Максимальные нагрузки на окружающую среду при безаварийном режиме работы аэс создаются

Как
в любом другом случае, АЭС, будучи
предметом высоких технологий, обладают
рядом характеристик, которые автор
считает нужным назвать.

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:

а)
локальное механическое воздействие на
рельеф — при строительстве;

б)
повреждение особей в технологических
системах — при эксплуатации;

в)
сток поверхностных и грунтовых вод,
содержащих химические и радиоактивные
компоненты;

г)
изменение характера землепользования
и обменных процессов в непосредственной
близости от АЭС;

д)
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
(АС), 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
(ТЭС) на угле [6]. 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. [6]

Атомная
электростанция (АЭС) — новый современный
тип предприятий по производству
электроэнергии. В основе ее производства
лежат цепные реакции деления тяжелых
ядер.

Ядерным
горючим служат изотопы урана U-235 и U-238,
Рu-239, Th -232, но для большинства АЭС
используется только U-235 и U-238, получаемые
из урановой руды.

При
распаде этих элементов выделяется
значительная энергия и, что особенно
важно, освобождаются два-три нейтрона,
обладающих кинетической энергией
порядка нескольких МэВ; их называют
«быстрыми».

Испускание
при делении ядер урана и плутония
нескольких нейтронов делает возможным
осуществление цепной реакции. Каждый
из нейтронов, образовавшихся при одном
акте деления, если он будет захвачен
ядром, вызовет появление новых нейтронов,
способных, в свою очередь, вызвать
реакции деления и т.д. Таким образом,
будет происходить лавинообразное
нарастание нейтронов деления и развивается
цепочка делящихся ядер (цепная реакция).
Приведенные нами процессы основаны на
изученной работы Савенко В.С. «Радиоэкология»
[5].

На
взгляд автора, следует обозначить данные
по АЭС в историко-географическом аспекте.

На
территории бывшего Советского Союза
используются гетерогенные реакторы
двух типов — ВВЭР и РБМК. Это реакторы
на тепловых нейтронах.

Аббревиатура
ВВЭР расшифровывается как водо-водяной
энергетический реактор. В данном случае
это означает, что теплоносителем и
замедлителем является вода.

РБМК
— реактор большой мощности канальный
(или кипящий). В реакторах этого типа
замедлителем служит графит, а теплоносителем
— вода.

В
качестве исходного топлива в реакторах
РБМК используется обогащенный уран.
Реактор РБМК использовался и на
Чернобыльской АЭС.

Кроме
электроэнергии указанный тип реакторов,
использующий смесь изотопов урана U-235
и U-238, производит Рu-239
— радиоактивный элемент, практически
не встречающийся в природе.

Половину
от общего количества урановой руды
добывают открытым способом. Затем ее
обогащают на фабрике, обычно расположенной
неподалеку. Фабрики и создают проблему
долговременного загрязнения, образуя
огромное количество отходов, которые
будут радиоактивны миллионы лет.

Отходы
являются главным долгоживущим источником
облучения населения, связанным с
развитием ядерной энергетики. В
результате переработки образуются
газообразные и жидкие радиоактивные
отходы, но они дают относительно небольшой
вклад в дозы облучения по сравнению с
другими этапами топливного цикла.

После
обогащения ядерное топливо готово для
сжигания. Величина радиоактивных
выбросов при этом зависит от типа
реактора и колеблется в широких пределах.

Последний
этап топливного ядерного цикла —
захоронение высокоактивных отходов,
которые представляют наибольшую
опасность для экологии. Цикл захоронения
требует огромных средств, нуждается в
совершенстве технологии утилизации
отходов. Причем захоронению подлежит
только часть отходов, другая часть –
транспортируется в места их переработки.
Таким образом, еще одну опасность
представляет транспортировка, которая
не должна осуществляться через населенные
пункты.

В
качестве ядерных отходов следует
рассматривать и сами ядерные электростанции
отслужившие свой срок.

Реальные
выбросы и сбросы радиоактивных веществ
при нормальной эксплуатации АЭС обычно
много ниже допустимых, так что нормы по
концентрация радионуклидов в окружающей
среде вблизи АЭС безусловно выполняются
[5].

Любая
работающая АЭС оказывает влияние на
окружающую среду по трём направлениям:

—
газообразные (в том числе радиоактивные)
выбросы в атмосферу;

—
выбросы большого количества тепла;

—
распространение вокруг АЭС жидких
радиоактивных отходов.

В
процессе работы реактора АЭС суммарная
активность делящихся материалов
возрастает в миллионы раз. Количество
и состав газоаэрозольных выбросов
радионуклидов в атмосферу зависит от
типа реактора, продолжительности
эксплуатации, мощности реактора,
эффективности газо- и водоочистки.
Газоаэрозольные выбросы проходят
сложную систему очистки, необходимую
для снижения их активности, а затем
выбрасываются в атмосферу через высокую
трубу, предназначенную для снижения их
температуры.

Основные
компоненты газоаэрозольных выбросов
— радиоактивные инертные газы, аэрозоли
радиоактивных продуктов деления и
активированных продуктов коррозии,
летучие соединения радиоактивного
йода. В общей сложности в реакторе АЭС
из уранового топлива образуются
посредством деления атомов около 300
различных радионуклидов, из которых
более 30 могут попасть в атмосферу.

Возникшие
газы через микротрещины тепловыделяющих
элементов (ТВЭЛов) попадают в теплоноситель.
Согласно статистике один из 5000 ТВЭЛов
имеет какие-то серьёзные повреждения
оболочки, облегчающие попадание продуктов
деления в теплоноситель [7].

Реактор
типа ВВЭР образует в год около 40000 Ku
газообразных радиоактивных выбросов.
Большинство из них удерживается фильтрами
или быстро распадаются, теряя
радиоактивность. При этом реакторы типа
РБМК дают на порядок больше газообразных
выбросов, чем реакторы типа ВВЭР. [6].

Большая
часть радиоактивности газоаэрозольных
выбросов генерируется короткоживущими
радионуклидами и без ущерба для окружающей
среды распадается за несколько часов
или дней. Кроме обычных газообразных
выбросов время от времени АЭС выбрасывает
в атмосферу небольшое количество
радионуклидов — продуктов коррозии
реактора и первого контура, а также
осколков деления ядер урана. Они
прослеживаются на несколько десятков
километров вокруг любой АЭС [6].

