Ядерная энергетика

Прикладная наука

Ядерная инженерия — это инженерная дисциплина, занимающаяся проектированием и применением систем, которые используют энергию, высвобождаемую ядерными процессами. ^{[1] [2]} Наиболее заметным применением ядерной инженерии является производство электроэнергии. Во всем мире около 440 ядерных реакторов в 32 странах вырабатывают 10 процентов мировой энергии посредством ядерного деления . ^[3] В будущем ожидается, что ядерный синтез добавит еще один ядерный способ получения энергии. ^[4] Обе реакции используют энергию ядерной связи , высвобождаемую при разделении (деление) или сближении (синтез) атомных нуклонов . Доступная энергия определяется кривой энергии связи , а вырабатываемое количество намного больше, чем вырабатываемое в ходе химических реакций. Деление 1 грамма урана дает столько же энергии, сколько сжигание 3 тонн угля или 600 галлонов мазута, ^[5] без добавления углекислого газа в атмосферу. ^[6]

Чем занимаются инженеры-атомщики

Инженеры-атомщики работают в таких областях, как: ^{[7] [8] [9]}

• Конструкция ядерного реактора , которая прошла путь от реакторов первого поколения, экспериментальной концепции 1950-х и 1960-х годов ^[10] , до концепций второго поколения , третьего поколения и четвертого поколения.
• Тепловая гидравлика и теплопередача . На типичной атомной электростанции тепло генерирует пар, который приводит в действие паровую турбину и генератор, который вырабатывает электроэнергию.
• Материаловедение в его связи с применением ядерной энергетики
• Управление ядерным топливным циклом , в котором расщепляющийся материал получается, преобразуется в топливо , удаляется после истощения и безопасно хранится или перерабатывается.
• Ядерная тяга , в основном для военных кораблей, но были концепции для самолетов и ракет. Ядерная энергия используется в космосе с 1960-х годов
• Физика плазмы , которая является неотъемлемой частью развития термоядерной энергетики
• Разработка и управление оружием
• Образование радионуклидов , которые находят применение в промышленности, медицине и многих других областях
• Управление ядерными отходами
• Физика здоровья
• Ядерная медицина и медицинская физика
• Здоровье и безопасность
• Приборы и системы управления
• Технологическое проектирование
• Управление проектом
• Качественное проектирование
• Реакторные операции ^[11]
• Ядерная безопасность (обнаружение тайных ядерных материалов) ^[12]
• Ядерная инженерия даже играет определенную роль в расследовании уголовных дел ^[13] и сельском хозяйстве ^{[14] .}

Многие инженеры -химики , электрики , механики и другие специалисты также работают в ядерной промышленности, как и многие ученые и вспомогательный персонал. В США около 100 000 человек напрямую работают в ядерной промышленности. Включая рабочие места во вторичном секторе , число людей, поддерживаемых ядерной промышленностью США, составляет 475 000. ^[15]

История ядерной энергетики

Ядерная инженерия зародилась в 1938 году с открытием ядерного деления. ^[16] Первый искусственный ядерный реактор, CP-1, был разработан группой физиков, которые были обеспокоены тем, что нацистская Германия также могла пытаться создать бомбу, основанную на ядерном делении. (Самая ранняя известная ядерная реакция на Земле произошла естественным образом 1,7 миллиарда лет назад в Окло, Габон, Африка.) Второй искусственный ядерный реактор, графитовый реактор X-10 , также был частью Манхэттенского проекта , как и реакторы по производству плутония на заводе Hanford Engineer Works . Первая ядерная бомба имела кодовое название Gadget ^[17] и использовалась в ядерном испытании Trinity . ^[18] Считалось, что мощность оружия составляла около 20 килотонн в тротиловом эквиваленте.

Первым ядерным реактором, вырабатывающим электроэнергию, был экспериментальный реактор-размножитель I (EBR-I), который был запущен в эксплуатацию недалеко от Арко , штат Айдахо, в 1951 году. ^[19] EBR-I был автономным объектом, не подключенным к сети, но более поздний исследовательский реактор в Айдахо серии BORAX некоторое время обеспечивал электроэнергией город Арко в 1955 году.

Первой коммерческой атомной электростанцией, построенной с возможностью подключения к электросети, стала Обнинская атомная электростанция , которая начала работу в 1954 году. Второй, по-видимому, является АЭС «Шиппингпорт» , которая начала производить электроэнергию в 1957 году.

Краткую хронологию от открытия урана до наших дней см. в разделе «Краткая история ядерной энергетики» или « История ядерной энергетики» .

