Сообщение аэс для жизнедеятельности человека

Обновлено: 07.07.2024

Опыт прошлого свидетельствует, что проходит не менее 80 лет, прежде чем одни основные источники энергии заменяются другими - дерево заменил уголь, уголь - нефть, нефть - газ, химические виды топлива заменила атомная энергетика. История овладения атомной энергией - от первых опытных экспериментов - насчитывает около 60 лет, когда в 1939г. была открыта реакция деления урана.
В 30-е годы нашего столетия известный ученый И.В. Курчатов обосновывал необходимость развития научно-практических работ в области атомной техники в интересах народного хозяйства страны.

Содержание

Вступление
Особенности атомной энергетики
Ресурсы атомной энергетики
Принцип работы АЭС
Воздействие атомных станций на окружающую среду и человека
Заключение

Работа содержит 1 файл

Реферат ЭОП АЭС.docx

ГБОУ СПС СО "Сухоложский многопрофильный техникум"

Реферат на тему:

"Создание атомных электростанций и их угроза для человека и окружающей среды"

Студент группы Э-20

Особенности атомной энергетики

Ресурсы атомной энергетики

Принцип работы АЭС

Воздействие атомных станций на окружающую среду и человека

В 30-е годы нашего столетия известный ученый И.В. Курчатов обосновывал необходимость развития научно-практических работ в области атомной техники в интересах народного хозяйства страны.

В 1946 г. в России был сооружен и запущен первый на Европейско-Азиатском континенте ядерный реактор. Создается уранодобывающая промышленность. Организовано производство ядерного горючего – урана-235 и плутония-239, налажен выпуск радиоактивных изотопов.

В 1954 г. начала работать первая в мире атомная станция в г. Обнинске, а через 3 года на океанские просторы вышло первое в мире атомное судно – ледокол “Ленин”.

Начиная с 1970 г. во многих странах мира осуществляются масштабные программы развития ядерной энергетики. В настоящее время сотни ядерных реакторов работают по всему миру.

Особенности атомной энергетики

Энергия - это основа основ. Все блага цивилизации, все материальные сферы деятельности человека - от стирки белья до исследования Луны и Марса - требуют расхода энергии. И чем дальше, тем больше.

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 10 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”. Все тепловые энергетические установки мира выбрасывают в атмосферу за год до 250 млн. тонн золы и около 60 млн. тонн 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.

Вместе с тем, развивая ядерную энергетику в интересах экономики, нельзя забывать о безопасности и здоровье людей, так как ошибки могут привести к катастрофическим последствиям.

Ресурсы атомной энергетики

Естественным и немаловажным представляется вопрос о ресурсах самого ядерного топлива. Достаточны ли его запасы, чтобы обеспечить широкое развитие ядерной энергетики? По оценочным данным, на всем земном шаре в месторождениях, пригодных для разработки, имеется несколько миллионов тонн урана. Вообще говоря, 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.

Совсем иная картина, иные перспективы появляются в случае применения 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.

Принцип работы АЭС

Атомная электростанция представляет собой комплекс технических сооружений, предназначенных для выработки электрической энергии путем использования энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции.

В качестве распространенного топлива для атомных электростанций применяется уран. Реакция деления осуществляется в основном блоке атомной электростанции – ядерном реакторе.

Безопасность и экологичность работы реактора обеспечиваются жестким выполнением регламента – специальных правил эксплуатации и большим количеством контрольного оборудования, которое предназначено для эффективного управления реактором.

Если один из параметров реактора – температура, давление, мощность – достигнет недопустимого значения, сработает аварийная защита, которая быстро прекратит цепную ядерную реакцию в активной зоне реактора.

Принцип действия атомных электростанций во многом схож с действием электростанций на органическом топливе. Главное различие – это топливо. На атомной электростанции применяется уран – предварительно обогащенная природная руда, и пар производится посредством расщепления ядра, а не сжигания нефти, газа или угля. Атомные электростанции не сжигают топливо, благодаря чему не загрязняется атмосфера. Процесс происходит следующим образом:

Крошечные частицы урана, которые называются атомы, расщепляются. Во время расщепления высвобождаются еще более малые элементы атома – нейтроны. Нейтроны сталкиваются с атомами урана, в результате выделяется тепло, необходимое для выработки электричества.

Наиболее часто на АЭС применяются 4 типа реакторов на тепловых нейтронах: 1) водо-водяные с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя; 2) графито-водные с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем; 3) тяжеловодные с водяным теплоносителем и тяжёлой водой в качестве замедлителя; 4) графито-газовые с газовым теплоносителем и графитовым замедлителем.

Выбор преимущественно применяемого типа реактора определяется главным образом накопленным опытом в реакторостроении, а также наличием необходимого промышленного оборудования, сырьевых запасов и т. д. В СССР строят главным образом графито-водные и водо-водяные реакторы. На АЭС США наибольшее распространение получили водо-водяные реакторы. Графито-газовые реакторы применяются в Англии. В атомной энергетике Канады преобладают АЭС с тяжеловодными реакторами.