В
зависимости от характера аварии на
атомной электростанции, радиоактивные
вещества, выброшенные в атмосферу в
результате взрыва или нештатной ситуации,
попадают в окружающую среду и переносятся
воздушными потоками, в зависимости от
погодных условий, на различные расстояния
от эпицентра аварии. Вся среда обитания,
флора, фауна, находящаяся в зоне взрыва,
будет подвергаться облучению. Концентрация
и качественный состав радионуклидов,
находящихся в радиоактивном облаке,
зависят от характера взрыва. Если выброс
радиоактивных элементов произошел в
результате взрыва активной зоны реактора,
то радиоактивные вещества поднимаются
достаточно высоко в атмосферу и возможно
их перемещение с воздушными массами
воздуха на большие расстояния. Важным
фактором выброса является температура
и состояние реактора в момент аварии.
Если реактор в момент аварии находился
не в рабочем состоянии, то выброс
короткоживущих радионуклидов мало
вероятен, и наоборот, авария в момент
ядерной реакции сопровождается
образованием и выбросом короткоживущих
элементов. Наряду с выбросом газообразной
фракции радионуклидов из активной зоны
реактора Чернобыльской АЭС были выброшены
осколки топлива, графит, элементы
конструкции и другие материалы с более
высокой температурой плавления.
Радиоактивное облако, распространяющееся
на большие расстояния от места аварии,
осаждается на землю с дождевыми осадками,
абсорбируется на взвешенных пылинках
воздуха, изменяет свою концентрацию и
состав. В начальный период аварии
короткоживущие радионуклиды, переносящиеся
воздушными потоками, являются основными
дозообразующими факторами внешнего
облучения. В дальнейшем основной вклад
в интегральную дозу облучения вносят
долгоживущие радионуклиды цезий-134 и
-137, церий-134, стронций-90 и другие, которые
осаждаясь на землю, растения, водоемы,
здания и обладая большими периодами
полураспада, являются источниками
гамма-излучения [5].

Выбросы
могут быть как постоянными, находящимися
под контролем эксплуатационного
персонала, так и аварийными, залповыми.
Включаясь в многообразные движения
атмосферы, поверхностных и подземных
потоков, радиоактивные и токсические
вещества распространяются в окружающей
среде, попадают в растения, в организмы
животных и человека.

Рассматривая
механизм воздействия радиации на
организм человека, выделим следующие
положения: пути воздействия различных
радиоактивных веществ на организм, их
распространение в организме, депонирование,
воздействие на различные органы и
системы организма и последствия этого
воздействия. Существует термин «входные
ворота радиации», обозначающий пути
попадания радиоактивных веществ и
излучений изотопов в организм. Различные
радиоактивные вещества по-разному
проникают в организм человека. Это
зависит от химических свойств
радиоактивного элемента [8].

Радиоактивные
изотопы могут проникать в организм
вместе с пищей или водой. Через органы
пищеварения они распространяются по
всему организму. Радиоактивные частицы,
находящиеся в воздухе, проникают в
легкие во время дыхания человека. Далее
вместе с кровью распространяются по
всему организму. Изотопы, находящиеся
в земле или на ее поверхности, испуская
гамма-излучение, способны облучить
организм снаружи. Эти изотопы в
значительной степени переносятся
воздушными течениями и могут выпадать
вместе с атмосферными осадками [8].

Высокой
чувствительностью к радиации обладают
у человека легкие, кишечник, желудок и
яичники. Средней восприимчивостью к
поглощению радиации обладают щитовидная
железа, трахея, печень и селезенка. Менее
чувствительными к радиации являются
кожные покровы, костная ткань и костный
мозг.

Таким
образом, автор пришел к выводу о том,
что любая работающая атомная электростанция
оказывает многостороннее влияние на
окружающую среду и здоровье человека,
а для предотвращения негативных
последствий нужны природоохранные меры
и обеспечение экологической безопасности
на данных объектах.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Чем потенциально опасны атомные электростанции?

Воздействие АЭС на окружающую среду при соблюдении технологии строительства и эксплуатации может и должно быть значительно меньше, чем других технологических объектов: химических предприятий, ТЭЦ. Однако радиация в случае аварии – один из опасных факторов для экологии, человеческой жизни и здоровья. В этом случае выбросы приравниваются к возникающим при испытании ядерного оружия.

Каково воздействие АЭС в нормальных и нештатных условиях, можно ли предотвратить катастрофы и какие меры принимаются для обеспечения безопасности на ядерных объектах?

Развитие и значение атомных электростанций

Первые исследования по ядерной энергетике пришлись на 1890-е гг., а строительство крупных объектов началось с 1954 г. Атомные электростанции возводятся для получения энергии путем радиоактивного распада в реакторе.

Сейчас используются такие типы реакторов третьего поколения:

• легководные (наиболее распространенные);
• тяжеловодные;
• газоохлаждаемые;
• быстро-нейтронные.

В период с 1960 г. по 2008 г. в мире были введены в работу около 540 атомных реакторов. Из них около 100 закрылись по разным мотивам, в том числе из-за негативного воздействия АЭС на природу. До 1960 г. реакторы отличались высоким показателем аварийности из-за технологического несовершенства и недостаточной проработки регулирующей нормативной базы. В следующие годы требования ужесточались, а технологии совершенствовались. На фоне уменьшения запасов природных энергоресурсов, высокой энергоэффективности урана строились более безопасные и оказывающее меньшее негативное воздействие АЭС.

Для плановой работы атомных объектов добывается урановая руда, из которой обогащением получается радиоактивный уран. В реакторах вырабатывается плутоний – самое токсичное из существующих веществ, полученных человеком. Обработка, транспортировка и захоронение отходов деятельности АЭС требует тщательных мер предосторожности и безопасности.

Факторы воздействия АЭС на окружающий мир

Наряду с прочими промышленными комплексами атомные электростанции оказывают воздействие на природную среду и человеческую жизнедеятельность. В практике использования энергетических объектов нет на 100% надежных систем. Анализ воздействия АЭС проводится с учетом возможных последующих рисков и ожидаемой пользы.

