Швейцарский физик предсказал дефицит урана к 2013 году

Швейцарский физик Микаэль Диттмар (Michael Dittmar) провел масштабное исследование и установил, что в ближайшие несколько лет мировая энергетика может столкнуться с дефицитом урана. Статья ученого еще не принята к публикации, однако ее препринт в нескольких частях доступен на сайте arXiv.org (части 1, 2, 3 и 4).

Причин возникновения дефицита к 2013 году (именно такой срок устанавливает автор) в таких странах-импортерах радиоактивного топлива как Япония. Во-первых, по данным Диттмара, ежегодно на производство электроэнергии уходит 65 тысяч тонн урана.

Примерно две трети этого количества добывается в шахтах, а треть поступает из вторичных источников. Ко вторичным источникам относятся заводы по переработки топлива, а также военные арсеналы.

Последние делятся радиоактивными материалами в процессе разоружения (согласно существующим договоренностям, например, Россия продает США переработанную "начинку" ядерных ракет).

По мнению автора работы, к 2013 году гражданские запасы урана закончатся. Таким образом, если военные не захотят делиться топливом, дефицита не избежать. По подсчетам Диттмара, только в США и России военные запасы урана составляют около 500 тысяч тонн.

Второй причиной будущего недостатка урана швейцарец называет неверную оценку природных запасов этого элемента. В течение последних 40 лет каждые два года Международное агентстве по атомной энергии (МАГАТЭ) совместно с Агентством по ядерной энергетике ОЭСР публикуют доклады (прозванные "красными книгами"), посвященные состоянию ядерной энергетики и рынка ядерных ресурсов.

В рамках своей работы Диттмар провел подробный анализ данных, приведенных в докладах. Ему удалось установить, что из заявленных запасов в 5,5 миллиона тонн, 2,2 миллиона являются "пока не открытыми", поэтому физик отказывается принимать их в расчет. Кроме этого оценка 3,3 миллиона тонн в уже открытых месторождениях переоценена, поэтому реальные запасы топлива могут оказаться значительно ниже.

В настоящее время ядерная энергетика является одной из немногих реальных альтернатив существующей углеводородной энергетике. Многие страны взяли курс на переход именно на ядерную энергетику с целью снижения выбросов углекислого газа в атмосферу.

Отверстия могут блокировать прохождение света

Физики из Университета Штутгарта (Германия) выяснили, что отверстия в сверхтонкой полупрозрачной золотой пленке «мешают» ей пропускать свет.

Поскольку свет имеет корпускулярно-волновую природу, он практически не проникает сквозь отверстия, диаметр которых меньше длины волны фотонов. В 1997 году, однако, группа ученых из США, Франции и Германии установила, что при создании массива наноразмерных отверстий в металлической пластине она начинает гораздо эффективнее пропускать свет.

Как показали авторы, при падении фотонов на пластину происходило возбуждение поверхностных плазмонов - коллективных колебаний электронов проводимости в металле, которые и помогали квантам света «перебраться» на обратную сторону пластины. Результаты этой работы были опубликованы в журнале Nature.

Специалисты из Германии повторили этот эксперимент с использованием гораздо более тонкой металлической пленки: они нанесли на стеклянную пластину золотое покрытие толщиной всего 20 нм и убедились в том, что коэффициент пропускания такого стекла составляет около 0,5. Затем в золотой пленке с помощью пучка ионов аргона был создан массив отверстий диаметром 200 нм, расстояние между центрами которых равнялось 300 нм.

В ходе измерений выяснилось, что пластина стала пропускать свет намного (на определенных длинах волн - в пять раз) хуже. При изменении направления падающего света значение частоты, соответствующее минимуму пропускания, смещалось; отсюда ученые сделали вывод о том, что падение коэффициента пропускания связано с некоторыми особенностями образующихся плазмонов.

По мнению авторов, такие пленки могут быть использованы в качестве фильтров в будущих фотонных схемах. В настоящее время исследователи продолжают экспериментировать с толщиной пленки и различными вариантами расположения отверстий.

Полная версия отчета опубликована в журнале Physical Review Letters.