизу Ленінграда Балтійське море дрібне - 20-30 м. Такого шару води було явно недостатньо для ефективного захисту від проникаючого космічного випромінювання. Тоді Курчатов домовився з керівництвом Московського метрополітену про те, щоб йому дозволили провести цей експеримент на одній з глубокозаложенних шахт станції метро. Отримавши згоду, Курчатов відрядив своїх співробітників Г. Н. Флерова і К. А. Петржака в Москву.
Апаратуру вони розмістили на станції метро «Динамо». Ночами, коли рух поїздів метро припинялося, на глибині 60 м Флерів і Петржак проводили свої вимірювання. Ефект вийшов постійний, без перешкод. Через місяць роботи Курчатов прийшов до висновку, що вся сукупність експериментальних даних служить безперечним доказом існування нового виду радіоактивності - спонтанного, самовільного розподілу урану. Курчатов зажадав, щоб Флерів і Петржак підготували повідомлення про це відкриття для опублікування у пресі. Коротке повідомлення А. Ф. Іоффе направив по трансатлантичному кабелю - каблограмою - в американський журнал «Physical Review», і в червні 1940 р вона була опублікована.
На думку Флерова і Петржака, під цим повідомленням повинна була стояти також і підпис Курчатова, але він відмовився його підписувати, тому що, за його висловом, не хотів «затінювати» своїх учнів.
Дні і місяці передвоєнного 1940 р неухильно вели вчених до вивільнення внутрішньоядерної енергії, прихованої в надрах атомів. Наближення цього хвилюючого події відчував кожен, хто прагнув прискорити його здійснення.
У пресі, не тільки наукової, все частіше з'являлися повідомлення про швидку появу нового, небаченого ніколи раніше джерела енергії. 26 червня 1940 р газеті «Известия» повідомлялося в одній зі статей: «Останнім часом радянськими і зарубіжними фізиками встановлено, що розподіл ядер урану відбувається тільки під дією повільних нейтронів. Це дає можливість регулювати процес поділу атомів урану і тим самим використовувати величезну кількість внутрішньоатомної енергії.
За приблизними підрахунками одна вагова одиниця урану може дати в два з гаком мільйона разів більше енергії, ніж така ж кількість вугілля. Уран, таким чином, стає дорогоцінним джерелом енергії ... »А через півроку, 31 грудня 1940р., В тій же газеті« Известия »в статті« Уран-235 »говорилося про нове джерело енергії, в мільйони разів перевершує всі до того існували . У цій статті розповідалося: «При бомбардуванні нейтронами ядер металу урану відбувається незвичайне явище: з кожного розбитого ядра вилітають нові нейтрони. Вони потрапляють, в свою чергу, в ядра урану, розщеплюють їх і знову народжують нейтрони. Процес йде як лавина. Він йде сам ... Той уран ... це різновид урану, один з його ізотопів. Секрет полягає в тому, що він майже нічим не відрізняється від взагалі урану ...
Виділити уран-235 з урану взагалі - ось мета, ось завдання.
Фізика стоїть перед відкриттями, значення яких незмірно ».
Наведені короткі витяги з газетних статей і висловлювання радянських вчених підтверджують, що оволодіння ядерною енергією, її вивільнення з надр атомів ставало реальним вже до середини 1941 г. Але все впиралося в відсутність вітчизняного урану і в необхідність величезних матеріальних витрат для створення потужної, дуже великої і спеціалізованої ядерної індустрії.
В кінці 1940 р І. В. Курчатов представив в Уранову комісію доповідь, в якій вказував на господарське і військове значення проблеми отримання ядерної енергії при розподілі урану.
Те, як жваво в середовищі вчених проходили обговорення проблем ядерної фізики, добре показує проведення регулярних конференцій по ядерній фізиці, з атомного ядра з участю провідних іноземних вчених. Перша така конференція відбулася у вересні 1933 р друга - у вересні 1936 р, третя - в жовтні 1938 року, четверта - в 1939 р і п'ята була намічена на жовтень 1941 р але завадила війна.
Радянські вчені були близькі до освоєння ядерної енергії, але війна і перші місяці поразок надовго зупинили роботи, пов'язані з освоєнням ядерної енергії в СРСР.Практично всі роботи цього напрямку були заморожені, так як всі сили наших фізичних, хімічних та інших інститутів були націлені на потреби війни. Всі сили народу були кинуті на фронт, «все для фронту, все для перемоги».
Тим часом, в США, Англії та Німеччини роботи, пов'язані з освоєнням ядерної енергії розвивалися в повну силу. Цьому сприяла, як основна причина, її військова привабливість. Перспектива раніше всіх створити зброю, страхітливе своєю руйнівною силою, спонукала уряди цих країн фінансувати розробки в сфері ядерної фізики.
Результатом цих зусиль з'явився перший дослідний атомний реактор, пущений 2 грудня 1942 року в Сполучених Штатах під керівництвом італійського вченого Енріко Фермі. Подальші розробки в цьому напрямку привели до нечуваної за своєю руйнівною силою атомному бомбардуванню японських міст Хіросіма і Нагасакі, що ознаменувала початок ядерної ери.