При этом совершенно безопасной энергетики не существует. Воздействие АЭС на окружающую среду начинается с момента возведения, продолжается при эксплуатации и даже по ее окончании. На территории расположения станции по выработке электроэнергии и за ее пределами следует предусматривать  возникновение таких негативных влияний:

• Изъятие земельного участка под строительство и обустройство санитарных зон.
• Изменение рельефа местности.
• Уничтожение растительности из-за строительства.
• Загрязнение атмосферы при необходимости взрывных работ.
• Переселение местных жителей на другие территории.
• Вред популяциям местных животных.
• Тепловое загрязнение, влияющее микроклимат территории.
• Изменение условий пользования землей и природными ресурсами на определенной территории.
• Химическое воздействие АЭС – выбросы в водные бассейны, атмосферу и на поверхности почв.
• Загрязнение радионуклидами, которое может вызвать необратимые изменения в организмах людей и животных.Радиоактивные вещества могут попадать в организм с воздухом, водой и пищей. Против этого и других факторов существуют специальные превентивные меры.
• Ионизирующее излучение при выводе станции из эксплуатации с нарушением правил демонтажа и дезактивации.

Один из самых значительных загрязняющих факторов – тепловое воздействие АЭС, возникающее при функционировании градирен, охлаждающих систем и брызгальных бассейнов. Они влияют на микроклимат, состояние вод, жизнь флоры и фауны в радиусе нескольких километров от объекта. КПД атомных электростанций составляет около 33-35%, остальное тепло (65-67%) выделяется в атмосферу.

На территории санитарной зоны в результате воздействия АЭС, в частности водоемов-охладителей, выделяются тепло и влага, вызывая повышение температуры на 1-1,5° в радиусе нескольких сот метров. В теплое время года над водоемами образуются туманы, которые рассеиваются на значительное удаление, ухудшая инсоляцию и ускоряя разрушение зданий. При холодной погоде туманы усиливают гололедные явления. Брызговые устройства вызывают еще большее повышение температуры в радиусе нескольких километров.

Охлаждающие воду испарительные башни-градирни испаряют летом до 15%, а зимой до 1-2% воды, формируя пароконденсатные факелы, вызывая на 30-50% уменьшение солнечного освещения на прилегающей территории, ухудшая метеорологическую видимость на 0,5-4 км. Воздействие АЭС сказывается на экологическом состоянии и гидрохимическом составе воды прилегающих водоемов. После испарения воды из охладительных систем в последних остаются соли. Для сохранения стабильного солевого баланса часть жесткой воды приходится сбрасывать, заменяя ее свежей.

В нормальных условиях эксплуатации радиационное заражение и влияние ионизирующего излучения сведены к минимуму и не превышают допустимый природный фон. Катастрофическое воздействие АЭС на окружающую среду и людей может возникнуть при авариях и утечках.

Возможные техногенные воздействия АЭС

Не стоит забывать про техногенные риски, возможные в атомной энергетике. Среди них:

• Внештатные ситуации с хранением ядерных отработанных веществ. Производство радиоактивных отходов, происходящее на всех этапах топливно-энергетического цикла, требует дорогостоящих и сложных процедур переработки и захоронения.
• Так называемый «человеческий фактор», который может спровоцировать сбой в работе и даже серьезную аварию.
• Утечки на предприятиях, перерабатывающих облученное топливо.
• Возможный ядерный терроризм.

Нормативный срок функционирования АЭС составляет 30 лет. После вывода станции из эксплуатации требуется сооружение прочного, сложного и дорогостоящего саркофага, который придется обслуживать еще очень длительный промежуток времени.

Защита от негативных влияний, их контроль

Предполагается, что воздействие АЭС в виде всех перечисленных выше факторов должно контролироваться на каждом этапе проектирования и эксплуатации станции.Специальные комплексные меры призваны спрогнозировать и предотвратить выбросы, аварии и их развитие, минимизировать последствия.

Важно уметь прогнозировать геодинамические процессы на территории станции, нормировать электромагнитные излучение и шум, воздействующие на персонал. Для размещения энергетического комплекса участок выбирается после тщательного геологического и гидрогеологического обоснования, проводится анализ его тектонического строения. При строительстве предполагается тщательное соблюдение технологической последовательности работ.

Задача науки, обслуживающей и практической деятельности – не допустить чрезвычайных ситуаций, создать нормальные условия для эксплуатации атомных станций. Одним из факторов экозащиты от воздействия АЭС является нормирование показателей, то есть установление допустимых значений того или иного риска и следование им.

Для минимизации воздействия АЭС на окружающую территорию, природные ресурсы и людей проводится комплексный радиоэкологический мониторинг. Чтобы отвратить ошибочные действия работников электростанции, осуществляется многоуровневая подготовка, занятия на учебных тренажерах и другие мероприятия. Для предотвращения террористических угроз применяются физические защитные меры, а также ведется деятельность специальных государственных организаций.

Современные атомные станции создаются с высокими показателями защищенности и безопасности. Они должны соответствовать высочайшим требованиям надзорных органов, включая защиту от загрязнения радионуклидами и другими вредными веществами. Задача науки – снизить риск воздействия АЭС в результате аварии. Для ее решения проводится разработка более безопасных по конструкции реакторов, имеющих внушительные внутренние показатели самозащиты и самокомпенсации.

Насколько безопасно воздействие АЭС на окружающий мир?

В природе существует естественная радиация. Но для экологии опасно интенсивное радиационное воздействие АЭС в случае аварии, а также тепловое, химическое и механическое. Также весьма актуальна проблема с утилизацией ядерных отходов. Для безопасного существования биосферы нужны особые защитные меры и средства. Отношение к строительству атомных электростанций в мире крайне неоднозначно, особенно после ряда крупных катастроф на ядерных объектах.

Восприятие и оценка атомной энергетики в обществе никогда не будут прежними после Чернобыльской трагедии, произошедшей в 1986 году. Тогда в атмосферу попало до 450 разновидностей радионуклидов, включая короткоживущий йод-131 и долгоживущие цезий-131, стронций-90.

После аварии некоторые исследовательские программы в разных странах были закрыты, нормально функционирующие реакторы превентивно прекратили свое действие, а отдельные государства ввели мораторий на ядерную энергетику. Вместе с тем около 16% электроэнергии в мире вырабатывается с помощью АЭС. Заменить атомные электростанции способно развитие альтернативных источников энергии.

Метки: атомная энергетика, воздействие АЭС

Интересная статья? Поделитесь ей с друзьями:

При нормальной работе атомных электростанций радиоактивное загрязнение окружающей среды маловероятно, однако, определенные факторы могут нести потенциальную опасность.

Какие экологические проблемы может нести работа АЭС

При обычных условиях эксплуатации количество радиоактивных веществ, поступающих в окружающую среду в виде газоаэрозольных выбросов и жидких сбросов, невелико. Доза облучения организма человека в зоне вокруг электростанций и за ее пределами намного ниже установленных норм. Российские спецкомбинаты снабжены четырьмя защитными барьерами безопасности, минимизирующими выход радионуклидов вовне.

