Kaasaegne tuumatööstus on radioaktiivsuse fenomeni valdamise toode, mis on kohandatud tööstuslikele vajadustele selliste teaduste kaudu nagu tuumafüüsika ja radiokeemia.
Tuumatööstus (NU) - tuumaenergia kasutamisega seotud tööstus; tehnoloogiate kogum, mis on ette nähtud tuumaenergia asjakohaseks kasutamiseks.
Aatomitööstus - organisatsiooniliselt ja tehnoloogiliselt seotud ettevõtete ja organisatsioonide kogum, mis toodab tooteid, töid ja teenuseid, mille kasutamine põhineb tuumatehnoloogiate kasutamisel ning tuumafüüsika ja radiokeemia saavutustel.
Tuumatehnoloogia - insenertehniliste lahenduste kogum, mis võimaldab kasutada tuumareaktsioone või ioniseerivat kiirgust. Kasutusalad: tuumaenergeetika, tuumameditsiin, tuumarelvad. Valdkondade hulka kuuluvad: tehnoloogiad, mis põhinevad mõningate keemiliste elementide võimel lõhustuda või ühineda energia vabanemisega; ioniseeriva kiirguse tootmisel ja kasutamisel põhinevad tehnoloogiad; tehnoloogiad nõutavate omadustega ainete tootmiseks.
Tuumaenergia - aatomituumade siseenergia, mis vabaneb teatud tuumamuutuste käigus. Miljoneid kordi suurem kui keemiliste reaktsioonide käigus vabanev energia.
Tuumaenergia (tuumaenergia) - energiasektor, mis tegeleb elektri- ja soojusenergia tootmisega tuumaenergia muundamise teel.
Tuumaenergiat saab muundada soojuseks (ja elektriks) radioaktiivse lagunemise protsessides, aine annihilatsioonis antiainega, raskete tuumade tuumalõhustumise reaktsioonides või kergete tuumade ühinemisreaktsioonides.
Looduslik radioaktiivsus näitab suurte energiaressursside olemasolu, mis on salvestatud aatomituumadesse (näiteks 1 kg raadiumi täielikul muundamisel 3,5-105 kWh energiat). Kuid madala lagunemiskiiruse tõttu on kasulik võimsus tühine. Tuumaenergia kasutamine sai võimalikuks tänu isemajandavate tuumareaktsioonide avastamisele: ahellõhustumisreaktsioonid ja termotuumasünteesi reaktsioonid. 1 kg uraani tuumade lõhustumisel vabaneb 2. 7 kWh energiat, mis võrdub 2500 tonni kivisöe põletamisega.
Eriti tõhus on raskete tuumade ahela lõhustumise protsesside kasutamine. Praegu on läbi viidud nii plahvatusohtlikku tüüpi kontrollimatuid ahelreaktsioone (aatomipomm) kui ka kontrollitud reaktsioone kontrollitud energia vabanemise tasemega (tuumareaktorid). Tuuma lõhustumise ahelreaktsioonides toodetud tuumaenergiat kasutatakse tuumaelektrijaamades, sõjalaevades, transpordilaevad, kosmoselaevad, südamestimulaatorid jne. Termotuumasünteesi reaktsioonide käigus vabanev tuumaenergia mängib looduses tohutut rolli, sest on peamine päikese ja tähtede energiaallikas. Praegu on olnud võimalik läbi viia plahvatusohtlikku tüüpi kontrollimatuid termotuumareaktsioone (vesinikpomm). Kontrollitud termotuumaenergiat on üsna lihtne rakendada (näiteks liitiumdeuteriidi kiiritamisel termiliste neutronitega), kuid kulusid ületavat energiasaagist pole veel suudetud saavutada. On veel üks, potentsiaalselt võimsam kui termotuumareaktsioonid, tuumaenergia allikas – osakeste ja antiosakeste hävitamine. Sel juhul on puhkemassi muutus 10% lähedal. Seda energia saamise meetodit pole veel võimalik rakendada.
Tuumatööstuse struktuuri kuuluvad tuumaenergia kompleks, tuumarelvakompleks, tuumajäämurdjate laevastik, tuumameditsiin ja uurimisasutused.
Praegu on tuumatööstus:
- 1. Tuumarelva komponentide tootmine (relva isotoobid: uraan, plutoonium, triitium; aatomi-, vesinik-, neutron- ja kiirguspommide laengud).
- 2. Seadmed tuumarelva komponentide katsetamiseks (katseväljakud, stendid, arvutid).
- 3. Seadmed tuumarelvade demonteerimiseks ja nende komponentide taaskasutamiseks (tagurpidi tehnoloogiad).
- 4. Kaevandus- ja metallurgiaettevõtted uraani ja tooriumi kaevandamiseks, maakide rikastamiseks, kütuse nukliidide puhaste ühendite tootmiseks, uraani isotooprikastamiseks, tuumakütuseks, struktuuri- ja funktsionaalseteks materjalideks.
- 5. Tuumareaktorid (tööstus-, teadus-, energeetika- ja transport (laev, lennuk, rakett)), kiirgusmaterjaliteaduse, keemilise sünteesi, merevee magestamise reaktorid.
- 6. Keemilis-tehnoloogilised seadmed kasutatud tuumkütuse ümbertöötlemiseks.
- 7. Termotuumarajatised ja keemilis-tehnoloogilised seadmed nende jaoks kütusekomponentide tootmiseks;
- 8. Kiirendid ja abiseadmed radionukliidide tootmiseks ja materjalide modifitseerimiseks.
- 9. Radioaktiivsete isotoopide ja märgistatud ühendite tootmine teaduse, tehnika, meditsiini, põllumajanduse jne jaoks.
Yu. Allikad erinevat tüüpi kiirgus tehnoloogilistel, kiirguskeemilistel, meditsiinilistel ja põllumajanduslikel eesmärkidel).
- 11. Seadmed ja meetodid radioaktiivsete isotoopide kasutamiseks tehnoloogias, keemias, materjaliteaduses, bioloogias, füsioloogias, meditsiinis, geoloogias, põllumajanduses, arheoloogias jne.
- 12. Personali kiirguse eest kaitsmise meetodid ja vahendid, samuti elanikkonna ja keskkonna ohutuse tagamise süsteemid.
