Минусы атомной энергетики. Достоинства и недостатки аэс
Повсеместное применение ядерной энергии началось благодаря научно-техническому прогрессу не только в военной области, но и в мирных целях. Сегодня нельзя обойтись без нее в промышленности, энергетике и медицине.
Вместе с тем, использование ядерной энергии имеет не только преимущества, но и недостатки. Прежде всего, это опасность радиации, как для человека, так и для окружающей среды.
Применение ядерной энергии развивается в двух направлениях: использование в энергетике и использование радиоактивных изотопов.
Изначально атомную энергию предполагалось использовать только в военных целях, и все разработки шли в этом направлении.
Использование ядерной энергии в военной сфере
Большое количество высокоактивных материалов используют для производства ядерного оружия. По оценкам экспертов, ядерные боеголовки содержат несколько тонн плутония.
Ядерное оружие относят к потому что оно производит разрушения на огромных территориях.
По радиусу действия и мощности заряда ядерное оружие делится на:
- Тактическое.
- Оперативно-тактическое.
- Стратегическое.
Ядерные боеприпасы делят на атомные и водородные. В основу ядерного оружия положены неуправляемые цепные реакции деления тяжелых ядер и реакции Для цепной реакции используют уран либо плутоний.
Хранение такого большого количества опасных материалов - это большая угроза для человечества. А применение ядерной энергии в военных целях может привести к тяжелым последствиям.
Впервые ядерное оружие было применено в 1945 году для атаки на японские города Хиросима и Нагасаки. Последствия этой атаки были катастрофичными. Как известно, это было первое и последнее применение ядерной энергии в войне.
Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ)
МАГАТЭ создано в 1957 году с целью развития сотрудничества между странами в области использования атомной энергии в мирных целях. С самого начала агентство осуществляет программу «Ядерная безопасность и защита окружающей среды».
Но самая главная функция - это контроль за деятельностью стран в ядерной сфере. Организация контролирует, чтобы разработки и использование ядерной энергии происходили только в мирных целях.
Цель этой программы - обеспечивать безопасное использование ядерной энергии, защита человека и экологии от воздействия радиации. Также агентство занималось изучением последствий аварии на Чернобыльской АЭС.
Также агентство поддерживает изучение, развитие и применение ядерной энергии в мирных целях и выступает посредником при обмене услугами и материалами между членами агентства.
Вместе с ООН МАГАТЭ определяет и устанавливает нормы в области безопасности и охраны здоровья.
Атомная энергетика
Во второй половине сороковых годов двадцатого столетия советские ученые начали разрабатывать первые проекты мирного использования атома. Главным направлением этих разработок стала электроэнергетика.
И в 1954 году в СССР построили станцию. После этого программы быстрого роста атомной энергетики начали разрабатывать в США, Великобритании, ФРГ и Франции. Но большинство из них не были выполнены. Как оказалось, АЭС не смогла конкурировать со станциями, которые работают на угле, газе и мазуте.
Но после начала мирового энергетического кризиса и подорожания нефти спрос на атомную энергетику вырос. В 70-х годах прошлого столетия эксперты считали, что мощность всех АЭС сможет заменить половину электростанций.
В середине 80-х рост атомной энергетики снова замедлился, сраны начали пересматривать планы на сооружение новых АЭС. Этому способствовали как политика энергосбережения и снижение цены на нефть, так и катастрофа на Чернобыльской станции, которая имела негативные последствия не только для Украины.
После некоторые страны вообще прекратили сооружение и эксплуатацию атомных электростанций.
Атомная энергия для полетов в космос
В космос слетало более трех десятков ядерных реакторов, они использовались для получения энергии.
Впервые ядерный реактор в космосе применили американцы в 1965 году. В качестве топлива использовался уран-235. Проработал он 43 дня.
В Советском Союзе реактор «Ромашка» был запущен в Институте атомной энергии. Его предполагалось использовать на космических аппаратах вместе с Но после всех испытаний он так и не был запущен в космос.
Следующая ядерная установка «Бук» была применена на спутнике радиолокационной разведки. Первый аппарат был запущен в 1970 году с космодрома Байконур.
Сегодня «Роскосмос» и «Росатом» предлагают сконструировать космический корабль, который будет оснащен ядерным ракетным двигателем и сможет добраться до Луны и Марса. Но пока что это все на стадии предложения.