Радиационное воздействие АЭС в 20 раз ниже, чем у ТЭС. За год человек получает дозу облучения, сравнимую с рентгеновским снимком зубов, что в 10 раз меньше дозы для телезрителя и в 20 раз меньше среднего естественного фона поверхности земли.

Низкое облучение электростанциями контролируется санитарно-гигиеническим законодательством — нормами радиационной безопасности и санитарными правилами проектирования и эксплуатации атомных станций. Дозовая квота АЭС — 5% продуктов деления (ПД) — 0,25 м3в/год, что равно 1/4-1/5 естественного фона.

На российских АЭС существует автоматическая система контроля радиационной обстановки (АСКРО). Она оснащена датчиками, которые фиксируют уровень радиации возле опасных объектов в режиме реального времени.

Твердые радиоактивные отходы

В результате работы электростанций образуются опасные твердые радиоактивные отходы. Их объем мал и компактен. При правильном хранении и при отсутствии утечки продуктов деления риск загрязнения окружающей среды исключается.

Захоронению подлежит только часть отходов, другая транспортируется в места их переработки. Перевозка не должна осуществляться через населённые пункты.

Электростанции, подлежащие демонтажу, т. е. отслужившие свой срок, так же рассматриваются в качестве ядерных отходов. При выводе их из эксплуатации должны соблюдаться правила демонтажа и дезактивации.

Тепловое воздействие

Большое количество тепла отводится во внешнюю среду от конденсаторов паровых турбин, как и на ТЭЦ. Это неизбежное следствие второго закона термодинамики. Но на АЭС это тепло приблизительно в 1,2-1,3 раза больше, чем на ТЭЦ, из-за более низкого коэффициента полезного действия (КПД), который составляет 33-35%, остальные 65-67% тепла выделяется в атмосферу.

АЭС вызывают тепловое загрязнение поверхностных вод. Сбрасываемые воды, используемые для охлаждения внешних контуров реакторов, относятся к условно чистым, но у них повышенная температура. Это приводит к гибели живых организмов, уменьшению концентрации кислорода, увеличению органического вещества.

В теплую погоду над водоемами-охладителями образуются туманы. В холодную туманы усиливают гололедицу. Такие изменения микроклимата незначительны и экологически допустимы (в радиусе 10 км).

На многих АЭС существуют обособленные водохранилища, не имеющие выхода к водоемам общего пользования.

Загрязнение атмосферы

В случае безаварийной работы АЭС не происходит практически никакого загрязнения атмосферы, т. к. электростанции снабжены системами фильтрации, не пропускающими попадание вредных веществ в воздух.

Газоаэрозольные выбросы очищаются до 99%, а затем выбрасываются в атмосферу через вентиляционную трубу. Большая часть этого 1% является короткоживущими радионуклидами, безвредными для экологии, распадающимися за несколько часов или дней. Другая часть — это радионуклиды в количестве ниже допустимой концентрации в воздухе (тритий, радиоуглерод).

Более того, использование атомной энергетики способствует сокращению выбросов парниковых газов, т. к. не производится углекислый газ. АЭС не выбрасывают в атмосферу дымовых газов, не производят ни золы, ни сажи, ни токсичных газов, вызывающих кислотные дожди и отравления, ни других вредных веществ по сравнению с ТЭЦ.

Химические выбросы в воду и на территорию

В работе станций используется очень большое количество пресной воды для расхолаживания атомных реакторов. Прошедшие систему охлаждения воды содержат в себе жидкие сбросы — это вредные примеси в виде растворов или мелкодисперсных смесей. Они проходят практически полную очистку (от 98,7 до 99%) и сбрасываются в водоемы.

Максимальные приземные концентрации вредных химических веществ — диоксида серы, аммиака, бензола, ксилола и т. д. — в пределах санитарно-защитной зоны составляют от 0,1 до 0,3 предельно допустимой концентрации, а за пределами — до 0,5.

Потребление природных ресурсов

АЭС положительно решают эту проблему, не потребляя ценного природного сырья. Добыча топлива для АЭС является рациональным природопользованием. Переход на атомные электростанции, работающих на уране, сохранит на будущее запасы угля, нефти и газа. Уран широко распространен в природе и в достаточном количестве находится на территории России.

Экологические последствия аварий

Атомная энергетика имеет явные экологические и экономические преимущества по сравнению с тепловой и другими отраслями. Однако при нештатных ситуациях и авариях они оказывают очень большой урон в плане радиационного воздействия на людей и всю экосистему. При этом могут происходить:

• выбросы радиоактивных веществ;
• перенос радиоактивности в окружающей среде.

К трагедии может привести человеческий фактор, невнимательность, отказ оборудования, стихийные бедствия или роковое стечение обстоятельств. Несмотря на внедрение технологий и автоматических систем мониторинга, угроза возникновения потенциально опасной ситуации остается.

За все время атомной эры в мире произошло более 150 инцидентов и аварий, связанных с атомной энергетикой. Чтобы своевременно принять меры и предотвратить последствия, Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ) была разработана Международная шкала ядерных событий. Все события оцениваются по 7-балльной шкале.

Наиболее опасными считаются последствия 7-балльной аварии, что известно как «значительная авария»:

• выброс во внешнюю среду большого количества радиоактивных продуктов, накопленных в активной зоне, в результате которого будут повышены дозовые пределы для запроектных аварий;
• возможность острых лучевых поражений;
• последующее влияние на здоровье населения, проживающего на большой территории, включающей более, чем одну страну;
• длительное воздействие на окружающую среду.

Яркий факт — авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г.

К опасным последствиям также могут относиться инциденты, связанные с нарушением норм перевозок отходов АЭС и их захоронений.

Влияние работы атомных станций на окружающую природную среду

Введение

Электроэнергетика является одной из ведущих отраслей эпохи
НТР. Ее развитие во многом определяет уровень развития хозяйства в целом.

Большая часть энергии в мире производится тепловыми
электростанциями. Второе место принадлежит ГЭС, на третьем месте — атомная
энергетика, однако в разных странах доли разных типов электростанций сильно
отличаются. Так, в Польше почти вся электроэнергия производится на ТЭС, в
Норвегии — на ГЭС, а во Франции электроэнергетика на 3/4 базируется на АЭС.