- 13. Seadmed ioniseeriva kiirguse registreerimiseks ning radionukliidide ja kiirgusväljade seireks inimkeskkonnas, inimeses endas, samuti töötervishoiu ja tööohutuse ettevõtetes.
- 14. Jäätmete töötlemise ja kõrvaldamise seadmed (jäätmete tahkestamise rajatised, hoidlad, matmispaigad, jäätmete ladestuskohad; seadmed kasutatud tuumaelektrijaamade demonteerimiseks ja ringlussevõtuks).
Tuumatööstuse keskseks osaks on tuumakütuse ja -energia kompleks (NFEC), mille põhiproduktideks on tuumarelvade komponendid ning kõrvalsaaduseks elektrienergia, soojus, magevesi, kiirgussünteesi saadused (näiteks , vesinik) või materjalide kiirgus-termiline modifitseerimine. Tuumaenergiatehnoloogia valdkond hõlmab tuumaenergiat, kütusebaasi ja tuumatehnikat. See hõlmab ettevõtteid, mis tegelevad uraani ja tooriumi maakide kaevandamise ja töötlemisega, uraani muundamisega, isotoopide rikastamisega, tuumareaktorite kütuse tootmisega, tuumatehnikaga, tuumaelektrijaamadega, tuumasoojusjaamadega, tuumauuringute rajatistega jne. YATEKi toimimise põhiprobleemiks on tootmise (eelkõige ettevõtte töötajate), elanikkonna ja looduslike ökosüsteemide ohutuse tagamine.
Tuumaenergia kompleksi olulised komponendid on: l) relvana kasutatavate nukliidide tootmine (kõrgelt rikastatud uraan, plutoonium, triitium), 2) tuumaenergia tuumakütusetsükkel ja h) juhitava termotuumasünteesi radiokeemiline toetamine.
Tuumakütuse tsükkel (NFC) - tuumakemikaalide tootmisrajatiste kompleks, mille eesmärk on kasutatud tuumkütuse töötlemine ja ringlussevõtt. Peamine ülesanne - kasutatud tuumkütuse taaskasutamise tagamine tuumajaamades TVEL-ides pärast eritöötlust.
Tuumkütusetsükkel sisaldab järgmisi komponente:
- - maagi kaevandamine (uraan, toorium), selle esmane töötlemine (purustamine jne), maagi rikastamine, kontsentraatide tootmine (uraandioksiid ja radioaktiivsed jäätmed, mis viivad prügilasse) ja nende keemiline puhastamine;
- - tooraine isotooprikastamine (näiteks uraandioksiidi muundamine gaasiliseks uraanheksafluoriidiks, uraani isotoopide eraldamine, uraani rikastamine 2 35C isotoobi abil);
- - reaktorikütuse tootmine (uraanheksafluoriidi pöördkonverteerimine uraandioksiidiks kütusegraanulite kujul; graanulid kõrged nõuded ainete puhtus, kriitilise massi saavutamise lubamatus; kütuseelementide valmistamine ja nende kokkupanek kütusesõlmedeks);
- - energia tootmine tuumajaamas (kütuse laadimine reaktorisse; suur võimsuse kontsentratsioon, täpne ja kiire protsessi juhtimine, väga võimsad läbitungiva kiirguse vood);
- - kasutatud tuumkütuse kaevandamine ja esmane ladustamine; transportimine töötlemisettevõttesse;
- - kasutatud tuumkütuse ümbertöötlemine (lõhustuvate radionukliidide eraldamine ja tagastamine kütusetsüklisse, stabiilsete ja radioaktiivsete isotoopide ekstraheerimine ja puhastamine, pikaealiste radionukliidide eraldamine, relvade kvaliteediga materjalide varguste tõkestamine);
- - kasutatud tuumkütuse ümbertöötlemisprotsessi rafinaadi töötlemine; keskkonnakahjulike radionukliidide transmutatsioon: tahkumine ja jäätmete kõrvaldamine;
- - pärast tuumareaktori tööea lõppu - selle dekomisjoneerimine, demonteerimine, saastest puhastamine ja reaktori osade kõrvaldamine jäätmetena.
Tuumatööstuse oluline osa on tuumaenergeetika Tuumaenergeetika strateegiline eesmärk on omastada looduslikke kütuseressursse - ja 2 32Т (peamiselt 2 39Рu või 2 33Т neutronite tootmisel tuumareaktorites). Teine strateegiline ülesanne on töötada välja tuumameetodid keskkonnaohtlike radionukliidide hävitamiseks. Taktikaline eesmärk on kasutada tuumareaktoreid elektri, soojuse, magevee, vesiniku ja radioisotoopide tootmiseks teaduse, tehnoloogia ja meditsiini jaoks.
Praeguseks on rakendatud kolm aatomienergia tootmise meetodit: l) Põhineb radioaktiivsete tehisisotoopide spontaansel lõhustumisel. Radioisotoopide energiaallikaid (madala võimsusega paigaldisi) kasutatakse kütteseadmetes ja elektri tootmiseks. 2) Põhineb raskete tuumade lõhustumise kontrollitud ahelreaktsioonil. Praegu on see ainus tuumatehnoloogia, mis tagab tuumaelektrijaamades majanduslikult tasuva tööstusliku elektritootmise. h) Põhineb kergete tuumade ühinemisreaktsioonil. Hoolimata protsessi tuntud füüsikast ei ole siiani õnnestunud ehitada majanduslikult otstarbekat elektrijaama.
Tavaliselt kasutatakse tuumaenergia saamiseks 2 39Pu või 2 35U tuuma tuuma lõhustumise ahelreaktsiooni. Tuumade lõhustumine, kui neutron neid tabab, tekib uusi neutroneid ja lõhustumise fragmente. Lõhustumisneutronitel ja lõhustumisfragmentidel on kõrge kineetiline energia. Fragmentide kokkupõrgete tulemusena teiste aatomitega muutub see kineetiline energia kiiresti soojuseks.
Tuumaenergiat on avalikkusele elektri tootmiseks kasutatud alates 1954. aastast. Tuumaenergia tekitatav saaste on väike ja kasvuhoonegaase ei teki. Nõuetekohaselt projekteeritud ja käitatavad tuumaelektrijaamad on osutunud töökindlaks, ohutuks, majanduslikult ja keskkonna seisukohast atraktiivseks.
