проект по физике. Государственное автономное профессиональное образовательное
 Скачать 35 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Астраханской области Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Астраханской области «Астраханский социально-педагогический колледж» Специальность 44.02.02 Преподавание в начальных классах ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ по общеобразовательной учебной дисциплине «Физика» ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА И ЕЁ ДЕЙСТВИЕ НА ЭКОЛОГИЮ Астрахань, 2019 Содержание. Введение…………………………………………………………………………3 Особенности ядерной энергетики………………………………………………4 Ресурсы атомной энергетики…………………………………………………....6 Воздействие атомных станций на окружающую среду……………………….8 Выбросы и сбросы вредных веществ при эксплуатации АС…………………9 Перенос радиоактивности в окружающей среде Уничтожение опасных отходов………………………………………………..10 Заключение……………………………………………………………………...12 Список использованных источников и литературы…………………………..13 2 Введение. Атомная энергетика - активно развивающаяся отрасль. Очевидно, что ей предназначено большое будущее, так как запасы нефти, газа, угля постепенно иссякают, а уран - достаточно распространенный элемент на Земле. Но следует помнить, что атомная энергетика связана с повышенной опасностью для людей, которая, в частности, проявляется в крайне неблагоприятных последствиях аварий с разрушением атомных реакторов. Примером того, что ядерная энергетика - один из ведущих и мощнейших способов получения энергии, может служить внушающее количество работающих на данный момент ядерных реакторов. Как уже выше было сказано, запасы таких источников энергии как уголь, нефть, газ быстро иссякают, основные силы направлены на развитие ядерной энергетики. Главной целью этого развития является быстрое и качественное получение энергии посредством урана. Однако частыми были случаи утечки опасных веществ, причиной которой была авария на атомной электростанции (далее как АЭС). За весь период существования АЭС было зарегистрировано большое количество аварий, которые ведут за собой серьезные последствия. Эти последствия сказываются на здоровье человека, на экологии. Актуальность моей темы заключается в том, что ядерная энергетика- будущее нашей планеты, так как от нее будет зависеть комфортное существование человека , его деятельность. Но не маловажным является состояние окружающей среды и здоровье человечества. Исходя из этого, я целью своей работы ставлю выяснение того, как ядерная энергетика влияет на экологию, а также попытаюсь разобраться в безопасной эксплуатации элементов атомных станций и путях утилизации химически опасных элементов. В ходе работы я буду использовать данные о ресурсах атомной энергетики, также буду руководствоваться данными о составе атомов, его свойствах. Воспользуюсь данными о нормировании уровня загрязнения окружающей среды в процессе утилизации радиоактивных элементов. 3 Особенности ядерной 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. Для сравнения рассмотрим последствия работы гидроэлектростанций, теплоэлектростанций и атомных электростанций. Гидроэнергетика для своей работы требует создание крупных водохранилищ, под которыми затапливаются большие площади плодородных земель по берегам рек. Вода в них застаивается, что в свою очередь обостряет проблемы водоснабжения, рыбного хозяйства. 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. А повышенное содержание золы в топливе является основной причиной выброса в воздух десятков миллионов тонн сернистого ангидирида. Техника АЭС, бесспорно, является крупным достижением научно-технического прогресса. 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. Вместе с тем, развивая ядерную энергетику в интересах экономики, нельзя забывать о безопасности и здоровье людей, так как ошибки могут привести к катастрофическим последствиям. 4 Всего с момента начала эксплуатации атомных станций в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности. Наиболее характерные из них: в 1957 г. – в Уиндскейле (Англия), в 1959 г. – в Санта-Сюзанне (США), в 1961 г. – в Айдахо-Фолсе (США), в 1979 г. – на АЭС Три-Майл-Айленд (США), в 1986 г. – на Чернобыльской АЭС (СССР). 5 Ресурсы атомной энергетики. Естественным и немаловажным представляется вопрос о ресурсах самого ядерного топлива. По оценочным данным, на всем земном шаре в месторождениях, пригодных для разработки, имеется несколько миллионов тонн урана. Это не мало, но нужно учесть, что в получивших ныне широкое распространение АЭС с реакторами на тепловых нейтронах практически лишь очень небольшая часть урана (около 1%) может быть использована для выработки энергии. Поэтому оказывается, что при ориентации только на реакторы на тепловых нейтронах ядерная энергетика по соотношению ресурсов не так уж много может добавить к обычной энергетике - всего лишь около 10%. Глобального решения надвигающейся проблемы энергетического голода не получается. Однако при применении АЭС с реакторами на быстрых нейтронах, в которых используются практически весь добываемый уран. Это означает, что потенциальные ресурсы ядерной энергетики с реакторами на быстрых нейтронах примерно в 10 раз выше по сравнению с традиционной (на органическом топливе). Больше того, при полном использовании урана становится рентабельной его добыча и из очень бедных по концентрации месторождений, которых довольно много на земном шаре. А это в конечном счете означает практически неограниченное (по современным масштабам) расширение потенциальных сырьевых ресурсов ядерной энергетики. На первом этапе развития ядерной энергетики, когда суммарная мощность АЭС была мала и U 235 хватало, вопрос о воспроизводстве не стоял так остро. Поэтому основное преимущество реакторов на быстрых нейтронах - большой коэффициент воспроизводства - еще не являлся решающим. В то же время вначале реакторы на быстрых нейтронах оказались еще не готовыми к внедрению. Дело в том, что при своей кажущейся относительной простоте (отсутствие замедлителя) они технически более сложны, чем реакторы на тепловых нейтронах. Для их создания необходимо было решить ряд новых серьезных задач, что, естественно, требовало соответствующего времени. Эти задачи связаны в основном с особенностями использования ядерного топлива, которые, как и способность к воспроизводству, по-разному проявляются в реакторах различного типа. Однако в отличие от последней эти особенности сказываются более благоприятно в реакторах на тепловых нейтронах. 6 Первая из этих особенностей заключается в том, что ядерное топливо не может быть израсходовано в реакторе полностью, как расходуется обычное химическое топливо. Последнее, как правило, сжигается в топке до конца. Возможность протекания химической реакции практически не зависит от количества вступающего в реакцию вещества. Ядерная цепная реакция не может идти, если количество топлива в реакторе меньше определенного значения, называемого критической массой. Уран 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. 7 Воздействие атомных станций на окружающую среду. Техногенные воздействия на окружающую среду при строительстве и эксплуатации атомных электростанций многообразны. Наиболее существенные факторы –локальное механическое воздействие на рельеф ,повреждение особей в технологических системах ,сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические и радиоактивные компоненты ,изменение характера землепользования и обменных процессов в непосредственной близости от АЭС ,изменение микроклиматических характеристик прилежащих районов. Возникновение мощных источников тепла в виде градирен, водоемов - охладителей при эксплуатации АЭС обычно заметным образом изменяет микроклиматические характеристики прилежащих районов. Движение воды в системе внешнего теплоотвода, сбросы технологических вод, содержащих разнообразные химические компоненты оказывают травмирующее воздействие на популяции, флору и фауну экосистем. Особое значение имеет распространение радиоактивных веществ в окружающем пространстве. В комплексе сложных вопросов по защите окружающей среды большую общественную значимость имеют проблемы безопасности атомных станций, идущих на смену тепловым станциям на органическом ископаемом топливе. Общепризнанно, что АС при их нормальной эксплуатации намного "чище" в экологическом отношении тепловых электростанций на угле. Однако при авариях АС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей, экосистемы. Поэтому обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды от вредных воздействий АС - крупная научная и технологическая задача ядерной энергетики, обеспечивающая ее будущее. Отметим важность не только радиационных факторов возможных вредных воздействий АС на экосистемы, но и тепловое, и химическое загрязнение окружающей среды, механическое воздействие на обитателей водоемов-охладителей, изменения гидрологических характеристик прилежащих к АС районов, т.е. весь комплекс техногенных воздействий, влияющих на экологическое благополучие окружающей среды. 8 Выбросы и сбросы вредных веществ при эксплуатации атомной электростанции. Перенос радиоактивности в окружающей среде: Исходными событиями, которые развиваясь во времени, в конечном счете могут привести к вредным воздействиям на человека и окружающую среду, являются выбросы и сбросы радиоактивности и токсических веществ из систем АС. Эти выбросы делят на газовые и аэрозольные, выбрасываемые в атмосферу через трубу, и жидкие сбросы, в которых вредные примеси присутствуют в виде растворов или мелкодисперсных смесей, попадающие в водоемы. Возможны и промежуточные ситуации, как при некоторых авариях, когда горячая вода выбрасывается в атмосферу и разделяется на пар и воду. Выбросы могут быть как постоянными, находящимися под контролем эксплуатационного персонала, так и аварийными, залповыми. Включаясь в многообразные движения атмосферы, поверхностных и подземных потоков, радиоактивные и токсические вещества распространяются в окружающей среде, попадают в растения, в организмы животных и человека. На рисунке показаны воздушные, поверхностные и подземные пути миграции вредных веществ в окружающей среде. Вторичные, менее значимые для нас пути, такие как ветровой перенос пыли и испарений, как и конечные потребители вредных веществ на рисунке не показаны. 9 Уничтожение опасных отходов Особое внимание следует уделять таким мероприятиям, как накопление, хранение, перевозка и захоронение токсичных и радиоактивных отходов. Сбор, хранение, удаление и захоронение отходов, содержащих радиоактивные вещества, регламентируются следующими документами: СПОРО-85 Санитарные правила обращения с радиоактивными отходами. Москва: Министерство здравоохранения СССР, 1986; Правила и нормы по радиационной безопасности в атомной энергетике. Том 1. Москва: Министерство здравоохранения СССР (290 страниц), 1989; ОСП 72/87 Основные санитарные правила. Для обезвреживания и захоронения радиоактивных отходов была разработана система "Радон", состоящая из шестнадцати полигонов захоронения радиоактивных отходов. Руководствуясь Постановлением Правительства Российской Федерации №1149-г от 5.11.91г. , министерство атомной промышленности Российской Федерации в сотрудничестве с несколькими заинтересованными министерствами и учреждениями разработало проект государственной программы по обращению с радиоактивными отходами с целью создания региональных автоматизированных систем учета радиоактивных отходов. Выбор земельных участков для хранения, захоронения или уничтожения отходов осуществляется органами местного самоуправления по согласованию с территориальными органами Минприроды и Госсанэпиднадзора. Вид тары для хранения отходов зависит от их класса опасности: от герметичных стальных баллонов для хранения особо опасных отходов до бумажных мешков для хранения менее опасных отходов. Для каждого типа накопителей промышленных отходов (т.е. хвосто- и шламохранилища, накопители производственных сточных вод, пруды-отстойники, накопители-испарители) определены требования по защите от загрязнения почвы, подземных и поверхностных вод, по снижению концентрации вредных веществ в воздухе. 10 Строительство новых накопителей промышленных отходов допускается только в том случае, когда представлены доказательства того, что не представляется возможным перейти на использование малоотходных или безотходных технологий или использовать отходы для каких-либо других целей. Захоронение радиоактивных отходов происходит на специальных полигонах. Такие полигоны должны находиться в большом удалении от населенных пунктов и крупных водоемов. Очень важным фактором защиты от распространения радиации является тара, в которой содержатся опасные отходы. Ее разгерметизация или повышенная проницаемость может способствовать отрицательное воздействие опасных отходов на экосистемы. 11 Заключение. Атомная энергетика является на сегодняшний день лучшим видом получения энергии, так как она обладает такими качествами как экономичность, большая мощность, экологичность, которая достигается при правильном использовании. Они не засоряют природу золой, дымовыми газами с примесью опасных веществ. По сравнению с традиционными тепловыми электростанциями, атомные обладают преимуществом в расходах на топливо, что особо ярко проявляется в тех регионах, где имеются трудности в обеспечении топливно-энергетическими ресурсами, а также устойчивой тенденцией роста затрат на добычу органического топлива. Однако есть весомый перевес отрицательных качеств использования этого вида получения энергии. Это частые аварии, ведущие к опасным и серьезным последствиям. В ходе эксплуатирования может меняться характер использования земли в зоне нахождения атомной электростанции. Микроклимат населенных пунктов, расположенных вблизи атомной станции, может меняться. В качестве заключения хочу сказать, что использование ядерной энергии необратимо. Так или иначе, в скором времени это будет единственный путь получения энергии. Однако к тому времени, когда атомные станции возьмут на себя ведущую роль в обогащении планеты энергией, нужно как нужно тщательней разработать элементы станций, чтобы существенно уменьшить количество аварийных ситуаций. В ходе своей работы, я поняла, что ядерная энергия не предоставляет собой такую великую опасность, которую мы себе представляем. Для безопасного использования атомных станций следует лишь разработать методы по устранению неполадок в системе, чтобы избежать аварий. 12 Список использованной литературы. Ядерный след/ Губарев В.С., Камиока И., Лаговский И.К. и др.; сост. Малкин Г. - М.: ИздАТ, 1992. - 256с. Ефимова Н. Ядерная безопасность: у кого искать защиты? / "Экономика и время", №11 от 20 марта 1999. Д. Никитин, Ю. Новиков "Окружающая среда и человек", 1986 г. Сиборг Г., Корлисс У. Человек и атом (пер. с англ. М.: Мир), 1973. Юдасин Л.С. Энергетика: проблемы и надежды: Книга для внеклассного чтения. М.: Просвещение, 1999 13 |