Применение ядерной энергии в промышленности
Атомная энергия применяется для повышения чувствительности химического анализа и производства аммиака, водорода и других химических реагентов, которые используются для производства удобрений.
Ядерная энергия, применение которой в химической промышленности позволяет получать новые химические элементы, помогает воссоздавать процессы, которые происходят в земной коре.
Для опреснения соленых вод также применяется ядерная энергия. Применение в черной металлургии позволяет восстанавливать железо из железной руды. В цветной - применяется для производства алюминия.
Использование ядерной энергии в сельском хозяйстве
Применение ядерной энергии в сельском хозяйстве решает задачи селекции и помогает в борьбе с вредителями.
Ядерную энергию применяют для появления мутаций в семенах. Делается это для получения новых сортов, которые приносят больше урожая и устойчивы к болезням сельскохозяйственных культур. Так, больше половины пшеницы, выращиваемой в Италии для изготовления макарон, было выведено с помощью мутаций.
Также с помощью радиоизотопов определяют лучшие способы внесения удобрений. Например, с их помощью определили, что при выращивании риса можно уменьшить внесение азотных удобрений. Это не только сэкономило деньги, но и сохранило экологию.
Немного странное использование ядерной энергии - это облучение личинок насекомых. Делается это для того, чтобы выводить их безвредно для окружающей среды. В таком случае насекомые, появившееся из облученных личинок, не имеют потомства, но в остальных отношениях вполне нормальны.
Ядерная медицина
Медицина использует радиоактивные изотопы для постановки точного диагноза. Медицинские изотопы имеют малый период полураспада и не представляет особой опасности как для окружающих, так и для пациента.
Еще одно применение ядерной энергии в медицине было открыто совсем недавно. Это позитронно-эмиссионная томография. С ее помощью можно обнаружить рак на ранних стадиях.
Применение ядерной энергии на транспорте
В начале 50-х годов прошлого века были предприняты попытки создать танк на ядерной тяге. Разработки начались в США, но проект так и не был воплощен в жизнь. В основном из-за того, что в этих танках так и не смогли решить проблему экранирования экипажа.
Известная компания Ford трудилась над автомобилем, который бы работал на ядерной энергии. Но дальше макета производство такой машины не зашло.
Все дело в том, что ядерная установка занимала очень много места, и автомобиль получался очень габаритным. Компактные реакторы так и не появились, поэтому амбициозный проект свернули.
Наверное, самый известный транспорт, который работает на ядерной энергии - это различные суда как военного, так и гражданского назначения:
- Транспортные суда.
- Авианосцы.
- Подводные лодки.
- Крейсеры.
- Атомные подводные лодки.
Плюсы и минусы использования ядерной энергии
Сегодня доля в мировом производстве энергии составляет примерно 17 процентов. Хотя человечество использует но его запасы не бесконечны.
Поэтому, как альтернативный вариант, используется Но процесс его получения и использования связан с большим риском для жизни и окружающей среды.
Конечно, постоянно совершенствуются ядерные реакторы, предпринимаются все возможные меры безопасности, но иногда этого недостаточно. Примером могут служить аварии на Чернобыльской и Фукусиме.
С одной стороны, исправно работающий реактор не выбрасывает в окружающую среду никакой радиации, тогда как из тепловых электростанций в атмосферу попадает большое количество вредных веществ.
Самую большую опасность представляет отработанное топливо, его переработка и хранение. Потому что на сегодняшний день не изобретен полностью безопасный способ утилизации ядерных отходов.
За 40 лет развития атомной энергетики в мире построено около 400 энергоблоков в 26 странах мира с суммарной энергетической модностью около 300 млн. кВт. Основными преимуществами атомной энергетики являются высокая конечная рентабельность и отсутствие выбросов в атмосферу продуктов сгорания, основными недостатками потенциальная опасность радиоактивного заражения окружающей среды продуктами деления ядерного топлива при аварии и проблема переработки использованного ядерного топлива.
