Предимства на ядрената енергия. Плюсове и минуси на атомните електроцентрали

За 40 години развитие на ядрената енергетика в света са построени около 400 енергоблока в 26 страни с обща енергийна мощност около 300 милиона kW. Основните предимства на ядрената енергетика са високата крайна рентабилност и липсата на емисии на продукти от горенето в атмосферата, основните недостатъци са потенциалната опасност от радиоактивно замърсяване на околната среда с продукти на делене на ядрено гориво при авария и проблемът с повторната преработка; използвано ядрено гориво.

Нека първо да разгледаме предимствата. Рентабилността на ядрената енергия се състои от няколко компонента. Една от тях е независимостта от транспортирането на гориво. Ако електроцентрала с мощност от 1 милион kW изисква около 2 милиона тона еквивалентно гориво годишно, тогава за блок ВВЕР-1000 ще е необходимо да се доставят не повече от 30 тона обогатен уран, което на практика намалява разходите за транспортиране на горивото до нула. Използването на ядрено гориво за производство на енергия не изисква кислород и не е съпроводено с постоянни емисии на продукти от горенето, което съответно няма да изисква изграждането на съоръжения за пречистване на емисиите в атмосферата. Градовете, разположени в близост до атомни електроцентрали, са предимно екологични зелени градове във всички страни по света, а ако това не е така, то това се дължи на влиянието на други индустрии и съоръжения, разположени в същия район. В това отношение ТЕЦ-овете дават съвсем различна картина. Анализът на екологичната ситуация в Русия показва, че топлоелектрическите централи представляват повече от 25% от всички вредни емисии в атмосферата. Около 60% от емисиите от топлоелектрическите централи се появяват в европейската част и Урал, където натоварването на околната среда значително надвишава максималната граница. Най-тежката екологична ситуация се е развила в районите на Урал, Централна и Волга, където натоварванията, създадени от отлагането на сяра и азот на места надвишават критичните 2-2,5 пъти.

Недостатъците на ядрената енергия включват потенциалната опасност от радиоактивно замърсяване на околната среда в случай на тежки аварии като Чернобил. В наши дни в атомните електроцентрали, използващи реактори от типа на Чернобил, са взети допълнителни мерки за безопасност, които според МААЕ напълно изключват авария с такава тежест: тъй като проектният живот е изчерпан, такива реактори трябва да бъдат заменени с ново поколение реактори с повишена безопасност. Въпреки това повратна точка в общественото мнение относно безопасното използване на ядрената енергия явно няма да настъпи скоро. Проблемът с погребването на радиоактивните отпадъци е много остър за цялата световна общност. Сега вече има методи за витрификация, битумизиране и циментиране на радиоактивни отпадъци от атомни електроцентрали, но са необходими площи за изграждане на гробища, където тези отпадъци да бъдат съхранявани за вечно съхранение. Страните с малка територия и голяма гъстота на населението изпитват сериозни трудности при решаването на този проблем.

1. ТЕЦ. Топлоенергийни (електрически) централи. Те се основават на обработката (изгарянето) на твърди горивни носители, като въглища.

1. Голям обем на производство на електроенергия.

2. Най-лесен за работа.

3. Самият принцип на действие и конструкцията им са много прости.

4. Евтини, лесно достъпни.

5. Осигуряват работни места.

1. Те ​​осигуряват по-малко електроенергия от водноелектрическите централи и атомните електроцентрали.

2. Опасни за околната среда - замърсяване на околната среда, парников ефект, изискват потребление на невъзобновяеми ресурси (като въглища).

3. Поради примитивизма си те просто са морално остарели.

ВЕЦ - ВЕЦ. Въз основа на използването на водни ресурси, реки, цикли на приливи и отливи.

1. Относително екологичен.

2. Дават в пъти повече електроенергия от ТЕЦ-овете.

3. Те могат да предоставят допълнителни подпроизводствени структури.

4. Работни места.

5. По-лесен за работа от атомните електроцентрали. .

1. Отново безопасността на околната среда е относителна (експлозия на язовир, замърсяване на водата при липса на пречиствателен цикъл, дисбаланс).

2. Високи строителни разходи.

3. Те осигуряват по-малко енергия от атомните електроцентрали.

АЕЦ - Атомни електроцентрали. Най-модерният ES в момента по отношение на нивото на мощност. Използват се уранови пръти от изотопа на урана -278 и енергията на атомна реакция.

1. Относително ниска консумация на ресурси. Най-важният е уранът.

2. Най-мощните централи за производство на електроенергия. Една електрозахранваща система може да захранва цели градове и мегаполиси, като цяло покрива огромни територии.

