Реферат на тему атомные электростанции достоинства и недостатки
Обновлено: 04.07.2024
Сложность и потенциальная опасность ядерных технологий требуют значительных усилий для их разработки и внедрения, а также высокой готовности потребителей к их использованию. Все это делает инерционным процесс развития ядерной технологии, возникает необходимость повышенного, в сравнении с обычной техникой, внимания государственных структур. Государственные структуры должны взять на себя… Читать ещё >
Атомные электрические станции: технологическая схема получения электрической энергии. Достоинства, недостатки АЭС ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )
«Атомные электрические станции:
технологическая схема получения электрической энергии. Достоинства, недостатки АЭС"
атомная электростанция реактор Студента группы 106 612Д. А. Кулявец Руководитель А. Г. Сапожникова Ответственный за нормоконтрольП. И. Климкович Минск 2012
1. Атомные электрические станции
2. Технологическая схема получения электрической энергии
3. Достоинства и недостатки
4. Проект атомной станции повышенной безопасности АЭС-92
5. Проект плавучей атомной электростанции в Северодвинске
ВВЕДЕНИЕ
Научно-технический прогресс невозможен без развития энергетики. Для повышения производительности труда первостепенное значение имеет механизация и автоматизация производственных процессов, замена человеческого труда машинным. Но подавляющее большинство технических средств механизации и автоматизации (оборудование, приборы) имеет электрическую основу. Особенно широкое применение электрическая энергия получила для привода в действие электрических моторов. Мощность электрических машин различна: от долей ватта (микродвигатели, применяемые во многих отраслях техники и в бытовых изделиях) до огромных величин, превышающих миллион киловатт (генераторы электростанций).
Человечеству электроэнергия нужна, причем потребности в ней увеличиваются с каждым годом. Поэтому важно на сегодняшний день найти выгодные источники электроэнергии, причем выгодные не только с точки зрения дешевизны топлива, но и с точки зрения простоты конструкций, эксплуатации, дешевизны материалов, необходимых для постройки станции, долговечности станций.
Кроме того, необходимо учитывать всё увеличивающийся объём потребления угля и нефти для технологических целей мировой химической промышленности, которая становится серьёзным конкурентом тепловых электростанций. Несмотря на открытие новых месторождений органического топлива и совершенствование способов его добычи, в мире наблюдается тенденция к относительному, увеличению его стоимости. Это создаёт наиболее тяжёлые условия для стран, имеющих ограниченные запасы топлива органического происхождения. Очевидна необходимость быстрейшего развития атомной энергетики, которая уже занимает заметное место в энергетическом балансе ряда промышленных стран мира.
1. АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ Атомная электростанция (АЭС) — установка для производства энергии, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимым персоналом.
Во второй половине 40-х годов, ещё до окончания работ по созданию первой советской атомной бомбы, советские учёные приступили к разработке первых проектов мирного использования атомной энергии, генеральным направлением которого сразу же стала электроэнергетика.
В 1948 годе по предложению И. В. Курчатова и в соответствии с заданием партии и правительства начались первые работы по практическому применению энергии атома для получения электроэнергии.
В мае 1950 года близ посёлка Обнинское Калужской области начались работы по строительству первой в мире АЭС.
Первая в мире АЭС опытно-промышленного назначения мощностью 5 МВт была пущена в СССР 27 июня 1954 года в городе Обнинске. До этого энергия атомного ядра использовалась в военных целях. Пуск первой АЭС ознаменовал открытие нового направления в энергетике.
Мировыми лидерами в производстве ядерной электроэнергии являются:
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ На энергоблоках Ровненской АЭС установлены водо-водяные энергетические реакторы (ВВЭР). Энергоблоки с реактором типа ВВЭР имеют два контура, не сообщающихся между собой.
На рисунке (рисунок 1) показана схема работы атомной электростанции с двухконтурным водо-водяным энергетическим реактором. Энергия, выделяемая в активной зоне реактора, передаётся теплоносителю первого контура. Далее теплоноситель поступает в парогенератор, где нагревает до кипения воду второго контура. Полученный пар поступает в турбины, вращающие электрогенераторы, в которых вырабатывается электрический ток. На выходе из турбин пар поступает в конденсатор, где охлаждается большим количеством воды, поступающим из водохранилища.
Рисунок 1 — Схема работы атомной электростанции на двухконтурном
водо-водяном энергетическом реакторе (ВВЭР) Первый контур включает:
— главные циркуляционные насосы;
— главные запорные задвижки.
Всё оборудование первого контура установлено в герметических боксах. Теплоносителем и замедлителем нейтронов служит химически обессоленная вода.
Теплоноситель отводит тепло, выделяющееся при делении ядер урана в работающем реакторе, затем прокачивается через активную зону главными циркуляционными насосами и отдает тепло в парогенераторах воде второго контура.
Второй контур — нерадиоактивен, он включает:
— питательные трубопроводы с питательными насосами, деаэраторами и регенеративными подогревателями.
Активная зона реактора состоит из шестигранных тепловыделяющих сборок (кассет), которые собраны из тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов).
ТВЭЛ представляет собой стержень из циркониевого сплава, заполненный топливными таблетками двуокиси урана.
Вода первого контура нагревается в реакторе до 3000 С, но не кипит, так как давление, которое поддерживается компенсаторами давления, составляет 12 МПа для ВВЭР-440 и 16 МПа для ВВЭР-1000.
Насыщенный пар, производимый в парогенераторах, подается на турбоустановку, приводящую в действие электрогенератор.
Компенсатор давления — технический сосуд под давлением со специальной конструкцией, обеспечивающей компенсацию изменения объёма воды в замкнутом контуре при её нагревании. Он является конструктивной особенностью двухконтурных реакторов с водой под давлением в качестве теплоносителя (в том числе тяжеловодных), использующихся на атомных станциях, атомных подводных лодках и судах, и рассматривается обычно в составе технологической системы, которая обеспечивает поддержание давления в первом контуре в стационарных режимах и ограничение отклонения давлений в переходных и аварийных режимах реакторной установки.
Компенсатор давления одновременно является системой обеспечения нужного давления и компенсации изменений объёма теплоносителя в первом контуре, поэтому имеет двоякое название — в технической документации и литературе он может называться как компенсатором давления, так и компенсатором объёма.