Остановимся сначала на преимуществах. Рентабельность атомной энергетики складывается из нескольких составляющих. Одна из них независимость от транспортировки топлива. Если для электростанции мощностью 1 млн. кВт требуется в год около 2 млн. т.у.т., то для блока ВВЭР-1000 понадобится доставить не более 30 т. обогащенного урана, что практически сводит к нулю расходы на перевозку топлива. Использование ядерного топлива для производства энергии не требует кислорода и не сопровождается постоянным выбросом продуктов сгорания, что, соответственно, не потребует строительства сооружений для очистки выбросов в атмосферу. Города, находящиеся вблизи атомных станций, являются в основном экологически чистыми зелеными городами во всех странах мира, а если это не так, то это происходит из-за влияния других производств и объектов, расположенных на этой же территории. В этом отношении ТЭС дают совсем иную картину. Анализ экологической ситуации в России показывает, что на долю ТЭС приходится более 25% всех вредных выбросов в атмосферу. Около 60% выбросов ТЭС приходится на европейскую часть и Урал, где экологическая нагрузка существенно превышает предельную. Наиболее тяжелая экологическая ситуация сложилась в Уральском, Центральном и Поволжском районах, где нагрузки, создаваемые выпадением серы и азота, в некоторых местах превышают критические в 2-2,5 раза.
К недостаткам ядерной энергетики следует отнести потенциальную опасность радиоактивного заражения окружающей среды при тяжелых авариях типа Чернобыльской. Сейчас на АЭС, использующих реакторы типа Чернобыльского, приняты меры дополнительной безопасности, которые, по заключению МАГАТЭ, полностью исключают аварию подобной тяжести: по мере выработки проектного ресурса такие реакторы должны быть заменены реакторами нового поколения повышенной безопасности. Тем не менее в общественном мнении перелом по отношению к безопасному использованию атомной энергии произойдет, по-видимому, не скоро. Проблема утилизации радиоактивных отходов стоит очень остро для всего мирового сообщества. Сейчас уже существуют методы остекловывания, битумирования и цементирования радиоактивных отходов АЭС, но требуются территории для сооружения могильников, куда будут помещаться эти отходы на вечное хранение. Страны с малой территорией и большой плотностью населения испытывают серьезные трудности при решении этой проблемы.
«Атомная энергетика» - Экономический рост и энергетика ГОЭЛРО-2. Энергетика и экономический рост Роль атомной генерации. Экономический рост и энергетика Инновационный сценарий МЭРТ. Источник: Минэнерго. Источник: Исследование Томского политехнического университета. Повышение энергоэффективности – экономия 360 – 430 млн тут Энергоемкость ВВП в 20 – 59-60% от 07.
«Атомные электростанции в России» - Схема работы АЭС. Плавучая атомная электростанция (ПАТЭС). Принцип работы АЭС. Классификация АЭС по виду отпускаемой энергии. Классификация АЭС по типу реакторов. Получение электроэнергии на АЭС. Действующие АЭС России. Характеристики ВВЭР-1000. География планируемого размещения ПАТЭС в России. Проектируемые атомные станции.
«Атомная опасность» - Вероятностный анализ безопасности атомных. Недопустимая зона. Безопасность и риск. Вероятностный анализ. Анализ безопасности РУ. Анализ риска. Распространение в различных областях науки. Методология оценки риска. Величина риска. Социальные ценности. Зарубежные подходы к проблеме "риска". Упрощение вероятностного подхода.
«Атомная энергетика России» - Необходим переход на сухой способ хранения ОЯТ. Состояние и ближайшие перспективы развития атомной энергетики мира. Принцип внутренне присущей безопасности: Развитие радиохимического производства по переработке топлива. Комплекс по обеспечению ядерной и радиационной безопасности (ЯРБ). Создание альтернативных нынешним монополистам поставщиков основного оборудования.
«Проблемы атомной энергетики» - Особенно остро стоит проблема быстрого исчерпания запасов органических природных энергоресурсов. Классификация ядерных реакторов. 1 кг природного урана заменяет 20 т угля. Атомная энергетика не потребляет кислорода и имеет ничтожное количество выбросов при нормальной эксплуатации. Атомная энергетика.
«Атомная электростанция» - Презентация по физике по теме «Атомные технологии». Используемые источники информации. Тепловыделяющий элемент(ТВЭЛ). Самый известный реактор использующий управляемый ядерный синтез – солнце. На рисунке показана схема работы атомной электростанции. Термоядерные реакторы. АЭС различаются по типу реакторов и по виду отпускаемой энергии.
Всего в теме 12 презентаций
Думаю, что на территории стран бывшего союза, когда речь заходит об атомных электростанциях, у очень многих сразу мельком в голове проходит мысль о трагедии в Чернобыле. Это не так просто забыть и я хотел бы разобраться в принципе работы этих станций, а также выяснить их плюсы и минусы.