Атомистика від повоєнних років до наших днів.
Випробування, пов'язані з розщепленням атомного ядра, в Радянському Союзі поновилися лише в середині 1943 року, але вже в грудні 1946 року в Москві на території Інституту атомної енергії (що носить зараз ім'я його засновника І. В. Курчатова) був введений в дію перший в Європі і Азії дослідницький ядерний реактор. У серпні 1949 року було проведено випробування атомної бомби, а в серпня 1953 року - водневої. Радянські вчені оволоділи таємницями ядерної енергії, позбавивши США монополії на ядерну зброю.
Але створюючи ядерну зброю, радянські фахівці думали і про використання ядерної енергії в інтересах народного господарства, промисловості, науки, медицини та інших галузей людської діяльності. У грудні 1946 року в СРСР був пущений перший в Європі ядерний реактор. У червні 1954 р стала до ладу перша в світі атомна електростанція в підмосковному місті Обнінську. У 1959 р спущений на воду перший в світі атомний криголам «Ленін». Таким чином, ядерна фізика створила наукову основу атомній техніці, а атомна техніка в свою чергу стала фундаментом ядерної енергетики, яка, спираючись на ядерну науку і техніку, стала в даний час розвинутою галуззю електроенергетичного виробництва.
Уже в 1986 р вироблення електроенергії на АЕС світу досягала 15% від загальної кількості енергії, виробленої всіма електростанціями, а в ряді країн її частка склала 30% (Швеція, Швейцарія), 50% (Бельгія) і навіть 65-70% (Франція ). Досить успішно атомна енергетика розвивалася і на території колишнього Радянського Союзу: будувалися АЕС, нарощувався мінерально-сировинна уранова база.
Сталася в 1986 р Чорнобильська аварія крім колосального загального збитку людям, народному господарству країни завдала тяжкого удару по ядерній енергетиці в цілому і насамперед по розвивається в колишньому СРСР, де стало формуватися громадська думка про необхідність повної заборони будівництва нових і ліквідації діючих АЕС. Однак всебічний аналіз перспектив розвитку світової енергетики однозначно показав, що реальних альтернатив у інших видів енергії по відношенню до атомної енергетики в найближчому майбутньому, по суті, немає - за обов'язкової умови, що проектування і будівництво АЕС здійснюється з багаторазовим запасом міцності, із забезпеченням їх повної безпеки. Саме таким шляхом розвивається в даний час атомна енергетика в високорозвинених країнах - у Франції, Бельгії, в сейсмоактивної Японії, США та інших. Уже в 1990 р потужність АЕС у всьому світі досягла близько 327 млн кВт і зростає, за даними МАГАТЕ, до 2005 р до 447 млн кВт.
Висновок.
Отже, до кінця XX століття людство в повній мірі освоїло використання запасів енергії атомних ядер урану-235. Цього виду палива, що спалюється в атомних котлах, не так вже й багато в земній корі. Якщо всю енергетику земної кулі перевести на нього, то при сучасних темпах зростання споживання енергії урану, вистачить лише на 50-60 років.
Безумовно існує можливість використання, з метою отримання енергії, природного газу, вугілля і нафти. Але такий шлях розвитку енергетики неприйнятний. Причин безліч: це і екологічна проблема - зараження довкілля токсичними хімічними продуктами згоряння органічного палива, створення парникового ефекту, і постійної зростаючої ціною на органічне паливо. У випадку з нафтою і газом, можна сказати, що їх використання в якості джерела енергії щонайменше нерозумно.
Тут виникає проблема: з якого матеріалу і якими методами, в майбутньому людство повинно отримувати енергію? На сьогодні існує кілька основних концепцій вирішення проблеми:
1. Розширення мережі станцій на урановому паливі.
2. Перехід до використання в якості ядерного палива торію-232, який в природі більш поширений, ніж уран.
3. Перехід до атомних реакторів на швидких нейтронах, що відтворюють ядерне паливо, яке могло б забезпечити відтворення ядерного палива більш, ніж на 3000 років, в даний час є складною інженерною проблемою і несе в собі величезну екологічну небезпеку, в зв'язку з чим відчуває серйозну протидію з боку світової екологічної громадськості, у зв'язку з чим має низьку перспективу на впровадження
4. Освоєння термоядерних реакцій. У термоядерних реакціях відбувається виділення енергії в процесі перетворення водню в гелій. Швидко що протікають термоядерні реакції здійснюються в водневих бомбах. Зараз перед наукою стоїть завдання здійснення термоядерної реакції не у вигляді вибуху, а в формі керованого, спокійно протікає процесу. Вирішення цього завдання дасть можливість використовувати величезні запаси водню на Землі в якості ядерного палива.
В даний час найбільш розумним може бути інша схема розвитку енергетики: розширення мережі уранових і уран-торієвих атомних станцій в період вирішення проблеми управління термоядерної реакцією.
Список літератури:
1. В. Н. Михайлов, «Створення першої радянської ядерної бомби», Москва, Вища школа, 1995
2. А. М. Петросянц, «Ядерна енергетика»,
3. В. Г. Язиков, Н. Н. Петров, «Уранові родовища Казахстану», Алмати, «Гилим», 1995
|