Сделай Сам Свою Работу на 5

Атомные электрические станции (АЭС)





Такие электростанции действуют по такому же принципу, что и ТЭС, но используют для парообразования энергию, получающуюся при радиоактивном распаде. В качестве топлива используется обогащенная руда урана.

Ядерный реактор работает на основе цепной ядерной реакции, когда деление одного ядра вызывает деление других ядер; таким образом, реакция сама себя поддерживает.

 

 

Схема развития цепной реакции деления ядер урана представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Схема развития цепной реакции

Практическое осуществление цепных реакций – не такая простая задача, как это выглядит на схеме. Нейтроны, освобождающиеся при делении ядер урана, способны вызвать деление лишь ядер изотопа урана с массовым числом 235, для разрушения же ядер изотопа урана с массовым числом 238 их энергия оказывается недостаточной. В природном уране на долю урана-238 приходится 99,3%, а на долю урана-235 всего лишь 0,7%. Поэтому первый возможный путь осуществления цепной реакции связан с разделением изотопов урана и получением в чистом виде в достаточно больших количествах изотопа урана-235. Необходимое условие для осуществления цепной реакции – наличие достаточно большого количества урана, так как в образце малых размеров большинство нейтронов пролетает сквозь образец, не попав ни в одно ядро. Энергия, которая выделяется при работе реактора, выводится при помощи теплоносителя. В качестве носителя широко применяется вода, иногда применяются углекислый газ и даже жидкий натрий.

Первая в мире АЭС мощностью 5 МВт была пущена 27 июня 1954 года в СССР в городе Обнинске. После этого атомные электростанции строились повсеместно. В настоящее время на территории России смонтировано и эксплуатируется 29 ядерных реакторных блоков на 9 АЭС, построенных в разное время с различными типами реакторов.

Таблица 4

Сравнительная характеристика загрязнения окружающей среды ТЭС и АЭС

оксидов углерода 29 млн. т -
оксидов азота 310 млн. т -
оксидов серы 620 тыс. т -
золы 6,4 млн. т -
долгоживущих радиоактивныхнуклидов 40 Ки 2 Ки
Мощность дозы в районе размещения 45-80 мкР/ч 10-14 мкР/ч

 


Как известно, за период с 1971 по 1989 год в 14 странах мира имела место 151 авария на АЭС. Однако за время существования ядерных энергетических реакторов произошли только три крупные аварии, сопровождавшиеся большими выбросами радиоактивных веществ (в Великобритании в 1957 году, в США в 1979 году и в СССР в 1986 году). Первые две аварии не оказали серьезного влияния на экономическую жизнь населения соответствующих районов. Авария в СССР на Чернобыльской АЭС была самой крупной в истории ядерной энергетики и сопровождалась значительными выбросами радиоактивных веществ и эвакуацией населения из зоны радиусом 30 км вокруг реактора. В эпицентре аварии уровень загрязнения был настолько высок, что население ряда районов пришлось эвакуировать, а почвы, поверхностные воды, растительный покров оказались радиоактивно зараженными на многие десятилетия. При этом в отношении чернобыльского выброса многое остается неизвестным, и риск здоровью населения от аварийных выбросов этой АЭС существенно занижен, т.к. в большинстве стран СНГ отсутствует хорошая медицинская статистика. Рядом исследователей США было установлено, что с мая по август 1986 года, наблюдался значительный рост общего числа смертей среди населения, высокая младенческая смертность, а также пониженная рождаемость, связанные не исключено с высокой концентрацией радиоактивного йода-131 из чернобыльского облака, накрывшего США.

За четыре летних месяца возросло количество смертей от пневмонии, разных видов инфекционных заболеваний, СПИДа по сравнению со средним числом смертей за этот период в 1983-85 годах. Все это с высокой статистически достоверной вероятностью связано с поражением иммунной системы чернобыльскими выбросами.

Такой же точной статистики нет и для большинства других стран, исключая Германию. На юге Германии, где чернобыльские выпадения были особенно интенсивными, младенческая смертность возросла на 35%.

Также возможны аварии на предприятиях, перерабатывающих радиоактивные отходы, сопровождающиеся выбросом радионуклидов в окружающую среду. Например, произошла авария на Уральском предприятии «Маяк», занимавшемся переработкой отработанного ядерного топлива, в результате которой были подвергнуты радиоактивному заражению прилегающие территории, река Теча и, как следствие, была проведена эвакуация жителей из мест проживания ряда населенных пунктов.

АЭС не загрязняют окружающую среду вредными продуктами сгорания органического топлива, но опасность представляют собой радиоактивное топливо и радиоактивные отходы. Радиационная опасность в силу своих поражающих факторов и длительности воздействия по международному классификатору техногенных опасностей занимает приоритетное место среди других видов опасностей для человека и окружающей среды и является определяющей в проблемах экологической безопасности.

Конечно, принимаются все меры по обеспечению безопасности. Например, на Ленинградской АЭС существует автоматизированная система радиационного контроля . С ее помощью осуществляется широкомасштабный контроль над радиационной обстановкой в районе расположения ЛАЭС в зоне наблюдения радиусом 30 км.

Даже когда АЭС работает нормально, она обязательно выбрасывает изрядное количество радиоактивных изотопов инертных газов. Также как радиоактивный йод концентрируется в щитовидной железе, вызывая ее поражение, радиоизотопы инертных газов, в 70-е годы, считавшиеся абсолютно безвредными для всего живого, накапливаются в некоторых клеточных структурах растений хлоропластах, митохондриях и клеточных мембранах. После установления этого факта, остается слово «инертные» всегда употреблять в кавычках, поскольку, конечно же, они оказывают серьезное влияние на процессы жизнедеятельности растений.

Радиоизотопы «инертных» газов вызывают и такой феномен как столбы ионизированного воздуха (свечки) над АЭС. Эти образования могут наблюдаться с помощью обыкновенных радиолокаторов на расстоянии в сотни километров от любой АЭС. Кто сможет утверждать, что все это никак не сказывается на состоянии и качестве окружающей среды, на миграционных путях птиц и летучих мышей, на поведении насекомых?

Одним из основных выбрасываемых инертных газов является криптон-85 бета-излучатель. Уже сейчас ясна его роль в изменении электропроводности атмосферы. Количество криптона-85 в атмосфере (в основном за счет работы АЭС) увеличивается на 5 % в год. Уже сейчас количество криптона-85 в атмосфере в миллионы раз (!) выше, чем до начала атомной эры. Этот газ в атмосфере ведет себя как тепличный газ, внося тем самым вклад в антропогенное изменение климата Земли.

Нельзя не упомянуть и проблему другого бета-излучателя, образующегося при всякой нормальной работе АЭС, трития, или радиоактивного водорода. Доказано, что он легко связывается с протоплазмой живых клеток и тысячекратно накапливается в пищевых цепочках. Кроме того, надо добавить загрязнение тритием грунтовых вод практически вокруг всех АЭС. Ничего хорошего от замещения части молекул воды в живых организмах тритием ждать не приходиться. Когда тритий распадается (период полураспада 12,3 года), он превращается в гелий и испускает сильное бета-излучение. Эта трансмутация особенно опасна для живых организмов, так как может поражать генетический аппарат клеток.

Еще один радиоактивный газ, не улавливаемый никакими фильтрами и в больших количествах производимый всякой АЭС, углерод-14. Есть основания предполагать, что накопление углерода-14 в атмосфере ведет к резкому замедлению роста деревьев. Такое необъяснимое замедление роста деревьев, по заключению ряда лесоводов, наблюдается, чуть ли не повсеместно на Земле. Сейчас в составе атмосферы количество углерода-14 увеличено на 25% по сравнению с до атомной эрой.

Но главная опасность от работающих АЭС - загрязнение биосферы плутонием. На Земле было не более 50 кг этого сверхтоксичного элемента до начала его производства человеком в 1941 году. Сейчас глобальное загрязнение плутонием принимает катастрофические размеры: атомные реакторы мира произвели уже много сотен тонн плутония – количество более чем достаточное для смертельного отравления всех живущих на планете людей. Плутоний крайне летуч: стоит пронести образец через комнату, как допустимое содержание плутония в воздухе будет превышено. У него низкая температура плавления – всего 640 градусов по Цельсию. Он способен к самовозгоранию при наличии кислорода.

Проблема хранения и переработки радиоактивных отходов остро стоит перед общественностью. На 424 гражданских ядерных энергетических реакторах, работающих во всем мире, ежегодно образуется большое количество низко-, средне- и высокорадиоактивных отходов. Смесь урана-235 и урана-238 в реакторах электростанций выгорает далеко не полностью: всего на несколько процентов в каждом цикле. Отработанное ядерное топливо перерабатывают, извлекают из него несгоревший уран и образовавшийся в процессе реакции плутоний, которые снова используют для производства энергии. После переработки остаются высокоактивные ядерные отходы, которых во всем мире накопилось уже более пятнадцати тысяч тонн, и ежегодно их масса увеличивается на тысячу тонн. Атомные электростанции стран СНГ создают около ста тонн высокоактивных отходов в год.

В масштабах нашей страны и всего мира это немного. Но вся сложность в том, что эти отходы остаются чрезвычайно опасными в течение десятков и сотен миллионов лет. И если произойдет их распыление, это может нанести непоправимый вред всему живому на Земле.

Существует три выхода из сложившейся ситуации.

Во-первых, высокоактивные отходы можно превратить в низкоактивные, проведя с ними целый ряд физических преобразований. Но метод этот сложен, требует использования ядерных реакторов или ускорителей протонов, связан с большими затратами энергии и ненадежен. Вдобавок он не дает гарантий, что особо опасные радиоактивные отходы будут «пережигаться» полностью и что при этом не возникнут новые, не менее опасные изотопы.

Второй способ ликвидации радиоактивных отходов предполагает их захоронение в недрах Земли. Сегодня разработаны способы контейнерного хранения отходов в шахтных выработках, на сравнительно небольшой глубине. Это требует постоянного контроля за состоянием контейнеров и не гарантирует надежной изоляции отходов в течение даже тысяч лет, не говоря уже о больших сроках – сотнях миллионов лет, за которые радиоактивность отходов упадет до безопасного уровня.

Недавно у нас в стране был предложен способ захоронения отходов, при котором они самостоятельно погружаются в глубь Земли, проплавляя себе дорогу в горных породах. Но этот метод существует пока на бумаге и требует всестороннего изучения и проверки.

И, наконец, имеется третий способ, позволяющий решить проблему радиоактивных отходов радикально: удалить их с Земли вообще, вынести их в космическое пространство навечно, без возможности возврата на Землю. Впервые идею космической изоляции отходов предложил академик П. Л. Капица в 1959 году.

Радиоактивное загрязнение сопровождает все звенья сложного хозяйства ядерной энергетики: добычу и переработку урана, работу АЭС, хранение и регенерацию топлива. Это делает атомную энергетику экологически безнадежно грязной. С каждым десятилетием открываются все новые опасности, связанные с работой АЭС. Есть все основания считать, что и далее будут выявляться новые данные об опасностях, исходящих от АЭС.

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2023 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.