Использование атомной энергии началось с создания ядерного оружия, толчком к разработке которого послужила Вторая мировая война. История создания ядерного оружия является одним из самых драматических событий ХХ века, поскольку работы велись одновременно учеными противоборствующих сторон — Германии и антигитлеровской коалиции — и от того, кто будет первым, во многом зависела судьба мира и человечества. Первые исследования по освоению атомной энергии начались еще в предвоенные годы в Германии, Англии и СССР, но в дальнейшем с наибольшим размахом и целенаправленностью они продолжались в США, где к исследованиям были привлечены крупнейшие ученые Европы, эмигрировавшие в Америку из оккупированных Германией стран. В 1939 г. Альберт Эйнштейн обратился к президенту США с письмом, в котором обосновывал необходимость проведения в широких масштабах экспериментов по изучению возможности создания атомной бомбы. Предложение ученого было обосновано имевшейся информацией об успехах нацистской Германии в этой области.

Вскоре после обращения Эйнштейна к президенту в США были начаты исследовательские работы. После нападения Японии на США в конце 1941 г. эти работы стали более крупномасштабными, а в августе 1942 г. вся деятельность по созданию атомной бомбы была объединена «Манхэттенским проектом» в Лос-Аламосе под руководством Роберта Оппенгеймера, и уже в декабре 1942 г. в США был запущен первый в мире ядерный реактор. Менее чем через три года в июле 1945 г. в штате Невада успешно прошло испытание первой атомной бомбы. Работы велись в условиях строжайшей секретности. В августе 1945 г. американцы подвергли атомным бомбардировкам японские города Хиросима и Нагасаки, продемонстрировав всему миру реальность атомной бомбы.

Еще в предвоенные годы учеными московских, ленинградских, харьковских и др. институтов страны были сделаны основополагающие открытия и расчеты по разветвленной цепной реакции деления ядер урана и условиям возникновения ядерного взрыва. Однако начавшаяся война с Германией с её трагическими последствиями для страны практически полностью остановила работы по ядерной физике. Тем не менее, поступавшие в СССР по агентурным каналам сведения об успехах американского проекта побудили правительство страны возобновить собственные исследования возможности создания ядерного оружия. С этой целью в 1943 г. была создана специальная лаборатория № 2 (ЛИПАН), в которую были собраны лучшие научные и инженерные кадры. Руководителем лаборатории назначили И. В. Курчатова. Несмотря на всемерную поддержку правительства, материально-технические возможности лаборатории были сильно ограничены, поскольку страна несла бремя разрушительной войны.

Лишь после ядерного удара по японским городам работы по созданию собственной атомной бомбы приняли в СССР крупномасштабный характер. Для этих целей в августе 1945 г. в стране были созданы Специальный межведомственный комитет по решению атомной проблемы в военных целях (председатель Л. П. Берия) и Первое главное управление при СНК СССР (начальник Б. Л. Ванников) по текущим вопросам проблемы. В короткие сроки практически с нуля была создана специализированная ядерная индустрия на базе всех отраслей промышленности страны, обеспечившая изготовление самых разнообразных и совершенно новых видов специального оборудования, аппаратуры, материалов, крупномасштабное строительство ядерных объектов в различных регионах страны.

Атомная отрасль страны развивалась в очень трудных условиях: ограниченная материально-техническая база, почти все участники работ жили за колючей проволокой, охраняемые вооруженными часовыми, знания о биологическом действии радиации были ограничены, условия работ были тяжелейшими. Тем не менее, высокий уровень отечественной науки и мощная концентрация экономического потенциала позволили в кратчайшие сроки сконструировать и запустить первый отечественный ядерный реактор — Ф-1. Это случилось в конце декабря 1946 г. в Москве. И уже в августе 1949 г. на Семипалатинском полигоне была испытана первая отечественная атомная бомба. Путь от запуска ядерного реактора до взрыва бомбы оказался длиной в 2 года и 8 мес. При колоссальной разнице в материально-технических возможностях СССР и США советские ученые добились аналогичных результатов практически в те же сроки — первая американская бомба была взорвана через 2 года и 7 мес. после запуска реактора. Цель определялась жесткими требованиями — опередить или, по крайней мере, не отстать в новом деле от противника. Поэтому создание и дальнейшее совершенствование ядерного оружия стало задачей первостепенной государственной важности.

Одновременно с военными разработками велись масштабные исследования возможности использования атомной энергии в мирных целях, прежде всего, для производства электроэнергии, а также в науке, медицине, сельском хозяйстве, промышленности. Началом мирного использования ядерной энергии принято считать день 26 июля 1954 г., когда в г. Обнинске под Москвой заработала первая в мире атомная электростанция (АЭС). Мощность её была 5 МВт(эл). Пуск первой АЭС породил надежды на экологически чистую энергетику с практически неограниченными ресурсными возможностями. Это событие наглядно продемонстрировало, что атомную энергию можно превратить, по словам акад. И. В. Курчатова, «в мощный источник энергии, несущий благосостояние и радость всем людям на земле».

Вслед за СССР в 1956 г. в Великобритании заработала АЭС «Колдер Холл» мощностью 45 МВт(эл) и в 1957 г. в США — АЭС «Шиппинг-Порк» мощностью 67 МВт(эл). За прошедшие годы атомная энергетика заняла одно из ведущих мест в мировом энергетическом балансе. В настоящее время в 24 странах мира работают 424 энергоблока АЭС общей мощностью более 330 ГВт(эл), и их доля в энергопроизводстве этих стран колеблется от 12 до 80%, как, например, в Бельгии, Франции, Литве. В целом в мире на долю АЭС приходится до 18% вырабатываемой электроэнергии.

В России с 1954 г. форсированно прорабатывались два направления двухцелевых реакторов, которые могли бы сочетать производство электроэнергии и наработку оружейного плутония: уран-графитовый типа РБМК (реактор большой мощности канальный) и корпусной типа ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор). Первый двухцелевой реактор ЭИ-2 был создан к 1958 г. и был пущена в эксплуатацию на Сибирской АЭС в Томске-7 в декабре 1958 г. Это была вторая АЭС России. Её мощность была доведена до 600 Мвт. Третья АЭС заработала в июле 1961 г. в Красноярске-26. В апреле 1964 г. дал промышленный ток первый блок Белоярской АЭС. Это была уже четвертая АЭС. В дальнейшем на БАЭС были установлены еще два блока, один из которых был оснащен реактором на быстрых нейтронах. Пятой АЭС России стала Нововоронежская АЭС, первый блок которой был запущен в сентябре 1964 г. К 1980 г. на НВАЭС работало 5 блоков с реакторами ВВЭР-440 и ВВЭР-1000. Шестая АЭС — Димитровоградская (1968 г) с реактором БОР-60 на быстрых нейтронах, седьмая — Кольская АЭС (1973 г.) с четырьмя блоками с реакторами ВВЭР-440, восьмая — Ленинградская АЭС (1973 г.), четыре блока с реакторами РБМК-1000, девятая — Билибинская АЭС (1974 г.) с четырьмя блоками, которые работают по схеме атомной теплоэлектроцентрали, снабжающей электроэнергией и теплом большой район, десятая — Курская АЭС (1976 г.), четыре блока с реакторами РБМК-1000, одиннадцатая — Смоленская АЭС (1982 г.), три блока с РБМК-1000 и один — с РБМК-1500, двенадцатая — Калининская АЭС (1984 г.), два блока с реакторами ВВЭР-1000, тринадцатая — Балаклавская АЭС (1985 г.), четыре блока с реакторами ВВЭР-1000.

В настоящее время в России работают 9 АЭС с 29 энергоблоками установленной мощности 21242 МВт. В 1999 г. в России на атомных станциях было выработано 120010,6 млн. кВт. ч электроэнергии, что составило примерно 13% от общей выработки. Наиболее интенсивно ядерноэнергетические мощности вводились в эксплуатацию в период 1975—1985 гг. — более 50% от суммарной мощности работающих станций.

Интенсивное развитие атомной энергетики объясняется несколькими причинами. Во-первых, ядерное топливо замещает невозобновляемые органические энергоресурсы — уголь, нефть, газ, запасы которых все ещё значительные, но ограничены достаточно обозримым будущим. В период с 1973 по 1989 гг. атомная энергетика предотвратила сжигание более 15 млрд. баррелей нефти. К тому же следует учесть, что органическое топливо — важнейшее сырье для химической и металлургической промышленности.

Второй причиной можно считать возможность расположения АЭС вблизи потребителей, что существенно снижает стоимость энергии. В России основные энергоресурсы как органические, так и гидравлические находятся за Уралом, а основное энергопотребление — свыше 70% — приходится на европейскую часть. Потери на доставку электроэнергии в европейскую часть эквивалентны 20% добываемого топлива. В центре страны (включая Москву) вклад АЭС в потребление электроэнергии составляет 25%, на северо-западе Центрального района — 50%, на Кольском полуострове — 70%, в Центрально-Черноземном районе — 80%.

Наконец, третья причина, возможно, наиболее существенная, но и наиболее подвергаемая критике (особенно, после аварии на ЧАЭС) — экологическая чистота эксплуатации АЭС по сравнению со станциями на органическом топливе. В сознании многих людей опасность атомной энергетики отождествляется с опасностью ядерного оружия с его чудовищной разрушительной силой, продемонстрированной в Хиросиме и Нагасаки. На этом фоне реальная опасность других способов производства электроэнергии отошла на второй план и, как правило, остается вне сферы внимания общественности. Какими же преимуществами обладают АЭС? Прежде всего, атомные станции не потребляют кислород при сжигании топлива и не выбрасывают в атмосферу вредные химические вещества. Источником загрязнения окружающей среды и потенциальной опасности для персонала и населения при работе АЭС являются радиоактивные вещества, образующиеся и накапливающиеся в реакторе. Современные системы очистки воздушных выбросов и жтдких сбросов обеспечивают с большим запасом соблюдение предельно-допустимых норм загрязнения объектов окружающей среды и облучения человека. Если в районах размещения ТЭС на угле превышение допустимых концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе является заурядным фактом, то в районах размещения АЭС превышение допустимых норм в любом из контролируемых объектов рассматривается как чрезвычайная, а то и аварийная ситуация и влечет за собой незамедлительное расследование и устранение причин. Число случаев смерти среди населения за счет всех этапов ЯТЦ в пересчете на выработку 1 ГВт(эл) в год равно 1 (единице), в то время как в угольном цикле — 300—400 смертей. Единственное, в чем АЭС уступает ТЭС на угле — это общий объем используемой и сбрасываемой воды — примерно в 1,5 раза больше на единицу вырабатываемой электроэнергии. Но при этом сброс от АЭС загрязненной воды в 30 раз меньше, сульфатов — в 35 раз, нитратов — в 3,5, хлоридов — в 17, фосфора в 3 и т.п, чем от ТЭС. На АЭС образуются отходы в основном низко- и среднеактивные, количество высокоактивных отходов не превышает 1%.

Атомная энергия произвела настоящую революцию во флоте, особенно подводном. Атомный двигатель подводных лодок позволяет им месяцами находится в подводном состоянии, обгонять любые надводные корабли, перемещаться на любые расстояния, что сделало атомные подводные лодки (АПЛ) главным средством поражения противника. Первая российская АПЛ — «Ленинский комсомол» — была спущена на воду в августе 1956 г., а к 1995 г. были построены 245 лодок. За этот период было создано 5 поколений АПЛ. К концу 1995 г. полностью выведены из боевого дежурства все АПЛ первого поколения и около 70% — второго поколения. Массовый вывод из эксплуатации АПЛ создал напряженную обстановку с хранением отработанного ядерного топлива, которого накопилось около 1,5 тыс. тонн (200 активных зон). Разгрузка ядерного топлива является условием ядерной безопасности, разгружено же пока не более 40% лодок. В последние годы разрабатываются проекты по созданию на базе АПЛ плавучих атомных электростанций мощностью от 1 до 70 МВт для северных районов страны и зарубежных потребителей.

В России построены несколько крупных военных надводных кораблей с атомными силовыми установками: три крейсера и один авианосец. Кроме того, с целью увеличения периода активного судоходства вдоль Северного арктического побережья страны в России построены атомные ледоколы. Одной загрузки ледокола ядерным топливом достаточно для проведения трех навигаций. Всего было построено 8 атомных ледоколов. Развитию гражданского атомного судостроения препятствуют ряд организационных и экономических причин, прежде всего, необходимость лицензирования каждого захода судна в иностранные порты, сложности страховки, дополнительные условия безопасности. Поэтому гражданское атомное судостроение практически не получило развития. Атомные ледоколы практически не нуждаются ни в российских, ни в иностранных портах.

В конце 50-х годов на начальном этапе освоения космического пространства почти одновременно в России и в США были начаты работы по созданию ядерных энергетических установок (ЯЭУ) для использования в космических летательных аппаратах. Сначала использовались ядерные установки с термоэлектрическими преобразователями, затем были внедрены установки на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем. Перспективы использования ЯЭУ на космических аппаратах обусловлены их высокой конкурентоспособностью по сравнению с другими бортовыми источниками энергоснабжения в определенном диапазоне электрической мощности для глобальной спутниковой связи, экологического мониторинга, космического производства материалов в условиях невесомости, межорбитальных транспортировок грузов, полетов к кометам и астероидам.

В мире используется около 160 различных изотопов из 1700, открытых учеными за последние 50 лет. Начало применению радиоактивных и стабильных изотопов в мирных целях было положено в России в 1945 г. Радиоактивные изотопы стали широко применяться в промышленности для автоматизации производственных процессов и контроля за ними, в аналитической химии, производстве строительных материалов, для повышения чувствительности химического анализа, контроля утечек нефтепродуктов, в медицине для диагностики и лечения ряда заболеваний. Внедрялись медицинские установки для облучения, рентгеновские установки, гамма-дефектоскопы Внедрение радиационной техники проводилось на тысячах предприятий.

Еще одним направлением мирного использования ядерной энергии были ядерные взрывы в народно-хозяйственных целях. С их помощью решались такие задачи, как:

• глубинное зондирование с целью разведки полезных ископаемых;
• интенсификация добычи нефти и газа;
• создание подземных резервуаров;
• перемещение грунта;
• гашение газовых фонтанов;
• разрушение монолитности пород;
• другие задачи.

Всего в мирных целях Россия произвела 124 подземных ядерных взрыва, из которых лишь в трех случаях наблюдались небольшие выбросы радиоактивных веществ на поверхность.