Для предохранения персонала АЭС от радиационного облучения реактор окружают биологической защитой, основным материалом для которой служат бетон, вода, серпентиновый песок. Оборудование реакторного контура должно быть полностью герметичным. Предусматривается система контроля мест возможной утечки теплоносителя, принимают меры, чтобы появление неполностей и разрывов контура не приводило к радиоактивным выбросам и загрязнению помещений АЭС и окружающей местности. Оборудование реакторного контура обычно устанавливают в герметичных боксах, которые отделены от остальных помещений АЭС биологической защитой и при работе реактора не обслуживаются. Радиоактивный воздух и небольшое количество паров теплоносителя, обусловленное наличием протечек из контура, удаляют из необслуживаемых помещений АЭС специальной системой вентиляции, в которой для исключения возможности загрязнения атмосферы предусмотрены очистные фильтры и газгольдеры выдержки. За выполнением правил радиационной безопасности персоналом АЭС следит служба дозиметрического контроля.

При авариях в системе охлаждения реактора для исключения перегрева и нарушения герметичности оболочек ТВЭЛов предусматривают быстрое (в течение несколько секунд) глушение ядерной реакции; аварийная система расхолаживания имеет автономные источники питания.

Наличие биологические защиты, систем специальной вентиляции и аварийного расхолаживания и службы дозиметрического контроля позволяет полностью обезопасить обслуживающий персонал АЭС от вредных воздействий радиоактивного облучения.

Оборудование машинного зала АЭС аналогично оборудованию машинного зала ТЭС. Отличительная особенность большинства АЭС — использование пара сравнительно низких параметров, насыщенного или слабоперегретого.

При этом для исключения эрозионного повреждения лопаток последних ступеней турбины частицами влаги, содержащейся в пару, в турбине устанавливают сепарирующие устройства. Иногда необходимо применение выносных сепараторов и промежуточных перегревателей пара. В связи с тем что теплоноситель и содержащиеся в нём примеси при прохождении через активную зону реактора активируются, конструктивное решение оборудования машинного зала и системы охлаждения конденсатора турбины одноконтурных АЭС должно полностью исключать возможность утечки теплоносителя. На двухконтурных АЭС с высокими параметрами пара подобные требования к оборудованию машинного зала не предъявляются.

Воздействие атомных станций на окружающую среду и человека

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 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 - не менее чем в 5-10 раз "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.

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.

ядерная энергия может использоваться по-разному: производить тепло, электроэнергию, сохранять пищу, находить новые ресурсы или использоваться в качестве медицинского лечения.

Эта энергия получается из реакции, которая происходит в ядре атомов, минимальные единицы вещества химических элементов вселенной.

Эти атомы могут иметь разные формы, называемые изотопами. Они стабильны и нестабильны, в зависимости от изменений, которые они испытывают в ядре.

Именно нестабильность содержания нейтронов или атомной массы делает их радиоактивными. Именно радиоизотопы или нестабильные атомы производят ядерную энергию.

Радиоактивность, которую они испускают, может быть использована, например, в области медицины с радиотерапией. Один из методов, используемых в лечении рака, среди других применений.

Далее я принесу вам 10 видов использования ядерной энергии. Также можно увидеть 14 преимуществ и недостатков использования атомной энергии..

Список 10 примеров ядерной энергии

1- Производство электроэнергии

Ядерная энергия используется для производства электроэнергии более экономично и устойчиво, при условии, что она используется с пользой.

Электричество является фундаментальным ресурсом для современного общества, поэтому снижение затрат, которое происходит с ядерной энергией, может способствовать доступу большего количества людей к электрическим носителям..

Согласно данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) за 2015 год, в Северной Америке и Южной Азии лидирует мировое производство электроэнергии с помощью ядерной энергии. Оба превышают 2000 тераватт в час (ТВтч).

2- Улучшение урожая и увеличение мировых ресурсов

Хорошее использование ядерной энергии может способствовать решению этой проблемы, генерируя больше ресурсов. Фактически, ФАО разрабатывает совместные программы с МАГАТЭ для этой цели..

По данным Всемирной ядерной ассоциации, атомная энергия способствует увеличению продовольственных ресурсов за счет удобрений и генетических изменений в пищевых продуктах..

Использование ядерной энергии позволяет более эффективно использовать удобрения, довольно дорогое вещество. С некоторыми изотопами, такими как азот-15 или фосфор-32, растения могут использовать максимально возможное количество удобрений, не теряя их в окружающей среде..

С другой стороны, трансгенные продукты позволяют увеличить производство продуктов питания за счет изменения или обмена генетической информацией. Один из способов получить эти мутации через ионное излучение.

Однако есть много организаций, которые выступают против этого вида практики за их вред для здоровья и окружающей среды. Это случай Гринпис, который выступает за органическое сельское хозяйство.

3- Борьба с вредителями

Ядерная энергия позволяет разработать технику стерилизации насекомых, которая служит для предотвращения вредителей в посевах..

Это техника стерильных насекомых (SIT). Согласно отчету ФАО за 1998 год, это был первый метод борьбы с вредителями, в котором использовалась генетика..

Этот метод заключается в разведении насекомых определенного вида, которые обычно вредны для сельскохозяйственных культур, в контролируемом пространстве.

Самцов стерилизуют небольшим молекулярным излучением и оставляют в пораженной области для спаривания с самками. Чем больше бесплодных самцов насекомых разводят в неволе, тем меньше будет диких и плодовитых насекомых..

Таким образом, избежать экономических потерь в области сельского хозяйства. Эти программы стерилизации использовались в разных странах. Например, Мексика, где, по данным Всемирной ядерной ассоциации, имела успех.

