Обеспечение энергетической безопасности - одна из ключевых задач любого современного государства. На сегодняшний день одним из самых передовых вариантов добычи электроэнергии является использование ядерных реакторов. В связи с этим строится атомная электростанция в Беларуси. Об этом промышленном объекте мы поговорим в статье.
Основная информация
Белорусская возводится в Гродненской области страны буквально в 50 километрах от столицы соседней Литвы - Вильнюса. Строительство началось в 2011 году, а завершиться по плану должно в 2019 году. Проектная мощность агрегата составляет 2400 МВт.
Островецкая площадка - место, где строится станция, - курируется российскими специалистами из компании "Атомстройэкспорт".
Несколько слов о проектировании
В Беларуси обойдётся государственному бюджету в 11 миллиардов американских долларов.
Сам же вопрос монтажа объекта в стране возник ещё в 1990-х годах, но окончательное решение о начале строительства было принято лишь в 2006 году. Основным местом для станции выбрали город Островец.
Влияние политики
Возводить АЭС, анализируя плюсы и минусы атомной энергетики, были готовы начать сразу же несколько иностранных держав: Китай, Чехия, США, Франция, Россия. Однако в итоге главным подрядчиком стала Российская Федерация. Хотя изначально считалось, что это строительство будет невыгодно РФ, которая планировала ввести в эксплуатацию свою АЭС в Калининградской области. Но все же в октябре 2011 года между россиянами и белорусами был подписан контракт на поставку оборудования в Белорусский город Островец.
Законодательный аспект
В Беларуси строится в соответствии с законом, регламентирующим показатели радиационной безопасности населения страны. В этом акте прописаны условия, обязательные для их обеспечения, которые позволят людям сохранить жизнь и здоровье в условиях эксплуатации АЭС.
Денежный займ
С самого начала разработки проекта окончательная стоимость его варьировалась, так как рассматривались различные типы реакторов. Изначально требовалось 9 миллиардов долларов, 6 из которых должны было пойти на само строительство, а 3 на создание всей необходимой инфраструктуры: линий ЛЭП, жилых домов для работников станции, железнодорожных путей и прочего.
Уже сразу стало понятно, что всей необходимой суммы у Белоруссии просто нет. И потому руководство страны планировало взять кредит у России, причём в виде "живых" денег. При этом сразу же белорусы сказали, что если денег они не получат, то строительство окажется под угрозой срыва. В свою очередь российские власти озвучили свои опасения по поводу того, что их соседи окажутся неспособными вернуть долг или используют полученные средства для поддержания экономики своей страны.
В связи с этим российские чиновники вынесли предложение сделать так, чтобы атомная электростанция в Беларуси стала совместным предприятием, однако белорусская сторона на это ответила отказом.
Точка в этом споре была поставлена 15 марта 2015 года, когда Путин посетил Минск и предоставил Беларуси 10 миллиардов для строительства станции. Ориентировочный срок окупаемости проекта около 20 лет.
Строительный процесс
Выемка грунта на объекте началась в 2011 году. А через два года Лукашенко подписал указ, дающий право российскому генподрядчику начать строительство такого огромного промышленного объекта, как атомная электростанция в Беларуси.
В конце мая 2014 года был полностью готов котлован, и стартовали работы по заливке фундамента здания второго В декабре 2015 года на станцию завезли корпус для первого реактора.
Чрезвычайные происшествия
В мае 2016 года в СМИ просочилась информация о том, что на строительной площадке АЭС якобы произошло обрушение металлоконструкции. Белорусский МИД в свою очередь передал официальный ответ литовцам, что никаких нештатных ситуаций на стройке не произошло.
Но к октябрю 2016 года количество официальных несчастных случаев во время возведения станции достигло десяти, три из которых оказались летальными.
Скандал
Как сообщил один из гражданских активистов Белоруссии, по его данным, 10 июля 2015 года во время репетиции установки корпуса реактора произошло его падение на землю. Планировалось, что на следующий день монтаж должен был пройти в присутствии журналистов и телевидения.
26 июля Министерство энергетики страны подтвердило факт ЧП, указав, что инцидент произошёл на площадке хранения корпуса во время его строповки для последующего перемещения в горизонтальном направлении. Данная вызвала мгновенную и крайне острую реакцию со стороны Литвы. 28 июля министр энергетики этой прибалтийской страны подал ноту белорусскому послу с просьбой уточнить все детали происшедшего и уведомить о них.
1 августа монтажные работы по установке корпуса были приостановлены и тогда же главный конструктор этого агрегата сказал, что проведенные теоретические расчёты, показали: реактор не получил серьёзных повреждений от падения. Такого же мнения придерживался и глава "Росатома", указавший на отсутствие оснований для запрета эксплуатации корпуса.
Однако совсем другого мнения придерживались физики-ядерщики и прочие технические специалисты. Все они в один голос говорили: применять упавший корпус в дальнейшем нельзя. Это объяснялось тем, что, учитывая вес изделия, сварочные швы и покрытие могли получить критические повреждения. Все эти дефекты впоследствии могли проявиться из-за непрерывного воздействия потока нейтронов и привести к окончательному разрушению всей конструкции. Кроме того, инженеры отмечали отсутствие полноценного опыта производства подобных корпусов у завода-изготовителя, расположенного в Волгодонске, который не выпускал подобные узлы более тридцати лет.
В итоге 11 августа министр энергетики Беларуси заявил, что реактор все-таки заменят. В результате, сроки окончания монтажных операций сдвинутся на неопределённый срок. В качестве решения проблемы "Росатом" вынес предложение использовать корпус реактора второго блока.
Протестные акции
В самой республике неоднократно были проведены многочисленные народные выступления против постройки АЭС. Также негативное отношение к возведению станции высказали чиновники высших рангов в Литве и Австрии. Оба этих государства отметили неготовность проекта к реализации по целому ряду причин.
Достоинства и недостатки атомной энергетики
Рассматривая плюсы и минусы атомной энергетики, стоит заметить, что за счет специфики протекания ядерных реакций, затраты потребляемого топлива достаточно малы. Это и является основным положительным моментом данного вида производства электричества. Также, как это ни странно звучит, но является экологически чистым. Даже ТЭС делает больше вредных выбросов в атмосферу, чем АЭС.
Из отрицательных моментов атомных реакторов можно отметить проблематичность процесса утилизации отходов и высокую опасность техногенных аварий, которые потенциально способны нанести вред миллионам людей.
Главные аргументы в пользу развития атомной энергетики – это сравнительная дешевизна энергии и небольшое количество отходов. В пересчете на единицу производимой энергии отходы от АЭС в тысячи раз меньше, чем на угольных ТЭС (1 стакан урана-235 дает столько же энергии, сколько 10 тыс. т угля). Достоинством АЭС является и отсутствие выбросов в атмосферу диоксида углерода, которое сопровождает производство электроэнергии при сжигании углеродистых энергоносителей.
Сегодня уже совершенно очевидно, что при нормальной работе АЭС экологический риск при получении энергии несравненно ниже, чем в угольной промышленности.
По примерным расчетам, закрытие уже существующих АЭС потребовало бы дополнительно сжигать ежегодно 630 млн. т угля, что привело бы к поступлению в атмосферу 2 млрд. т диоксида углерода и 4 млн. т токсичной и радиоактивной золы. Замена АЭС на ТЭС привела бы к 50-кратному увеличению смертности от атмосферного загрязнения. Для извлечения из атмосферы этого дополнительного диоксида углерода потребовалось бы посадить лес на площади, которая в 4-8 раз превышает территорию ФРГ.
У атомной энергетики есть серьезные оппоненты. Как неконкурентоспособную ее рассматривает в последних работах Л. Браун (Brown, 2001). Аргументами против развития атомной энергетики являются сложность обеспечения полной безопасности ядерного топливного цикла, а также риск аварий на АЭС. Историю развития атомной энергетики омрачают тяжелые аварии, которые произошли в Кыштыме и Чернобыле. Однако, вероятность аварий на современных АЭС крайне низка. Так, в Великобритании она составляет не более чем 1:1000000. В Японии строятся новые АЭС (в том числе и самая крупная в мире «Фукусима») в сейсмически опасных районах на берегу океана.
Перспективы атомной энергетики .
Исчерпание углеродистых энергоносителей, ограниченные возможности энергетики на основе ВИЭ и возрастающая потребность в энергии подталкивает большинство стран мира к развитию атомной энергетики, причем строительство АЭС начинается в развивающихся странах Южной Америки, Азии и Африки. Возобновляется ранее приостановленное строительство АЭС даже в странах, пострадавших от Чернобыльской катастрофы, – Украине, Белоруссии, РФ. Возобновляется работа АЭС в Армении.
Повышаются технологический уровень атомной энергетики и ее экологическая безопасность. Уже разработаны проекты внедрения новых, более экономичных реакторов, способных расходовать на получение единицы электроэнергии в 4-10 раз меньше урана, чем современные. Обсуждается вопрос об использовании в качестве «топлива» тория и плутония. Японские ученые считают, что плутоний можно сжигать без остатка и АЭС на плутонии могут быть самыми экологически чистыми, так как не дают радиоактивных отходов (РАО). По этой причине Япония активно скупает плутоний, освобождающийся при демонтаже ядерных боеголовок. Однако для перевода АЭС на плутониевое топливо нужна дорогостоящая модернизация ядерных реакторов.
Меняется ядерный топливный цикл, т.е. совокупность всех операций, сопровождающих добычу сырья для ядерного топлива, его подготовку к сжиганию в реакторах, процесс получения энергии и переработку, хранение и захоронение РАО. В некоторых странах Европы и в РФ осуществляется переход к закрытому циклу, при котором образуется меньше РАО, так как значительная часть их после переработки дожигается. Это позволяет не только снизить риск радиоактивного загрязнения среды (см. 10.4.4), но и в сотни раз уменьшить расходы урана, ресурсы которого исчерпаемы. При открытом цикле РАО не перерабатываются, а захораниваются. Он более экономичен, но экологически не оправдан. По этой схеме пока работают АЭС США.
В целом вопросы переработки и безопасного захоронения РАО технически разрешимы. В пользу развития атомной энергетики в последние годы высказывается и Римский клуб, эксперты которого сформулировали следующее положение: «Нефть – слишком дорого, уголь – слишком опасно для природы, вклад ВИЭ – слишком незначителен, единственный шанс – придерживаться ядерного варианта».
Минусы атомной энергетики после Чернобыльской аварии стали очевидными для мировой общественности, а события на «Фукусиме-1» окончательно доказали опасность использования «мирного атома». Считается, что вероятность крупных аварий на АЭС крайне низка, но за последние 50 лет произошло уже 3 крупных события, принесших значительный вред человечеству: Чернобыль, Фукусима и ПО «Маяк» (в 1957 году). На устранения последствий названных аварий уйдут десятки лет.
Минусы атомной энергетики заключаются не только в том, что существует угроза загрязнения окружающей среды в результате аварии, но и в том, что даже при работе в нормальном режиме АЭС производит радиоактивные отходы. Вода, охлаждающая турбины реакторов, обычно просто сбрасывается в ближайшие водоемы, а радиоактивный пар и другие газы выходят в атмосферу. А образующиеся в процессе выработки энергии радиоактивные отходы являются еще одним серьезным минусом атомной энергетики. В большинстве стран отработанное ядерное топливо не используется, и для его утилизации используются технологии складирования переработанного топлива в герметичных металлических контейнерах на свалках ядерных отходов. Но в ряде стран – во Франции, Японии, России и Великобритании – такое топливо подвергается дальнейшей переработке, что обеспечивает экономическую эффективность производства, но в результате получается еще большее количество радиоактивных отходов, ведь все оборудование, реактивы и даже одежда персонала подвергаются загрязнению. В настоящее время не разработана технология, которая позволила бы уменьшить эти явные минусы атомной энергетики и утилизировать ядерные отходы безопасно для окружающей среды.
Минусы атомной энергетики не ограничиваются только работой АЭС: ведь до того, как уран в виде ядерного топлива попадет в реактор, он проходит несколько этапов, и везде при этом оставляет за собой радиоактивный след. В процессе добычи урана в рудниках скапливаются радиоактивные газы – радий и радон, провоцирующие развитие разных форм онкологических заболеваний. Даже на этом начальном этапе минусы атомной энергетики очень велики – ведь здоровье тысяч людей, участвующих в процессе добычи или живущих рядом, подвергается большой опасности. В процессе последующей работы по обогащению урана количество радиоактивных отходов еще больше увеличивается. Сторонники использования атомной энергии обычно не озвучивают эти минусы атомной энергетики.
Следует отметить также, что в настоящее время не все минусы атомной энергетики оценены в должной мере, ведь в мире ни один реактор еще полностью не демонтирован. При этом уже сейчас большинство экспертов сходятся во мнении, что стоимость демонтажа будет очень высокой, по крайней мере, не меньше стоимости строительства реактора. В ближайшее десятилетие около 350 реакторов выработают свой ресурс, и они должны быть демонтированы, но способа сделать это безопасно и быстро пока не существует. Для этих целей в некоторых странах предлагают перевозить отработавшие реакторы в специальные могильники, а в других склоняются к строительству защитных саркофагов непосредственно над отработанным реактором.
Впрочем, несмотря на все озвученные минусы атомной энергетики, в мире сегодня работает 436 ядерных реакторов, их общая мощность около 351 тыс. МВт. Безусловно, это серьезный вклад в общемировую энергетическую систему, однако проводимые исследования гласят, что альтернативные источники энергии, не имеющие перечисленных минусов атомной энергетики, при существующих темпах развития технологий смогут вырабатывать такое количество электроэнергии уже через 10-15 лет. Антиядерные движения в разных странах мира занимают однозначную позицию: минусы атомной энергетики во много раз превышают получаемые выгоды, и потому строительство АЭС и производство ядерных отходов необходимо прекратить.
Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение
Климщинская средняя школа
Атомная энергетика: плюсы и минусы
исследовательская работа по физике
Серков Вадим,
обучающийся 10 класса
Руководитель: Голубцова Ирина
Викторовна, учитель физики
Климщина
2016
Оглавление
I .Введение.........................................................................................................3
II .Основная часть
Атомная энергетика……………………………………………………4
1.1.Получение атомной энергии………………………………………4
1.2. История развития атомной энергетики…………………………..7
1.3.Экономическое значение энергетики……………………………10
1.4. Объёмы производства атомной электроэнергии. ………..……12
1.5.Плюсы атомной энергетики……………………………………...14
1.6.Минусы атомной энергетики…………………………………….15
2.Результаты социологического опроса…………………………………19
III .Заключение……………………………………………………………..22
IV .Список использованной литературы………………………………….24
Введение
26 апреля исполняется 30 лет со дня катастрофы на Чернобыльской АЭС.
В небо взлетело и рассеялось огромное количество радиоактивных веществ. Люди в Чернобыле подверглись облучению в 90 раз большему, чем при падении бомбы на Хиросиму. По подсчетам Российской академии наук, чернобыльская катастрофа обернулась гибелью 60 тысяч человек в России и 140 тысяч в Беларуси и Украине.30 лет – большой срок для человека, но не для человечества. Эта трагедия заставила людей задуматься: «Атомная энергия-это добро или зло?»
Я тоже попытался найти ответ на этот вопрос, чтобы в дальнейшем помочь разобраться в нём моим сверстникам.
Цель исследования: выявить отношение людей к атомной энергетике.
Задачи:
- изучение процессов получения атомной энергии
Изучение истории развития атомной энергетики
Изучение значения атомной энергетики
Выявление проблем атомной энергетики
Разработка диагностического материала по проблеме исследования
Проведение соц.опроса среди людей разного возраста
Анализ результатов соц.опроса
Предмет исследования: отношение человека к вопросам атомной энергетики
1.Атомная энергетика
1.1.Получение атомной энергии
Атомная энергетика ( ядерная энергетика ) - это отрасль энергетики , занимающаяся производством электрической и тепловой энергии путём преобразования ядерной энергии.
Обычно для получения ядерной энергии используют или . Ядра делятся при попадании в них , при этом получаются новые нейтроны и осколки деления. Нейтроны деления и осколки деления обладают большой . В результате столкновений осколков с другими атомами эта кинетическая энергия быстро преобразуется в .
Топливный цикл
Атомная энергетика основана на использовании , совокупность промышленных процессов которого составляют топливный ядерный цикл. Хотя существуют различные типы топливных циклов, зависящие как от типа реактора, так и от характеристик конечной стадия цикла, в целом у него существуют общие этапы.
Добыча урановой руды.
Измельчение урановой руды
Отделение диоксида урана, т. н. жёлтого хека, идущих в отвал.
Преобразование в газообразный .
Процесс повышения концентрации урана-235, производится на специальных заводах по разделению изотопов.
Обратное превращение гексафторида урана в диоксид урана в виде топливных таблеток.
Изготовление из таблеток тепловыделяющих элементов (сокр. ), которые в скомпанованном виде вводятся в активную зону ядерного реактора АЭС.
Извлечение .
Охлаждение отработанного топлива.
Захоронение отработанного топлива в специальном хранилище.
В ходе эксплуатации в процессах технического обслуживания удаляются образующиеся низкорадиоактивные отходы. С окончанием срока службы производится самого реактора, демонтаж сопровождается дезактивацией и удалением в отходы деталей реактора.
Ядерный реактор
Ядерный реактор - устройство, предназначенное для организации управляемой самоподдерживающейся , которая всегда сопровождается выделением энергии.
Первый ядерный реактор построен и запущен в декабре 1942 года в под руководством . Первым реактором, построенным за пределами США, стал , запущенный в . В Европе первым ядерным реактором стала установка , заработавшая в Москве под руководством . К в мире работало уже около сотни ядерных реакторов различных типов.
Существуют разные типы реакторов, основные отличия в них обусловлены используемым топливом и теплоносителем, применяемым для поддержания нужной температуры активной зоны, и замедлителем, используемым для снижения скорости нейтронов, которые выделяются в результате распада ядер, для поддержания нужной скорости цепной реакции.
Где пар, вращающий , образуется непосредственно в активной зоне.
Где пар образуется в контуре, связанном с активной зоной теплообменниками и парогенераторами.
Наиболее распространенным типом является легководный реактор, использующий в качестве топлива обогащённый уран, в нём в качестве и теплоносителя, и замедлителя используется обычная или «легкая» вода. У него есть две основные разновидности:
С графитовым замедлителем получил широкое распространения благодаря возможности эффективно вырабатывать оружейный плутоний и возможности использовать необогащённый уран.
В в качестве и теплоносителя, и замедлителя используется тяжелая вода, а топливом является необогащённый уран, используется в основном в Канаде, имеющей собственные месторождения урановых руд.
1.2.История развития атомной энергетики
Впервые цепная реакция ядерного распада была осуществлена 2 декабря 1942 году в с использованием урана в качестве топлива и графита в качестве замедлителя. Первая электроэнергия из энергии ядерного распада была получена 20 декабря 1951 года в Национальной лаборатории Айдахо с помощью реактора на быстрых нейтронах EBR-I (Experimental Breeder Reactor-I). Произведённая мощность составляла около 100 кВт.
9 мая 1954 года на ядерном реакторе в г. была достигнута устойчивая цепная ядерная реакция. Реактор мощностью 5 МВт работал на обогащённом уране с графитом в качестве замедлителя, для охлаждения использовалась вода с обычным изотопным составом. 26 июня в 17:30 энергия, выработанная здесь, стала поступать в потребительскую .
А́томная электроста́нция (АЭС) - для производства в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (), предназначенная для производства электрической энергии).
Атомная транспортная энергетика
Атомоход (атомное судно) - общее название с , обеспечивающей ход судна. Различают атомоходы гражданские ( , транспортные суда) и ( , тяжёлые).
Военные корабли - атомные и , и первый в мире авианосец , самое длинное в мире военное , в 1964 году во время рекордного кругосветного путешествия, в течение которого они преодолели 49,190 км за 65 дней без дозаправки.
В декабре 1954 года в вошла в строй первая .
Российский 1994 г.
В 1958 начала выдавать электроэнергию первая очередь второй советской АЭС - , мощностью 100 Мвт. В 1959 году в спущено на воду первое в мире невоенное атомное судно - .
Атомная энергетика, как новое направление в энергетике, получила признание на проходившей в Женеве в августе 1955 года 1-й Международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии, положившей начало международному сотрудничеству в области мирного использования ядерной энергии.
В начале 1970-х годов существовали видимые предпосылки для развития ядерной энергетики. Потребность в электроэнергии росла, гидроэнергетические ресурсы большинства развитых стран были практически полностью задействованы, соответственно росли цены на основные виды топлива.
В 1975 году в Смоленской области (г.Десногорск) было начато строительство атомной электростанции, которая была введена в эксплуатацию в 1982 году.
В промышленной эксплуатации на САЭС находится три с уран-графитовыми канальными реакторами . Электрическая мощность каждого энергоблока - 1 ГВт, тепловая 3,2 ГВт. Энергоблоки с реакторами РБМК-1000 одноконтурные. Связь с осуществляется шестью напряжением 330 кВ (Рославль-1, 2), 500 кВ ( , ), 750 кВ (Ново-Брянская, Белорусская).
1.3.Экономическое значение атомной энергетики
Доля атомной энергетики в общем производстве электроэнергии в различных странах.
В 2014 году ядерная энергия обеспечивала 2,6 % всей потребляемой человечеством энергии. Ядерный сектор энергетики наиболее значителен в промышленно развитых странах, где недостаточно природных во , и . Эти страны производят от 20 до 74 % (во Франции) электроэнергии на .
В 2013 году мировое производство ядерной энергии выросло впервые с 2010 года - по сравнению с 2012 годом произошёл рост на 0,5 % - до 6,55 млрд МВт ч (562,9 млн тонн нефтяного эквивалента). Наибольшее потребление энергии атомных станций в 2013 году составило в США - 187,9 млн тонн нефтяного эквивалента. В России потребление составило 39,1 млн тонн нефтяного эквивалента, в Китае - 25 млн тонн нефтяного эквивалента, в Индии - 7,5 млн тонн.
Согласно отчёту (МАГАТЭ), на 2013 год насчитывалось436 действующих ядерных энергетических , то есть производящих утилизируемую электрическую и/или тепловую энергию, реакторов в 31 стране мира (кроме энергетических, существуют также исследовательские и некоторые другие).
Примерно половина мирового производства электроэнергии на АЭС приходится на две страны - США и Францию. на АЭС производят только 1/8 своей электроэнергии, однако это составляет около 20 % мирового производства.
Абсолютным лидером по использованию ядерной энергии являлась . Единственная , расположенная на её территории, вырабатывала электрической энергии больше, чем потребляла вся республика (например, в 2003 году в Литве всего было выработано 19,2 млрд
, из них - 15,5 Игналинской АЭС). Обладая её избытком (а в Литве есть и другие электростанции), «лишнюю» энергию отправляли на экспорт.
Однако, под давлением (из-за сомнений в её безопасности - ИАЭС использовала энергоблоки того же типа, что и ), с Игналинская АЭС была окончательно закрыта (предпринимались попытки добиться продолжения эксплуатации станции и после 2009 года, но они не увенчались успехом), сейчас решается вопрос о строительстве на той же площадке АЭС современного типа.
1.4.Объёмы производства атомной электроэнергии по странам
Страны с атомными электростанциями.
Эксплуатируются АЭС, строятся новые энергоблоки. Эксплуатируются АЭС, планируется строительство новых энергоблоков. Нет АЭС, станции строятся. Нет АЭС, планируется строительство новых энергоблоков. Эксплуатируются АЭС, строительство новых энергоблоков пока не планируется. Эксплуатируются АЭС, рассматривается сокращение их количества. Гражданская ядерная энергетика запрещена законом. Нет АЭС.
На 2014 год суммарно АЭС мира выработали 2,410 энергии, что составило 10,8 % всемирной генерации электричества.
Мировыми лидерами в производстве ядерной электроэнергии на 2014 год являются:
Все наслышаны о главном недостатке АЭС – о тяжелых последствиях аварий на атомных станциях. Десятки тысяч погибших и множество смертельно заболевших людей, мощное радиационное облучение, влияющее на здоровье человека и его потомков, города, ставшие непригодными для жизни… список, к сожалению, можно продолжать бесконечно. Хвала небесам, что случаи аварий единичны, подавляющее большинство атомных станций мира успешно работают десятилетиями, ни разу не сталкиваясь со сбоями системы.
Сегодня атомная энергетика – это одно из самых быстро развивающихся направлений в мировой науке. Попытаемся отойти от устойчивого мифа о том, что атомные станции – это опасность ядерных катастроф и узнать про достоинства и недостатки АЭС как источников электроэнергии. В чем атомные станции превосходят тепловые и гидроэлектростанции? Каковы преимущества и недостатки АЭС? Стоит ли развивать это направление добычи электричества? Обо всем этом и не только…
Вы знали, что получить электричество можно с помощью обычной картошки, лимона или комнатного цветка? Понадобятся лишь гвоздь и медная проволока. Но снабдить электроэнергией весь мир картошка и лимоны, конечно, не смогут. Поэтому с 19 века ученые начали осваивать методы получения электроэнергии с помощью генерации.
Генерация – это процесс преобразования различных видов энергии в электрическую. Процесс генерации происходит в электрических станциях. Сегодня существует множество видов генерации.
Получить электроэнергию сегодня можно следующими способами:
- Тепловая электроэнергетика – электроэнергия получается с помощью теплового сгорания органического топлива. Если просто – нефть и газ сгорают, выделяют тепло, тепло нагревает пар. Пар под давлением заставляет вращаться электрогенератор, а электрогенератор вырабатывает электроэнергию. Тепловые электрические станции, в которых происходит этот процесс, именуются ТЭСами.
- Ядерная энергетика – принцип работы АЭС (атомных станций, получающих электроэнергию с помощью ядерных установок) очень похож на работу ТЭС. Отличие лишь в том, что тепло получают не от сгорания органического топлива, а от деления атомных ядер в ядерном реакторе.
- Гидроэнергетика – в случае с ГЭС (гидроэлектростанциями), электрическую энергию получают от кинетической энергии течения воды. Вы когда-нибудь видели водопады? В основе такого способа получения энергии лежит сила водных водопадов, которые вращают роторы электрогенераторов, производящих электроэнергию. Конечно, водопады не природные. Они создаются искусственно, используя природное речное течение. Кстати, не так давно ученые выяснили, что морское течение намного мощнее речного, в планах строить морские гидроэлектростанции.
- Ветроэнергетика – в данном случае приводит в действие электрогенератор кинетическая энергия ветра. Помните мельницы? В них полностью отражен этот принцип работы.
- Гелиоэнергетика – в гелиоэнергетике платформой для преобразования служит тепло солнечных лучей.
- Водородная энергетика – электроэнергию получают путем сгорания водорода. Водород сжигают, он выделяет тепло, а дальше все происходит по уже известной нам схеме.
- Приливная энергетика – что используют для добычи электроэнергии в этом случае? Энергию морских приливов!
- Геотермальная энергетика — получение сначала тепла, а потом и электроэнергии из естественного тепла Земли. К примеру, в вулканических районах.
Недостатки альтернативных источников энергии
Атомные, гидро и тепловые электростанции являются основными источниками получения электроэнергии в современном мире. Каковы достоинства АЭС, ГЭС и ТЭС? Почему нас не греет энергия ветра или энергия морских приливов? Чем ученым не угодил водород или естественное тепло Земли? На то есть свои причины.
Энергии ветра и солнца и морских приливов принято называть альтернативными из-за их редкого использования и совсем недавнего появления. А еще из-за того, что ветер, солнце, море и тепло Земли возобновляемы, и то, что человек воспользуется солнечным теплом или морским приливом никакого вреда ни солнцу ни приливу не принесет. Но не спешите бежать и ловить волны, не все так легко и радужно.
Гелиоэнергетика имеет существенные минусы — солнце светит только днем, соответственно ночью никакой энергии от него не добьешься. Это неудобно, т.к. основной пик потребления электричества приходится на вечерние часы. В разное время года и в разных местах Земли солнце светит по-разному. Подстраиваться под него дело затратное и сложное.
Ветер и волны тоже явления своенравные, хотят – дуют и приливают, а хотят — нет. Но если они и работают, то делают это медленно и слабо. Поэтому ветроэнергетика и приливная энергетика пока не получили большого распространения.
Геотермальная энергетика – сложный процесс, т.к. строить электрические станции можно только в зонах тектонической активности, где из-под земли можно «выжать» максимум тепла. Много ли мест с вулканами вы знаете? Вот и ученые немного. Поэтому геотермальная энергетика, скорее всего, так и останется узконаправленной и не особо работоспособной.
Водородная энергетика наиболее перспективна. Водород имеет очень высокий КПД сгорания и его сжигание абсолютно экологически чисто, т.к. продукт сгорания – дистиллированная вода. Но, есть одно но. Стоит процесс производства чистого водорода невероятно больших денег. Вы хотите платить миллионы за свет и горячую воду? Никто не хочет. Ждем, надеемся и верим, что в скором времени ученые найдут способ сделать водородную энергетику более доступной.
Атомная энергетика сегодня
По разным данным, ядерная энергетика сегодня дает от 10 до 15% электроэнергии во всем мире. Атомную энергию использует 31 страна. Наибольшее количество исследований в области электроэнергетики ведутся именно по использованию ядерной энергии. Логично предположить, что преимущества АЭС явно велики, если из всех видов добычи электроэнергии развивают именно этот.
В то же время, есть страны, которые отказываются от использования ядерной энергетики, закрывают все имеющиеся атомные станции, к примеру, Италия. На территории Австралии и Океании АЭС не существовало и не существует в принципе. Австрия, Куба, Ливия, КНДР и Польша остановили разработки АЭС и временно отказались от планов по созданию атомных станций. Эти страны не обращают внимания на достоинства АЭС и отказываются от их установки в первую очередь по соображениям безопасности и больших затрат на строительство и эксплуатацию атомных станций.
Лидерами в атомной энергетике сегодня являются США, Франция, Япония и Россия. Именно они по достоинству оценили преимущества АЭС и стали внедрять атомную энергетику в свои страны. Наибольшее количество строящихся проектов АЭС сегодня принадлежат Китайской Народной Республике. Еще около 50ти стран активно работают над внедрением ядерной энергетики.
Как и все способы добычи электроэнергии имеет АЭС преимущества и недостатки. Говоря про преимущества АЭС нужно отметить экологичность производства, отказ от использования органического топлива и удобство в транспортировке необходимого горючего. Рассмотрим все подробнее.
Преимущества АЭС перед ТЭС
Преимущества и недостатки АЭС зависят от того, с каким видом получения электроэнергии мы сравниваем ядерную энергетику. Поскольку основные конкуренты атомных станций – ТЭС и ГЭС, сравним достоинства и недостатки АЭС по отношению к этим видам получения энергии.
ТЭС, то есть теплоэлектростанции бывают двух видов:
- Конденсационные или коротко КЭС служат только для производства электроэнергии. Кстати, другое их название пришло из советского прошлого, КЭС также называют ГРЭСами – сокращенно от «государственная районная электростанция».
2. Теплоэлектроцентрали или ТЭЦ позволяют только производить не только электрическую, но и тепловую энергию. Взяв, к примеру, жилой дом, понятно, что КЭС только даст в квартиры электричество, а ТЭЦ еще и отопление вдобавок.
Как правило, ТЭС работают на дешевом органическом топливе – угле или угольной пыли и мазуте. Самые востребованные энергетические ресурсы сегодня – это уголь, нефть и газ. По оценкам экспертов мировых запасов угля хватит еще на 270 лет, нефти – на 50 лет, газа – на 70. Даже школьник понимает, что 50летних запасов очень мало и их надо беречь, а не ежедневно сжигать в печах.
ВАЖНО ЗНАТЬ:
АЭС решают проблему нехватки органического топлива. Преимущество АЭС – это отказ от органического топлива, тем самым, сохранение исчезающих газа, угля и нефти. Вместо них на АЭС используется уран. Мировые запасы урана оцениваются в 6 306 300 тонн. Насколько лет его хватит, никто не считает, т.к. запасов много, потребление урана достаточно небольшое, и об его исчезновении думать пока не приходится. В крайнем случае, если запасы урана вдруг унесут инопланетяне или они испарятся сами собой, в качестве ядерного топлива может применяться плутоний и торий. Преобразовать их в ядерное топливо пока дорого и сложно, но можно.
Преимущества АЭС перед ТЭС – это и сокращение количества вредных выбросов в атмосферу.
Что выделяется в атмосферу при работе КЭС и ТЭЦ и насколько это опасно:
- Диоксид серы или сернистый ангидрид
– опасный газ, губительный для растений. При попадании в организм человека в больших количествах вызывает кашель и удушье. Соединяясь с водой, диоксид серы превращается в сернистую кислоту. Именно благодаря выбросам диоксида серы возникает риск кислотных дождей, опасных для природы и человека.
2. Оксиды азота – опасны для дыхательной системы человека и животных, раздражают дыхательные пути.
3. Бенапирен – опасен тем, что имеет свойство скапливаться в организме человека. В результате длительного воздействия может вызывать злокачественные опухоли.
Суммарные годовые выбросы ТЭС на 1000 МВт установленной мощности – это 13 тысяч тонн в год на газовых и 165 тысяч тонн на пылеугольных тепловых станциях. ТЭС мощностью в 1000 МВт в год потребляет 8 миллионов тонн кислорода для окисления топлива, преимущества АЭС в том, что в атомной энергетике кислород не потребляется в принципе.
Вышеперечисленные выбросы для АЭС также не характерны. Преимущество АЭС — выбросы вредных веществ в атмосферу на атомных станциях ничтожно малы и по сравнению с выбросами ТЭС, безвредны.
Преимущества АЭС перед ТЭС – это низкие затраты на перевозку топлива. Уголь и газ чрезвычайно дорого доставлять на производства, в то время как необходимый для ядерных реакций уран можно поместить в одну небольшую грузовую машину.
Недостатки АЭС перед ТЭС
- Недостатки АЭС перед ТЭС это в первую очередь наличие радиоактивных отходов.
Радиоактивные отходы на атомных станциях стараются по максимуму переработать, но утилизировать совсем их не получается. Конечные отходы на современных АЭС перерабатывают в стекло и хранят в специальных хранилищах. Удастся ли их когда-нибудь использовать – пока неизвестно.
2. Недостатки АЭС – это и небольшой КПД относительно ТЭС. Так как процессы в ТЭС протекают при более высоких температурах, они являются более производительными. В АЭС этого добиться пока сложно, т.к. циркониевые сплавы, которые косвенно участвуют в ядерных реакциях, не могут выдерживать запредельно высоких температур.
3. Особняком стоит общая проблема тепло и атомных электростанций. Недостаток АЭС и ТЭС – это тепловое загрязнение атмосферы. Что это значит? При получении ядерной энергии выделяется большое количество тепловой энергии, которая выбрасывается в окружающую среду. Тепловое загрязнение атмосферы – проблема сегодняшнего дня, оно влечет за собой множество проблем вроде создания тепловых островов, изменения микроклимата и, в конечном счете, глобального потепления.
Современные АЭС уже решают проблему теплового загрязнения и используют для охлаждения воды собственные искусственные бассейны или градирни (специальные охладительные башни для охлаждения больших объемов горячей воды).
Преимущества и недостатки АЭС перед ГЭС
Преимущества и недостатки АЭС перед ГЭС связаны в основном с зависимостью ГЭС от природных ресурсов. Об этом подробнее…
- Преимущество АЭС перед гидроэлектростанциями – это теоретическая возможность строительства новых атомных станций, в то время как большинство рек и водоемов, способных работать на благо гидроэлектростанций, уже заняты. То есть открытие новых ГЭС затруднено из-за нехватки нужных мест.
2. Следующие преимущества АЭС перед ГЭС – это непрямая зависимость от природных ресурсов. ГЭС напрямую зависят от природного водоема, АЭС же только косвенно – от добычи урана, все остальное обеспечивают сами люди и их изобретения.
Недостатки АЭС перед водными станциями незначительны — ресурсы, которые использует АЭС для ядерной реакции, а конкретно урановое топливо, является не возобновляемым. В то время как количество воды – основного возобновляемого ресурса ГЭС, от работы гидроэлектростанции никак не изменится, а уран сам по себе восстановиться в природе не может.
АЭС: преимущества и недостатки
Мы подробно рассмотрели достоинства и недостатки АЭС перед другими способами получения электроэнергии.
«Но как же радиоактивные выбросы АЭС? Рядом с атомными станциями невозможно жить! Это опасно!» — скажете вы. «Ничего подобного» — ответит вам статистика и мировое ученое сообщество.
По статистическим сравнительным оценкам, проведенным в разных странах, отмечается, что смертность от заболеваний, которые появились от воздействия выбросов ТЭС выше, чем смертность от заболеваний, которые развились в организме человека от утечки радиоактивных веществ.
Собственно, все радиоактивные вещества прочно заперты в хранилищах и ждут часа, когда их научатся остаточно перерабатывать и использовать. В атмосферу такие вещества не выбрасываются, уровень радиации в населенных пунктах близ АЭС не больше традиционного уровня радиации в крупных городах.
Говоря про достоинства и недостатки АЭС, нельзя не вспомнить о стоимости постройки и запуска атомной станции. Ориентировочная стоимость небольшой современной ядерной станции – 28 миллиардов евро, специалисты утверждают, что стоимость ТЭС примерно такая же, здесь никто не выигрывает. Однако преимущества АЭС будут в меньших затратах на покупку и утилизацию топлива – уран хоть и дороже, но способен «работать» более года, в то время как запасы угля и газа необходимо постоянно пополнять.
Аварии на АЭС
Ранее мы не упомянули только основные недостатки АЭС, которые всем известны – это последствия возможных аварий. Аварии на АЭС классифицируются по шкале INES, которая имеет 7 уровней. Опасность облучения для населения представляют аварии 4го уровня и выше.
Только две аварии в истории оценены по максимальному 7му уровню – Чернобыльская катастрофа и авария на АЭС Фукусима 1. Одну аварию посчитали 6м уровнем, это Кыштымская авария, которая произошла в 1957 году на химкомбинате «Маяк» в Челябинской области.
Безусловно, имеющиеся у АЭС преимущества и недостатки меркнут по сравнению с возможностью ядерных катастроф, уносящих жизни множества людей. Но достоинства АЭС сегодня – это усовершенствованная система безопасности, которая практически полностью исключает возможность аварий, т.к. алгоритм работы атомных реакторов компьютеризирован и с помощью компьютеров реакторы отключаются в случае минимальных нарушений.
Имеющиеся у АЭС преимущества и недостатки учитывают при разработке новых моделей атомных станций, которые будут работать на переработанном ядерном топливе и уране, залежи которого ранее в работу не вводились.
Это значит, что основные преимущества АЭС сегодня – это перспективность их модернизации, улучшения и новых изобретений в этой области. Думается, что самые главные достоинства АЭС откроются чуть позже, надеемся, что наука не будет стоять на месте, и совсем скоро мы о них узнаем.