3. По-модерни от ТЕЦ.

4. Осигуряват голям брой работни места.

5. Отворете пътя за създаване на по-модерни електронни системи.

1. Постоянно замърсяване на околната среда. Смог, радиация.

2. Консумация на редки ресурси – уран.

3. Използване и замърсяване на водата.

4. Възможна заплаха от екологична супер катастрофа. В случай на загуба на контрол върху ядрените реакции, нарушения на цикъла на охлаждане (най-яркият пример и за двете грешки е Чернобил; атомната електроцентрала все още е затворена със саркофаг, най-лошата екологична катастрофа в историята на човечеството), външно влияние ( земетресение, пример - Фукушима), военна атака или експлозия от терористи - екологична катастрофа е много вероятна (или почти сто процента) и заплахата от експлозия на атомна електроцентрала също е много вероятна - това е експлозия, ударна вълна и най-важното радиоактивно замърсяване на огромна територия, ехото от такава катастрофа може да удари целия свят. Следователно атомната електроцентрала, наред с ОМУ (оръжия за масово унищожение), е едно от най-опасните постижения на човечеството, въпреки че атомната електроцентрала е мирен атом. Първата атомна електроцентрала е създадена в СССР.

Енергийната индустрия трябва да се развива не само в посока на използване на възобновяеми ресурси, но и за разработване на по-модерни видове енергийни системи, които ще бъдат фундаментално нови по своята основа и начин на работа. Хипотетично скоро ще започне изследването на космоса, както и проникването в други тайни на микросвета и като цяло физиците могат да дадат невероятни резултати. Довеждането на атомните електроцентрали до максимално съвършенство също е обещаващ път за развитие на енергетиката.

На този етап, разбира се, най-вероятният и осъществим вариант е развитието на комплекси от вятърни турбини, слънчеви панели и ПОДОБРЯВАНЕ на водноелектрически централи и атомни електроцентрали до максимално съвършенство.

Широкото използване на ядрената енергия започна благодарение на научно-техническия прогрес не само във военната област, но и за мирни цели. Днес е невъзможно без него в индустрията, енергетиката и медицината.

Използването на ядрената енергия обаче има не само предимства, но и недостатъци. На първо място, това е опасността от радиация, както за хората, така и за околната среда.

Използването на ядрената енергия се развива в две посоки: използване в енергетиката и използване на радиоактивни изотопи.

Първоначално атомната енергия беше предназначена да се използва само за военни цели и всички разработки вървяха в тази посока.

Използване на ядрената енергия във военната сфера

Голямо количество високоактивни материали се използват за производството на ядрени оръжия. Експертите смятат, че ядрените бойни глави съдържат няколко тона плутоний.

Ядрените оръжия се разглеждат, защото причиняват разрушения на огромни територии.

Въз основа на техния обхват и мощност на заряда ядрените оръжия се разделят на:

• тактически.
• Оперативно-тактически.
• Стратегически.

Ядрените оръжия се делят на атомни и водородни. Ядрените оръжия се основават на неконтролирани верижни реакции на делене на тежки ядра и реакции за верижна реакция се използва уран или плутоний.

Съхраняването на толкова големи количества опасни материали е голяма заплаха за човечеството. А използването на ядрена енергия за военни цели може да доведе до тежки последици.

Ядрено оръжие е използвано за първи път през 1945 г. за атака срещу японските градове Хирошима и Нагасаки. Последствията от тази атака бяха катастрофални. Както е известно, това беше първото и последно използване на ядрена енергия във война.

Международна агенция за атомна енергия (МААЕ)

МААЕ е създадена през 1957 г. с цел развитие на сътрудничеството между страните в областта на използването на атомната енергия за мирни цели. От самото начало агенцията изпълнява програма „Ядрена безопасност и опазване на околната среда“.

Но най-важната функция е контролът върху дейността на държавите в ядрената сфера. Организацията гарантира, че развитието и използването на ядрена енергия се извършва само за мирни цели.

Целта на тази програма е да осигури безопасното използване на ядрената енергия, защитавайки хората и околната среда от въздействието на радиацията. Агенцията проучи и последствията от аварията в атомната електроцентрала в Чернобил.

Агенцията също така подкрепя изучаването, развитието и прилагането на ядрена енергия за мирни цели и действа като посредник при обмена на услуги и материали между членовете на агенцията.

Заедно с ООН МААЕ определя и определя стандарти в областта на безопасността и здравето.

Ядрената енергия

През втората половина на четиридесетте години на ХХ век съветските учени започват да разработват първите проекти за мирно използване на атома. Основната посока на тези разработки беше електроенергетиката.