4- Сохранение продуктов питания

Борьба с вредителями от радиации с помощью ядерной энергии, позволяет лучше сохранить пищу.

Методы облучения позволяют избежать массовых потерь пищи, особенно в тех странах, где жаркий и влажный климат.

Кроме того, атомная энергия используется для стерилизации бактерий, присутствующих в таких продуктах, как молоко, мясо или овощи. Это также способ продлить жизнь скоропортящихся продуктов, таких как клубника или рыба.

По мнению защитников ядерной энергии, эта практика не влияет на питательные вещества продуктов и не оказывает вредного воздействия на здоровье.

Они не думают так же, как большинство экологических организаций, которые продолжают защищать традиционный метод сбора урожая..

5- Увеличение ресурсов питьевой воды

Ядерные реакторы производят тепло, которое можно использовать для опреснения воды. Этот аспект особенно полезен для тех засушливых стран, где не хватает ресурсов питьевой воды..

Этот метод облучения позволяет превратить соленую морскую воду в чистую воду, пригодную для питья..

Кроме того, по данным Всемирной ядерной ассоциации, гидрологические методы с использованием изотопов позволяют более точно отслеживать природные водные ресурсы..

МАГАТЭ разработало совместные программы с такими странами, как Афганистан, для поиска новых водных ресурсов в этой стране..

6- Использование ядерной энергии в медицине

Одним из выгодных видов использования радиоактивности ядерной энергией является создание новых методов лечения и технологий в области медицины. Это то, что известно как ядерная медицина.

Эта отрасль медицины позволяет профессионалам быстрее и точнее ставить диагнозы своим пациентам, а также лечить их..

По данным Всемирной ядерной ассоциации, десять миллионов пациентов в мире ежегодно получают ядерную медицину, и более 10 000 больниц используют радиоактивные изотопы при лечении..

Атомная энергия в медицине может быть найдена в рентгеновских лучах или в лечении, столь же важном как радиотерапия, широко используемая в раке.

Это лечение имеет недостаток; Это может вызвать побочные эффекты в здоровых клетках организма, повредить их или вызвать изменения, которые обычно восстанавливаются после излечения..

7- Промышленное применение

Радиоизотопы, присутствующие в ядерной энергии, позволяют лучше контролировать выбросы в окружающую среду..

С другой стороны, атомная энергия довольно эффективна, не оставляет отходов и намного дешевле, чем другие виды промышленного производства..

Инструменты, используемые на атомных станциях, приносят гораздо большую выгоду, чем они стоят. Через несколько месяцев они экономят деньги, которые стоят в начальный момент, до того, как они амортизируются..

С другой стороны, меры, используемые для калибровки количества радиации, также обычно содержат радиоактивные вещества, обычно гамма-лучи. Эти приборы избегают прямого контакта с измеряемым источником.

Этот метод особенно полезен при работе с веществами, которые могут быть чрезвычайно едкими для человека.

Атомные электростанции производят чистую энергию. По данным Национального географического общества, их можно строить в сельских или городских районах, не оказывая серьезного воздействия на окружающую среду..

Хотя, как мы видели, в недавних событиях, таких как Фукусима, отсутствие контроля или авария могут иметь катастрофические последствия для больших гектаров территории и для населения поколений лет и лет.

Если сравнивать его с энергией, производимой углем, то верно, что он выбрасывает меньше газов в атмосферу, избегая парникового эффекта.

9- Космические миссии

Ядерная энергия также использовалась для экспедиций в космосе.

Системы ядерного деления или радиоактивного распада используются для выработки тепла или электричества с помощью радиоизотопных термоэлектрических генераторов, которые обычно используются для космических зондов.

Последним пространственным экспериментом, который был проведен с помощью этого метода, был запуск корабля Curiosity в рамках исследований, проводимых вокруг планеты Марс..

По данным Всемирной ядерной ассоциации, последняя намного больше предыдущих и способна производить больше электроэнергии, чем солнечные панели..

10- Ядерное оружие

Военная индустрия всегда была одной из первых, которая обновлялась в области новых технологий и технологий. В случае ядерной энергии, это не будет меньше.

Существует два типа ядерного оружия: те, которые используют этот источник в качестве движителя для производства тепла, электричества в различных устройствах или те, которые непосредственно ищут взрыв.

В этом смысле можно различать транспортные средства, такие как военный самолет или хорошо известная атомная бомба, которая генерирует устойчивую цепь ядерных реакций..

Последние могут быть изготовлены из разных материалов, таких как уран, плутоний, водород или нейтроны.

По данным МАГАТЭ, Соединенные Штаты были первой страной, которая создала ядерную бомбу, поэтому она была одной из первых, кто осознал преимущества и опасности этой энергии..

С тех пор эта страна как великая мировая держава установила мирную политику в использовании ядерной энергии.

Программа сотрудничества с другими государствами, которая началась с выступления президента Эйзенхауэра в 1950-х годах перед Организацией Объединенных Наций и Международным агентством по атомной энергии.

Негативные эффекты ядерной энергии

Некоторые из опасностей использования атомной энергии следующие:

1- Разрушительные последствия ядерных аварий

Один из самых больших рисков для ядерной или атомной энергии - аварии, которые могут произойти в реакторах в любое время..

Как уже было продемонстрировано в Чернобыле или на Фукусиме, эти катастрофы оказывают разрушительное воздействие на жизнь с высоким уровнем загрязнения радиоактивными веществами в растениях, животных и в воздухе..

Чрезмерное воздействие радиации может привести к таким заболеваниям, как рак, а также к порокам развития и непоправимому ущербу в будущих поколениях.

2- Вредные эффекты трансгенных продуктов

Среди других классификаторов они утверждают, что этот метод является очень разрушительным из-за большого количества воды и масла, которые потребляют.

Это также имеет экономические последствия, такие как тот факт, что эти методы могут заплатить только за них и получить доступ к нескольким, разрушая мелких фермеров.

3- Ограничение производства урана

Как нефть и другие источники энергии, используемые людьми, уран, один из наиболее распространенных ядерных элементов, конечно. То есть он может быть исчерпан в любое время.

Вот почему многие защищают использование возобновляемых источников энергии вместо ядерной энергии.

4- Требуются большие установки

Производство с использованием ядерной энергии может быть дешевле, чем другие виды энергии, но стоимость строительства заводов и реакторов высока.

Кроме того, мы должны быть очень осторожны с этим типом конструкции и с персоналом, который будет работать на них, потому что он должен быть высококвалифицированным, чтобы избежать любой возможной аварии.

Крупнейшие ядерные аварии в истории

Атомная бомба

На протяжении всей истории было множество атомных бомб. Первый состоялся в 1945 году в Нью-Мексико, но два самых важных, без сомнения, были те, которые взорвались в Хиросиме и Нагасаки во время Второй мировой войны. Их звали Маленький Человек и Толстяк соответственно.

Чернобыльская авария

Он произошел на АЭС в городе Припять, Украина, 26 апреля 1986 года. Он считается одной из самых серьезных экологических катастроф рядом с аварией на Фукусиме..

Помимо произошедших смертей, почти все работники завода, были тысячи людей, которые должны были быть эвакуированы и которые никогда не могли вернуться в свои дома.

Сегодня город Припять по-прежнему является городом-призраком, который подвергался разграблению и который стал туристической достопримечательностью для самых любопытных.

Авария на Фукусиме

Это произошло 11 марта 2011 года. Это вторая самая серьезная ядерная авария после Чернобыля..

Это произошло в результате цунами в восточной Японии, которое взорвало здания, где находились ядерные реакторы, выпустив большое количество радиации наружу.

Тысячи людей пришлось эвакуировать, а город понес серьезные экономические потери.

Многие люди в самом начале разговора об атомных станциях сразу начинают говорить о том, что это очень опасно и от них надо отказываться. Отчасти они правы, но их страхи сильно преувеличены. Для того, чтобы избавиться от такого стереотипа, надо просто понять, как работает станция и убедиться в том, что попадание радиоактивных элементов в окружающую среду просто невозможно. Конечно, если станция функционирует в штатном режиме. Вопрос только в том, как именно она функционирует и где границы этого штатного режима. Сегодня поговорим о конструкции атомной электростанции, их типах и о том, как они добывают электричество за счет деления атомов урана. Рассказывать специально буду простым языком.

Даже картинка немного пугает, но не все так страшно.

Когда появилась первая атомная станция

Первым серьезным шагом в сторону использования свойств деления атома, в том числе, атомного оружия и мирного атома, стало испытание первой атомной бомбы в 1945 году. Произошло это 16 июля на полигоне в штате Нью-Мексико. Во время тех испытаний многие поняли, что ужасы Второй мировой войны немного померкли на фоне того, чтобы могло произойти, появись такое оружие чуть раньше.

В СССР первые ядерные испытания на полигоне произошли только спустя 4 года — 29 августа 1949 года. С тех пор у двух крупнейших держав были технологии, которые позволили не только запугивать друг друга своей силой, но и работать на благо мирного атома и применения этой разрушительной силы для того, чтобы нести свет и тепло в каждый дом.

Первая атомная электростанция была запущена в 1954 году в районе города Обнинск Московской области. Идейным вдохновителем и руководителем проекта был знаменитый советский физик, академик АН СССР и по совместительству “отец” советской атомной бомбы Игорь Курчатов.

Игорь Курчатов за работой.

Сколько энергии вырабатывает АЭС

Конечно, ту первую атомную станцию сложно сравнивать с современными, но именно она положила начало новому способу получения энергии, как первый iPhone запустил процесс смартфоностроения, а Ford T массовое производство автомобилей.

С тех пор количество атомных станций в мире сильно увеличилось и достигло 192 штук (суммарно 438 энергоблоков) в 31 стране мира. 10 атомных станций находится в России (суммарно 33 энергоблока). По этому показателю наша страна занимает восьмое место в мире, а по мощности — четвертое.

Суммарная мощность реакторов составляет примерно 392 ГВт. В числе лидеров находятся США (103 ГВт), Франция (66 ГВт), Япония (46 ГВт), Россия (25 ГВт) и Южная Корея (21 ГВт). По статистике именно атомные станции обеспечивают 16 процентов потребляемой электроэнергии в мире.

Высокий интерес к атомным электростанциям и их широкое применение вызвано тем, что их КПД составляет 40-45 процентов и более, а риски существенно меньше, даже несмотря на все страшные аварии, которые происходили. С одной стороны, кажется, что если взорвется, то мало не покажется, но с другой стороны, жертв на 1 полученный киловатт по статистике у АЭС в 43 раза меньше, чем у тепловых электростанций.

Тепловая электростанция тоже то еще сооружение.

Опасны ли атомные станции

В итоге мы получаем ситуацию, при которой атомная энергетика напоминает ситуацию с самолетами. Их многие боятся, но в реальности риск просто умереть на улице в сотни раз выше, чем разбиться на самолете. Просто аварии вызывают большой резонанс и разово погибает больше людей, но такие аварии случаются редко.

Кроме систем самой атомной станции, о которых мы поговорим ниже, они сопровождаются серьезными мерами предосторожности. Признаюсь честно, когда я находился рядом с Воронежской АЭС мне было немного не по себе, но когда я собрал побольше информации, я понял, что переоценивал ситуацию.

Вокруг любой атомной станции есть как минимум 30-километровая зона, в которой постоянно производится мониторинг ситуации и экологической обстановки. Это не зона отчуждения, так как в ней можно жить людям и даже заниматься земледелием. Ограничения касаются только трехкилометровой зоны в непосредственной близости от станции. Но это опять же сделано только с целью обеспечения дополнительной безопасности, а не из-за того, что там опасно находиться.

Так выглядит зона безопасности вокруг Балаковской АЭС.

Наверное, самым опасным периодом работы станции является момент загрузки топлива. Именно в этот момент реактор открывается и есть небольшой риск попадания радиоактивных отходов в воздух. Правда, делается это не часто (в среднем один раз в год) и выброс будет очень незначительным.

На чем работает атомная станция

Основным элементом, на котором работают атомные станции, является уран-235, который загружается в реактор в специальных картриджах, которые называются тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ). В одном реакторе их может быть несколько десятков и даже сотен.

ТВЭЛ доставляют к реактору на специальных платформах, а загружают их в него краном. Этот же кран участвовал в строительстве станции и погружал в специальную капсулу сам реактор.

Кстати, название ТВЭЛ получила компания, которая занимается производством ядерного топлива.

В год средний реактор использует около десяти килограмм топлива. Именно такой небольшой объем выделяет то количество энергии, которое и производит станция. Если говорить о производительности ядерного топлива, можно сказать, что один грамм урана-235 позволяет получить столько же энергии, сколько от сжигания топлива произведенного из двух тонн нефти. В итоге, всего десять килограмм топлива являются эквивалентом примерно семисот цистерн нефти.

Это только 15 цистерн, а аналогом 10 кг ядерного топлива является почти 700 цистерн.

Какими бывают атомные станции

Многие думают, что именно радиоактивное топливо вырабатывает электрическую энергию, но это не совсем так. Точнее, это совсем не так.

Работу атомной электростанции можно разделить на три основных этапа. На первом этапе энергия деления атома переводится в тепловую энергию. На следующем этапе тепловая энергия переводится в механическую. После этого превращение механической энергии в электричество становится делом техники.

Еще больше всего интересного вы можете узнать из нашего новостного канала в Telegram. Это бесплатно!

Реакторы делятся на три основных типа: одноконтурные, двухконтурные, трехконтурные. В начале разберемся, как работает двухконтурная схема, а чуть позже на ее примере посмотрим, как работают остальные типы.

Как работает атомная станция

Начальным этапом выделения энергии является, как я уже говорил выше, реактор. Он помещен в специальный закрытый контур, который называется первым. Им является, по сути, большая кастрюля, а точнее скороварка, так как жидкости внутри нее находятся под большим давлением. Так получается увеличить температуру кипения и повысить температуру работы всего первого контура.

Капсула, в которой находится реактор, называется гермообъем и имеет толстые стенки (не менее 15 сантиметров). Это позволяет удержать внутри большое давление и не дает радиации выйти наружу.

Упрощенно схема АЭС выглядит так.

Основной задачей ректора является выделение тепла для нагрева жидкости внутри контура. Происходит это за счет цепной реакции. В основе такой реакции лежит деление атомов нейтронами. При этом, после деления одного атома выделяется новые нейтроны, которые и дальше делят атомы. Таким образом количество нейтронов постоянно растет и атомов делится все больше. Получается та сама цепная реакция, которая поддерживает сама себя, но если не остановить этот процесс, деление выйдет из под контроля, энергии выделится слишком много и произойдет взрыв. Собственно, так и происходит в атомной бомбе.

Чтобы этого не происходило, внутри ректора есть специальные стержни с бором, которые очень хорошо поглощают нейтроны и тормозят реакцию. Стержни имеют длину в несколько метров и постоянно то входят в реактор, то выходят из него, регулируя тем самым коэффициент деления нейтронов и, как следствие, скорость реакции. Если этот коэффициент меньше единицы, реакция тормозится, если больше — ускоряется, а если равен единице, то система сама поддерживает свою работу. Этой единицы и надо добиваться для стабильной работы реактора.

После того, как реактор нагрел воду внутри первого контура до температуры около 450 градусов, она проходит через трубку теплообменника и моментально нагревает воду второго контура. Та в свою очередь попадает в испаритель и уже водяной пар с температурой около 350-400 градусов раскручивает огромную турбину до 3000 оборотов в минуту. Именно эта турбина и вырабатывает электричество, которое по проводам уходит в электросеть.

Полная изоляция первого контура от второго позволяет добиться защиты рабочей жидкости и сточных вод от радиоактивного загрязнения. Это позволяет легко охлаждать жидкость для дальнейшей ее работы, ведь раскрутка турбины на является последним этапом работы второго контура.

После того, как водяной пар раскрутит лопатки турбины, он попадает в специальные конденсаторы, которые представляют из себя большие камеры. В них пар остывает и превращается в воду.

Так выглядит турбина АЭС производства Mitsubishi.

Пока температура воды все равно очень высокая и ее надо еще охладить. Для этого она или напрямую или через специальный канал поступает в градирню. Это такая труба, которую можно увидеть и на территории тепловых электростанций. Она имеет высоту около 70 метров, большой диаметр и сужается к верху. Обычно из нее валят клубы белого пара. Многие думают, что это дым, но это именно пар. Вода с температурой, близкой к температуре кипения, распыляется в основании этой трубы и, смешиваясь с поступающим с улицы воздухом, парит и охлаждается. Средняя градирня может охладить до 20 000 кубометров воды в час или около 450 000 кубометров в сутки

После охлаждения, вода специальными насосами подается обратно в систему для нагрева и испарения. Так как воды требуется очень много, атомные станции сопровождаются достаточно большими водоемами и иногда разветвленной системой каналов. Это позволяет станции работать без перебоев.

Теперь можно вернуться к одноконтурным и трехконтурным АЭС. Первые имеют более простую конструкцию, так как у них нет второго контура и турбина раскручивается непосредственно нагретой реактором водой. Трудность заключается в том, что воду надо как-то очищать и такие станции менее экологичны.

Трехконтурную схему применяют на атомных станциях, оснащенных реакторами на быстрых нейтронах. Они считаются более перспективными, но должны комплектоваться дополнительным контуром, чтобы исключить контакт радиоактивного натрия с водой. В дополнительном контуре находится нерадиоктивный натрий.

Конечно, приведенная схема является примерной и упрощенной. Кроме этого, на станции есть различные технические строения, командный пульт, большое количество защитных систем, которые многократно дублируются, и другие вспомогательные системы. Кроме этого, на одной станции находится несколько энергоблоков, что тоже усложняет процесс ее контроля.

На территории атомной станции очень много разных строений. Балаковская АЭС.

На самом деле современная станция может не просто работать в автоматическом режиме, но и делать это вообще без человека. По крайней мере, это касается процесса управления энергоблоком. Человек нужен для контроля и внесения корректировок в работу в случае внештатной ситуации. Риск ее возникновения очень низкий, но на всякий случай за пультом дежурят специалисты.

Аварии с радиоактивными выбросами

Если уж мы заговорили об авариях на атомных станциях, давайте обсудим, как они классифицируются и какие их них были самыми крупными.

Для классификации аварий по их серьезности и силе воздействия на человека и природу они делятся на 7 степеней по Международной шкале ядерных событий, получая определенный уровень INES. На основании этого уровня можно судить был ли причинен вред людям и насколько было повреждено оборудование самой станции. Далеко не все уровни считаются опасными.

Например, инциденты на Чернобыльской АЭС (26 апреля 1986 года) и на АЭС Фукусима-1 (11 марта 2011 года) соответствовали максимальному седьмому уровню, а некоторые аварии, о которых даже почти никто не узнал, соответствовали четвертому уровню. Например, взрыв на Сибирском химическом комбинате (Россия, 1993 год), авария на ядерном объекте Токаймура (Япония, 1999 год) и авария в институте радиоэлементов во Флёрюсе (Бельгия, 2006 год).

Раз уж заговорили об авариях, стоит упомянуть и первую аварию с радиоактивным загрязнением. Оно произошло в Чок-Ривер лаборатории 12 декабря 1952 года.

Произошло оно вследствие ряда ошибок оператора и сбоев в системе аварийной остановки. Реактор в лаборатории вышел в надкритический режим работы. Цепная реакция сама себя поддерживала и выделение энергии в несколько раз превысило норму. В итоге активная зона была повреждена и радиоактивные продукты деления с большим периодом полураспада вместе с массой охлаждающей воды вылились в подвальное помещение. За год работы реактор был полностью восстановлен.

Как видим, аварии случаются и иногда их масштабы устрашают, но все равно по статистике работа АЭС гораздо безопаснее и несет меньше вреда, чем сжигание топлива. Разница экологичности уже достигает трех-четырехкратного уровня. На подходе термоядерные реакторы, которые должны сделать процесс еще более экологичным. Пока, по большому счету, проблема только в отработанном топливе. Его надо как-то деактивировать и захоранивать. Ученые работают над этим. Будем надеяться, что они решат эту проблему.

Использование ядерной энергии является атрибутом современной цивилизации, показателем развития культуры человечества и важнейшей сферой международных отношений. Не вызывает сомнение её влияние на качество жизнедеятельности человечества в целом и его основных компонентов, таких как военно-политический, экономический, энергетический, научно-технический, окружающей среды, здоровье, образование, социальная стабильность и т.п.

Основные понятия и их определения в данной статье

В данной статье мы будем говорить об использовании ядерной энергии во всех возможных сферах её применения. А качество жизнедеятельности определим следующим образом.

Жизнедеятельность — совокупность всех форм человеческой активности (за время жизни человека) /11/.

