|
|
Победа. Особенности атомной энергетики
Особенности атомной энергетики
На сегодняшний день энергия атома широко используется во многих отраслях экономики. Строятся мощные подводные лодки и надводные корабли с ядерными энергетическими установками. С помощью мирного атома осуществляется поиск полезных ископаемых. Массовое применение в биологии, сельском хозяйстве, медицине, в освоении космоса нашли радиоактивные изотопы.
В России имеется 9 атомных электростанций (АЭС), и практически все они расположены в густонаселенной европейской части страны. В 30-километровой зоне этих АЭС проживает более 4 млн. человек.
Положительное значение атомных электростанций в энергобалансе очевидно. Гидроэнергетика для своей работы требует создание крупных водохранилищ, под которыми затапливаются большие площади плодородных земель по берегам рек. Вода в них застаивается и теряет свое качество, что в свою очередь обостряет проблемы водоснабжения, рыбного хозяйства и индустрии досуга.
Теплоэнергетические станции в наибольшей степени способствуют разрушению биосферы и природной среды Земли. Они уже истребили многие десятки тонн органического топлива. Для его добычи из сельского хозяйства и других сфер изымаются огромные земельные площади. В местах открытой добычи угля образуются «лунные ландшафты». А повышенное содержание золы в топливе является основной причиной выброса в воздух десятков миллионов тонн SO2 . Все тепловые энергетические установки мира выбрасывают в атмосферу за год до 250 млн. т золы и около 60 млн. т сернистого ангидрида.
Атомные электростанции – третий «кит» в системе современной мировой энергетики. Техника АЭС, бесспорно, является крупным достижением НТП. В случае безаварийной работы атомные электростанции не производят практически никакого загрязнения окружающей среды, кроме теплового. Правда в результате работы АЭС (и предприятий атомного топливного цикла) образуются радиоактивные отходы, представляющие потенциальную опасность. Однако объем радиоактивных отходов очень мал, они весьма компактны, и их можно хранить в условиях, гарантирующих отсутствие утечки наружу. АЭС экономичнее обычных тепловых станций, а, самое главное, при правильной их эксплуатации – это чистые источники энергии.
Недостатки АЭС Воздействие атомных станций на окружающую среду
Техногенные воздействия на окружающую среду при строительстве и эксплуатации атомных электростанций многообразны. Обычно говорят, что имеются физические, химические, радиационные и другие факторы техногенного воздействия эксплуатации АЭС на объекты окружающей среды.
Наиболее существенные факторы:
Локальное механическое воздействие на рельеф - при строительстве.
Повреждение особей в технологических системах - при эксплуатации.
Сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих
тью, и гамма-радиация является единственным из трех типов радиации, сп
значения, называемого критической массой.
Уран (плутоний) в количестве, составляющем критическую массу, не является топливом в собственном смысле этого слова. Он на время как бы превращается в некоторое инертное вещество наподобие железа или других конструкционных материалов, находящихся в реакторе. Выгорать может лишь та часть топлива, которая загружается в реактор сверх критической массы. Таким образом, ядерное топливо в количестве, равном критической массе, служит своеобразным катализатором процесса, обеспечивает возможность протекания реакции, не участвуя в ней.
Естественно, что топливо в количестве, составляющем критическую массу, физически неотделимо в реакторе от выгорающего топлива. В тепловыделяющихся элементах, загружаемых в реактор, с самого начала помещается топливо как для создания критической массы, так и для выгорания. Значение критической массы неодинаково для различных реакторов и в общем случае относительно велико.
Радиоактивность – обычное природное явление
Большую долю радиационного излучения вносит газ радон. Радиацию человек получает из естественных источников, что составляет 70% от всей радиации, 30% составляют медицинские процедуры, и лишь 1% всей радиации составляет работа АЭС.
Радиация оказывает не такое уж серьезное влияние на живые компоненты окружающей среды. К примеру, самая крупная по последствиям Чернобыльская авария привела к гибели всего 560 гектаров леса. А Норильский горно-металлургический комбинат, работая без аварий в штатном режиме, уничтожил 600 тысяч гектаров леса! А в наиболее загрязненной зоне аварийного энергоблока Чернобыльской АЭС, за годы, прошедшие с момента аварии, дикая природа чувствует себя в отсутствии человека вполне сносно.
Но радиационные изотопы могут попасть в водоемы, домашние животные пьют воду, и они попадают в их организм и накапливаются, а растения берут радионуклиды из почвы. В конечном счете, эти вредные вещества попадают на стол к человеку. Атомная станция, проанализировав последствия выбросов радиоактивных веществ, заботится о рыбах и птицах, растениях, бактериях, а, следовательно, и о нашей безопасности.
Радиационное воздействие АЭС на окружающую среду и население гораздо меньше по сравнению с электростанциями на нефти, мазуте. Полезные ископаемые, в том числе нефть и уголь, содержат определенное количество природных радиоактивных изотопов. При сжигании часть радионуклидов «вылетает в трубу» и с воздухом может попасть в организм человека (жителя прилегающих населенных пунктов). Однако большая доля естественной радиоактивности остается в золе, и зола оказывается в 10 раз радиоактивнее исходного топлива.
Атомная станция действительно излучает радиацию постоянно. Но только дальше активной зоны реактора эта радиация распространиться не может. Для того чтобы не допустить выхода радиации наружу, на АЭС создана многослойная защитная система. Она похожа по структуре на матрешку.
Сравнение степени воздействия АЭС и других электростанций на окружающую среду и человека.
В настоящее время известно, что атомная энергетика является единственным сектором, принимающим полную ответственность за свои отходы. Достоинство радиоактивных отходов в том, что они распадаются, и их опасность снижается с течением времени. К тому же радиоактивные изотопы находятся в химически связанном состоянии и помещаются в специальные хранилища. То практически они не имеют возможности попасть в окружающую среду в опасном виде. Наиболее опасные высокоактивные отходы образуются в малом количестве и включают 90% всей радиоактивности от всех радиоактивных отходов (РАО). Обеспечение безопасной эксплуатации реактора предполагает создание таких условий, при которых находящиеся в реакторе радиоактивные вещества не попадают в окружающую среду, а извлекаются из реактора в плановом порядке с соблюдением всех правил техники безопасности и направляются на переработку на специальные предприятия.
Дополнительные дозы, получаемые населением в районе ТЭЦ (хотя они и выше по сравнению с АЭС), составляют лишь несколько процентов от естественной (природной) дозы облучения. Основной вред, который наносят биосфере станции на угле, не имеет никакого отношения к радиации.
Тепловые станции выбрасывают намного больше токсичных веществ, чем АЭС. Важнейшими показателями угля является содержание серы и зольность. Допустимыми считают угли, в которых содержание серы не превышает 0,5%, однако в большинстве случаев сжигают и низкосортные угли с 1% содержанием серы. Выпадают кислотные дожди. Станции экономят на здоровье людей. ТЭЦ выбрасывают оксиды азота, образующие смог, кислоты. Тяжелые металлы также сопутствуют органическому топливу. На всех тепловых станциях при сгорании органического топлива образуется углекислый газ. По некоторым оценкам, в атмосферу выбрасывается более 20 млрд. тонн ежегодно. И если раньше о последствии выбросов задумывалась лишь узкая группа специалистов, то сейчас даже дети знают о парниковом эффекте, приводящем к повышению температуры атмосферы Земли и Мирового Океана, таянию ледников, климатическому дисбалансу.
Отходы угольных станций (зола) выбрасываются на площадку под открытым небом. Вред золы заключается не в радиационном фоне, а в содержании тяжелых металлов, которые вымываются дождями, попадая в грунтовые воды и почву. Зола – источник пыли, вызывающей силикоз у шахтеров, аллергические реакции.
У атомной станции существует тепловое воздействие. Суть работы любой АЭС сводится к получению пара из воды. Пар, получившийся при нагревании воды энергией цепной реакции деления ядер урана, поступает к турбине и вращает вал. Турбина соединена с генератором, который вырабатывает ток. Пар, отходящий от турбины, необходимо сконденсировать. Для этого используют ближайший водоем. Вода в нем нагревается, из конденсатора поступает обратно в водоем. Происходит цветение воды, снижение растворимости газов, размножение нежелательной микрофлоры. Сбрасываемая вода не радиоактивна. Но тепловое воздействие можно снизить при помощи градирни. В градирне поток воды движется навстречу поднимающемуся пару, и пар конденсируется. При таком подходе значительная часть тепла уносится в атмосферу, а не в водоем.
Важно отметить, что тепловое воздействие характерно для всех энергоблоков с паровой турбиной, этот недостаток не является исключительно для АЭС, он характерен для ТЕЦ, ТЕС.
АЭС будет наносить меньше вреда экологии, чем альтернативные источники. Для использования солнечной и ветровой энергии необходимы емкие аккумуляторные батареи, большое количество конструкционных материалов. Отходы от солнечных батарей губительные: бетон, сталь, токсичные отходы практически не перерабатываются в природе
Экономическое преимущество
Атомные станции – это источник энергии, на который можно рассчитывать, не принимая во внимание погодные условия, без оглядки на время суток, времена года, облачность, дождь, силу ветра и высоту волн. В отличие от таких «зеленых» решений, как солнечная и ветровая энергия, например. Что опять-таки обеспечивает хорошую отдачу от инвестиций.
На ближайшие 70-80 лет разведанных запасов урана для станций на планете хватит. Это тоже обнадеживающий фактор. Конечно, в исторической перспективе такой отрезок времени может показаться не таким уж долгим, однако совершенствуются технологии более полного использования радиоактивного топлива. Строятся, в частности, реакторы на быстрых нейтронах. В их активной зоне нет замедлителей нейтронов, и спектр нейтронов близок к энергии нейтронов деления (105 эВ), нейтроны этих энергий называют быстрыми, отсюда и название этого типа реакторов. Они превращают отработавшее ядерное топливо в новое топливо для АЭС, что дает возможность использовать его потенциал в 10 раз эффективнее (30% против нынешних 3%).
Неудивительно, таким образом, что ядерная энергия широко используется для производства электричества. Мировым лидером по установленной мощности являются США. Доля АЭС составляет около 20% всей электроэнергии. В стране эксплуатируются 98 ядерных энергетических реакторов, расположенных в 30 различных штатах. В России доля атомной энергетики в общей выработке объединенных энергетических систем в 2020 году составила 20,28% (11 действующих АЭС, 38 энергоблоков общей установленной мощностью примерно 31 ГВт). Чрезвычайно большую долю имеет атомная электрогенерация в энергобалансе Франции – в данном вопросе эта страна опередила всех в мире – 70%! Поскольку энергию реакторы производят стабильно, при любой степени развития других возобновляемых источников энергии, сочетание их с АЭС выглядит очень перспективно.
Из важных экономических преимуществ (ни в коем случае нельзя забывать, что ядерная энергетика – это отрасль экономики, и не будь она выгодна, ее не было бы и в помине) следует учитывать низкую стоимость эксплуатации. Если не брать в расчет первоначальные затраты на строительство, ядерная энергетика – одно из наиболее экономически эффективных энергетических решений. Стоимость производства электроэнергии здесь намного ниже, чем на ТЭС, использующих газ, уголь или нефть, если только эти топливные месторождения не расположены совсем рядом со станциями (а ведь станции строят вдали от месторождений в густонаселенных, промышленных районах неслучайно – там они ближе к потребителю, что уменьшает потери электричества при транспортировке и снижает затраты на строительство ЛЭП).
Д.
|
|
|
Скачать 27.54 Kb.