2013. aastal moodustas ülemaailmne tuumaenergia toodang 6,66 miljardit MWh (562,9 miljonit tonni naftaekvivalenti), s.o. -11% maailma elektritootmisest. 2014. aastal oli maailmas 439 elektrireaktorit koguvõimsusega 376 821 GW, ehitusjärgus oli 67 reaktorit. Installeeritud võimsuse osas on maailmas liider Ameerika Ühendriigid, kuid tuumaenergia moodustab selle riigi kogu energiabilansist vaid 20%. Maailma liider kogutoodangu osakaalu poolest on Prantsusmaa, kus tuumaenergia on riiklik prioriteet – 77%. Pool maailma tuumaenergia tootmisest tuleb USA-st ja Prantsusmaalt.
Maailmas töötab mitut tüüpi reaktoreid: PWR(vesi-vesi tuumareaktor, Venemaal - VVER, Hiinas CNP), BWR- surveanuma reaktor, PHWR- raske vee tuumareaktor ( CANDU), GCR- gaasijahutusega reaktor (Magnox), LWGR- grafiit-vesi tuumareaktor, Venemaal RBMK, FBR- paljundusreaktor kiired neutronid, Venemaal BN-boo ja BN-800, HTGR- kõrge temperatuuriga gaasjahutusega reaktor, H.W.G.C.R.- gaasijahutusega raske vee reaktor, H.W.G.C.R.- raske veega vesijahutusega reaktor, SGHWR- keeva raske vee reaktor.
Töötavate energiareaktorite koguarvust moodustavad 82% kergvee moderaatori ja kerge vesijahutusvedelikuga reaktorid; p% - raskevee moderaatori ja raske vee jahutusvedelikuga reaktorid; 3% - gaasjahutusega reaktorid ja 3% - vesijahutusega reaktorid grafiitmoderaatoriga. Seal on kaks kiirneutronreaktorit vedela metalli moderaatori ja vedela metalli jahutusvedelikuga (Hiina eksperimentaalne kiirreaktor ( CEFR) võimsusega 20 MW(e) ja Venemaa BN-boo reaktorit võimsusega 560 MW(e).
Riis. 1. Statistika tuumaelektrijaamade ehitamise kohta maailmas: 1 - installeeritud võimsus; 2 - realiseeritud võimsus.
IAEA 2011. aasta madala prognoosi kohaselt kasvab ülemaailmne tuumaenergia võimsus 2030. aastal 501 GW(e)-ni ja kõrge prognoosi järgi 746 GW(e)-ni.
Ülemaailmne nõudlus energia ja elektri järele tõenäoliselt lähikümnenditel kasvab. Ülemaailmne rahvastiku kasv ja arenguootused arengumaades, kus suurel osal elanikkonnast puudub endiselt juurdepääs elektrile, toovad kaasa elektrinõudluse kiire kasvu. Seda nõudlust saab rahuldada tuumaenergiaga.
Töötavate tuumajaamade koguvõimsuse poolest on Venemaa maailmas kolmandal kohal, USA ja Prantsusmaa järel. Lõuna tuumaelektrijaamas töötas 2015. aasta seisuga 35 jõuplokki võimsusega 26,2 GW (tootmine 1049 miljardit kWh, osa üldine tootmine elekter 18,6%, riigi Euroopa osas ulatub tuumaenergia osatähtsus 30% ja loodeosas - 37%, millest 18 surveveereaktorit - 12 VVER-YOO, 6 VVER-440, 15 kanalit keeva vee reaktorid - ja RBMK-yuoo ja 4 EPG-6; 2 kiiret neutronreaktorit - BN-boo ja BN-800. 2015. aasta lõpus oli ehitusjärgus 6 elektriplokki (peatati Balti TEJ ehitus Kaliningradi oblastis) ja 2 plokki väikese võimsusega ujuvtuumajaamades.
Venemaa on tuumaenergia vallas üks maailma juhtivaid riike, olles 17. kohal % ülemaailmne tuumakütuse turg, 40% uraani rikastamise teenuste turust, uraani tootmises 5. koht maailmas. Nõukogude spetsialistide projektide ja jõupingutuste järgi ehitati erinevates riikides tuumaelektrijaamu - kokku 31 jõuplokki koguvõimsusega 16 GW. Venemaa on ehitanud ja kasutusele võtnud mitu elektriplokki, sealhulgas kaks Tianwani tuumaelektrijaama plokki Hiinas ja Bushehri tuumaelektrijaama Iraanis.
Venemaa tuumatööstuses on üle 250 ettevõtte ja organisatsiooni, mis annavad tööd üle 190 tuhandele inimesele.
Venemaal juhib tuumatööstust riiklik aatomienergiakorporatsioon Rosatom.
Riigikorporatsioon "Rosatom" - riik, mis ühendab enam kui 360 tuumatööstuse ettevõtet. Rosatom hõlmab kõiki Venemaa tsiviilotstarbelisi tuumaettevõtteid, tuumarelvakompleksi ettevõtteid, uurimisorganisatsioone ja ka tuumajäämurdjate laevastikku. Riiklik korporatsioon on üks maailma tuumatööstuse liidreid, uraanivarude poolest maailmas teisel ja tootmiselt viiendal kohal, tuumaenergia tootmises maailmas neljas, kontrollib 40% uraani rikastamise teenuste maailmaturust ja 17%. tuumkütuse turust. Rosatom on mittetulundusühing; Tema ülesannete hulka kuulub nii tuumaenergeetika ja tuumakütusetsükli ettevõtete arendamine, riikliku, tuuma- ja kiirgusohutuse tagamine, samuti rakendus- ja fundamentaalteaduse arendamine. Lisaks on riigikorporatsioon riigi nimel volitatud täitma Venemaa rahvusvahelisi kohustusi aatomienergia kasutamise ja tuumamaterjalide leviku tõkestamise režiimi valdkonnas.