Принцип работы атомной электростанции
АЭС является некой ядерной установкой, перед которой ставится цель - производить энергию, а впоследствии - электричество. Вообще, началом эпохи АЭС можно считать сороковые года прошлого столетия. В СССР разрабатывались различные проекты по поводу использования атомной энергии не в военных целях, а в мирных. Одной из таких мирных целей была добыча электроэнергии. В конце 40-х начались первые работы по воплощению этой идеи в жизнь. Такие станции работают на водяном реакторе, из которого выделяется энергия и передается в разные теплоносители. В процессе всего это дела выделяется пар, который охлаждается в конденсаторе. А после через генераторы ток идет в дома жителей городов.
Все плюсы и минусы АЭС
Начну с самого основного и жирного плюса - нету никакой зависимости от большого использования топлива. К тому же, затраты на то, чтобы перевезти ядерное топливо будут крайне малы в отличие от обычного. Хочу отметить, что это очень актуально для России, учитывая, что тот же уголь у нас доставляется из Сибири, а это крайне дорого.
Теперь с экологической точки зрения: количество выбросов в атмосферу за год - примерно 13 000 тонн и, как бы ни казалась эта цифра большой, по сравнению с другими предприятиями, показатель довольно мал. Другие плюсы и недостатки:
- используется очень много воды, что ухудшает экологию;
- производство электроэнергии практически такое же по стоимости, как и на ТЭС;
- большой недостаток - ужасные последствия аварий (примеров достаточно).
Еще хочу отметить, что, после того, как АЭС прекращает свою работу, её нужно обязательно ликвидировать, а это может стоить чуть ли не четверть от цены постройки. Несмотря на все недостатки, АЭС довольно распространены в мире.
Ядерная энергетика – единственный способ удовлетворить растущую потребность человечества в электричестве.
Никакие другие источники энергии не в состоянии произвести достаточное количество электричества. Его мировое потребление с 1990 по 2008 год выросло на 39 % и ежегодно увеличивается. Солнечная энергия не может удовлетворить индустриальные потребности в электричестве. Запасы нефти и угля истощаются. На 2016 год в мире функционировал 451 ядерный энергоблок. Суммарно энергоблоки выработали 10,7 % мирового объема генерации электричества. 20 % всей электроэнергии, вырабатываемой в России, производят атомные станции.
Энергия, выделяемая во время ядерной реакции, значительно превышает количество тепла, которое освобождается при горении.
1 кг урана, обогащенный до 4 %, выделяет количество энергии, эквивалентное сжиганию 60 тонн нефти или 100 тонн угля.
Безопасная работа атомных станций в сравнении с тепловыми.
С момента строительства первых атомных объектов произошло около трех десятков аварий, в четырех случаях произошел выброс вредных веществ в атмосферу. Число происшествий, связанных со взрывом метана на угольных шахтах, исчисляется десятками. Из-за устаревшего оборудования число аварий на ТЭС увеличивается с каждым годом. Последняя крупная авария в России произошла в 2016 году на Сахалине. Тогда без света остались 20 тысяч россиян. Взрыв в 2013 году на Углегорской ТЭС (Донецкая область, Украина) спровоцировал пожар, который не могли потушить в течение 15 часов. В атмосферу было выброшено большое количество токсичных веществ.
Независимость от ископаемых источников энергии.
Запасы природного топлива истощаются. Остатки угля и нефти оцениваются в 0,4 ИДж (1 ИДж = 10 24 Дж). Запасы урана превышают 2,5 ИДж. К тому же, уран может использоваться повторно. Ядерное топливо легко перевозить, расходы на транспортировку минимальны.
Сравнительная экологичность атомных электростанций.
В 2013 году мировые выбросы от использования ископаемого топлива для получения электричества составили 32 гигатонны. Сюда входят углеводороды и альдегиды, сернистый газ, оксиды азота. АЭС не потребляет кислород, ТЭС же использует кислород для окисления топлива и производит сотни тысяч тонн золы в год. Выбросы на АЭС происходят в редких случаях. Побочным эффектом их деятельности является эмиссия радионуклидов, которые распадаются в течение нескольких часов.
"Парниковый эффект" стимулирует страны ограничивать объемы сжигания угля и нефти. Атомные электростанции Европы ежегодно снижают эмиссию СО2 на 700 миллионов тонн.
Положительное влияние на экономику.
