От «военного» атома к «мирному» и назад. Этот текст был подготовлен в 2022 году, но остаётся актуальным и сегодня. Перепечатываем его в преддверии Чернобыльской недели 19-26 апреля.
1896 год, Париж. Во время экспериментов по исследованию фосфорисценции солей урана учёный Антуан Анри Беккерель замечает, что этот элемент оставляет тёмный след на фотопластинке без какого-либо внешнего источника света. Учёный делает выводы, что засвечивание фотопластинки произошло из-за проникающего излучения самого урана. Двумя годами познее физики Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри открывают элементы радий и полоний, исследуют их естественное излучение и называют это явление радиоактивностью.
Именно эти открытия дали старт исследованиям, которые через полвека приведут к созданию атомной бомбы. Первые атомные электростанции появились гораздо позже, став своего рода побочным продуктом гонки за ядерными вооружениями. В этом материале Экодом рассказывает про путь от атомной бомбы к «мирным» атомным электростанциям, а во второй части – про обратный феномен вепонизации АЭС на фоне войны России в Украине.
Эксперименты с радиоактивностью
Вскоре после открытий Беккереля, Кюри и Склодовской-Кюри, учёный Эрнест Резерфорд предполагает, что радиоактивность – это излучение, сопровождающее распад атомов, которые ранее считались неделимыми. Последующие исследования доказали сложное строение атома: протоны и нейтроны составляют его ядро, окружённое электронами.
В 1938 году учёные Отто Ган и Фриц Штрассман доказали возможность расщепления атома. При столкновении нейтрона с атомом урана, атом расщепляется на две практически равные части и высвобождает энергию. Годом позже Фредерик Жолио-Кюри обнаруживает, что во время расщепления урана высвобождаются три нейтрона, что в свою очередь делает возможным дальнейшее расщепление атомов. Таким образом, была обнаружена возможность запуска цепи реакции, высвобождающей большое количество энергии.
В ходе Второй мировой войны Альберт Эйнштейн пишет письмо Президенту США Франклину Рузвельту с информацией о последних ядерных открытиях и о возможности создания мощной бомбы с использованием урана. В США прибывает всё большее количество бегущих от войны в Европе учёных, тем самым способствуя дальнейшим исследованиям в области ядерной физики. Знаковым стал 1942 год. Именно тогда Гленн Сиборг обнаруживает, что облучённый уран производит небольшое количество плутония – нового радиоактивного элемента со способностью к расщеплению, что даёт возможность запускать цепную реакцию. Тогда же в Чикаго Энрико Ферми создаёт ядерный реактор и впервые производит контролируемую цепь реакций расщепления атомов урана.
Такие успехи на фоне военных действий стимулируют большой приток средств в дальнейшие исследования. В 1943 году США, Канада и Великобритания запускают Манхетеннский проект: в тридцати секретных локациях ведущие учёные с доступом к новейшим лабораториям проводят исследования с целью создания атомной бомбы.
Атомная бомба
Целью учёных было создание двух типов бомб – урановой и плутониевой. Природный уран на 99,3% состоит из урана-238 и на 0,7% из урана-235. Только второй возможно расщепить и использовать для создания урановой бомбы, поэтому главным вызовом стало его изолирование и концентрирование для получения так называемого обогащённого урана. «Пушечный» принцип бомбы состоит в сталкивании двух блоков с таким ураном для запуска расщепления атомов и происходящей за доли секунды цепи реакций, высвобождающей огромное количество энергии.
В плутониевой бомбе несколько сфер вложено друг в друга. В центре создаётся урановый котёл для сбора произведённого плутония, в нём же концентрируется сам материал. При одновременном подрыве взрывчатого вещества вокруг котла ударная волна направляется внутрь сферы, материал сжимается, становится сверхкритическим и взрывается.
16 июля 1945 года в пустыне штата Нью-Мексико проводятся первые успешные испытания атомной бомбы «Тринити». К тому моменту Германия уже капитулировала, но Япония продолжала военные действия против США. После отказа японцев от безусловной капитуляции, США сбрасывают урановую бомбу на город Хиросима и плутониевую на Нагасаки. Общее количество жертв достигает порядка 200 000 человек. Через несколько дней Япония капитулирует.