Peamised ettevõtted on järgmised: Federal State Unitary Enterprise Rosenergoatomühendab kõik Venemaa tuumaelektrijaamad; TVEL- tuumkütust tootev ettevõte; OJSC "Techsnabexport" toodab ja ekspordib tuumatööstuses kasutatavaid materjale ja tehnoloogiaid; "ZiOPodolsk" varustab tuuma- ja soojuselektrijaamade energiaseadmeid; "Izhora taimed"- tuumareaktorid ja lai valik inseneritooteid nii siseturule kui ka ekspordiks; Degtjarevi nime saanud taim(ZiD, Kovrovi linn) toodab kahte peamist tüüpi tooteid: tsentrifuugid uraani isotoopide ja relvade eraldamiseks; Atomstroyexport- välisriigi tuumaelektrijaamade ehitamise peatöövõtja.
Lisaks tuumaelektrijaamadele on kombineeritud tuumaelektrijaamad, mis toodavad elektrienergiat ja soojust. Hetkel töötab kombineeritud tootmisrežiimil 79 reaktorit ning selle valdkonna arengut peetakse perspektiivikaks. Mida rohkematel objektidel on võimalik tuumajaamast saadavat soojust kasutada, seda suuremat kasu elektrijaam toob. Lisaks annab merevee magestamine seal, kus mereveevarud on kättesaadavad ja mageveevarud piiratud, nii joogivett kui ka odavat vett tuumajaama enda jaoks.
Tuumareaktoreid kasutatakse kosmoselaevadel elektri- ja soojusenergia allikana.
Mitteelektrilised rakendused hõlmavad vesiniku tootmist, et: i) parandada madala kvaliteediga naftaressursside, nagu naftaliivad, kvaliteeti, neutraliseerides samal ajal auru metaani reformimisega seotud süsinikuheitmed (süsivesinike muundamine auru ja soojuse abil gaasilisteks toodeteks, peamiselt CO ja N 2); 2) biomassil, kivisöel või muudel süsinikuallikatel põhinevate sünteetiliste vedelkütuste tootmise tagamine; 3) sõidukite kasutamine kütusena vesinikkütuseelemendiga mootorite valgusrežiimil elektrivõrguga ühendamiseks. Tuumaenergiat saab kasutada ka naftatööstuses bituumeni ekstraheerimiseks gravitatsiooni-auru tehnoloogia või põlevkivi kuivdestilleerimise abil.
Ujuv tuumaelektrijaam (ujuv tuumaelektrijaam, PLTES) on Venemaa projekt mobiilsete väikese võimsusega ujuvate tuumaelektrijaamade loomiseks.
FATES on sileda tekiga mitteiseliikuv laev. Toodab elektrit, kütteks auru ja magevett (merevee magestamine). Sellised jaamad on ette nähtud kaugemate piirkondade energiaga varustamiseks. Ujuv tuumaelektrijaam "Akademik Lomonosov" (käivitatud, merekatsetused algasid 2016. aastal) on 144 m pikk, 30 m lai, veeväljasurve 21 500 tonni See on varustatud kahe jäämurdja tüüpi reaktoriga KLT-40S . Iga reaktori elektrivõimsus on 35 MW, soojusvõimsus 140 gigakalorit tunnis. Kasutusaeg on 36 aastat.
Tuumalaevastik - erinevate klasside sõjalaevade komplekt, millel on energiaallikana tuumaelektrijaamad. Tuumalaevastiku laevadel on peaaegu piiramatu reisiulatus, suur autonoomia ja nad on võimelised kaua aega minge suurel kiirusel ja lahendage lahingumissioone mis tahes maailma ookeani piirkonnas.
Tuumareaktoreid kasutatakse mootoritena veepealsetes (lennukikandjad, ristlejad) ja allveelaevades (tuumaallveelaevad, tuumaallveelaevad). 4 ehitatud Venemaal tuumaristlejad(“Admiral Nakhimov”, “Admiral Lazarev”, “Admiral Ušakov”, “Peeter Suur”) ja üks tuumasidelaev “Ural”. Venemaal on üsna palju strateegilisi rakettide allveelaevu.
Venemaal on maailmas ainuke tuumajäämurdjapark. 2016. aastal kuulusid operatiivlaevastik tuumajõul töötavad laevad "Sovetski Sojuz", "Jamal", "50 Let Pobedy", "Taimyr" ja "Vaigach" ning tuumajõul töötav kergema konteineri kandja "Sevmorput". 2016. aastal lasti vette jäämurdja "Arktika", millest saab maailma võimsaim jäämurdja.
Praegu on väljatöötamisel uue põlvkonna universaalne kahesisuline jäämurdja, mis suudab jäämurdeabi teostada nii üle mere kui ka süvamere jõgede ääres.
Mõnes riigis ehitatakse eksperimentaalseid kaubalaevu. Suure võimsusega ja kiired tuumalaevad hakkavad aga levima alles pärast seda, kui sadamatesse sisenemise probleemile leitakse lahendus.
Tuumamootoreid lennunduses ja tankiehituses ei kasutata, küll aga on projekte kosmose tuumamootorite jaoks. Venemaal töötatakse kosmosetranspordisüsteemide megavatt-klassi tuumaelektrijõusüsteemi projekti kallal.
Lisaks jõureaktoritele töötab üle maailma 250 uurimisreaktorit, mida kasutatakse tööstuslikuks ja meditsiiniliseks otstarbeks radionukliidide tootmiseks, tuumauuringuteks, materjalide katsetamiseks ja erinevateks katseteks, kommertsteenusteks nagu räni doping, neutronite aktiveerimise analüüs, vääriskivide täiustamiseks ja mittepurustavateks katseteks, samuti spetsialistide koolitamiseks. Reeglina töötavad need kõrgelt rikastatud kütusel (üle 30% on relvade kasutamiseks sobiv uraan). Ülemaailmse ohu vähendamiseks tehakse jõupingutusi teadusreaktorite kütuse muutmiseks väherikastatud (~5%) uraaniks, LEU-ks. Suure tootlikkusega uurimisreaktorite jaoks mõeldud uus uraan-molübdeenkütus on väga suure tihedusega.
Praegu ei ole termotuumasünteesi reaktsioonidel töötavat tööstusrajatist. 5 Euroopa Liidu riiki on aga ühendanud jõud, et ehitada Tokamaki tüüpi rahvusvaheline reaktor ITER, mille toodang peaks ületama energiakulusid.
Tuumatööstus toodab mitmesuguste osakeste kiirendeid. 2010. aastal töötas maailmas 163 elektrostaatilist kiirendit, 9 spallatsioonineutronite allikat ja 50 sünkrotronkiirguse allikat. Kaasaegseid kiirendeid kasutatakse meditsiinilise kiirgusfüüsika, radiobioloogia, eksperimentaalse tuumafüüsika, põllumajanduse, steriliseerimisprotsesside, materjaliteaduse, kultuuripärandi esemete uurimise ja keskkonnakaitse valdkonnas. Suure võimsusega kiirendites kasutatavad spallatsioonineutronite allika sihtmärgid annavad kasulikku teavet kiirguskahjustuste kohta kiirendiga juhitavates süsteemides, sealhulgas tuumajäätmete transmutatsiooniks ja elektritootmiseks mõeldud süsteemides. Saadud teavet kasutatakse kiirendiga juhitavates süsteemides pika tööeaga suure võimsusega sihtmärkide projekteerimisel.
Tuumatehnoloogiaid kasutatakse tehnikas, põllumajanduses, meditsiinis ja keskkonnakaitses.
Näiteks on radiomärgistatud nukleotiidsondid võimaldanud tuvastada koduloomade täielikke genoomijärjestusi, võimaldades edusamme teha veise-, lamba- ja kitsetõugude geneetilise mitmekesisuse analüüsimisel, et parandada loomakasvatust produktiivsuse suurendamiseks. Selle tulemusena on tõusnud liha- ja piimatootmise efektiivsus. Loomahaiguste varajane diagnoosimine tuumatehnikate abil on toiduga kindlustatuse parandamiseks oluline. Molekulaarsed tuumatehnoloogiad võimaldavad linnu- või seagripi diagnoosida 24 tunni jooksul, traditsioonilise diagnostika jaoks kulub nädal. Tuumatehnikad putukakahjuritõrjes ei piirdu gammakiirguse kasutamisega putukate steriliseerimiseks, vaid hõlmavad isotoopide kasutamist putukate bioloogia, käitumise, biokeemia, ökoloogia ja füsioloogia uurimiseks. Kiiritus toiduained- meetod toidu kaudu levivaid haigusi põhjustavate mikroorganismide vastu võitlemiseks. Värskete köögiviljade, puuviljade ja külmutatud toiduainete kiiritamine ei muuda nende maitset ega tekstuuri.
Põllumajanduskultuuride saagikuse suurendamiseks kasutatakse mutatsioonide esilekutsumist, mis viiakse läbi kahel meetodil: ioonkiire implantatsioon, mis avab isotoopide lagunemise võimaluse sees rakke ja kosmoses (väljaspool Maa atmosfääri), kui rakku läbivad kosmilised kiired, valiku teel. Geneetilisel meetoditel põhineva mutatsiooniaretuse efektiivsuse tõstmine on suunatud põllukultuuride sortide kvaliteedi parandamisele, mille tulemuseks on toidutoodangu suurenemine.
Mullavee kättesaadavus põllukultuuride jaoks sõltub veekao ulatusest paljastelt muldadelt (s.o aurustumisest) ja taimede lehtedest transpiratsioonist. Niisutusvee kasutamise tõhususe parandamiseks on oluline kvantifitseerida need kaks veekao komponenti. Seda on aga raske teha. Nende protsesside uurimiseks kasutatakse tõhusalt vees olevaid stabiilseid isotoope (18 0 ja 2 H): mulla pinnalt aurustumine toob kaasa mullavete isotoopkoostise rikastamise nende isotoopidega. Taimede transpiratsioon, vastupidi, ei mõjuta mullavee isotoopkoostist. Saadud teavet kasutatakse maa- ja veeressursside haldamise tehnoloogiate väljatöötamiseks erinevates keskkondades. Orgaanilise süsiniku säilitamine pinnases vähendab CO2 taset atmosfääris, leevendades kliimamuutuste mõju. Sekvestratsiooni ja fotosünteesi protsesside uurimiseks kasutatakse süsiniku radioaktiivseid (HR) ja stabiilseid OC-isotoope. Uuringutulemused võimaldavad pakkuda välja meetmeid kliimamuutuste mõju leevendamiseks ja jätkusuutliku toidutootmise tagamiseks.
Mikrotoitainete puudus, "varjatud nälg" mõjutab suurt osa maailma elanikkonnast, eriti arengumaade imikuid, lapsi ja fertiilses eas naisi. A-vitamiini, tsingi ja raua puudused on laste kehva varajase kasvu ja kehva tervise põhjuseks. Mikroelementide puuduse vastu võitlemise sekkumiste väljatöötamise ja hindamise lahutamatu osana kasutatakse mikroelementide biosaadavuse hindamiseks tuumatehnikaid.
Paljutõotav meditsiinivaldkond on diagnostiline pildistamine. Nende hulka kuuluvad meetodid, mis määravad täpselt anatoomilised üksikasjad, ja meetodid, mis annavad funktsionaalseid või molekulaarseid kujutisi. Esimesse kategooriasse kuuluvad kompuutertomograafia (CT) ja magnetresonantstomograafia (MRI), mis tuvastavad struktuurimuutused kuni millimeetri tasemeni. Teise kategooriasse kuuluvad positronemissioontomograafia (PET) ja ühe footoni emissiooniga kompuutertomograafia (SPECT), mis uurivad haigusi kuni molekulaarse tasemeni. Tehnoloogia areng on võimaldanud kombineerida anatoomilisi ja funktsionaalseid meetodeid hübriidkuvamissüsteemideks, nagu SPECT/CT ja PET/CT. Hübriidkuvamissüsteemid võimaldavad kombineerida nii anatoomilisi kui ka funktsionaalseid inimelundeid. Kliinilised eelised hõlmavad kehakahjustuste paremat diagnoosimist ja lokaliseerimist, samuti kahjustuste struktuursete ja metaboolsete muutuste täpsemat iseloomustamist. Haigus diagnoositakse väga varajases staadiumis ja suurema täpsusega, mis võimaldab kiiret ravi suure taastumisvõimalusega. Kiirgusonkoloogia on mitu aastakümmet põhinenud y-kiirguse allikatel, nagu 60 Co või WC. IN viimased aastad ta läks üle lineaarsetele kiirenditele. Kliinilises praktikas on kasutusele võetud sellised meetodid nagu doosmoduleeritud kiiritusravi ja kujutisega kiiritusravi, samuti prootonite ja laetud osakeste kasutamine.