В марте 2011 года в 30 странах мира действовали 443 атомных
реактора, вырабатывая нетто 378 ГВт энергии в год (14% общемировых потребностей
в энергии). Больше всего реакторов в США — 104, установленная мощность АЭС
составляет 90 млн кВт, на втором месте Франция (58 реакторов), на третьем
Япония (55 реакторов). Россия (32 реактора) занимает четвертую строчку, с
мощность АЭС более 22 млн кВт.

В противоречии со сложившимся общественным мнением,
экспертами всего мира атомные станции признаны наиболее безопасными и
экологически чистыми по сравнению с прочими традиционными способами
производства энергии. Кроме того, уже разработано и устанавливается новое
поколение ядерных реакторов, приоритетным для которого является полная
безопасность эксплуатации.

Есть достаточно много преимуществ атомных электростанций. Они
всецело не зависят от мест добычи урана. Ядерное топливо компактно, срок его
использования довольно длителен. АЭС ориентированы на потребителя и становятся
востребованы в тех местах, где существует острая нехватка органического
топлива, а потребности в электроэнергии сильно эпохальны. Вновь одним их
достоинством является небольшая стоимость полученной энергии, относительно
незначительные затраты на строительство.

Выбранная тема является актуальной, особенно в связи с последними
событиями в мире. Несмотря на то, что атомные станции наносят урон окружающей
среде, особенно при аварийных ситуациях, они являются незаменимыми в настоящее
время.

Работая в штатном режиме, атомные станции непосредственно
наносят ущерб природной среде, но в сравнении с теплоэлектростанциями этот
ущерб незначителен.

Таким образом, цель курсовой работы — выявить влияние работы
атомных станций на окружающую природную среду.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих
задач:

1.      Рассмотреть общие сведения об атомных станциях,
включая историю развития, классификацию, принцип работы;

2.      Определить воздействие атомных станций на окружающую
среду;

ГЛАВА 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АТОМНЫХ СТАНЦИЯХ

.1      История развития ядерной энергетики и атомных станций

декабря 1951 года, ядерный реактор впервые в истории произвел
пригодное для использования количество электроэнергии — в нынешней Национальной
Лаборатории INEEL Департамента энергии США. Реактор выработал достаточную
мощность, чтобы зажечь простую цепочку из четырех 100-ваттных лампочек.

Первая в мире атомная электростанция мощностью 5 МВт была
запущена 27 июня 1954 года в СССР, в городе Обнинск, расположенном в Калужской
области. В 1958 была введена в эксплуатацию 1-я очередь Сибирской АЭС мощностью
100 МВт (полная проектная мощность 600 МВт). В том же году развернулось
строительство Белоярской промышленной АЭС, а 26 апреля 1964 генератор 1-й
очереди дал ток потребителям. В сентябре 1964 был пущен 1-й блок
Нововоронежской АЭС мощностью 210 МВт. Второй блок мощностью 350 МВт запущен в
декабре 1969. В 1973 г. запущена Ленинградская АЭС. За пределами СССР первая
АЭС промышленного назначения мощностью 46 МВт была введена в эксплуатацию в
1956 в Колдер-Холле (Великобритания).Через год вступила в строй АЭС мощностью
60 МВт в Шиппингпорте (США).Мировыми лидерами в производстве ядерной
электроэнергии являются: США (788,6 млрд кВт·ч/год), Франция (426,8 млрд
кВт·ч/год), Япония (273,8 млрд кВт·ч/год), Германия (158,4 млрд кВт·ч/год) и
Россия (154,7 млрд кВт·ч/год).На начало 2004 года в мире действовал 441
энергетический ядерный реактор, российское ОАО «ТВЭЛ» поставляет топливо для 75
из них.

Крупнейшая АЭС в мире Касивадзаки-Карива по установленной
мощности (на 2008 год) находится в Японском городе Касивадзаки префектуры
Ниигата — в эксплуатации находятся пять кипящих ядерных реакторов (BWR) и два
продвинутых кипящих ядерных реакторов (ABWR), суммарная мощность которых
составляет 8,212 ГигаВатт. [6]

.2 Определение, классификация и принцип работы атомных
станций

Атомная станция (АС) — комплекс технических сооружений,
предназначенных для выработки электрической энергии путем использования
энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции.

Классификация атомных станций

Атомные станции по виду отпускаемой энергии можно разделить
на:

.        Атомные электростанции (АЭС);

.        Атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ);

.        Атомные станции теплоснабжения (АСТ).

Атомные электростанции — это станции, предназначенные для
выработки только электроэнергии.

В качестве распространенного топлива для атомных
электростанций применяется U — уран. Реакция деления осуществляется в основном
блоке атомной электростанции — ядерном реакторе. При цепной реакции деления
ядерного вещества выделяется значительное количество тепловой энергии,
используемое для генерации электроэнергии. [3]

Существует несколько типов ядерных реакторов. Наибольшее
распространение получили три основных типа реакторов, различающихся, главным образом,
топливом, теплоносителем, применяемым для поддержания нужной температуры
активной зоны, и замедлителем, используемым для снижения скорости нейтронов,
выделяющихся в процессе распада необходимых для поддержания цепной реакции.

Среди них первый и наиболее распространенный тип — это
реактор на обогащенном уране, в котором и теплоносителем, и замедлителем
является обычная, или «легкая» вода (легководный реактор). Существуют две
основные разновидности легководного реактора: реактор, в котором пар, вращающий
турбины, образуется непосредственно в активной зоне (кипящий реактор, в России
— РБМК — реактор большой мощности, канальный), и реактор в котором пар
образуется во внешнем или втором контуре, связанным с первым контуром
теплообменника и парогенератора (водо-водяной энергетический реактор — ВВЭР).

Рисунок 1.1 — Схема работы атомной электростанции

На рисунке 1.2 показана схема работы атомной электростанции с
двухконтурным водо-водяным энергетическим реактором. Энергия, выделяемая в
активной зоне реактора, передаётся теплоносителю первого контура. Далее
теплоноситель поступает в теплообменник (парогенератор), где нагревает до
кипения воду второго контура. Полученный при этом пар поступает в турбины,
вращающие электрогенераторы. На выходе из турбин пар поступает в конденсатор,
где охлаждается большим количеством воды, поступающим из водохранилища.

Второй тип реактора — газоохлаждаемый реактор (с графитовым
замедлителем).

Третий тип реактора, — это реактор, в котором и теплоносителем,
и замедлителем является тяжелая вода, а топливом природный уран.

Существует также реактор на быстрых нейтронах (БН).