Помимо воды, в различных реакторах в качестве теплоносителя могут применяться также расплавы металлов: натрий, свинец, эвтектический сплав свинца с висмутом и др. Использование жидкометаллических теплоносителей позволяет упростить конструкцию оболочки активной зоны реактора (в отличие от водяного контура, давление в жидкометаллическом контуре не превышает атмосферное), избавиться от компенсатора давления.
Общее количество контуров может меняться для различных реакторов, схема (рисунок 2) приведена для реакторов типа ВВЭР (Водо-Водяной Энергетический Реактор). Реакторы типа РБМК (Реактор Большой Мощности Канального типа) использует один водяной контур.
Рисунок 2 — Технологическая схема энергоблока с реактором ВВЭР-440
Реакторы на быстрых нейтронах — два натриевых и один водяной контуры, перспективные проекты реакторных установок СВБР-100 и БРЕСТ предполагают двухконтурную схему, с тяжелым теплоносителем в первом контуре и водой во втором.
Реактор на быстрых нейтронах — ядерный реактор, использующий для поддержания цепной ядерной реакции нейтроны с энергией превышающей 105 эВ.
В случае невозможности использования большого количества воды для конденсации пара, вместо использования водохранилища вода может охлаждаться в специальных охладительных башнях (градирнях), которые благодаря своим размерам обычно являются самой заметной частью атомной электростанции.
Градирня — устройство для охлаждения большого количества воды направленным потоком атмосферного воздуха. Иногда градирни называют также охладительными башнями.
В настоящее время градирни в основном применяются в системах оборотного водоснабжения для охлаждения теплообменных аппаратов (как правило, на тепловых электростанциях, ТЭЦ, АЭС). В гражданском строительстве градирни используются при кондиционировании воздуха, например, для охлаждения конденсаторов холодильных установок, охлаждения аварийных электрогенераторов. В промышленности градирни используются для охлаждения холодильных машин, машин-формовщиков пластмасс, при химической очистке веществ.
3. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ Главное преимущество — практическая независимость от источников топлива из-за небольшого объёма используемого топлива. Расходы на перевозку ядерного топлива, в отличие от традиционного, ничтожны. В России это особенно важно в европейской части, так как доставка угля из Сибири слишком дорога.
Огромным преимуществом АЭС является её относительная экологическая чистота. На ТЭС суммарные годовые выбросы вредных веществ, в которые входят сернистый газ, оксиды азота, оксиды углерода, углеводороды, альдегиды и золовая пыль, на 1000 МВт установленной мощности составляют от примерно 13 000 тонн в год на газовых и до 165 000 тонн на пылеугольных ТЭС. Подобные выбросы на АЭС полностью отсутствуют. ТЭС мощностью 1000 МВт потребляет 8 миллионов тонн кислорода в год для окисления топлива, АЭС же не потребляют кислорода вообще. Кроме того, больший удельный (на единицу произведенной электроэнергии) выброс радиоактивных веществ даёт угольная станция. В угле всегда содержатся природные радиоактивные вещества, при сжигании угля они практически полностью попадают во внешнюю среду.
Для большинства стран, в том числе и России, производство электроэнергии на АЭС не дороже, чем на пылеугольных и тем более газомазутных ТЭС. Особенно заметно преимущество АЭС в стоимости производимой электроэнергии во время так называемых энергетических кризисов, начавшихся с начала 70-х годов. Падение цен на нефть автоматически снижает конкурентоспособность АЭС.
Затраты на строительство АЭС по оценкам, составленным на основе реализованных в 2000;х годах проектов, ориентировочно равны 2300 $ за 1 кВт электрической мощности, эта цифра может снижаться при массовости строительства (для ТЭС на угле 1200, на газе — 950 $). Прогнозы на стоимость проектов, осуществляемых в настоящее время, сходятся на цифре 2000 $ за кВт (на 35% выше, чем для угольных, на 45% - газовых ТЭС).
Главный недостаток АЭС — тяжелые последствия аварий, для исключения которых АЭС оборудуются сложнейшими системами безопасности с многократными запасами и резервированием, обеспечивающими исключение расплавления активной зоны даже в случае максимальной проектной аварии (местный полный поперечный разрыв трубопровода циркуляционного контура реактора).
26 апреля 1986 года — произошла масштабная катастрофа на Чернобыльской АЭС, которая, помимо непосредственных последствий, серьёзно отразилась на всей ядерной энергетике в целом. Разрушение носило взрывной характер, реактор был полностью разрушен, и в окружающую среду было выброшено большое количество радиоактивных веществ. Авария расценивается как крупнейшая в своём роде за всю историю атомной энергетики, как по предполагаемому количеству погибших и пострадавших от её последствий людей, так и по экономическому ущербу. Она вынудила специалистов всего мира переоценить проблему безопасности АЭС и задуматься о необходимости международного сотрудничества в целях повышения безопасности АЭС.
Авария на АЭС Фукусима-1 — крупная радиационная авария, произошедшая 11 марта 2011 года в результате сильнейшего землетрясения в Японии и последовавшего за ним цунами. Землетрясение и удар цунами вывели из строя внешние средства электроснабжения и резервные дизельные генераторы, что явилось причиной неработоспособности всех систем нормального и аварийного охлаждения и привело к расплавлению активной зоны реакторов на энергоблоках 1, 2 и 3 в первые дни развития аварии.
Серьёзной проблемой для АЭС является их ликвидация после выработки ресурса, по оценкам она может составить до 20% от стоимости их строительства.
4. ПРОЕКТ АТОМНОЙ СТАНЦИИ ПОВЫШЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АЭС-92
Реализация такой концепции осуществлялась по двум направлениям. Во-первых, в проект включены пассивные системы безопасности. Под этим термином понимаются системы, работающие практически без подвода энергии извне и не требующие вмешательства оператора. Во-вторых, была принята концепция двойного назначения активных систем безопасности, что значительно уменьшает вероятность необнаруженных отказов.