И през 1954 г. е построена станция в СССР. След това в САЩ, Великобритания, Германия и Франция започват да се разработват програми за бързо развитие на ядрената енергетика. Но повечето от тях не бяха изпълнени. Както се оказа, атомната електроцентрала не може да се конкурира с централи, работещи с въглища, газ и мазут.

Но след началото на световната енергийна криза и покачването на цените на петрола търсенето на ядрена енергия се увеличи. През 70-те години на миналия век експертите смятаха, че мощността на всички атомни електроцентрали може да замени половината от електроцентралите.

В средата на 80-те години растежът на ядрената енергия отново се забави и страните започнаха да преразглеждат плановете си за изграждане на нови атомни електроцентрали. Това беше улеснено както от политиките за пестене на енергия и по-ниските цени на петрола, така и от аварията в Чернобилската централа, която имаше отрицателни последици не само за Украйна.

След това някои страни спряха изцяло да строят и експлоатират атомни електроцентрали.

Ядрена енергия за космически полети

Повече от три дузини ядрени реактори излетяха в космоса и бяха използвани за генериране на енергия.

За първи път американците използваха ядрен реактор в космоса през 1965 г. Като гориво е използван уран-235. Работил е 43 дни.

В Съветския съюз реакторът Ромашка беше пуснат в Института по атомна енергия. Трябваше да се използва на космически кораби заедно с Но след всички тестове той така и не беше изстрелян в космоса.

Следващата ядрена инсталация "Бук" беше използвана на спътник за радарно разузнаване. Първият апарат е изстрелян през 1970 г. от космодрума Байконур.

Днес Роскосмос и Росатом предлагат да се конструира космически кораб, който ще бъде оборудван с ядрен ракетен двигател и ще може да достигне Луната и Марс. Но засега всичко е на етап предложение.

Приложение на ядрената енергия в промишлеността

Ядрената енергия се използва за повишаване на чувствителността на химическия анализ и производството на амоняк, водород и други химикали, използвани за производството на торове.

Ядрената енергия, чието използване в химическата промишленост прави възможно получаването на нови химични елементи, помага да се пресъздадат процесите, протичащи в земната кора.

Ядрената енергия се използва и за обезсоляване на солена вода. Приложението в черната металургия позволява извличането на желязо от желязна руда. В цвят - използва се за производство на алуминий.

Използване на ядрената енергия в селското стопанство

Използването на ядрена енергия в селското стопанство решава проблемите на развъждането и помага при контрола на вредителите.

Ядрената енергия се използва за предизвикване на мутации в семената. Това се прави, за да се получат нови сортове, които дават по-висок добив и са устойчиви на болести по културите. По този начин повече от половината пшеница, отглеждана в Италия за производство на тестени изделия, е отгледана чрез мутации.

Радиоизотопите се използват и за определяне на най-добрите методи за прилагане на торове. Например, с тяхна помощ беше установено, че при отглеждане на ориз е възможно да се намали прилагането на азотни торове. Това не само спестява пари, но и запазва околната среда.

Малко странно използване на ядрената енергия е облъчването на ларви на насекоми. Това се прави с цел премахването им по екологичен начин. В този случай насекомите, излизащи от облъчените ларви, нямат потомство, но в други отношения са съвсем нормални.

Ядрена медицина

Медицината използва радиоактивни изотопи за поставяне на точна диагноза. Медицинските изотопи имат кратък полуживот и не представляват особена опасност както за околните, така и за пациента.

Друго приложение на ядрената енергия в медицината беше открито съвсем наскоро. Това е позитронно-емисионна томография. Може да помогне за откриване на рак в ранните му стадии.

Приложение на ядрената енергия в транспорта

В началото на 50-те години на миналия век бяха направени опити за създаване на танк с ядрен двигател. Разработката започва в САЩ, но проектът никога не е реализиран. Главно поради факта, че в тези танкове не можеха да решат проблема с екранирането на екипажа.

Известната компания Ford работи върху автомобил, който ще работи с ядрена енергия. Но производството на такава машина не надхвърли макета.

Работата е там, че ядрената инсталация зае много място и колата се оказа много голяма. Компактни реактори така и не се появиха, така че амбициозният проект беше отхвърлен.

Вероятно най-известният транспорт, който работи с ядрена енергия, са различни кораби както за военни, така и за граждански цели:

• Транспортни съдове.
• Самолетоносачи.
• Подводници.
• Крайцери.
• Атомни подводници.

Плюсове и минуси на използването на ядрена енергия

Днес делът на световното производство на енергия е приблизително 17 процента. Въпреки че човечеството го използва, запасите му не са безкрайни.