Keskkonnakaitses kasutatakse tuumatehnoloogiaid. Näiteks selleks kvantifitseerimine põhjavee vool merre, mis viiakse läbi raadiumi ja radooni ruumilise jaotuse mõõtmisega rannikuvetes. Lisaks aitab nelja raadiumi isotoobi (22 3Ra, 22 ^Ra, 226 Ra ja 228 Ra) määramine mõista merealuse põhjavee merre voolu hajumise ja segunemise ajakavasid.
Mere biogeokeemia põhiküsimus on mõista mehhanisme, mis juhivad materjali voolu pinnalt sügavale või ookeani põhja. Ookean on suur süsiniku neeldaja. Analüüsides ookeani erinevatest sügavustest pärinevaid hõljuvaid osakesi, saab hinnata erinevaid tegureid, mis kontrollivad süsiniku ülekandumist pinnalt sügavasse ookeani. Looduslikult esinevat radionukliidi ^Th kasutatakse osakeste voogude ja süsiniku transpordi kvantifitseerimiseks ülemisest ookeanist. Tasakaalustamatus 238U ja selle tütarisotoobi 2S-1TH vahel peegeldab osakeste netotranspordikoefitsienti ookeani pinnalt päevade kuni nädalate skaalal.
Inimühiskonna ja ökosüsteemide jätkusuutlikkust mõjutava kriitilise tegurina muudavad kliimamuutustest tulenevad ohud veevarudele, toidu- ja energiahindade tõus ning ülemaailmne majanduskriis veeprobleemidega tegelemise kiireloomuliseks väljakutseks. Isotoophüdroloogia pakub ainulaadset vahendit veevarude keeruliste probleemide lahendamiseks ning aitab mõista ühelt poolt energia- ja toidutootmise ning teiselt poolt veeressursside kasutamise seost. Isotooptehnikate kasutamine veevarude hindamisel on tehtud võimalikuks tänu laserspektroskoopiliste analüsaatorite kasutamisele isotoopide mõõtmisel vees.
Stabiilsete isotoopide tehnikaid kasutatakse erinevate protsesside ruumilise jaotuse mõistmiseks, mis mõjutavad põhjavee kättesaadavust ja kvaliteeti nii kohalikul kui ka globaalsel tasandil. Isotoophüdroloogia rakendamine aitab parandada veevarude hindamist ja mängib olulist rolli ka energia planeerimisel.
Seoses tõsise probleemiga, mis on seotud meditsiiniliste isotoopide, eriti *> Mo lõhustumisreaktsiooni käigus tekkivate isotoopide nappusega, on viimastel aastatel tähelepanu keskpunktis pidevalt kasvav nõudlus radioisotoopide järele meditsiinis ja tööstuses. Reaktoris toodetud radioisotoobid on endiselt peamised meditsiinilised ja tööstuslikud tooted, kuid samal ajal kasvab jätkuvalt ka tsüklotronite tootmisvõimsus, kuna luuakse piirkondlikud keskused, mis on pühendatud väga lühikese poolestusajaga radioisotoopide tootmisele.
PAT. Praegu on maailmas 650 töötavat tsüklotroni ja 2200 PET-süsteemi. Kliinilistes rakendustes domineerib l8F-märgistatud fluorodeoksüglükoosi (FDG) kasutamine vähihaigete raviks, kuid hakatakse kasutama ka teisi radiofarmatseutilisi aineid (RP-sid). Kasvav PET-keskuste arv stimuleeris 68 Ga, 64 Cu, 124 J põhinevate radiofarmatseutiliste ravimite väljatöötamist, 17 ?Li, v°Y jne ning huvi α-emiteerivate radioisotoopide kasutamise vastu vähiravis on toonud kaasa lühiajaliste α-emitterite (21 3Bi) tootmise suurenemise.
Gammakiirgust kasutatakse tõhusa meetodina meditsiiniseadmete, komponentide ja pakendite steriliseerimiseks. Steriliseerimiseks hakati kasutama elektronkiire, kui ilmusid suurenenud efektiivsusega elektronkiirendid. Seda meetodit kasutatakse nüüd suurte koguste madala väärtusega toodete (nt süstalde) ja väikeste koguste suure väärtusega toodete (nt kardiovaskulaarsed seadmed) töötlemiseks.
Süsinikupõhised nanostruktuurid, nagu süsinik-nanotorud, on avanud tohutuid võimalusi nanotehnoloogia rakendustes, eriti räni mikroelektroonikast nanoskaalale üleminekul. Elektronkiire tehnikad sobivad selliste rakenduste jaoks nagu süsinik-nanotorude keevitamine, süsinik-nanotorude struktuuride valmistamine elektronkiire litograafia abil, nanotorudesse põimitud metalltraatide sünteesimine ja ioonide suunamine rakendusteks ravimite kohaletoimetamise süsteemides ja elektroonikatööstuses. See tehnoloogia võimaldab toota enamikku süsinikupõhiseid nanostruktuure, mis on paljulubavad meditsiinis ja elektroonikas kasutatavate molekulaarsete seadmete lõplike elementidena.
Ajakiri ITOGI, N31, 10.08.1998. * Aatomi Venemaa.* Kogumiku “Salajase templita aatom: vaatepunktid” materjalide põhjal. Moskva - Berliin, 1992. (Objektide ja ettevõtete nimed on antud sellisena, nagu need olid enne ümbernimetamist)Tuumaelektrijaamad
- Balakovskaja (Balakovo, Saratovi oblast).
- Belojarskaja (Belojarsk, Jekaterinburgi piirkond).
- Bilibino ATPP (Bilibino, Magadani piirkond).
- Kalininskaja (Udomlja, Tveri piirkond).
- Koola (Polyarnye Zori, Murmanski oblast).
- Leningradskaja (Sosnovõ Bor, Peterburi piirkond).
- Smolenskaja (Desnogorsk, Smolenski piirkond).
- Kursk (Kurchatov, Kurski oblast).
- Novovoronežskaja (Novovoronežsk, Voroneži piirkond).
Tuumarelvakompleksi erilinnad
- Arzamas-16 (praegu Kreml, Nižni Novgorodi oblast). Ülevenemaaline Eksperimentaalfüüsika Uurimisinstituut. Tuumalaengute väljatöötamine ja ehitamine. Katsetehas "Kommunist". Elektromehaaniline tehas "Avangard" (seeriatootmine).
- Zlatoust-36 (Tšeljabinski piirkond). Tuumalõhkepeade (?) ja allveelaevade ballistiliste rakettide (SLBM) seeriatootmine.
- Krasnojarsk-26 (praegu Zheleznogorsk). Allmaakaevandus- ja keemiatehas. Tuumaelektrijaamade kiiritatud kütuse ümbertöötlemine, relvade kvaliteediga plutooniumi tootmine. Kolm tuumareaktorit.
- Krasnojarsk-45. Elektromehaaniline tehas. Uraani rikastamine (?). Allveelaevade ballistiliste rakettide (SLBM) seeriatootmine. Kosmoselaevade, peamiselt satelliitide loomine sõjaliseks ja luureks.
- Sverdlovsk-44. Tuumarelvade seeriakomplekt.
- Sverdlovsk-45. Tuumarelvade seeriakomplekt.
- Tomsk-7 (praegu Seversk). Siberi keemiatehas. Uraani rikastamine, relvade kvaliteediga plutooniumi tootmine.
- Tšeljabinsk-65 (praegu Ozersk). PA "Mayak". Tuumaelektrijaamade ja laevade tuumaelektrijaamade kiiritatud kütuse ümbertöötlemine, relvade kvaliteediga plutooniumi tootmine.
- Tšeljabinsk-70 (praegu Snežinsk). Ülevenemaaline tehnilise füüsika uurimisinstituut. Tuumalaengute väljatöötamine ja ehitamine.
- Põhja (1954-1992). Alates 27.02.1992 - Vene Föderatsiooni keskväljak.
- Sosnovõ Bor (Peterburi piirkond). Mereväe koolituskeskus.
- Dubna (Moskva piirkond). Tuumauuringute ühendinstituut.
- Obninsk ( Kaluga piirkond). MTÜ "Taifuun". Füüsika ja Energeetika Instituut (PEI). Installatsioonid "Topaz-1", "Topaz-2". Mereväe koolituskeskus.
- Moskva. nime saanud Aatomienergia Instituut. I. V. Kurchatova (termotuumakompleks ANGARA-5). Moskva Insenerifüüsika Instituut (MEPhI). Teadusuuringute Tootmisühing "Aileron". Teadus-uurimis-tootmisühing "Energia". Venemaa Teaduste Akadeemia Füüsika Instituut. Moskva Füüsika ja Tehnoloogia Instituut (MIPT). Teoreetilise ja Eksperimentaalfüüsika Instituut.
- Protvino (Moskva piirkond). Kõrgenergia Füüsika Instituut. Osakeste kiirendi.
- Eksperimentaaltehnoloogiate uurimis- ja disainiinstituudi Sverdlovski filiaal. (40 km Jekaterinburgist).
- Novosibirsk. Venemaa Teaduste Akadeemia Siberi filiaali akadeemiline linn.
- Troitsk (Moskva piirkond). Termotuumauuringute instituut (Tokomaki installatsioonid).
- Dimitrovgrad (Uljanovski oblast). nime saanud tuumareaktorite uurimisinstituut. V.I.Lenin.
- Nižni Novgorod. Tuumareaktori projekteerimisbüroo.
- Peterburi. Teadusliku uurimistöö ja tootmisühing "Elektrofüüsika". nime saanud Raadiumi Instituut. V.G. Khlopina. Energiatehnoloogia uurimis- ja projekteerimisinstituut. Venemaa tervishoiuministeeriumi kiirgushügieeni uurimisinstituut.
- Norilsk. Eksperimentaalne tuumareaktor.
- Podolsk Teadusuuringute tootmisühing "Luch".
- Lermontov (Stavropoli piirkond). Vulkaaniliste kivimite uraani-molübdeeni kandmised. "Almaz" tarkvara. Maagi kaevandamine ja töötlemine.
- Pervomaiski (Tšita piirkond). Transbaikali kaevandus- ja töötlemistehas.
- Vikhorevka (Irkutski oblast). Uraani ja tooriumi kaevandamine (?).
- Aldan (Jakuutia). Uraani, tooriumi ja haruldaste muldmetallide elementide kaevandamine.
- Sljudjanka (Irkutski oblast). Uraani sisaldavate ja haruldaste muldmetallide elementide ladestamine.
- Krasnokamensk (Tšita piirkond). Uraani kaevandus.
- Borsk (Tšita piirkond). Vaesestatud (?) uraanikaevandus on nn "surma kuru", kus maaki kaevandasid Stalini laagrite vangid.
- Lovozero (Murmanski piirkond). Uraani ja tooriumi mineraalid.
- Piirkond Onega järv. Uraani ja vanaadiumi mineraalid.
- Višnegorsk, Novogornõi (Kesk-Uuralid). Uraani mineraliseerumine.
- Elektrostal (Moskva piirkond). PA "masinaehitustehas".
- Novosibirsk. PA "Keemiliste kontsentraatide tehas".
- Glazov (Udmurtia). PA "Tšepetski mehaanikatehas".
- Tšeljabinsk-65 (Tšeljabinski piirkond). PA "Mayak".
- Tomsk-7 (Tomski oblast). Siberi keemiatehas.
- Krasnojarsk-26 (Krasnojarski piirkond). Kaevandus- ja keemiatehas.
- Jekaterinburg. Uurali elektrokeemiatehas.
- Kirovo-Tšepetsk (Kirovi oblast). nime saanud keemiatehas. B. P. Konstantinova.
- Angarsk (Irkutski piirkond). Keemilise elektrolüüsi tehas.
- Peterburi. Leningradi Admiraliteedi Ühing. PA "Balti tehas"
- Severodvinsk. PA "Sevmashpredpriyatie", PA "Sever".
- Nižni Novgorod. PA "Krasnoe Sormovo"
- Komsomolsk Amuuri ääres. Laevaehitustehas "Leninski Komsomol".
- Bolshoi Kamen (Primorski territoorium). Laevatehas "Zvezda".