Главное достоинство проекта АЭС-92 состоит в том, что основные функции безопасности выполняются независимо друг от друга двумя различными по принципу работы системами. Наличие двойной защитной оболочки в случае необходимости предотвращает выход наружу радиоактивных продуктов и обеспечивает защиту реактора от таких внешний воздействий, как взрывная волна или падение самолета. Все это повышает уровень безопасности АЭС.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ тенденций мирового энергопроизводства показывает, что ядерная энергетика призвана занять место одного из главных источников энергии в этом столетии.
Ядерная энергетика не влияет на изменение климата Земли, так как реакторы не вырабатывают углекислый газ. Однако, если атомных электростанций станет слишком много, то всемирные запасы дешевой руды урана будут исчерпаны в течение нескольких десятилетий.
Сложность и потенциальная опасность ядерных технологий требуют значительных усилий для их разработки и внедрения, а также высокой готовности потребителей к их использованию. Все это делает инерционным процесс развития ядерной технологии, возникает необходимость повышенного, в сравнении с обычной техникой, внимания государственных структур. Государственные структуры должны взять на себя ответственность за своевременную разработку и внедрение инноваций в эту сферу энергетического производства. В сферу международной ответственности входит непосредственный анализ и отбор того, что необходимо делать, обеспечение соответствующих научных и технических разработок, стимулирование коммерческих промышленных структур к реализации инновационных технологий, а также подготовка конкретных пользователей (стран и структур) к работе с ядерными технологиями. В связи с этим, оценивая предстоящие этапы развития ядерной энергетики, можно уверенно прогнозировать сочетание эволюционного улучшения отработанных и успешно реализуемых технических подходов с постепенной разработкой и освоением новых технологических решений, соответствующих требованиям ядерной энергетики будущего этапа.
Все наслышаны о главном недостатке АЭС – о тяжелых последствиях аварий на атомных станциях. Десятки тысяч погибших и множество смертельно заболевших людей, мощное радиационное облучение, влияющее на здоровье человека и его потомков, города, ставшие непригодными для жизни… список, к сожалению, можно продолжать бесконечно. Хвала небесам, что случаи аварий единичны, подавляющее большинство атомных станций мира успешно работают десятилетиями, ни разу не сталкиваясь со сбоями системы.
Сегодня атомная энергетика – это одно из самых быстро развивающихся направлений в мировой науке. Попытаемся отойти от устойчивого мифа о том, что атомные станции – это опасность ядерных катастроф и узнать про достоинства и недостатки АЭС как источников электроэнергии. В чем атомные станции превосходят тепловые и гидроэлектростанции? Каковы преимущества и недостатки АЭС? Стоит ли развивать это направление добычи электричества? Обо всем этом и не только…
Современные способы получения электроэнергии
Вы знали, что получить электричество можно с помощью обычной картошки, лимона или комнатного цветка? Понадобятся лишь гвоздь и медная проволока. Но снабдить электроэнергией весь мир картошка и лимоны, конечно, не смогут. Поэтому с 19 века ученые начали осваивать методы получения электроэнергии с помощью генерации.
Генерация – это процесс преобразования различных видов энергии в электрическую. Процесс генерации происходит в электрических станциях. Сегодня существует множество видов генерации.
Получить электроэнергию сегодня можно следующими способами:
- Тепловая электроэнергетика – электроэнергия получается с помощью теплового сгорания органического топлива. Если просто – нефть и газ сгорают, выделяют тепло, тепло нагревает пар. Пар под давлением заставляет вращаться электрогенератор, а электрогенератор вырабатывает электроэнергию. Тепловые электрические станции, в которых происходит этот процесс, именуются ТЭСами.
- Ядерная энергетика – принцип работы АЭС (атомных станций, получающих электроэнергию с помощью ядерных установок) очень похож на работу ТЭС. Отличие лишь в том, что тепло получают не от сгорания органического топлива, а от деления атомных ядер в ядерном реакторе.
- Гидроэнергетика – в случае с ГЭС (гидроэлектростанциями), электрическую энергию получают от кинетической энергии течения воды. Вы когда-нибудь видели водопады? В основе такого способа получения энергии лежит сила водных водопадов, которые вращают роторы электрогенераторов, производящих электроэнергию. Конечно, водопады не природные. Они создаются искусственно, используя природное речное течение. Кстати, не так давно ученые выяснили, что морское течение намного мощнее речного, в планах строить морские гидроэлектростанции.
- Ветроэнергетика – в данном случае приводит в действие электрогенератор кинетическая энергия ветра. Помните мельницы? В них полностью отражен этот принцип работы.
- Гелиоэнергетика – в гелиоэнергетике платформой для преобразования служит тепло солнечных лучей.
- Водородная энергетика – электроэнергию получают путем сгорания водорода. Водород сжигают, он выделяет тепло, а дальше все происходит по уже известной нам схеме.
- Приливная энергетика – что используют для добычи электроэнергии в этом случае? Энергию морских приливов!
- Геотермальная энергетика — получение сначала тепла, а потом и электроэнергии из естественного тепла Земли. К примеру, в вулканических районах.
Недостатки альтернативных источников энергии
Атомные, гидро и тепловые электростанции являются основными источниками получения электроэнергии в современном мире. Каковы достоинства АЭС, ГЭС и ТЭС? Почему нас не греет энергия ветра или энергия морских приливов? Чем ученым не угодил водород или естественное тепло Земли? На то есть свои причины.
Энергии ветра и солнца и морских приливов принято называть альтернативными из-за их редкого использования и совсем недавнего появления. А еще из-за того, что ветер, солнце, море и тепло Земли возобновляемы, и то, что человек воспользуется солнечным теплом или морским приливом никакого вреда ни солнцу ни приливу не принесет. Но не спешите бежать и ловить волны, не все так легко и радужно.
Гелиоэнергетика имеет существенные минусы — солнце светит только днем, соответственно ночью никакой энергии от него не добьешься. Это неудобно, т.к. основной пик потребления электричества приходится на вечерние часы. В разное время года и в разных местах Земли солнце светит по-разному. Подстраиваться под него дело затратное и сложное.
Ветер и волны тоже явления своенравные, хотят – дуют и приливают, а хотят — нет. Но если они и работают, то делают это медленно и слабо. Поэтому ветроэнергетика и приливная энергетика пока не получили большого распространения.