Поради това се използва като алтернатива, но процесът на получаване и използване е свързан с голям риск за живота и околната среда.

Разбира се, ядрените реактори непрекъснато се подобряват, вземат се всички възможни мерки за безопасност, но понякога това не е достатъчно. Пример са авариите в Чернобил и Фукушима.

От една страна, правилно работещият реактор не излъчва никаква радиация в околната среда, докато топлоелектрическите централи отделят голямо количество вредни вещества в атмосферата.

Най-голямата опасност идва от отработеното гориво, неговата преработка и съхранение. Защото до днес не е изобретен напълно безопасен метод за обезвреждане на ядрените отпадъци.

Ядрената енергия (атомна енергия) е клон на енергетиката, занимаващ се с производството на електрическа и топлинна енергия чрез преобразуване на ядрена енергия.

Основата на ядрената енергетика са атомните електроцентрали (АЕЦ). Източникът на енергия в атомната електроцентрала е ядрен реактор, в който протича контролирана верижна реакция.

Опасността е свързана с проблеми с изхвърлянето на отпадъци, аварии, водещи до екологични и причинени от човека бедствия, както и възможността за използване на щети върху тези обекти (заедно с други: водноелектрически централи, химически заводи и др.) с конвенционални оръжия или в резултат на терористична атака - като оръжие за масово унищожение. „Двойната употреба“ на предприятията за ядрена енергия, възможното изтичане (както санкционирано, така и криминално) на ядрено гориво от производството на електроенергия и използването му за производство на ядрени оръжия е постоянен източник на обществена загриженост, политически интриги и причини за военни действие.

Ядрената енергия е най-екологичният вид енергия. Това е най-очевидно при запознаване с атомните електроцентрали в сравнение например с водноелектрическите централи или топлоелектрическите централи е тяхната практическа независимост от източници на гориво поради малкия обем на използваното гориво топлоелектрическите централи, общите годишни емисии на вредни вещества, които включват серен диоксид, азотни оксиди, въглеводороди, алдехиди и летлива пепел, липсват напълно на същото ниво като изграждането на топлоелектрически централи или малко по-високо. При нормална експлоатация на атомна електроцентрала емисиите на радиоактивни елементи в околната среда са изключително незначителни. Те са средно 2-4 пъти по-малко, отколкото от ТЕЦ със същата мощност.

Авария в атомната електроцентрала в Чернобил, Чернобилска авария - разрушаването на 26 април 1986 г. на четвъртия енергоблок на атомната електроцентрала в Чернобил, разположен на територията на Украинската ССР (сега Украйна). Разрушението е експлозивно, реакторът е напълно разрушен, голямо количество радиоактивни вещества са изхвърлени в околната среда, 31 души са загинали през първите 3 месеца след аварията. дългосрочните ефекти на радиацията, идентифицирани през следващите 15 години, причиниха смъртта на 60 до 80 души. 134 души са претърпели лъчева болест с различна тежест, повече от 115 хиляди души са евакуирани от 30-километровата зона. Бяха мобилизирани значителни средства за отстраняване на последствията; повече от 600 хиляди души участваха в ликвидирането на последствията от аварията.

В резултат на аварията около 5 милиона хектара земя бяха изтеглени от селскостопанска употреба, около атомната електроцентрала беше създадена 30-километрова забранена зона, стотици малки населени места бяха унищожени и погребани (затрупани с тежко радиоактивно оборудване). разпространява под формата на аерозоли, които постепенно се утаяват на повърхността на земята.

РАО - радиоактивни отпадъци - твърди, течни или газообразни продукти на ядрената енергетика и други индустрии, съдържащи радиоактивни изотопи, са РАО - всички радиоактивни и замърсени материали, образувани по време на използването на радиоактивност от хората и не намиращи се по-нататък. използване.Рао включва отработените горивни елементи на атомни електроцентрали (горивни пръти), конструкции на АЕЦ при техния демонтаж и ремонт, радиоактивни части от медицински изделия, работно облекло на служители на АЕЦ и др. е изключена възможността за изпускането им в околната среда.

Погребване на радиоактивни отпадъци в скали.

Днес е общопризнато (включително от МААЕ), че най-ефективното и безопасно решение на проблема с окончателното погребване на радиоактивните отпадъци е тяхното погребване в хранилища на дълбочина най-малко 300-500 m в дълбоки геоложки образувания в съответствие с принципът на многобариерна защита и задължителното прехвърляне на течни радиоактивни отпадъци в втвърдено състояние е доказал, че при определен избор на геоложки структури няма изтичане на радионуклиди от подземното пространство в околната среда.

Погребение близо до повърхността.

МААЕ определя тази опция като погребване на радиоактивни отпадъци, със или без инженерни бариери, в:

1. Приповърхностни погребения на нивото на земята. Тези погребения са разположени на или под повърхността, където защитното покритие е с дебелина приблизително няколко метра. Контейнерите за отпадъци се поставят в изградени складови камери, като при запълване на камерите те се пълнят (засипват). В крайна сметка те ще бъдат затворени и покрити с непропусклива преграда и горен почвен слой.

2.2. Близо до повърхността погребения в пещери под нивото на земята. За разлика от близкото погребване на нивото на земята, където изкопаването се извършва от повърхността, плиткото погребване изисква подземно изкопаване, но депото се намира на няколко десетки метра под повърхността на земята и е достъпно през леко наклонен отвор на мина.

Директно впръскване

Този подход включва инжектиране на течни радиоактивни отпадъци директно в скално образувание дълбоко под земята, което е избрано поради неговите подходящи характеристики за задържане на отпадъци (тоест минимизиране на всяко по-нататъшно движение след инжектирането).

Извозване на море.

Погребването в морето се отнася до радиоактивни отпадъци, превозвани на кораби и изхвърляни в морето в опаковки, проектирани:

Да експлодират на дълбочина, което води до директно освобождаване и разпръскване на радиоактивен материал в морето, или

Да се ​​гмурнеш до морското дъно и да го достигнеш непокътнат.

След известно време физическото задържане на контейнерите вече няма да е ефективно и радиоактивните вещества ще се разпръснат и ще се разредят в морето. По-нататъшното разреждане ще доведе до мигриране на радиоактивни вещества от мястото на изхвърляне поради влиянието на теченията. Методът за погребване на ниско и средноактивни отпадъци в морето се практикува от известно време.

Свързана информация.

Какви са предимствата на атомните електроцентрали пред другите видове производство на енергия?

Основно предимство- практическа независимост от източници на гориво поради малкия обем на използваното гориво, например 54 горивни касети с обща маса от 41 тона на енергоблок с реактор ВВЕР-1000 за 1-1,5 години (за сравнение, само Troitskaya GRES с капацитет от 2000 MW изгаря за ден два влака въглища). Разходите за транспортиране на ядрено гориво, за разлика от традиционното гориво, са незначителни. В Русия това е особено важно в европейската част, тъй като доставката на въглища от Сибир е твърде скъпа.
Голямо предимство на атомната електроцентрала е нейната относителна екологична чистота. В топлоелектрическите централи общите годишни емисии на вредни вещества, които включват серен диоксид, азотни оксиди, въглеродни оксиди, въглеводороди, алдехиди и летлива пепел, на 1000 MW инсталирана мощност варират от приблизително 13 000 тона годишно при топлинна енергия, работеща с газ инсталации до 165 000 в топлоелектрически централи с въглищен прах. В атомните централи няма такива емисии. Топлоелектрическа централа с мощност 1000 MW консумира 8 милиона тона кислород годишно за окисляване на горивото, докато атомните електроцентрали изобщо не консумират кислород. В допълнение, въглищна станция произвежда по-голямо специфично (на единица произведена електроенергия) изпускане на радиоактивни вещества. Въглищата винаги съдържат естествени радиоактивни вещества; когато се изгарят, те почти напълно навлизат във външната среда. В същото време специфичната активност на емисиите от топлоелектрическите централи е няколко пъти по-висока от тази на атомните електроцентрали. Също така, някои атомни електроцентрали отнемат част от топлината за нуждите на отоплението и топла вода на градовете, което намалява непроизводителните топлинни загуби, има съществуващи и перспективни проекти за използване на „допълнителна“ топлина в енергийно-биологични комплекси (риба земеделие, отглеждане на стриди, отопление на оранжерии и др.). Освен това в бъдеще е възможно да се реализират проекти, комбиниращи атомни електроцентрали с газотурбинни агрегати, включително като „добавки“ към съществуващи атомни електроцентрали, което може да позволи постигане на ефективност, подобна на тази на топлоелектрическите централи.
За повечето страни, включително Русия, производството на електричество в атомните електроцентрали не е по-скъпо, отколкото в прахообразните въглищни и особено в топлоелектрическите централи на газьол. Предимството на атомните електроцентрали в себестойността на произведената електроенергия е особено забележимо по време на така наречените енергийни кризи, започнали в началото на 70-те години. Падащите цени на петрола автоматично намаляват конкурентоспособността на атомните електроцентрали.
Разходите за изграждане на атомна електроцентрала са приблизително на същото ниво като изграждането на топлоелектрически централи или малко по-високи.