Создание атомных электростанций и их угроза для человека и окружающей среды

ГБОУ  СПС СО "Сухоложский многопрофильный техникум"

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

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

 

 

 

Выполнил

Студент группы Э-20

Пешин Олег

 

 

 

 

Сухой Лог

2012 г.

Содержание:

 

Вступление

Особенности атомной энергетики

Ресурсы атомной  энергетики

Принцип работы АЭС

Воздействие атомных станций на окружающую среду  и человека

Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступление

 

Опыт прошлого свидетельствует, что проходит не менее 80 лет, прежде чем одни основные источники  энергии заменяются другими - дерево заменил уголь, уголь - нефть, нефть - газ, химические виды топлива заменила атомная энергетика. История овладения  атомной энергией - от первых опытных  экспериментов - насчитывает около 60 лет, когда в 1939г. была открыта реакция  деления урана.

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

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

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

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

 

 

 

 

 

 

 

Особенности атомной энергетики

 

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

На сегодняшний  день энергия атома широко используется во многих отраслях экономики. Строятся мощные подводные лодки и надводные  корабли с ядерными энергетическими  установками. С помощью мирного  атома осуществляется поиск полезных ископаемых. Массовое применение в  биологии, сельском хозяйстве, медицине, в освоении космоса нашли радиоактивные  изотопы.

В России имеется  10 атомных электростанций (АЭС), и практически все они расположены в густонаселенной европейской части страны. В 30-километровой зоне этих АЭС проживает более 4 млн. человек.

Положительное значение атомных электростанций в  энергобалансе очевидно. Гидроэнергетика  для своей работы требует создание крупных водохранилищ, под которыми затапливаются большие площади  плодородных земель по берегам рек. Вода в них застаивается и теряет свое качество, что в свою очередь  обостряет проблемы водоснабжения, рыбного хозяйства и индустрии  досуга.

Теплоэнергетические станции в наибольшей степени  способствуют разрушению биосферы и  природной среды Земли. Они уже  истребили многие десятки тонн органического  топлива. Для его добычи из сельского  хозяйства и других сфер изымаются  огромные земельные площади. В местах открытой добычи угля образуются “лунные  ландшафты”. Все тепловые энергетические установки мира выбрасывают в  атмосферу за год до 250 млн. тонн золы и около 60 млн. тонн сернистого ангидрида.

Атомные электростанции – третий “кит” в системе  современной мировой энергетики. Техника АЭС, бесспорно, является крупным  достижением НТП. В случае безаварийной работы атомные электростанции не производят практически никакого загрязнения окружающей среды, кроме теплового. Правда в результате работы АЭС (и предприятий атомного топливного цикла) образуются радиоактивные отходы, представляющие потенциальную опасность. Однако объем радиоактивных отходов очень мал, они весьма компактны, и их можно хранить в условиях, гарантирующих отсутствие утечки наружу.

АЭС экономичнее  обычных тепловых станций, а, самое  главное, при правильной их эксплуатации – это чистые источники энергии.

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ресурсы атомной энергетики

 

Естественным  и немаловажным представляется вопрос о ресурсах самого ядерного топлива. Достаточны ли его запасы, чтобы  обеспечить широкое развитие ядерной  энергетики? По оценочным данным, на всем земном шаре в месторождениях, пригодных для разработки, имеется  несколько миллионов тонн урана. Вообще говоря, это не мало, но нужно  учесть, что в получивших ныне широкое  распространение АЭС с реакторами на тепловых нейтронах практически  лишь очень небольшая часть урана (около 1%) может быть использована для  выработки энергии. Поэтому оказывается, что при ориентации только на реакторы на тепловых нейтронах ядерная энергетика по соотношению ресурсов не так уж много может добавить к обычной  энергетике - всего лишь около 10%. Глобального  решения надвигающейся проблемы энергетического голода не получается.

Совсем иная картина, иные перспективы появляются в случае применения АЭС с реакторами на быстрых нейтронах, в которых  используются практически весь добываемый уран. Это означает, что потенциальные  ресурсы ядерной энергетики с  реакторами на быстрых нейтронах  примерно в 10 раз выше по сравнению  с традиционной (на органическом топливе). Больше того, при полном использовании  урана становится рентабельной его  добыча и из очень бедных по концентрации месторождений, которых довольно много  на земном шаре. А это в конечном счете означает практически неограниченное (по современным масштабам) расширение потенциальных сырьевых ресурсов ядерной  энергетики.

 

 

 

 

 

 

Принцип работы АЭС

 

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

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

Наиболее pаспpостpанен pеактоp на обогащенном уране, в котором и теплоносителем, и замедлителем является обычная, или «легкая», вода. Реактор второго типа – газоохлаждаемый – с графитовым замедлителем. В реакторе третьего типа и теплоносителем, и замедлителем является тяжелая вода, а топливом природный уран. Кроме того существует реактор на быстрых нейтронах.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

 

 

 

 

 

 

 

Воздействие атомных станций на окружающую среду и человека

 

Техногенные воздействия на окружающую среду  при строительстве и эксплуатации атомных электростанций многообразны. Обычно говорят, что имеются физические, химические, радиационные и другие факторы техногенного воздействия  эксплуатации АЭС на объекты окружающей среды.

Наиболее  существенные факторы:

• локальное механическое воздействие на рельеф - при строительстве,
• повреждение особей в технологических системах - при эксплуатации,
• сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические и радиоактивные компоненты,
• изменение характера землепользования и обменных процессов в непосредственной близости от АЭС,
• изменение микроклиматических характеристик прилежащих районов.

Возникновение мощных источников тепла в виде градирен, водоемов - охладителей при эксплуатации АЭС обычно заметным образом изменяет микроклиматические характеристики прилежащих районов. Движение воды в системе  внешнего теплоотвода, сбросы технологических  вод, содержащих разнообразные химические компоненты оказывают травмирующее воздействие на популяции, флору  и фауну экосистем.

Особое значение имеет распространение радиоактивных  веществ в окружающем пространстве. В комплексе сложных вопросов по защите окружающей среды большую  общественную значимость имеют проблемы безопасности атомных станций, идущих на смену тепловым станциям на органическом ископаемом топливе. Общепризнанно, что АС при их нормальной эксплуатации намного - не менее чем в 5-10 раз "чище" в экологическом отношении тепловых электростанций на угле. Однако при авариях АС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей, экосистемы. Поэтому обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды от вредных воздействий АС - крупная научная и технологическая задача ядерной энергетики, обеспечивающая ее будущее. Отметим важность не только радиационных факторов возможных вредных воздействий АС на экосистемы, но и тепловое и химическое загрязнение окружающей среды, механическое воздействие на обитателей водоемов-охладителей, изменения гидрологических характеристик прилежащих к АС районов, т.е. весь комплекс техногенных воздействий, влияющих на экологическое благополучие окружающей среды.

Исходными событиями, которые развиваясь во времени, в  конечном счете могут привести к  вредным воздействиям на человека и  окружающую среду, являются выбросы  и сбросы радиоактивности и токсических  веществ из систем АС. Эти выбросы  делят на газовые и аэрозольные, выбрасываемые в атмосферу через  трубу, и жидкие сбросы, в которых  вредные примеси присутствуют в  виде растворов или мелкодисперсных  смесей, попадающие в водоемы. Возможны и промежуточные ситуации, как  при некоторых авариях, когда  горячая вода выбрасывается в  атмосферу и разделяется на пар  и воду.