Полный перечень ядерных энергетических реакторов см. в Списке коммерческих ядерных реакторов , а мировую и страновую статистику по производству ядерной энергии можно найти в Информационной системе МАГАТЭ по энергетическим реакторам (PRIS) .

Где работают инженеры-атомщики

В Соединенных Штатах инженеры-атомщики работают следующим образом: ^[20]

• Выработка электроэнергии 25%
• Федеральное правительство 18%
• Научные исследования и разработки 15%
• Инженерные услуги 5%
• Производство 10%
• Другие области 27%

Во всем мире перспективы трудоустройства инженеров-атомщиков, скорее всего, наилучшие в тех странах, которые активно развивают или изучают ядерные технологии ^{[ необходима ссылка ]} :

Школы и обучение в области ядерной инженерии

Организации, предоставляющие обучение и подготовку в области ядерной энергетики, включают в себя следующие:

Организации атомной энергетики

• Американское ядерное общество
• Азиатская сеть образования в области ядерных технологий (ANENT) https://www.iaea.org/services/networks/anent
• Канадская ядерная ассоциация
• Китайское ядерное общество
• Международное агентство по атомной энергии
• Международное энергетическое агентство (МЭА)
• Японский атомный промышленный форум (JAIF)
• Корейское агентство по ядерной энергии (KNEA)
• Латиноамериканская сеть образования в области ядерных технологий (LANENT) https://www.iaea.org/services/networks/lanent
• Совет по минералам Австралии
• ЯдернаяЕвропа
• Ядерный институт
• Институт ядерной энергии (ИЯЭ)
• Ассоциация ядерной промышленности Южной Африки (NIASA)
• Консорциум по образованию в области ядерных технологий https://www.ntec.ac.uk/
• Агентство по ядерной энергии ОЭСР (NEA)
• Региональная сеть образования и обучения в области ядерных технологий (STAR-NET) https://www.iaea.org/services/networks/star-net
• Всемирная ядерная ассоциация
• Всемирный институт ядерных перевозок

Смотрите также

• Атомная физика
• Чернобыльская ядерная катастрофа
• Авария на АЭС «Фукусима»
• Международная шкала ядерных событий
• Список книг по ядерной тематике
• Списки ядерных катастроф и радиационных инцидентов
• Список ядерных реакторов
• Список атомных электростанций
• Политика в области ядерной энергетики
• Ядерное топливо
• Безопасность ядерной критичности
• Ядерный материал
• Ядерная физика
• Ядерная энергетика
• Технология ядерных реакторов
• Ядерный ренессанс
• Техника безопасности
• Тепловая гидравлика
• Пилотная установка по изоляции отходов

Ссылки

1. "Ядерная инженерия, вперед". NuclearNewswire . Американское ядерное общество . Получено 21 апреля 2023 г. .
2. "Ядерная инженерия". Britannica . Получено 19 апреля 2023 г.
3. "Ядерная энергетика в современном мире". Всемирная ядерная ассоциация . Получено 6 апреля 2023 г.
4. Томпсон, Джесс. «Когда мы можем ожидать ядерного синтеза?». Newsweek . Получено 6 апреля 2023 г.
5. "Энергия ядерного деления". Лоуренс Ливермор . Получено 6 апреля 2023 г.
6. "Ядерная энергетика и окружающая среда". EIA . Управление энергетической информации США . Получено 7 апреля 2023 г. .
7. Мартин и Борнштейн. «Ядерная инженерия». Britannica . Получено 6 апреля 2023 г.
8. "Профиль работы инженера-атомщика | Prospects.ac.uk". www.prospects.ac.uk . Получено 13.12.2019 .
9. "Что делают инженеры-атомщики". Справочник по профессиональным перспективам . Бюро статистики труда США . Получено 16 апреля 2023 г.
10. Голдберг и Рознер. «История поколений реакторов». Американская академия искусств и наук . Получено 9 апреля 2023 г.
11. "Эксплуатация и обслуживание атомных электростанций". МАГАТЭ . 13 апреля 2016 г. Получено 9 апреля 2023 г.
12. "Экологическое обнаружение тайных программ по созданию ядерного оружия" (PDF) . MIT . Получено 21 апреля 2023 г. .
13. «Ядерные методы помогают раскрывать преступления». EIA . 23 декабря 2003 г. Получено 7 апреля 2023 г.
14. "5 невероятных способов, которыми ядерная энергия питает наши жизни". Energy.gov . Министерство энергетики США . Получено 6 апреля 2023 г. .
15. "Jobs". NEI . Получено 9 апреля 2023 г. .
16. "Открытие деления". Манхэттенский проект: интерактивная история . Министерство энергетики США . Получено 7 апреля 2023 г.
17. "Тринити (ядерное испытание)", Википедия , 2024-05-04 , получено 2024-05-08
18. "Тринити (ядерное испытание)", Википедия , 2024-05-04 , получено 2024-05-08
19. "Первая в мире атомная электростанция". Национальная инженерная лаборатория Айдахо . Министерство энергетики США . Получено 7 апреля 2023 г.
20. Таунсенд, Л. В.; Брэди, Л.; Линдегард, Дж.; Холл, Х. Л.; МакЭндрю-Бенавидес, Э.; Постон, Дж. В. (2022). «Рабочие силы в области ядерной инженерии в Соединенных Штатах». Журнал прикладной клинической медицинской физики . 23 (Приложение 1): e13808. doi :10.1002/acm2.13808. PMC 9880971. PMID 36305037  . 
21. "Austria JRC Report" (PDF) . МАГАТЭ . Получено 10 апреля 2023 г. .
22. "Опыт создает безопасность". Ядерная инженерия Зиберсдорф . Получено 10 апреля 2023 г.
23. "Техническое сотрудничество МАГАТЭ в Африке" (PDF) . Получено 19 апреля 2023 г.
24. "IAEA Banner Asian Network for Education in Nuclear Technology (ANENT)". IAEA . 18 апреля 2019 г. . Получено 19 апреля 2023 г. .
25. "Программа технической коммуникации МАГАТЭ" (PDF) . МАГАТЭ . Получено 19 апреля 2023 г. .
26. "Ядерная инженерия помогает создавать технологии будущего". UNSW Sydney . Получено 19 апреля 2023 г.
27. "Австрия". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
28. "Department of Nuclear Engineering". Университет Дакки . Получено 19 апреля 2023 г.
29. "Кафедра ядерной физики". Белорусский университет . Получено 19 апреля 2023 г.
30. "Бельгия". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
31. "Болгария". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
32. "Хорватия". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
33. "Кипр". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
34. "Чешская Республика". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
35. "Дания". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
36. "Эстония". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
37. "Финляндия". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
38. "Франция". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
39. "Германия". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
40. "Греция". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
41. "Венгрия". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
42. "۱۳ مدرسه اتمی در کشور داریم / برنامه ریزی برای احداث مدارس جدید" . خبرگزاری ایلنا (на персидском языке). 2 августа 2023 г. Проверено 2 августа 2023 г.
43. ". ایمنا (на персидском языке). 20.11.2020 . Проверено 2 августа 2023 г.
44. "Ирландия". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
45. "Италия". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
46. "Латвия". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
47. "Литва". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
48. "Люксембург". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
49. "БАКАЛАВР ИНЖЕНЕРИИ (ЯДЕРНАЯ)". Факультет химической и энергетической инженерии UTM . 7 июня 2017 г. Получено 19 мая 2023 г.
50. "Университет Технологии Малайзии (UTM)" . Реестр квалификаций Малайзии . Проверено 19 мая 2023 г.
51. "Мальта". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
52. "Нидерланды". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
53. "Польша". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
54. "Португалия". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
55. "Румыния". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
56. "Словакия". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
57. "Словения". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
58. "Испания". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
59. "Швеция". ЕС . Получено 19 апреля 2023 г.
60. "Университеты". Ядерный институт . Получено 19 апреля 2023 г.
61. "Руководители отделов ядерной инженерии". NEDHO . Получено 19 апреля 2023 г.

Дальнейшее чтение

• Эш, Милтон, «Кинетика ядерного реактора», McGraw-Hill, (1965)
• Крейвенс, Гвинет. Сила, спасающая мир (2007)
• Гоуинг, Маргарет. Британия и атомная энергия, 1939–1945 (1964).
• Гоуинг, Маргарет и Лорна Арнольд. Независимость и сдерживание: Британия и атомная энергия, т. I: Формирование политики, 1945–52 ; т. II: Исполнение политики, 1945–52 (Лондон, 1974)
• Джонстон, Шон Ф. «Создание канадской профессии: инженер-атомщик, 1940–68», Канадский исторический журнал, зима 2009 г., т. 44, выпуск 3, стр. 435–466
• Джонстон, Шон Ф. «Внедрение дисциплины: академическая траектория ядерной инженерии в США и Великобритании», Minerva, 47 (2009), стр. 51–73

Внешние ссылки

• Генерация электроэнергии на коммерческой атомной электростанции
• Факультет ядерной инженерии Университета Хаджеттепе
• Журнал «Международная ядерная инженерия»
• Информационные ресурсы по ядерной безопасности
• Технический журнал «Ядерная наука и техника»
• Наука и технология ядерной установки Журнал открытого доступа