Жизнедеятельность человека — это способ его существования, и нормальная повседневная деятельность, и отдых. Жизнедеятельность протекает в постоянном контакте со средой обитания. При этом комфортными называются такие параметры окружающей среды, которые позволяют создать наилучшие для человека условия жизнедеятельности. Здесь я бы подчеркнул тесную связь человека с природой, породившей и взрастившей его, на что неоднократно указывал академик В.И.Вернадский /12/, а также Л.И. Гумилёв, который говорил, что /13/:

Жизнедеятельность — это особый вид деятельности, направленный на созидание индивидуального жизненного пути и регулируемый динамической системой смысла жизни. Существенными чертами жизнедеятельности, отличающими ее от иных форм и видов деятельности, являются: во-первых, объект жизнедеятельности - индивидуальная жизнь; во-вторых, субъект жизнедеятельности - личность в роли субъекта жизни; в-третьих, целевая функция жизнедеятельности - проектирование и созидание жизненного пути; в-четвертых, динамическая система смысла жизни как ведущая инстанция психической регуляции жизнедеятельности/14/.

Качество жизнедеятельности человека является сложным понятием, интегрирующим комплекс качеств всех сторон жизни и деятельности человека в современном мире.

качеством образования;
поддержанием параметров среды обитания в необходимых для жизнедеятельности пределах;
обеспечением населения всеми видами энергетических и сырьевых ресурсов;
а также обеспечение населения всеми параметрами нормальной жизни, такими как обеспеченность жильем, транспортом, медицинскими учреждениями, спортивными комплексами и т.д./16/.

Таким образом, качество жизни характеризуется реализацией заданных в качестве нормы устойчивых состояний личности и общности, т.е. устойчивых элементов самодеятельного населения /17/.

В итоге можно сказать:

качество жизни - это интегральная комплексная характеристика физического, психологического, материального, морального, духовного состояния индивида и общества, являющаяся своеобразным гуманистическим ориентиром их развития и благосостояния;
качество жизни - это достаточно широкое междисциплинарное понятие, не имеющее на данный момент общепринятого толкования и для его изучения типичны исследования, проводимые на стыке ряда наук;
в качестве одного из вариантов возможно использование следующего определения: качество жизни - это интегральная категория, характеризующая степень удовлетворения всего комплекса жизненных потребностей (материальных и духовных) на уровне общества и отдельного индивида, с учетом существующих на данный момент ресурсных возможностей страны /18/.

Возможное влияние использования ядерной энергии на качество жизнедеятельности

Использование ядерной энергии деления первоначально началось также в научных целях, но его главной целью вскоре стало создание ядерного оружия. Какое значение и влияние это оказало на качество жизни? Бесспорно, что эти научные открытия (искусственной радиации -рентгеновских лучей, естественной радиоактивности и деления ядра) в принципиальном плане стали величайшими открытиями века и колоссальным скачком в научно-техническом развитии человечества, перебросившим его на новый уровень качества жизни. Однако, создание ядерного оружия невиданной доселе разрушительной силы, создало и невиданные угрозы, так сказать, качеству жизни в случае его применения.

В тоже время, создание ядерного оружия в СССР в ответ на реальные планы ядерных бомбардировок крупнейших городов СССР вооружёнными силами США* /19/, реализовало главную составляющую качества жизни населения СССР – право на жизнь и свободу в независимой стране, то, что ныне закреплено в Конституции Российской Федерации.

Начиная с 1945 г. в США было разработано до 18 планов ядерных ударов по СССР и России.

Первый пробный план был разработан Комитетом начальников штабов США в июне 1945г. сразу после окончания Потсдамской конференции. Этот план под названием Pincher предусматривал нанесение ударов 50 атомными бомбами по 20 городам СССР, хотя США в 1945 г. имели еще только 6 бомб.

Более реалистичный план №2 Broiler (март 1948г.) предусматривал применение всего 34 ядерных авиабомб, но уже по 24 городам СССР, что вскоре было оценено как явно недостаточное, поэтому в декабре 1948 г. был разработан план №3 Sizzle по применению 133 ядерных авиабомб по 70 городам, в том числе 8 авиабомб по Москве и 7 по Ленинграду.

А вот наиболее известный план №6 Dropshot, разработанный в конце 1949 г. под влиянием первого ядерного испытания в СССР, предусматривал применение 300 ядерных авиабомб по 200 городам СССР.

Кроме того, создание ядерного оружия в СССР и нынешнее обладание им Российской Федерацией постепенно создало мировой ядерный паритет, предупреждающий крупные мировые конфликты с использованием оружия массового поражения и особенно ядерного оружия /20, 21/.

Можно указать ещё, по крайней мере, три факта негативного влияния ядерного оружия на качество жизни:

колоссальные стоимость разработки и затраты на содержание и эксплуатацию ядерного оружия, в качестве средств, изымаемых из процессов повышения качества жизни, что впрочем характерно для всех видов вооружения и военных расходов;
негативное ядерное наследие создания ядерного оружия;
возникновение радиофобии, вызывающей социально-политическую нестабильность, как реакция населения и мировой общественности прежде всего на ядерные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки и последующие ядерные испытания.

Кратко прокомментируем негативное ядерное наследие создания ядерного оружия – накопление и ненадлежащее, экологически опасное хранение радиоактивных отходов. Во-первых, оно представляет собой по сути отложенную плату за создания ядерного оружия и требует дополнительных значительных затрат на его приведение в безопасное состояние. Во-вторых, оно представляет собой угрозу для экологии – одного из важнейших составляющих качества жизни. И здесь мы должны констатировать, что вряд- ли в современной техносфере найдутся технологии и объекты их использования, которые не наносят тот или иной вред окружающей природной среде и не создают отходов, чуждых природе. Всё дело в их количестве и качестве, в их влиянии на качество жизни в системе ущерб – выгоды.