- Murmansk. PTO "Atomflot" tehniline baas, laevaremonditehas "Nerpa".
- Lääne-Litsa (Nerpichya laht).
- Gadžievo.
- Polaarne.
- Vidyaevo.
- Yokanga.
- Gremikha.
- Kalapüük.
- Vladivostok (Vladimiri laht ja Pavlovski laht),
- Sovetskaja Gavan.
- Nakhodka.
- Magadan.
- Aleksandrovski-Sahhalinski.
- Korsakov.
- Revda (Murmanski piirkond).
- Henoksa (Arhangelski piirkond).
- Severodvinsk.
- Okolnaja laht (Kola laht).
- tuumaelektrijaamade tööstusobjektid.
- Murmansk. Tulemasin "Lepse", ujuv alus "Imandra" PTO "Atom-fleet".
- Polaarne. Põhjalaevastiku tehniline baas.
- Yokanga. Põhjalaevastiku tehniline baas.
- Pavlovski laht. Vaikse ookeani laevastiku tehniline baas.
- Tšeljabinsk-65. PA "Mayak".
- Krasnojarsk-26. Kaevandus- ja keemiatehas.
- tuumaelektrijaamade tööstusobjektid.
- Krasnojarsk-26. Kaevandus- ja keemiatehas, RT-2.
- Tšeljabinsk-65. PA "Mayak".
- Tomsk-7. Siberi keemiatehas.
- Severodvinsk (Arhangelski piirkond). Severi tootmisühingu Zvezdochka laevaremonditehase tööstuskoht.
- Bolshoi Kamen (Primorski territoorium). Zvezda laevatehase tööstusala.
- Lääne-Litsa (Andreeva laht). Põhjalaevastiku tehniline baas.
- Gremikha. Põhjalaevastiku tehniline baas.
- Shkotovo-22 (Tšažma laht). Vaikse ookeani laevastiku laevaremont ja tehniline baas.
- Kalapüük. Vaikse ookeani laevastiku tehniline baas.
- Polyarny, Põhjalaevastiku baas.
- Gremikha, Põhjalaevastiku baas.
- Yokanga, Põhjalaevastiku baas.
- Zapadnaja Litsa (Andreeva laht), Põhjalaevastiku baas.
- Severodvinsk, PA "Sever" tehase akvatoorium.
- Murmansk, Atomfloti tehniline baas.
- Bolshoy Kamen, Zvezda laevatehase akvatoorium.
- Shkotovo-22 (Chazhma Bay), Vaikse ookeani laevastiku tehniline baas.
- Sovetskaja Gavan, sõjalis-tehnilise baasi akvatoorium.
- Rybachy, Vaikse ookeani laevastiku baas.
- Vladivostok (Pavlovski laht, Vladimiri laht), Vaikse ookeani laevastiku baasid.
- Vedelate radioaktiivsete jäätmete mahalaadimiskohad Barentsi meres.
- Tahkete radioaktiivsete jäätmete üleujutusalad madalates lahtedes Novaja Zemlja saarestiku Kara poolel ja Novaja Zemlja süvamere lohu piirkonnas.
- Niklisüütaja volitamata üleujutamise koht tahkete radioaktiivsete jäätmetega.
- Novaja Zemlja saarestiku Must laht. Katselaeva "Kit" sildumisala, millel viidi läbi katsed keemiliste sõjavahenditega.
- 26. aprillil 1986 Tšernobõli tuumaelektrijaamas toimunud katastroofi tagajärjel 30-kilomeetrine sanitaartsoon ja radionukliididega saastunud alad.
- Ida-Uurali radioaktiivne jälg tekkis 29. septembril 1957. aastal Kõstõmis (Tšeljabinsk-65) asuvas ettevõttes kõrgaktiivsete jäätmetega konteineri plahvatuse tagajärjel.
- Techa-Iset-Tobol-Irtysh-Obi vesikonna radioaktiivne saastumine, mis on tingitud paljude aastate radiokeemiliste jäätmete heitmisest Kyshtymi tuuma- (relva- ja energia)kompleksi rajatistesse ning radioisotoopide levik avatud radioaktiivsete jäätmete hoidlatest. tuule erosioonile.
- Jenissei ja lammi teatud piirkondade radioaktiivne saastumine kaevandus- ja keemiatehase kahe otsevooluveereaktori tööstusliku käitamise ning Krasnojarski-26 radioaktiivsete jäätmete hoidla käitamise tagajärjel.
- Siberi keemiatehase (Tomsk-7) sanitaarkaitsevööndis ja kaugemal asuva territooriumi radioaktiivne saastumine.
- Ametlikult tunnustatud sanitaartsoonid esimeste tuumaplahvatuste kohtades maal, vee all ja atmosfääris Novaja Zemlja tuumarelvakatsetuskohtades.
- Orenburgi oblasti Totski rajoon. Sõjaliste õppuste toimumiskoht isikkoosseisu ja sõjatehnika vastupanuvõimest 14. septembril 1954 atmosfääris toimunud tuumaplahvatuse kahjustavatele teguritele.
- Radioaktiivne eraldumine allveelaeva tuumareaktori loata käivitamise tagajärjel, millega kaasnes tulekahju, Severodvinskis (Arhangelski oblastis) asuvas Zvezdochka laevatehases 12.02.1965.
- Radioaktiivne eraldumine tuumaallveelaeva tuumareaktori loata käivitamise tagajärjel, millega kaasnes tulekahju, Nižni Novgorodis Krasnoje Sormovo laevatehases 1970. aastal.
- Akvatooriumi ja seda ümbritseva ala lokaalne radioaktiivne saastumine laevatehases ülekoormuse ajal toimunud allveelaeva tuumareaktori lubamatu käivitamise ja termilise plahvatuse tagajärjel Merevägi aastal Shkotovo-22 (Chazhma Bay) 1985. aastal.
- Novaja Zemlja saarestiku rannikuvete ning Kara ja Barentsi mere avatud alade reostus mereväe ja Atomfloti laevade vedelate radioaktiivsete jäätmete heidete ja üleujutuste tõttu.
- Rahvamajanduse huvides toimuvate maa-aluste tuumaplahvatuste kohad, kus täheldatakse tuumareaktsiooniproduktide sattumist maapinnale või on võimalik radionukliidide maa-alune migratsioon.