Вскоре после окончания Второй мировой войны СССР запускает свою ядерную программу и в 1949 году проводит первые испытания на полигоне в Семипалатинске (сегодня город Семей в Казахстане). Начало Холодной войны ознаменовало и старт гонки ядерных вооружений. В целях технологического опережения противника и назапашивания наибольшего ядерного арсенала США и СССР тратят огромные ресурсы. В 1952 году США тестируют водородную бомбу – термоядерную бомбу, повторяющую происходящую в звёздах реакцию, во время которой под высоким давлением и при температуре в несколько миллионов градусов Цельсия сливаются в целое два лёгких атома – дейтерий и тритий. Для воспроизведения подобных условий было решено использовать плутониевую бомбу в качестве пускового механизма. Итоговый взрыв становится в тысячи раз мощнее, чем при ядерном расщеплении. Вскоре водородная бомба тестируется и в СССР.
Следует отметить, что ядерные испытания не прошли бесследно для планеты. Загрязнение осталось во всех местах их проведений: в Нью-Мексико и Казахстане, на архипелаге Новая Земля и островах Тихого океана.
«Атомная лихорадка»
Параллельно с разработкой ядерного оружия велись исследования по использованию атомной энергетики в мирных целях. В 1953 году Президент США Дуайт Эйзенхауэр произносит речь «Атом для мира» о перспективах атома для благосостояния человечества. В 1954 году в СССР запускается Обнинская АЭС, а в 1956 году открывается первая гражданская АЭС в британском Колдер-Холл. Однако фактически Колдер-Холл был не просто гражданским реактором – его главной целью стало производство плутониевого материала для ядерного оружия. На заре своего развития электричество, производимое на АЭС было всегло лишь полезным побочным продуктом. Главной задачей таких АЭС по-прежнему было создание обогащённого урана и плутония для ядерного оружия.
Вскоре «мирный» атом пропагандировался на выставках по всему миру. Частные энергетические компании подогревали интерес публики к атомной энергетике тематическими фильмами и плакатами, учёба на ядерщика_цу стала как никогда престижной, а сами станции превращались в объекты промышленного туризма. В США начался период «золотой лихорадки» в постройке частных АЭС. Одновременно проводилась кампания по изменению публичного мнения об атомной энергетике, в первую очередь нацеленную на Японию в целях обеления последствий бомбёжки Хиросимы и Нагасаки. Потенциал атомной энергетики внезапно стал преподносится как светоч мирового прогресса. Для развития исследований в области ядерной энергетики в 1959 году под эгидой ООН создаётся МАГАТЭ – Международное агентство по атомной энергетике. Организация обязуется обеспечивать безопасное и мирное использование ядерной энергетики.
Но тогда же начало набирать силу и антиядерное движения. Первой громкой победой стала остановка строительства АЭС Бодега-Бэй в Калифорнии. Местные активист_ки протестовали сначала против ухудшения эстетического вида местности, а вскоре подлили масла в огонь опасения выбросов радиации со станции и возможной аварии. Активист_ки Бодега-Бэй в конце концов заставили энергетическую компанию забросить стройку, что стало важным прецедентом для антиядерного движения. В 1974 году более тысячи антиядерных активист_ок впервые собрались на конференции Критическая Масса, осознав свою силу в единении.
Гонка ядерных вооружений
Вслед за США и СССР, Великобритания и Франция тестируют собственные атомные бомбы и вступают в ядерный клуб. Тем временем, гонка вооружений между двумя сверхдержавами эскалируется. На данный момент США и СССР разработали межконтинентальные ракеты и атомные подлодки. СССР тестирует Царь-бомбу с мощностью 58 мегатонн в тротиловом эквиваленте – для сравнения бомба “Малыш», сброшенная на Хиросиму, имела эквивалент «всего» 15 килотонн. В 1962 году США тестируют водородную бомбу на высоте 400 километров во внешнем космосе над островом Джонстон в рамках проекта Starfish Prime. Зарево от взрыва наблюдалось в нескольких тысячах километров от эпицентра – в Новой Зеландии, а освобождённая радиация нанесла ущерб как минимум восьми космическим спутникам. В том же году США угрожают СССР ядерными ракетами, размещёнными в Турции и Италии, в то время как СССР размещают ракеты на Кубе. Ситуация накаляется до предела во время Карибского кризиса, и только благодаря напряжённым мирным переговорам обе стороны отводят свои ракеты и стабилизируют обстановку.
В 1967 году Китай тестирует свою первую атомную бомбу и также вступает в клуб ядерных держав. Рост количества стран с ядерным оружием настораживает СССР и США. Посредством ООН обе страны продвигают Договор о нераспространении ядерного оружия (ДНЯО), обособляя пять ядерных держав от остального мира. По его итогам существующие ядерные державы не могут делиться наработками или поставлять оружие в другие страны, тогда как остальные страны не могут пытаться создать собственную атомную бомбу. К тому же ядерные державы обязуются максимально сократить ядерный арсенал. К этому договору постепенно присоединились все страны мира, кроме Индии, Пакистана и Израиля.
В 1969 году страны Латинской Америки и Карибского бассейна подписывают договор Тлателолько, в результате которого целый континент становится первой населённой безъядерной зоной в мире.
Энергетический бум и фатальные ошибки
А что же ядерная энергетика? Огромный толчок к её дальнейшему развитию дал разгоревшийся в 1973 году мировой нефтяной кризис. Страны Персидского залива сократили поставки нефти западным странам, что привело к скачку цен в четыре раза – с 3 до 12 доларов за баррель. За короткое время взвиничивание цен на нефть подрывает экономики мировых держав, находящихся в серьёзной зависимости от них. Весь мир ищет альтернативу нефти для производства энергии и выход из-под зависимости от стран-экспортёров нефти (ОПЕК). В течение нескольких лет во всём мире происходит бум строительства АЭС, сопровождаемый ростом цен на постройку реакторов. Франция и Япония особенно полагаются на атомную энергетику в силу отсутствия природных запасов нефти.
Однако всё более острой становилась проблема утилизации ядерных отходов – процесс, который занимает несколько сотен тысячелетей. В ряде стран раньше полагались на глубокие подземные захоронения глубиной более 300 метров, но этот способ оказался неудачным. Так, в Швеции шахты, куда скидывали отходы, залило водой – герметичность контейнеров для хранения нарушилась и их пришлось срочно вынимать. При этом, если сложить все радиоактивные отходы европейских атомных электростанций на площадке размером с футбольное поле, получится башня высотой почти километр. Но нигде в мире пока нет хранилища, в котором все эти отходы могли бы быть надежно захоронены навсегда.
В 1979 году происходит авария на АЭС Три-Майл-Айленд в США, во время которой в силу не обнаруженной своевременно утечки теплоносителя первого контура реакторной установки один из реакторов перегревается и растапливает половину активной зоны реактора. Колпак реактора выдерживает и предотвращает утечку радиации, однако после этого инцидента уже было невозможно говорить о полной безопасности АЭС. Серия человеческих ошибок и потеря персоналом контроля приводит к аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году. Высокорадиоактивное облако распространяется и загрязняет большую часть Европы. Более 200 000 человек вынуждены покинуть свои дома, а вокруг АЭС создаётся зона отчуждения размером в 2 600 км2.
Именно авария на Чернобыльской АЭС стала мощнейшим триггером для сопротивления атомной энергетике по всему миру. Особенно сильным движение в силу относительной близости к СССР становится в Германии и Италии. В Германии традиция антиядерного движения была сильна ещё со времён оккупации граждан_ками места постройки АЭС у деревни Виль в Баден-Вюртемберге, что привело к столкновениям с полицией, но в итоге благотворно повлияло на решение прекратить строительство АЭС. С тех пор ядерная программа в Германии медленно но верно блиится к своему закату. В Италии же был проведён референдум, по итогам которого граждан_ки отказались от атомной энергетики в своей стране. Очередной импульс антиядерному движению придала авария на Фукусимской АЭС в 2011 году.
После распада СССР, США и Россия продолжили сокращать ядерные вооружения. Однако девять стран ядерного клуба – США, Россия, Великобритания, Франция, Китай, а также Индия, Пакистан и КНДР – до сих пор располагают суммарным арсеналом в 16 000 ядерных боеголовок. Израиль в свою очередь не подтверждает и не отрицает наличие ядерного оружия, но есть веские подозрения о том, что в Израиле оно есть. Большинство же стран мира не поддерживают ядерное вооружение. На сегодняшний день безъядерными зонами объявлены Антарктика, Латинская Америка и Карибский бассейн, Южная часть Тихого океана, Юго-Восточная Азия, Африка и Центральная Азия. И хотя в совокупности это серьёзные достижения для мирового сообщества, однако до ядерной безопасности человечеству всё ещё далеко. Мы ярко видим это по событиям с начала войны в Украине, в которой АЭС, побочный продукт создания ядерного оружия, сами становятся оружием в руках агрессора. Подробности — в следующем тексте.