Хотя создание ядерного оружия было, так сказать, первоначальной целью и наиболее грандиозным проектом использования ядерной энергии по концентрации средств, усилий и краткости сроков, оно фактически открыло путь мирному использованию ядерной энергии в науке, промышленности и приборостроении, энергетике, биологии, медицине и в других областях, положительно влияющих на качество жизнедеятельности.

Прежде всего отметим, что в науке, промышленности и энергетике были созданы фактически новые или существенно модернизированы существующие направления, существенно поднявшие не просто качество жизнедеятельности, а, так сказать, культуру качества жизнедеятельности в том числа за счёт изменения наукоёмкости и степени профессионализма трудовой деятельности, повышения общей культуры работников всех рангов, пробуждения интереса к труду, воспитания сознательного и ответственного отношения к своим обязанностям. Повысилась созидательность и удовлетворённость трудом, способствующие социальной стабильности общества.

Использование ядерной энергии создало новый вид энергетики, который если и появился впервые в СССР, то в настоящее время является менее используемым в России по сравнению с рядом стран, включая США, Францию, Японию, а вскоре к ним видимо присоединятся Китай и Индия. Хорошо известно и уже врядли подвергается сомнению, что ядерная энергетика является наиболее экологически приемлемым видом, особенно по сравнению с угольной и нефтяной, которые кстати в процессе нормальной работы выбрасывают в атмосферу значительно большее количество вредных веществ, включая радиоактивные отходы, и попутно истребляют кислород воздуха /22, 23/.

Интересно, что в России, являющейся крупнейшим источником природного газа и поставщиком газа для стран Европы, собственное потребление в 5-7 раз меньше чем в жаркой Африке и на знойном Ближнем Востоке, в Азии и Центральной и Южной Америке и даже в 2 раза меньше потребляющих наш газ странах ЕС, а территория России газифицирована совершенно недостаточно. И хотя средний уровень газификации регионов России по данным из интернета считается выше 60%, при этом в городах достигает 70%, а в сельской местности 45%, но вот уже в Кировской области он составляет 30%, в Омской - 22%, в Томской и Новосибирской – по 6% и вообще от Приморья до центральной Сибири – от 1% до 9%. А ведь уровень обеспечения энергоресурсами относится к важнейшим показателям качества жизнедеятельности.

Особого внимания заслуживает повышение качества жизнедеятельности путём использования ядерной энергии в биологии и медицине. Здесь мы также отстаём, как говорится, от развитых и не очень стран. Положительным моментом является наше осознание и попытка уменьшить это отставание /23/. Ожидается, что использование лечебной аппаратуры и средств диагностики в этой сфере позволит отечественному здравоохранению подняться на мировой уровень, что существенно повысит качество медицинского обслуживания, качество жизни и будет способствовать увеличению её продолжительности.

Можно сослаться на мнение МАГАТЭ о том, что:

/ Меры по обеспечению готовности к ядерной или радиологической аварийной ситуации. Руководство по безопасности № GS-G-2.1. ВЕНА, 2007 г./

Другой основой радиофобии является преувеличение опасения ядерных аварий, хотя статистика аварийности и жертв аварий не подтверждает этого. Но видимо здесь играет роль боязнь неизвестного, мало познанного и психологический стереотип. Играет также роль не всегда продуманное реагирование на ядерную аварию и способное превратить техногенную аварию в социальную катастрофу. Ну и имеет значение также конкурентная борьба различных производителей энергии и некомпетентность или купленность некоторых организаторов экологических акций.

Особенно показательны в этом отношении, например, акции протеста против движения поезда с радиоактивными отходами, в ходе которых повреждаются или блокируются пути движения поезда. Парадоксально, но защитники экологии своими действиями пытаются спровоцировать экологическую катастрофу. Хорошо, что упаковка радиоактивных отходов даже в этом случае и в случае схода поезда с рельсов не повреждается в такой степени, которая приводит к попаданию радиоактивных отходов в окружающую среду.

В любом случае снижение или исключение радиофобии и неправильного реагирования на радиологическую аварию, включая её освещение в СМИ, а тем более её предотвращение существенно повышает социальную и экологическую стабильность, как важнейшие составляющие качества жизнедеятельности.

В качестве заключительного пожелания

Всё же на сегодня следовало бы не впадать в панические настроения, а понять механизмы положительного воздействия техносферы на качество жизнедеятельности, согласующиеся с естественными природными процессами и позволяющие более продуманно и равномерно увеличивать качество жизнедеятельности, управляя развитием или замедлением тех или иных областей техносферы и смягчая негативные последствия их воздействия на природу. А для этого необходимо проведение скрупулёзного научно-обоснованного и объективного сравнительного анализа воздействия различных видов деятельности на разные показатели качества жизнедеятельности.

Представляется, что соревноваться и планировать дальнейшее развитие надо не по показателям количества добытой нефти, выплавленной стали, срубленных и проданных кубометров леса или проданного газа и даже не по количеству миллиардеров, а по таким важнейшим показателям качества жизнедеятельности как продолжительность жизни, уровень образования и здравоохранения, уровень науки и культуры, социальной стабильности и удовлетворённости качеством жизни, чистота воздушной и водной сред и т.п. Человечеству необходима высокая культура качества жизни в гармонично развитой техногенной цивилизации.

Читайте также: