Yadro energetikasi

K I R I S H
“Yadro energetikasi” zamonaviy dunyoning energetika bo’yicha ajralmas va muhim bo’g’ini hisoblangan AES lar, ularning turlari, ishlash tamoyillari, yoqilg’i turlari, FIKi va voshqa bir qator ilmiy tomonlaini o’rganuvchi fandir. Bu fan mantiqan yadro fizikasi fanining mantiqiy davomidir.
Yadro energetikasini o‘rganishdan maqsad yadro texnologiyalari va yadro energetikasining muhim jihatlarini o’rganish va dastlabki yadro reaktorlarida yuzaga kelgan muammo va kamchiliklarga ilmiy asos berish, turli reaktorlarning tuzilishi, ularning asosiy farqlari va yoqilg’i turlari, yoqilg’ilarni olish va boyitishning ilmiy mexanizmlari, reaktorlarning quvvatidan kelib chiqqan holda qo’llaniladigan neytronlarni sekinlashtiruvchi (TVEL) tayoqchalarning fizik tarkibi, reaktorning reaktivligi va aktivligi, neytronlarni ko’payish koeffisenti kabilarni o’z ichiga oladi.

Yadro energetikasi va undan foydalanish.
Yadro energetikasi — energetikaning atom energiyasi (yadro energiyasi)dan elektr va issiqlik energiyasi olish maqsadida foydalanish boʻlimi hamda fan va texnikaning yadro energiyasini elektr va issiklik energiyasiga aylantirish usullari va vositalarini nazariy jihatdan ishlab chiqish hamda ularni amalda tatbiq qilish masalalari bilan shugʻullanuvchi sohasi. Yadro energetikasining texnik asosini atom elektr stansiyasi (AES) tashkil qiladi. Energiya manbai esa atom reaktori (yadro reaktori) hisoblanadi. Parchalanish yadro reaksiyalari va plutoniy yadrolarining boʻlinishi natijasida issiqlik energiyasi ajraladi, keyin bu energiya xuddi oddiy issiqlik elektr stantsiyalaridagidek elektr energiyasiga aylantiriladi. Organik yoqilgʻi (koʻmir, gaz, neft, torf) zahiralari kamayib qolgan taqdirda insoniyatni energiya bilan taʼminlashda yadro yoqilgʻisidan foydalanish hozircha eng ishonchli yoʻl hisoblanadi. Shuning uchun koʻpchilik rivojlangan mamlakatlarda (AQSH, Buyuk Britaniya, Fransiya, Kanada, Yaponiya, Germaniya, Shvetsiya, Rossiya, Hindiston, Pokiston va boshqalar)da issiqlik va gidroenergetika manbalaridan boshqa energiya manbalaridan, shu jumladan, birinchi navbatda, yadro energiyasidan foydalanishning yuqori samarali usullarini oʻzlashtirishga doir ishlar jadal ravishda olib borilmoqda. Oʻzbekistonda Yadro energetikasiga doir ilmiy tekshirish ishlari Oʻzbekiston FA Yadro fizikasi institutida olib boriladi.
Yadro energetikasiga doir eng tashvishli muammo — bu AES larni ishlatish jarayonida xavfsizlikni taʼminlash hamda ajraladigan suyuq va qattiq radioaktiv chiqindilarni zararsizlantirish muammosi. AES larda bunday chiqindilardan tashqari radioaktiv izotoplarning uchuvchi birikmalari ajraladi, radioaktiv aerozollar ham hosil boʻlishi mumkin. Radioaktiv gazlar va aerozollarning maʼlum qismi yaxshilab maxsus ishlov berilganidan soʻng atmosferaga chiqarib yuboriladi, suyuq va qattiq radioaktiv chiqindilar esa maxsus omborlar ("qabristonlar")ga toʻplanadi. Biroq, Yadro energetikasini taraqqiy ettirishning eng asosiy muammosi koʻp miqdordagi zararli chiqindilarni koʻmib tashlashning tejamli va ishonchli usullarini ishlab chiqishdan iborat. Bu borada koʻpchilik rivojlangan mamlakatlarda 20-asrning 70-yillaridan beri ilmiy tekshirish va tajribasanoat ishlari olib borildi hamda baʼzi usullari ishlab chiqildi hamda amadda joriy qilindi (mas, chiqindilarni yerga chuqur koʻmib, qalin beton toʻsiq — sarkofag bilan oʻrash, konteynerlarda okean tubiga tashlash va b). Lekin hozircha eng ishonchli, xavfsiz va tejamli usullari ishlab chiqilganicha yoʻq.
An`anaviy energiya (hozirda foydalanib kelinayotgan barcha turdagi energiya ishlab chiqarish)ning sezilarli darajada resurs va ekologik cheklovlari bilan yonilg`i va energetikaga bo`lgan dunyo talabining o`sishi, o`sib boradigan va qazib olinadigan yoqilg`ining iste`molini barqarorlashtiradigan energiya ehtiyojlarining muhim qismini olishga qodir bo`lgan yangi energiya texnologiyalarini o`z vaqtida tayyorlashni talab qiladi. Ushbu texnologiyalarga yangi yadro texnologiyalari va atom energetikasining (1-rasm) afzalliklarini tarqatish va bugungi kunda unga xos bo`lgan kamchiliklardan xoli etish vazifasi yuklatilgan.

1-rasm. Atom elektr stansiyasi ko’rinishi
IAEA-ning yadro xavfsizligi bo`yicha harakatlar rejasi davlatlar va boshqa tegishli tashkilotlar (xususan, Butun jahon yadro assotsiatsiyasi, Xalqaro yadro agentligi, Yevropa yadro tadqiqotlari tashkiloti, Yadro energetikasi agentligi va boshqalar) tomonidan amalga oshiriladigan yadro xavfsizligi infratuzilmasini mustahkamlashning asosiy elementidir. Tinch atom energetika ob`ektlarini ishlatish xavfi to`g`risida davom etayotgan munozaralarga qaramay so’nggi yillarda jahon atom energetikasining rivojlanishi ijobiy tendentsiyalar bilan ajralib turadi. Bu xususan ko’plab mamlakatlarda yangi reaktorlarning faol ravishda qurilishi va mavjud modernizatsiya qilinishidan dalolat beradi. Bugungi kunda atom energiyasi dunyoda ishlab chiqarilayotgan elektr energiyasining 11.5 foizini tashkil etadi va “Xalqaro energetika” agentligining prognozlariga ko`ra uning ulushi barqaror o`sib borayapti. Shuning uchun ham atom energetikasi istiqbolli yo’nalishlardan biri bo’lib qolmoqda. An`anaviy energiya manbalari bilan taqqoslaganda atom energetikasi yuqori mahsuldorlikka ega (xususan yadro yoqilg`isi) issiqlik effektini yaratmaydi, chunki bu ekologik talablar bo`yicha energiya ishlab chiqarishning eng toza usuli hisoblanadi. Har yili Yevropadagi atom elektr stantsiyalari 700 million tonna CO2 emissiyasining (2-rasm) oldini oladi, yoqilg`ini qayta ishlatish imkoniyati mavjud (yangilanishdan keyin).dunyoda atom energiyasidan foydalanishning maqsadga muvofiqligiga ishonch sezilarli darajada o’sdi.

2-rasm. Yadro(Atom) reaktori ishlashi printsipi.
Biroq, bir qator mamlakatlar mavjud bo`lgan va yangi atom elektr stantsiyalarini qurishdan bosh tortganiga qaramay, dunyo atom energetikasi rivojlanishida ijobiy tendentsiyalar mavjud. Xususan, Osiyo va Sharqiy Yevropaning bir qator mamlakatlari barqaror iqtisodiy o`sishga, energetik xavfsizlikka va chiqindilar va karbonat angidrid (CO2) miqdorini kamaytirishga intilib, kelajakda atom energetikasini rivojlantirishni davom ettirmoqdalar. Atom energetikasini keng miqyosda rivojlantirish rejalari bir qator sabablarga bog`liq: dunyo aholisining doimiy ko`payishi va ishlab chiqarishni jadal sanoatlashtirish hisobiga energiya resurslariga bo`lgan talabning o`sishi; tovar bozorlariga kirish uchun raqobatning kuchayishi; an`anaviy energiya tashuvchilar zaxiralarining to`liqligi va ular uchun narxlarning muqarrar ko`tarilishi, shuningdek neft va gaz eksport qiluvchi mamlakatlarda siyosiy beqarorlik; atrof-muhitni global isishga olib keladigan zararli gazlar, chiqindilar nuqtai nazaridan himoya qilish zarurati, tashqi omillardan mustaqil ravishda energiya ta`minoti resurslarini yaratish istak paydo bo’la boshladi.
Shu bilan birga sohaning rivojlanishiga sezilarli darajada to`sqinlik qiladigan ob`ektiv omillar mavjud. Bundan tashqari, atom energetikasining xavfsizlik muammolarini uning insonga va atrof-muhitga ta`siri nuqtai nazaridan ham, ishlatilgan yadro yoqilg`isiga ishlov berish muammosini ham hal qilish zarur. O`tkazilgan ilmiy ishlarning tahlili shuni ko`rsatadiki, olimlar “Atom energiyasining kelajagi tugagan yadro yoqilg`isini qayta ishlaydigan tezkor reaktorlarsiz tasavvur qilib bo`lmaydi” degan fikrda.Ular uran zaxiralaridan yanada samarali foydalanishga va atrof-muhitni muhofaza qilish muammolarini hal qilishga imkon beradi.
2000-yillarning boshidan asosan Osiyo-Tinch okeani mintaqasidagi atom elektr stantsiyalarining keng miqyosli qurilishi tufayli atom energetikasi o`sib bormoqda. Dunyoda eskirgan atom elektr stantsiyalarining tez yopilishi qayd etilmoqda, sanoat ob`ektlari xavfsizligini davlat va xalqaro tartibga solish talablari kuchaymoqda. Qoldiq yoqilg`ilar (neft,tabiiy gaz va ko`mir) dunyoning aksariyat ehtiyojlarini qondirishda davom etayotgani inkor etilmasligi kerak chunki, boshqa energiya manbai hamyonbopligi, samaradorligi va ishlab chiqarish ko`lami bo`yicha ularga teng kela olmaydi. Shu bilan birga, qazilmaydigan yoqilg`ilar orasida energiya iste`molidagi atom energiyasining ulushi asta-sekin bo`lsa ham o`sib bormoqda. Butunjahon yadro assotsiatsiyasi 2016 yilda global atom energetikasi quvvati 2030 yilda 26,7 foizga (494 GVt gacha), 2035 yilda 40 foizdan (546 GVt) oshishini prognoz qilmoqda (yuqori stsenariy). Taxmin qilinishicha, 2050 yilda yadroviy potentsial 964 GVtni tashkil etadi va bu dunyo elektr ta`minotining 24 foizini ta`minlaydi. Uchinchi va to`rtinchi avlodlarning standart reaktorlariga, shuningdek tezkor reaktorlarga tezlashtirilgan o`tish tufayli atom energiyasining o`sishi mumkin.