Строительство АЭС создает рабочие места на станции и в сопутствующих отраслях. Ленинградская АЭС, к примеру, обеспечивает локальные промышленные предприятия отоплением и горячей технической водой. Станция является источником медицинского кислорода для медучреждений и жидкого азота для предприятий. Гидротехнический цех поставляет потребителям питьевую воду. Объем производства энергии АЭС напрямую связан с ростом благосостояния района.
Незначительное количество действительно опасных отходов.
Отработанное ядерное топливо - источник энергии. Радиоактивные отходы составляют 5 % отработанного топлива. Из 50 кг отходов всего 2 кг нуждаются в длительном хранении и требуют серьезной изоляции.
Радиоактивные вещества смешивают с жидким стеклом и заливают в контейнеры с толстыми стенами из легированной стали. Железные контейнеры готовы обеспечить надежное хранение опасных веществ на протяжении 200-300 лет.
Строительство плавучих атомных электростанций (ПАТЭС) позволит обеспечить дешевой электроэнергией труднодоступные территории, в том числе и в сеймоопасных районах.
АЭС жизненно необходимы в труднодоступных районах Дальнего Востока и Крайнего Севера, но строительство стационарных станций экономически не оправдано в малонаселенных территориях. Выходом станет использование малых плавучих атомных тепловых станций. Первую в мире ПАТЭС "Академик Ломоносов" запустят осенью 2019 года на побережье Чукотского полуострова в Певеке. Строительство плавучего энергоблока (ПЭБ) ведется на Балтийском заводе Санкт-Петербурга. Всего планируется к 2020 году запустить в эксплуатацию 7 ПАТЭС. В числе плюсов использования плавучих АЭС:
- обеспечение дешевой электроэнергией и теплом;
- получение 40-240 тысяч кубометров пресной воды в сутки;
- отсутствие необходимости в срочной эвакуации населения при авариях на ПЭБ;
- повышенная удароустойчивость энергоблоков;
- потенциальный скачок в развитии экономики районов с ПАТЭС.
Предложить свой факт
Минусы ядерной энергии
Большие затраты на строительство АЭС.
Строительство современной атомной станции оценивается в 9 млрд долларов. По версии некоторых экспертов, расходы могут достигать 20-25 млрд евро. Стоимость одного реактора, в зависимости от его мощности и поставщика, колеблется в пределах 2-5 млрд долларов. Это в 4,4 раза выше стоимости ветряной энергетики и в 5 раз дороже солнечной. Срок окупаемости станции достаточно велик.
Запасы урана-235, который используют практически все АЭС, ограничены.
Запасов урана-235 хватит на 50 лет. Переход на использование комбинации из урана-238 и тория позволит вырабатывать энергию для человечества еще тысячу лет. Проблема в том, что для перехода на уран-238 и торий необходим уран-235. Использование всех запасов урана-235 сделает сделает переход невозможным.
Затраты на производство ядерной энергии превышают эксплуатационные расходы ветряных станций.
Исследователи компании «Energy Fair» представили отчет, который демонстрирует экономическую нецелесообразность использования ядерной энергии. 1 МВт/час, произведенный АЭС, обходится на 60 фунтов (96$) дороже аналогичного объема энергии, произведенного ветряными мельницами. Эксплуатация станций по расщеплению атома обходится в 202 фунта (323$) на 1 мвт/час, объекта ветроэнергетики - в 140 фунтов (224$).
Тяжелые последствия аварий на АЭС.
Риск аварий на объектах существует на протяжении всего срока эксплуатации атомных реакторов. Яркий пример - авария на ЧАЭС, на ликвидацию которой было направлено 600 тыс. человек. В течение 20 лет после аварии умерли 5 тысяч ликвидаторов. Реки, озера, лесные угодья, малые и крупные населенные пункты (5 млн га земель) стали непригодными для жизни. 200 тысяч км2 подверглись загрязнению. Авария стала причиной тысяч смертей, увеличения числа больных раком щитовидной железы. В Европе впоследствии зафиксировали 10 тысяч случаев рождения детей с уродствами.
Необходимость захоронения радиоактивных отходов.
Каждый этап расщепления атома связан с образованием опасных отходов. Сооружаются могильники для изоляции радиоактивных веществ до их полного распада, занимающие большие площади на поверхности Земли, расположенные в отдаленных местах мирового океана. 55 млн тонн радиоактивных отходов, захороненных на площади 180 гектаров в Таджикистане, рискуют проникнуть в окружающую среду. По данным на 2009 год, только 47 % радиоактивных отходов российских предприятий находятся в безопасном состоянии.