Водородная энергетика наиболее перспективна. Водород имеет очень высокий КПД сгорания и его сжигание абсолютно экологически чисто, т.к. продукт сгорания – дистиллированная вода. Но, есть одно но. Стоит процесс производства чистого водорода невероятно больших денег. Вы хотите платить миллионы за свет и горячую воду? Никто не хочет. Ждем, надеемся и верим, что в скором времени ученые найдут способ сделать водородную энергетику более доступной.
Атомная энергетика сегодня
По разным данным, ядерная энергетика сегодня дает от 10 до 15% электроэнергии во всем мире. Атомную энергию использует 31 страна. Наибольшее количество исследований в области электроэнергетики ведутся именно по использованию ядерной энергии. Логично предположить, что преимущества АЭС явно велики, если из всех видов добычи электроэнергии развивают именно этот.
В то же время, есть страны, которые отказываются от использования ядерной энергетики, закрывают все имеющиеся атомные станции, к примеру, Италия. На территории Австралии и Океании АЭС не существовало и не существует в принципе. Австрия, Куба, Ливия, КНДР и Польша остановили разработки АЭС и временно отказались от планов по созданию атомных станций. Эти страны не обращают внимания на достоинства АЭС и отказываются от их установки в первую очередь по соображениям безопасности и больших затрат на строительство и эксплуатацию атомных станций.
Лидерами в атомной энергетике сегодня являются США, Франция, Япония и Россия. Именно они по достоинству оценили преимущества АЭС и стали внедрять атомную энергетику в свои страны. Наибольшее количество строящихся проектов АЭС сегодня принадлежат Китайской Народной Республике. Еще около 50ти стран активно работают над внедрением ядерной энергетики.
Как и все способы добычи электроэнергии имеет АЭС преимущества и недостатки. Говоря про преимущества АЭС нужно отметить экологичность производства, отказ от использования органического топлива и удобство в транспортировке необходимого горючего. Рассмотрим все подробнее.
Преимущества АЭС перед ТЭС
Преимущества и недостатки АЭС зависят от того, с каким видом получения электроэнергии мы сравниваем ядерную энергетику. Поскольку основные конкуренты атомных станций – ТЭС и ГЭС, сравним достоинства и недостатки АЭС по отношению к этим видам получения энергии.
ТЭС, то есть теплоэлектростанции бывают двух видов:
Как правило, ТЭС работают на дешевом органическом топливе – угле или угольной пыли и мазуте. Самые востребованные энергетические ресурсы сегодня – это уголь, нефть и газ. По оценкам экспертов мировых запасов угля хватит еще на 270 лет, нефти – на 50 лет, газа – на 70. Даже школьник понимает, что 50летних запасов очень мало и их надо беречь, а не ежедневно сжигать в печах.
АЭС решают проблему нехватки органического топлива. Преимущество АЭС – это отказ от органического топлива, тем самым, сохранение исчезающих газа, угля и нефти. Вместо них на АЭС используется уран. Мировые запасы урана оцениваются в 6 306 300 тонн. Насколько лет его хватит, никто не считает, т.к. запасов много, потребление урана достаточно небольшое, и об его исчезновении думать пока не приходится. В крайнем случае, если запасы урана вдруг унесут инопланетяне или они испарятся сами собой, в качестве ядерного топлива может применяться плутоний и торий. Преобразовать их в ядерное топливо пока дорого и сложно, но можно.
Преимущества АЭС перед ТЭС – это и сокращение количества вредных выбросов в атмосферу.
Что выделяется в атмосферу при работе КЭС и ТЭЦ и насколько это опасно:
- Диоксид серы или сернистый ангидрид – опасный газ, губительный для растений. При попадании в организм человека в больших количествах вызывает кашель и удушье. Соединяясь с водой, диоксид серы превращается в сернистую кислоту. Именно благодаря выбросам диоксида серы возникает риск кислотных дождей, опасных для природы и человека.
2. Оксиды азота – опасны для дыхательной системы человека и животных, раздражают дыхательные пути.
3. Бенапирен – опасен тем, что имеет свойство скапливаться в организме человека. В результате длительного воздействия может вызывать злокачественные опухоли.
Суммарные годовые выбросы ТЭС на 1000 МВт установленной мощности – это 13 тысяч тонн в год на газовых и 165 тысяч тонн на пылеугольных тепловых станциях. ТЭС мощностью в 1000 МВт в год потребляет 8 миллионов тонн кислорода для окисления топлива, преимущества АЭС в том, что в атомной энергетике кислород не потребляется в принципе.
Вышеперечисленные выбросы для АЭС также не характерны. Преимущество АЭС — выбросы вредных веществ в атмосферу на атомных станциях ничтожно малы и по сравнению с выбросами ТЭС, безвредны.
Преимущества АЭС перед ТЭС – это низкие затраты на перевозку топлива. Уголь и газ чрезвычайно дорого доставлять на производства, в то время как необходимый для ядерных реакций уран можно поместить в одну небольшую грузовую машину.
Недостатки АЭС перед ТЭС
- Недостатки АЭС перед ТЭС это в первую очередь наличие радиоактивных отходов. Радиоактивные отходы на атомных станциях стараются по максимуму переработать, но утилизировать совсем их не получается. Конечные отходы на современных АЭС перерабатывают в стекло и хранят в специальных хранилищах. Удастся ли их когда-нибудь использовать – пока неизвестно.
2. Недостатки АЭС – это и небольшой КПД относительно ТЭС. Так как процессы в ТЭС протекают при более высоких температурах, они являются более производительными. В АЭС этого добиться пока сложно, т.к. циркониевые сплавы, которые косвенно участвуют в ядерных реакциях, не могут выдерживать запредельно высоких температур.
3. Особняком стоит общая проблема тепло и атомных электростанций. Недостаток АЭС и ТЭС – это тепловое загрязнение атмосферы. Что это значит? При получении ядерной энергии выделяется большое количество тепловой энергии, которая выбрасывается в окружающую среду. Тепловое загрязнение атмосферы – проблема сегодняшнего дня, оно влечет за собой множество проблем вроде создания тепловых островов, изменения микроклимата и, в конечном счете, глобального потепления.
Современные АЭС уже решают проблему теплового загрязнения и используют для охлаждения воды собственные искусственные бассейны или градирни (специальные охладительные башни для охлаждения больших объемов горячей воды).
Преимущества и недостатки АЭС перед ГЭС
Преимущества и недостатки АЭС перед ГЭС связаны в основном с зависимостью ГЭС от природных ресурсов. Об этом подробнее…
- Преимущество АЭС перед гидроэлектростанциями – это теоретическая возможность строительства новых атомных станций, в то время как большинство рек и водоемов, способных работать на благо гидроэлектростанций, уже заняты. То есть открытие новых ГЭС затруднено из-за нехватки нужных мест.
2. Следующие преимущества АЭС перед ГЭС – это непрямая зависимость от природных ресурсов. ГЭС напрямую зависят от природного водоема, АЭС же только косвенно – от добычи урана, все остальное обеспечивают сами люди и их изобретения.
Недостатки АЭС перед водными станциями незначительны — ресурсы, которые использует АЭС для ядерной реакции, а конкретно урановое топливо, является не возобновляемым. В то время как количество воды – основного возобновляемого ресурса ГЭС, от работы гидроэлектростанции никак не изменится, а уран сам по себе восстановиться в природе не может.
АЭС: преимущества и недостатки
Мы подробно рассмотрели достоинства и недостатки АЭС перед другими способами получения электроэнергии.
По статистическим сравнительным оценкам, проведенным в разных странах, отмечается, что смертность от заболеваний, которые появились от воздействия выбросов ТЭС выше, чем смертность от заболеваний, которые развились в организме человека от утечки радиоактивных веществ.
Собственно, все радиоактивные вещества прочно заперты в хранилищах и ждут часа, когда их научатся остаточно перерабатывать и использовать. В атмосферу такие вещества не выбрасываются, уровень радиации в населенных пунктах близ АЭС не больше традиционного уровня радиации в крупных городах.
Аварии на АЭС
Ранее мы не упомянули только основные недостатки АЭС, которые всем известны – это последствия возможных аварий. Аварии на АЭС классифицируются по шкале INES, которая имеет 7 уровней. Опасность облучения для населения представляют аварии 4го уровня и выше.
Безусловно, имеющиеся у АЭС преимущества и недостатки меркнут по сравнению с возможностью ядерных катастроф, уносящих жизни множества людей. Но достоинства АЭС сегодня – это усовершенствованная система безопасности, которая практически полностью исключает возможность аварий, т.к. алгоритм работы атомных реакторов компьютеризирован и с помощью компьютеров реакторы отключаются в случае минимальных нарушений.
Имеющиеся у АЭС преимущества и недостатки учитывают при разработке новых моделей атомных станций, которые будут работать на переработанном ядерном топливе и уране, залежи которого ранее в работу не вводились.
Это значит, что основные преимущества АЭС сегодня – это перспективность их модернизации, улучшения и новых изобретений в этой области. Думается, что самые главные достоинства АЭС откроются чуть позже, надеемся, что наука не будет стоять на месте, и совсем скоро мы о них узнаем.
преимущества и недостатки ядерной энергетики они являются довольно распространенным спором в современном обществе, которое четко делится на два лагеря. Некоторые утверждают, что это надежная и дешевая энергия, в то время как другие предупреждают о бедствиях, которые могут привести к неправильному ее использованию..
Ядерная энергия или атомная энергия получается в процессе ядерного деления, которое состоит в бомбардировке атома урана нейтронами, так что он разделяется на два, выделяя большое количество тепла, которое затем используется для выработки электричества..
Первая атомная электростанция была открыта в 1956 году в Великобритании. Согласно Castells (2012), в 2000 году было 487 ядерных реакторов, которые производили четверть мирового электричества. В настоящее время на шесть стран (США, Франция, Япония, Германия, Россия и Южная Корея) приходится почти 75% ядерной энергетики (Fernández and González, 2015).
Многие люди думают, что атомная энергия очень опасна из-за известных аварий, таких как Чернобыль или Фукусима. Тем не менее, есть те, кто считает этот тип энергии "чистым", потому что он имеет очень мало выбросов парниковых газов.
- 1 Преимущества
- 1.1 Высокая плотность энергии
- 1.2 Дешевле, чем ископаемое топливо
- 1.3 Доступность
- 1.4 Он выделяет меньше парниковых газов, чем ископаемое топливо
- 1.5 Не хватает места
- 1.6 генерирует мало отходов
- 1.7 Технология все еще в разработке
- 2.1 Уран является невозобновляемым ресурсом
- 2.2 Не может заменить ископаемое топливо
- 2.3 Зависит от ископаемого топлива
- 2.4 Добыча урана вредна для окружающей среды
- 2.5 Очень стойкие отходы
- 2.6 Ядерные катастрофы
- 2.7 Воинственное использование
выгода
![]()
Высокая плотность энергии
Уран - это элемент, который обычно используется на атомных станциях для производства электроэнергии. Это свойство хранить огромное количество энергии.
Один грамм урана равен 18 литрам бензина, а один килограмм дает примерно ту же энергию, что и 100 тонн угля (Castells, 2012).
Дешевле, чем ископаемое топливо
В принципе, стоимость урана, кажется, намного дороже, чем нефть или бензин, но если принять во внимание, что для выработки значительного количества энергии требуются лишь небольшие количества этого элемента, в конечном итоге стоимость становится ниже, чем это ископаемого топлива.
доступность
![]()
Атомная электростанция обладает способностью работать постоянно, 24 часа в сутки, 365 дней в году, чтобы снабжать город электричеством; это благодаря периоду заправки это каждый год или 6 месяцев в зависимости от завода.
Другие виды энергии зависят от постоянного запаса топлива (например, угольные электростанции) или периодически или ограничены климатом (например, возобновляемые источники).
Он выделяет меньше парниковых газов, чем ископаемое топливо
![]()
Атомная энергия может помочь правительствам выполнить свои обязательства по сокращению выбросов парниковых газов. Процесс эксплуатации на атомной станции не выделяет парниковых газов, поскольку не требует использования ископаемого топлива..
Тем не менее, выбросы происходят в течение всего жизненного цикла установки; строительство, эксплуатация, добыча и переработка урана и демонтаж АЭС. (Sovacool, 2008).
Из наиболее важных исследований, проведенных для оценки количества CO2, выделяемого в результате ядерной деятельности, среднее значение составляет 66 г CO2e / кВтч. Это значение выбросов больше, чем у других возобновляемых ресурсов, но все же ниже, чем у ископаемых видов топлива (Sovacool, 2008).
Не хватает места
Атомной установке требуется мало места по сравнению с другими видами энергетической деятельности; для установки ректора и градирен требуется лишь относительно небольшой участок земли.
Напротив, для деятельности в области ветровой и солнечной энергии потребовалась бы большая земля для производства той же энергии, что и для атомной электростанции, в течение всего срока ее полезного использования.
Создает мало отходов
Отходы, образующиеся на атомной электростанции, чрезвычайно опасны и вредны для окружающей среды. Тем не менее, количество относительно мало по сравнению с другими видами деятельности, и используются адекватные меры безопасности, которые могут оставаться изолированными от окружающей среды, не представляя никакого риска.
Технология все еще в разработке
Есть еще много нерешенных проблем, связанных с атомной энергией. Однако в дополнение к делению существует еще один процесс, называемый ядерным синтезом, который включает в себя соединение двух простых атомов вместе с образованием тяжелого атома..
Развитие ядерного синтеза направлено на использование двух атомов водорода для производства одного из гелия и генерации энергии, это та же самая реакция, которая происходит на солнце.
Для осуществления ядерного синтеза требуются очень высокие температуры и мощная система охлаждения, которая создает серьезные технические трудности и все еще находится на стадии разработки..
В случае его реализации это будет означать более чистый источник, поскольку он не будет производить радиоактивные отходы, а также будет генерировать гораздо больше энергии, чем в настоящее время производится путем деления урана..
недостатки
![]()
Уран является невозобновляемым ресурсом
Исторические данные из многих стран показывают, что в среднем не более 50-70% урана может быть извлечено в шахте, поскольку концентрации урана менее 0,01% более не являются жизнеспособными, поскольку для этого требуется перерабатывать большее количество урана. камни и используемая энергия больше, чем она может генерировать на заводе. Кроме того, добыча урана имеет период полураспада при извлечении из месторождения 10 ± 2 года (Dittmar, 2013).
Dittmar предложил модель в 2013 году для всех существующих урановых рудников и планировал до 2030 года, в которой глобальный пик добычи урана 58 ± 4 тыс. Тонн получается около 2015 года, а затем снижается до максимума 54 ± 5 тыс. Тонн. на 2025 год и максимум на 41 ± 5 ктонов около 2030 года.
Этого количества больше не будет достаточно для питания существующих и планируемых атомных электростанций в течение следующих 10-20 лет (Рисунок 1).
![]()
Не может заменить ископаемое топливо
Ядерная энергетика сама по себе не представляет альтернативы нефтяному, газовому и угольному топливу, поскольку для замены 10 тераватио, которые генерируются в мире из ископаемого топлива, потребуется 10 тысяч атомных электростанций. На самом деле в мире всего 486.
Строительство атомной электростанции требует больших вложений денег и времени, обычно от 5 до 10 лет от начала строительства до запуска, и очень часто задержки происходят на всех новых станциях (Циммерман , 1982).
Кроме того, период эксплуатации является относительно коротким, приблизительно 30 или 40 лет, и для демонтажа установки требуются дополнительные инвестиции..
Зависит от ископаемого топлива
Перспективы, связанные с ядерной энергией, зависят от ископаемого топлива. Ядерный топливный цикл включает в себя не только процесс выработки электроэнергии на станции, но и включает в себя ряд мероприятий, которые варьируются от разведки и эксплуатации урановых рудников до вывода из эксплуатации и вывода из эксплуатации атомной станции..
Добыча урана вредна для окружающей среды
Добыча урана - это деятельность, которая очень вредна для окружающей среды, поскольку для получения 1 кг урана необходимо удалить более 190 000 кг земли (Fernández and González, 2015).
В Соединенных Штатах ресурсы урана в обычных месторождениях, где уран является основным продуктом, оцениваются в 1 600 000 тонн субстрата, из которого они могут извлекаться, извлекая 250 000 тонн урана (Theobald, et al., 1972)
Уран добывается на поверхности или в недрах, измельчается и затем выщелачивается в серную кислоту (Fthenakis and Kim, 2007). Образующиеся отходы загрязняют почву и воду места радиоактивными элементами и способствуют ухудшению окружающей среды..
Уран несет значительные риски для здоровья работников, которые его добывают. В 1984 году Самет и его коллеги пришли к выводу, что добыча урана является более серьезным фактором риска развития рака легких, чем курение сигарет..
Очень стойкие отходы
Когда завод заканчивает свою деятельность, необходимо начать процесс демонтажа, чтобы гарантировать, что будущие виды использования земли не будут представлять радиологический риск для населения или для окружающей среды..
Процесс демонтажа состоит из трех уровней, и для того, чтобы земля была свободной от загрязнения, требуется период около 110 лет. (Дорадо, 2008).
В настоящее время существует около 140 000 тонн радиоактивных отходов без какого-либо надзора, которые были сброшены в период между 1949 и 1982 годами в Атлантическом желобе Великобританией, Бельгией, Голландией, Францией, Швейцарией, Швецией, Германией и Италией (Reinero, 2013, Fernández and González, 2015). Учитывая, что срок полезного использования урана составляет тысячи лет, это представляет риск для будущих поколений..
Ядерные катастрофы
Атомные электростанции построены со строгими стандартами безопасности, а их стены сделаны из бетона толщиной в несколько метров, чтобы изолировать радиоактивный материал снаружи.
Однако невозможно сказать, что они на 100% безопасны. За прошедшие годы произошло несколько аварий, которые на сегодняшний день предполагают, что атомная энергия представляет риск для здоровья и безопасности населения..
11 марта 2011 года произошло землетрясение силой 9 градусов по шкале Рихтера на восточном побережье Японии, вызвавшее разрушительное цунами. Это нанесло значительный ущерб атомной станции Фукусима-Дайичи, чьи реакторы серьезно пострадали.
Последующие взрывы внутри реакторов выпустили продукты деления (радионуклиды) в атмосферу. Радионуклиды быстро связывались с атмосферными аэрозолями (Gaffney et al., 2004) и впоследствии путешествовали на большие расстояния по всему миру вместе с воздушными массами из-за большой циркуляции атмосферы. (Лозано и др., 2011).
В дополнение к этому в океан попало большое количество радиоактивного материала, и по сей день завод в Фукусиме продолжает выпускать загрязненную воду (300 тонн в день) (Fernández and González, 2015).
Авария на Чернобыльской АЭС произошла 26 апреля 1986 года во время оценки электрической системы управления завода. В результате этой катастрофы на 30 000 человек, живущих рядом с реактором, было облучено около 45 бэр каждый, примерно такой же уровень радиации, как и у выживших после взрыва бомбы в Хиросиме (Zehner, 2012).
В начальный период после аварии наиболее значительными изотопами, выпущенными с биологической точки зрения, были радиоактивные йоды, в основном йод 131 и другие короткоживущие йодиды (132, 133)..
Поглощение радиоактивного йода при проглатывании загрязненной пищи и воды и при вдыхании привело к серьезному внутреннему воздействию на щитовидную железу людей.
В течение 4 лет после аварии медицинские осмотры выявили существенные изменения функционального состояния щитовидной железы у облученных детей, особенно детей в возрасте до 7 лет (Никифоров и Гнепп, 1994)..
Воинственное использование
Согласно Fernández and González (2015), очень трудно отделить гражданскую ядерную промышленность от военной, поскольку отходы атомных электростанций, такие как плутоний и обедненный уран, являются сырьем для производства ядерного оружия. Плутоний является основой атомных бомб, а уран используется в снарядах.
Рост ядерной энергии увеличил способность стран получать уран для ядерного оружия. Хорошо известно, что одним из факторов, побуждающих несколько стран, не имеющих ядерно-энергетических программ, проявить интерес к этой энергии, является основание того, что такие программы могут помочь им в разработке ядерного оружия. (Джейкобсон и Делукки, 2011).
Масштабное глобальное увеличение объектов ядерной энергетики может подвергнуть мир риску перед лицом возможной ядерной войны или террористической атаки. До настоящего времени разработка или попытка разработки ядерного оружия в таких странах, как Индия, Ирак и Северная Корея, осуществлялась тайно на объектах ядерной энергетики (Jacobson and Delucchi, 2011)..
![]()
АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ (АЭС) И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDFКаждый из нас знает, к каким бедствиям может привести использование АЭС, но ученые отечественных и зарубежный стран убеждают в том, что перспективы развития энергетики лежат в поле действия ядерной энергии. Перспективы ядерной энергетики, даже несмотря на последствия чернобыльской аварии, становится с каждым годом очевидными благодаря исследованиям, которые проводятся в ведущих ядерных странах. Результаты исследований свидетельствуют о том, что создание надежных энергетических установок на ядерном топливе сегодня вполне реально. И поэтому основными задачами для России и других зарубежных стран в последние годы является разработка качественных подходов для создания безопасных атомных станций.
1. Так что же такое АЭС?
Атомные электростанции (АЭС) – это ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определенной проектом территорий, на которой для осуществления этой цели используется ядерный реактор и комплекс необходимых систем, устройств, оборудований, сооружений с необходимым персоналом.
Во второй половине 40 – ых годов была создана первая атомная бомба (испытания проходили 29 августа 1949 года), советские ученые разрабатывали первые проекты использования атомной энергии, главным направлением стала электроэнергетика. В 1948 году И. В. Курчатов вместе с партией и правительством предложили начать первые работы на практике.
В 1950 году в мае, около поселка Обнинск Калужской области начала строится первая в мире АЭС. Именно на этом месте, спустя 4 года, 27 июня 1954 года была запущен первая промышленная атомная электростанция с мощностью 5 МВт. Однако, уже в 1958 году создана Сибирская АЭС мощностью 100 МВт, а позже было достигнуто до 600 МВт.
Разработкой АЭС занимались не только на территории СССР, но и за ее пределами. В 1956 году была запущена первая АЭС мощностью 46 МВт в Колдер – Холле (Великобритания). Спустя год, стартовала следующая АЭС мощностью 60 МВт в Шиппингпорте (США). В 1979 году после серьезной аварии на Три – Майл – Айленд (США), они прекратили строительство АЭС до 2017 года, хотя в планах постройка двух новых реакторов.
В 1986 году на территории России в Чернобыле произошла огромная катастрофа, которая повлекла за собой гибель большого числа людей. Она заставила специалистов пересмотреть проблему безопасности АЭС и задуматься о повышении безопасности.
Хочется отметить, что крупнейшая АЭС находится в Японском городе – работают пять кипящих ядерных реакторов и два усовершенствованных, с мощностью 8, 212 ГВт.
Последняя крупнейшая авария, произошедшая в Японии в марте 2011 года. Причиной стало сильное землетрясения, после чего последовало цунами.
В настоящее время по всему миру действуют большое количество ядерных реакторов.
2. Достоинства и недостатки АЭС.
О вреде атомных электростанций можно говорить вечно. Последствия, произошедшие под влиянием АЭС, оказались, губительны для людей и окружающей среды. Все прекрасно понимают, насколько это серьезно, но так и ничего не предпринимают, слышны только последующие действия, которые так и не воспроизводят в реальность.
Что же будет потом, в ближайшем будущем?
Этот ответ не знает никто. Однако, приходится разбирать то, что уже случилось. И одна из них – это экологическая проблема.
Экологическое состояние различных районов вызывает тревогу. Серьезные проблемы возникли с мелиорацией земель. Сильное загрязнение происходит стоковыми водами коммунальных и промышленных предприятий. Происходят выбросы углекислого газа, сернистых соединений в атмосфере, в результате промышленных работ. Металлургические предприятия приводят к возникновению парникового эффекта, который в дальнейшем приведет к потеплению климата.
Глобальное потепление, по оценкам ученых, может составить от 2-х до 5-и градусов, если не будет предприняты меры по сокращению выбросов. Также потепление климата, будет способствовать увеличению уровня океана на 60 – 80 см, который приведет к экологической катастрофе невиданного масштаба, и будет влиять на деградацию человеческого общества.
Вторая проблема связана с дефицитом воды. 3000 куб. воды в год потребляет промышленность, 40% приблизительно возвращается в цикл, но с отходами. В ней содержаться различные примеси: частицы золы, продукты коррозии, смол, все те компоненты радиоактивных веществ. Все это попадает в воду, откладывается в пищевых путях рыб, и попадает на стол человека. И это еще не все.
Атмосфера загрязняется продуктами ядерных взрывов. Выбросы пыли загрязняю воздух, территории загрязняется шлаками, содержащие в радиоактивных веществах при сжигании топлива в казнах электростанций.
Далее я хотела бы затронуть достоинства АЭС.
Главное преимущество - это независимость от источников топлива, так как его используют небольшими объемами;
Большой плюс в том, что малые затраты уходят на перевозку ядерного топлива, в сравнении с традиционным. Для России это очень выгодно, потому что доставка из Сибири дорого;
Еще одно преимущество АЭС, сказалось в стоимости производимой электроэнергии, во времена энергетических кризисов, которые происходили с начала 70 – х годов. Падают цены на нефть, автоматически снижается конкурентоспособность АЭС;
По подсчетам, составленных на основе проектов в 2000 – х годах, затраты на строительство АЭС составляют 2300 $ за кВт. Прогнозы на стоимость проектов в настоящее время равны 2000$ за кВт (на 35% выше, чем для угольных; на 45% - газовых ТЭС).
Тяжелые последствия после аварий;
Серьезная проблема АЭС - это ликвидация после выработки ресурсов. По подсчетам равна до 20% от стоимости строительства;
Для АЭС нежелательно работать в маневременных режимах, для того чтобы покрыть части графика электрической нагрузкой.
3. Чернобыльская авария и ее последствия.
26 апреля 1986 года, в 01:23 на 4 –м энергоблоке произошел взрыв, после чего разрушился реактор. Здание немного обрушилось, после погибло два человека. Валерий Ходемчук (главный циркуляционных насосов). Тело его не найдено, так как завалено под обломками 130 – тонных сепараторов. Владимир Шашенок, умер от ожогов и перелома позвоночника 26 апреля в 6 часов утра.
Начался пожар в помещении и на крыше. Затем смесь из расплавленного металла, бетона, песка растеклась по помещению. В окружающую среду произошел выброс радиоактивных веществ: стронций – 90 (период полураспада - 28 лет), цезий -137( период полураспада – 17 – 30 лет), цезий – 134 (период полураспада – 2 года), йод – 131 ( период полураспада -8 дней).
После произошедшей аварии на Чернобыльской АЭС набралось очень много причин и объяснений. Научных только две.
В 1991 году появилось второе объяснение причины. Суть в том, что у реактора 4 – го блока были недостатки конструкционные, которые помогли персоналу довести до взрыва реактор. Главное было то, что положительный коэффициент радиоактивности и длинные вытеснители воды на управляющих концах стержней вытесняли воду из каналов хуже. И управляющие стержни не могли ее скомпенсировать. Началась неуправляемая реакция. Привело это к тепловому взрыву.
Время шло. Две стороны мнений о причинах аварии оставались на своем месте. Позже сложилось мнение, что комиссии, которые прогнозировали причины аварий, пришли к противоположным выводам. Казалось, что происходит что – то странное или в комиссиях, или в материалах. Причем в материалах некоторые факты остались недоказанными. Возможно, поэтому ни одна из комиссий не могли обосновать причины.
Комиссии, которые исследовали причины аварии, затрагивали одну важную деталь – это кнопка А3-5 – кнопка аварийного заглушителя реактора. Нажимают ее в самом крайнем случае при аварийном процессе, когда другими средствами остановить нельзя. Но в тот момент, говорили, что персонал не видел серьезных причин для нажатия это кнопки.
Нанесен неисправимый ущерб окружающей среде. Ученым понадобилось 30 лет, для того чтобы составить новый атлас и указать территории загрязненные радиацией. Эти территории теперь непригодны.
- А что же стало с людьми, которые попали под радиационное излучение?
Большое число людей умерло. Другие продолжают существовать, потому что жизнью это нельзя назвать. Они страдают язвами кишечника, остеохондрозом, гипертонической болезнью, заболеванием глаз и др. Сама болезнь проявляется не сразу, спустя от 1-4 лет после облучения.
Больше всего меня шокировали мутанты Чернобыля. На Международной конференции ученые – генетики продемонстрировали ужасные данные о том, что мутация из – за взрыва будет продолжаться 800 лет. Последствия ощущают на себе поколения уже четверть века.
Вячеслав Сергеевич Коновалов – профессор, преподаватель кафедры генетики Житомирской сельскохозяйственной академии собрал большую коллекцию явлений, произошедшие в живой природе, после аварии на Украинской территории. Его экспонатом является жеребенок, который больше похож на кенгуру. У него восемь ног. Есть теленок с восемью ногами, череп коровы с четырьмя рогами. Поросенок, у которого два туловища, и зародыш человека с измененными признаками, кричащий от ужаса.
Профессору пришлось нелегко. Для того чтобы доказать всем к чему привела Чернобыльская авария, он собрал материал о не рожденных детях. На них нельзя смотреть без слез. Радиация изуродовала детей даже в утробе матери. У них отсутствовали внутренние органы, ноги. Хотя официальные власти убеждали население, что это не серьезно, и последствий не будет.
По его словам, после такого громкого высказывания, жизнь его приобрела иной вид. Ему перекрыли кислород в 1992 г. Власти стояли на своей позиции, но он не сдался. Удалось уехать в США. Там он начал читать лекции, и о мутантах заговорил весь мир. Западная пресса размещала фотографии детей с патологиями.
Без внимания не оставили Чернобыльскую трагедию. Многие страны оказали помощь пострадавшим. Дети были отправлены в реабилитационный центр. А в Донецке был открыт памятник жертвам Чернобыльской катастрофы.
Подводя итоги, хочется сказать, что Чернобыльская авария – это катастрофа 21 века. Прошло уже достаточно времени, а мы все равно иногда слышим разговоры о ней. Большое количество детей, болезней, смертей, рожденных детей с физиологическими и умственными отклонениями. А ведь это наше будущее. Окружающая среда заражена. Опустели районы, умерли леса, животные, загрязнены водоемы, закрыли зоны. А всему виной беспечность и халатность людей. Чернобыльская авария дала понять всем, что вышедшая из – под контроля ядерная энергия захватила огромные границы.
Читайте также:
