Атом электр стансасы туралы айтудан бұрын ядролық физика туралы білгеніміз абзал. Өйткені дұрыс жағына пайдаланса адамзатқа орасан пайда әкелетін ғылымның бұл саласын ғалымдар күнделікті індете зерттеп келеді.
Ядролық физика – атом ядросының құрылымын, қасиеттерін және ондағы түрлі құбылыстарды зерттейтін физиканың бір саласы. Ол атом ядроларының қалай әрекет ететінін, бөліну (ядролық бөліну) немесе бірігу (ядролық синтез) процестерін қарастырады. Ядролық физиканың зерттеу аясына ядролық энергияны өндіру, радиоактивтілік, ядролық реакциялар және элементар бөлшектердің қасиеттері кіреді.
Ядролық физика ғылымы ядролық энергетика, медицина (мысалы, радиотерапия және диагностика), астрономия, басқа да көптеген салаларда қолданылады. Ол ең жас ғылымдардың қатарына жатады. ХІХ ғасырдың аяғына дейін атомдар заттардың бөлінбейтін ең кіші, құрылымсыз бөлігі деп есептеліп келген еді.
Ядролық физиканың даму тарихына үңілетін болсақ:
- 1859 жылы Вильгельм Конрад Рентген кейінірек «рентген» деп аталған сәулелерін ашты.
- 1886 жылы француз ғалымы Анри Беккерель табиғи радиоактивтік құбылысты ашты.
- 1898 жылға келгенде Мария Склодовская мен Пъер Кюри полоний мен радиидің жасанды радиоактивтілігін ашады.
- 1901 жылы 10 желтоқсанда В.Рентгенге физикаға қосқан үлесі үшін Нобель сыйлығы тартылды.
- 1911 жылы М.Кюриге екінші Нобель сыйлығы беріледі.
- 1935 жылы Нобель сыйлығын олардың қызы Ирен мен оның күйеуі Фредерик ЖолиоКюриге беріледі.
- 1942 жылы Энрико Ферми атомды ыдыратты, соның салдарынан атомдық бомба пайда болды.
Атом электр стансасы (АЭС) – атом ядросының энергиясын электр энергиясына айналдыратын қондырғы. Ол ядроның нейтрондармен әсерлесуінен туатын энергия көмегімен жұмыс істейді. Ядролық реакторда жылу шығарғыш элемент – цилиндр немесе пластинка түріндегі ядролық отын, нейтрондарды баяулатқыш және бөлінген жылуды тасушы (су, газ, сұйық металдар) заттар орналасады. Реакторда бөлінген жылу жылуалмастыру қондырғысына беріледі. Соңғы екі қондырғы АЭС-тің ішкі тұйық контурын құрайды. Жылуалмастырғыш арқылы жылу сыртқы контурға бу түрінде беріледі. Бу турбинаны қозғап, электр генераторын жұмысқа келтіреді. Осы заманғы атом электр стансаларындағы турбиналар аса қыздырылған бумен жұмыс істейді. Ядролық отын ретінде уран (233U, 235U, 238U), плутоний (239Pu ), торий (232Th) изотоптары пайдаланылады. Бұлардың жылу шығарғыштық қабілеті өзара бірдей, ал жай отыннан (көмір, мұнай, газ) бірнеше млн есе артық. Мысалы, 1 келі уран 2.1010 ккал энергия береді.
Бөліну реакциясының үздіксіз жүріп отыруына қажет ядролық отынның ең аз мөлшері кризистік масса деп аталады. Реактордың типіне, конструкциясы мен отынның түріне қарай кризистік масса 1 келіден бірнеше тоннаға дейін жетеді.
Дүние жүзіндегі ең алғашқы АЭС 1954 ж Обнинск (КСРО) қаласында салынады. Оның қуаты 5Мвт болды. Кейін Колдерохоллда (Англия) қуаты 60 Мвт, Шиппингпортта (Америка) АЭС-тары жұмыс істей бастады. Америкада тұтынуға қажетті барлық электр энергиясының 23-ін, Францияда 75-ін, Жапонияда 48-ін АЭС береді.
Ашық дереккөздерге сүйенсек, бүгінгі таңда атом энергиясы әлемдегі электр энергиясының шамамен 10%-ын қамтамасыз етеді екен. Атом энергетикасының қуаты жоғары елдердің қатарында АҚШ (94 реактор), Франция (56 реактор), Қытай (56 реактор), Ресей (36 реактор), Үндістан (20 реактор), Оңтүстік Корея (26 реактор), Жапония (12 реактор) бар. Белгілі бір елдер үшін бұл энергетикалық қауіпсіздік болса, бір мемлекеттер үшін экологияны жақсартудың жолы болып отыр. Ал бірсыпыра мемлекет оны экономикалық мақсатта да қолданады. Мұндағы ең басты мақсат энергетикалық тәуелділікті жою және қауіпсіз қуат көзін өндіру болмақ.
Кейбір елдерде жедел нейтронмен жұмыс істейтін тиімді реакторлар іске қосылған. Оның ең алғашқыларының бірі Қазақстанда салынған. Ол Ақтау қаласын тұщы сумен, электр энергиясымен қамтамасыз етеді.
XX ғасырдың соңында әлемдегі АЭС-тердің жалпы қуаты 500 000 Мвт жетті. Ядро энергиясынан электр тогын тікелей (турбинасыз, электргенераторсыз) алу жолдары да зерттелуде. Әсіресе, термоядролық энергияны игеру ісіне күш салынуда. Ал ондай АЭС-тер адам баласының тұтынуына қажет энергия мәселесін түпкілікті шешетін болады.