Принцип работы. При делении ядер урана образуются быстрые
нейтроны. Скорость деления — цепная реакция, на АЭС регулируется замедлителями:
тяжелой водой или графитом. Нейтроны содержат большое количество тепловой
энергии. Через теплоноситель энергия поступает в парогенератор. Пар высокого
давления направляется в турбогенераторы. Полученная электроэнергия идет на
трансформаторы и далее на распределительные устройства. Часть электроэнергии
направляется на обеспечение собственных потребностей станции. Избытки тепла АЭС
направляются на градирни -специальные охладительные башни. В случае
невозможности использования большого количества воды для конденсации пара,
вместо использования водохранилища. [5]

Атомная теплоэлектроцентраль — атомная электростанция,
предназначенная для производства электрической энергии и тепла. В настоящее
время в России действует только одна атомная теплоэлектроцентраль — Билибинская
АЭС.

По схеме стационарной атомной теплоэлектроцентрали была
создана Билибинская АТЭЦ с четырьмя блоками электрической мощностью по 12 МВт.
Технологическая схема Билибинской АТЭЦ была упрощена (без перегрева пара и с
естественной циркуляцией теплоносителя), что позволило обеспечить надежное
энергоснабжение изолированной энергосистемы.

Проектом атомной теплоэлектростанции (АТЭС) малой мощности на
базе плавучего энергоблока (ПЭБ) с двумя реакторными установками КЛТ-40С
вплотную занялись с 1994 года. К тому времени проект плавучей АЭС был наиболее
проработан, а используемая в нем реакторная установка являлась
усовершенствованной модификацией реактора, широко используемого в отечественном
ледокольном флоте.

Помимо ПЭБа, в состав АТЭС малой мощности входят
гидротехнические сооружения для установки ПЭБа у берега и береговые сооружения
и устройства, обеспечивающие распределение и передачу электрической и тепловой
энергии потребителям. При суммарной тепловой мощности реакторов 300 МВт энергоблок
способен выдавать 70 МВт электрической мощности.     Атомная
теплоэлектростанция имеет два назначения: она способна обеспечить не только
электричеством, но и теплом город с населением 15000-20000 человек. Для этого
достаточно предусмотреть теплотрассу и специальный пирс со стандартной системой
коммуникаций.

Атомные станции теплоснабжения — атомная станция,
вырабатывающие только тепловую энергию.     

ГЛАВА 2 ТЕХНОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ АТОМНЫХ СТАНЦИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ
СРЕДУ

Техногенные воздействия на окружающую среду при строительстве
и эксплуатации атомных станций многообразны. Обычно говорят, что имеются
физические, химические, радиационные и другие факторы техногенного воздействия
эксплуатации АС на объекты окружающей среды. Наиболее существенные факторы:

ü  локальное механическое воздействие на
рельеф — при строительстве,

ü  повреждение особей в технологических
системах — при эксплуатации,

ü  сток поверхностных и грунтовых вод,
содержащих химические и радиоактивные компоненты,

ü  изменение характера землепользования и
обменных процессов в непосредственной близости от АС,

ü  изменение микроклиматических характеристик
прилежащих районов. [8]

.1 Загрязнение растительного и животного мира

Если исключить взрывы атомных устройств и аварийные ситуации,
то основным источником радиационного воздействия на биосферу являются
предприятия ядерного топливно-энергетического цикла (ЯТЦ) в штатном режиме.

Известны следующие виды воздействия ЯТЦ на окружающую среду:

ü  Расход природных ресурсов (земельные
угодья, вода, сырье для основных фондов ЯТЦ и т.д.);

ü  Тепловое загрязнение окружающей среды;

ü  Радиоактивное загрязнение окружающей
среды.

Важнейшей особенностью ЯТЦ является то, что в процессах
производства энергии на АС и переработки отработанного топлива образуется
большое количество опасных искусственных радионуклидов. Основная часть
радиоактивных отходов имеет высокую удельную активность. Некоторые из
радионуклидов имеют значительные (от сотен до миллионов и более лет) периоды
полураспада. Это предопределяет необходимость надежной изоляции высокоактивных
отходов от биосферы.

Наиболее значимый вклад в загрязнение биосферы дают
долгоживущие радионуклиды углерод-14, криптон-85, йод-129. Это обусловлено
высокой миграционной способностью, приводящей к их рассеиванию на большие
расстояния за время, меньше периодов полураспада.

Радиоактивное загрязнение биосферы, попадание радиоактивных
веществ (РВ) в живые организмы и среду их обитания (атмосферу, гидросферу,
почву), происходящее в результате ядерных взрывов, удаления в окружающую среду
радиоактивных отходов, разработки радиоактивных руд, при авариях на атомных
предприятиях и т.д.

Радиоактивное загрязнение вызывается продуктами деления ядер
(например, стронций-90, цезий-137, церий-144), наведёнными радиоактивными
нуклидами (тритий, натрий-24, железо-59, кобальт-60, цинк-65 и др.),
естественно-радиоактивными тяжёлыми металлами (уран, торий, радий и др.) и
искусственными трансурановыми элементами (плутоний, америций, кюрий и др.).

Попадая в реки, озёра, моря и океаны, РВ поглощаются водными
растениями и животными как непосредственно из воды, так и из предыдущего звена
пищевой цепи: из водорослей РВ переходят в зоопланктон, для которого водоросли
служат пищей, а затем — в организм моллюсков, ракообразных, рыб. С поверхности
почвы через корни и из атмосферных выпадений через листья РВ поступают в
растения и, продвигаясь по пищевым цепям, а также с питьевой водой, — в
организм животных, в том числе сельскохозяйственных, а вместе с их мясом и
молоком — в организм человека (в частности, стронций-90, попадая в организм
человека с овощами или молоком, может накапливаться в костной ткани, особенно у
детей).

При поглощении РВ растениями или животными обычно происходит
значительное повышение их концентрации в биологических объектах по сравнению с
содержанием РВ в окружающей среде. Организмы, которые накапливают те или иные РВ
в особенно высоких концентрациях, называют «биоиндикаторами радиоактивного
загрязнения» так, водоросль кладофора особенно интенсивно накапливает
иттрий-91, а моллюск большой прудовик — стронций-90.

Что касается влияния на человека РВ, то, например, цезий-137,
попадая в организм, вызывает саркому (одна из разновидностей раковых
заболеваний). Другой радионуклид стронций-90 может замещать кальций в твердых
тканях и грудном молоке. Что ведет к развитию рака крови (лейкемии), раку кости
и раку груди. А малые дозы облучения криптоном-85 повышают вероятность
заболевания раком кожи.

Организм человека, при поступлении продуктов ядерного
деления, подвергается длительному, убывающему по интенсивности, облучению.

Наиболее интенсивно облучаются органы, через которые поступили
радионуклиды в организм (органы дыхания и пищеварения), а также щитовидная
железа и печень. Дозы, поглощенные в них, на 1-3 порядка выше, чем в других
органах и тканях.

При переходе от одного организма к другому происходит
изменение содержания РВ. Например, концентрация цезий-137 возрастает в цепи
лишайники — мышцы оленей — мышцы, а концентрация стронций-90 в этой же цепи
уменьшается.

Биологическое накопление свойственно и зеленым растениям,
которые, аккумулируя определенные химические элементы, изменяют окраску хвои,
листьев, цветков и плодов. Это иногда служит, индикаторным признаком, при
поисках полезных ископаемых. Например, береза и осина в Восточной Сибири
накапливает в своей древесине значительные, содержания стронция-90, что
приводит к появлению необычной окраски — неестественно зелёного цвета.
Сон-трава на южном Урале аккумулирует никель, поэтому ее околоцветник вместо
фиолетового цвета становится белым, что указывает на высокие концентрации
никеля в почве. В ареале рассеяния урановых месторождений лепестки иван-чая
вместо розовых становятся белыми и ярко-пурпуровыми, у голубики плоды вместо
темно-синих становятся белыми и т.д.

На радиоактивное загрязнение различных элементов биосферы
влияют химическая форма и физическое состояние РВ, температура и химический
состав окружающей среды, а также другие факторы. Заключение в Москве Договора о
запрещении испытаний ядерного оружия 1963 в атмосфере, космосе и под водой
способствовало уменьшению радиоактивного загрязнения. Вместе с тем возрастающая
роль ядерной энергетики ставит новые проблемы защиты от радиоактивного
загрязнения, связанные с возможным увеличением в окружающей среде искусственных
РВ. Установлено, что хранение контейнеров с РВ на дне океанов не является
надёжным, т.к. такие контейнеры относительно быстро разрушаются. Уже в 1957
опыт Окриджской национальной лаборатории в США показал, что РВ, сброшенные в
старые шахты, нередко мигрируют на значительные расстояния.

.2 Загрязнение атмосферы

Катастрофический ущерб, как современникам атомного века, так
и последующим поколениям на Земле может причинить радиоактивное загрязнение
атмосферы. Радиоактивность атмосферы — содержание в атмосфере радиоактивных
примесей природного и искусственного происхождения.

Проблема радиоактивного загрязнения воздуха возникла в 1945
г. после взрыва атомных бомб, сброшенных американскими самолетами на японские
города Хиросиму и Нагасаки. Радиоактивные вещества попадают в атмосферу тремя
путями: в результате естественной радиоактивности; радиоактивности, связанной с
работой атомных установок, и в результате ядерных взрывов.

Вызывает серьезное беспокойство другой путь поступления
радиоактивных веществ в атмосферу — из антропогенных источников: повышение в
природной среде уровня ионизирующей радиации, накапливающейся в результате
производства ядерной электроэнергии, испытания ядерного оружия, использования в
различных отраслях хозяйства радиоизотопов.

Значительная часть радиоактивных веществ, образующихся при
ядерных взрывах, при авариях на атомных станциях и предприятиях, проникая
сначала в стратосферу, где с воздушными течениями распространяется на большие
расстояния. С воздушными течениями радиоактивные вещества могут мигрировать на
сотни и тысячи километров.

Крупные градирни в системе охлаждения конденсаторов
электростанций существенно увлажняют микроклимат в районе станций, способствуют
образованию низкой облачности, туманов, снижению солнечной освещенности,
вызывают моросящие дожди, а в зимнее время — иней и гололед. Взаимодействие
выбросов с туманом приводит к образованию устойчивого сильно загрязненного
мелкодисперсного облака — смога, наиболее плотного у поверхности земли. Одним
из видов воздействия станций на атмосферу является всё возрастающее потребление
воздуха, необходимого для сжигания топлива.

Так, работа АС не влияет на содержание кислорода и
углеродного газа в атмосфере, не меняет её химического состояния. Основными
факторами загрязнения окружающей среды здесь выступают радиационные показатели.
Радиоактивность контура ядерного реактора обусловлена активизацией продуктов
коррозии и проникновением продуктов деления в теплоноситель, а также наличием
трития. Наведенной активности подвергаются практически все вещества,
взаимодействующие с радиоактивными излучениями. Прямой выход радиоактивных
отходов ядерных реакций в окружающую среду предотвращается многоступенчатой
системой радиационной защиты. [9]

Опасность ядерной энергетики лежит не только в сфере аварий и
катастроф. Даже без них около 250 радиоактивных изотопов попадают в окружающую
среду в результате работы ядерных реакторов. Эти радиоактивные частицы вместе с
водой, пылью, пищей и воздухом попадают в организмы людей, животных, вызывая
раковые заболевания, дефекты при рождении, снижение уровня иммунной системы и
увеличивают общую заболеваемость населения, проживающего вокруг ядерных
установок.

Радиация опасна и в низких дозах, так как может повреждать
молекулы ДНК, т. е. генетический материал организма. Деление клеток с такой
измененной (мутантной) ДНК иногда становится бесконтрольным и ведет к развитию
злокачественных опухолей. Облучение яйцеклетки или сперматозоидов чревато
врожденными дефектами у потомства. Все эти воздействия долгие годы могут никак
не проявляться внешне. Основная опасность ядерных установок и заключается в
том, что слабые дозы облучения, незаметно воздействуя на людей, повышают
возможность возникновения у них раковых заболеваний и рождения неполноценного
потомства. [11]

Даже в условиях безаварийности работы АЭС ее технология и
продукты отходов представляют исключительную опасность для жизни. На некоторых
АЭС при определенных режимах работы ядерных реакторов может образовываться
плутоний (с содержанием изотопа-239 свыше 90%), который может быть использован
для ядерного оружия. «Оружейный» уран содержит изотоп-235 более 90%, а
слабообогащенный уран для АЭС — до 5% этого изотопа урана, что не уменьшает его
опасности для организма. Если при дыхании в организм человека попадает 10 мкг
плутония-239, то человек неизбежно заболевает раком легких; плутониевый шар
величиной с грейпфрут потенциально содержит такое количество радиоактивного
излучения, что его достаточно, чтобы уничтожить почти все население планеты без
всякого взрыва (при сохранении нынешних темпов развития атомной энергетики
через 100 лет должны добывать миллионы килограммов этого материала). [12]

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

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

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

Нельзя не упомянуть и проблему другого газа, образующегося
при всякой нормальной работе АЭС, трития, или радиоактивного водорода.
Доказано, что он легко связывается с протоплазмой живых клеток и тысячекратно
накапливается в пищевых цепочках.

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

Но главная опасность от работающих АС — загрязнение
плутонием. На Земле было не более 50 кг этого сверхтоксичного элемента до
начала его производства человеком в 1941 году. Сейчас глобальное загрязнение
плутонием принимает катастрофические размеры: атомные реакторы мира произвели
уже много сотен тонн плутония — количество более чем достаточное для
смертельного отравления всех живущих на планете людей. Плутоний крайне летуч:
стоит пронести образец через комнату, как допустимое содержание плутония в
воздухе будет превышено. У него низкая температура плавления — всего 640°С. Он
способен к самовозгоранию при наличии кислорода. [4]

Атомные станции не выбрасывают в атмосферу дымовых газов. На
АС отсутствуют отходы в виде золы и шлаков. Проблемы на атомных станциях — это
избыточные количества тепла и хранение радиоактивных отходов. Что бы защитить
людей и атмосферу от радиоактивных выбросов на атомных станциях принимают
специальные меры:

ü  улучшение надежности оборудования АС;

ü  высокие требования к квалификации
персонала;

ü  защита и охрана от внешних воздействий.

.3 Загрязнение вод

Открытые водоемы. Расход воды предприятий атомных станций
обусловлен необходимостью охлаждения технологического оборудования и применения
в технологиях. Максимальное водопотребление на единицу электроэнергии
приходится на охлаждение оборудования АЭС и предприятия по обогащению изотопов
урана.

В атомных станциях энергетический (пароводяной) цикл
осуществляется по схеме: парогенератор — турбина — конденсатор — парогенератор.
В конденсаторах происходит превращение отработавшего пара в воду, в результате
чего возникает необходимость отвода большого количества тепла.

Для рассеивания тепла, поступающего от электростанции,
применяются прямоточные (при сбросе подогретой воды в реки или прибрежные
участки морей и крупных водоемов) или оборотные системы водоснабжения (при
использовании охлаждающей воды в прудах-охладителях и внутренних водоемах или
испарительных башнях-градирнях).

Температура воды является важным абиотическим фактором среды,
управляющим структурой и метаболизмом экосистемы. Сброс подогретых вод приводит
к существенному изменению физико-химических свойств воды: плотности, вязкости,
поверхностного натяжения, растворимости газов, давления водяного пара. Вследствие
увеличения испарения происходит изменение водного баланса водоема-охладителя.
Плотность и вязкость нагретой воды отличаются от свойств более холодной воды
принимающего бассейна, поэтому они перемешиваются постепенно. Теплая вода
охлаждается либо вокруг места слива, либо в смешанном потоке, текущем вниз по
течению реки. Поступающая вода является основным источником дополнительного
тепла в водоеме, который называют «тепловым загрязнением».

Тепловые сбросы имеют место на всех стадиях ЯТЦ, достигая
максимальных значений на АС. Тепловые сбросы АС вносят вклад в антропогенное
поступление тепла в биосферу и в приближение к предельно допустимому уровню
антропогенных сбросов тепловой энергии, равному в среднем 2 Вт/м².
Этот предел рассчитан из принципа недопущения изменения среднегодовой
температуры на 1°С.

Мощные электростанции заметно нагревают воды в реках и
бухтах, на которых они расположены. Летом, когда потребность в электрической
энергии для кондиционирования воздуха очень велика и ее выработка возрастает,
эти воды часто перегреваются. Понятие «тепловое загрязнение» относится именно к
таким случаям, так как избыточное тепло уменьшает растворимость кислорода в
воде, ускоряет темпы химических реакций и, следовательно, влияет на жизнь
животных и растений в водоприемных бассейнах.

Существуют яркие примеры того, как в результате повышения
температуры воды погибали рыбы, возникали препятствия на пути их миграций,
быстрыми темпами размножались водоросли и другие низшие сорные растения,
происходили несвоевременные сезонные изменения водной среды.

Важным следствием дополнительного теплового сброса для ряда
водоемов является практически круглогодичная устойчивая плоскостная
стратификация, из-за которой ухудшаются условия вертикального перемешивания вод
и возникает дефицит кислорода в придонной области. Однако сброс подогретых вод
не всегда приводит к ухудшению кислородного режима в толще воды из-за
интенсивного аэрирования при водосбросе, что компенсирует эффект понижения
растворимости и повышения потребления кислорода с увеличением температуры.
Повышение температуры воды оказывает значительное воздействие на биологические
процессы в водоеме: ускоряется разложение органических остатков, усиливается
дыхание рыб, и других водных организмов — все эти процессы связаны с быстрым
потреблением кислорода и созданием заморных зон в отдельных частях водоема.
Повышенная температура стимулирует зарастание мелководных водоемов водной
растительностью, могут также наблюдаться вспышки цветения водорослей.

Хотя против употребления термина «тепловое загрязнение»
имеются и возражения, поскольку повышение температуры воды иногда приводит к
благоприятным экологическим последствиям. В некоторых случаях увеличивались
уловы рыбы, продлевался вегетационный период, и прослеживались иные благоприятные
последствия. Поэтому для более корректного употребления термина «тепловое
загрязнение» необходимо иметь гораздо больше информации о влиянии
дополнительного тепла на водную среду в каждом конкретном месте. [12]

Радиационная обстановка техногенного происхождения в речной
зоне — загрязнение дна, берегов и островов искусственными радионуклидами — в
результате нормативных и, возможно, аварийных сбросов в реки загрязнённых вод
атомных станций.

Известно, что радиация разрушает ткани растений и животных,
приводит к генетическим мутациям, бесплодию, а при достаточно высоких дозах — к
гибели. Механизм воздействия радиации на живые организмы до сих пор
окончательно не выяснен, отсутствуют и эффективные способы смягчения или
предотвращения негативных последствий. Но известно, что радиация накапливается,
т.е. повторяющееся облучение малыми дозами может, в конечном счете, действовать
так же, как и однократное сильное облучение.

Способность речных вод к самоочищению объясняется постоянной
сменой масс воды, выпадением взвешенных радиоактивных частиц на дно водоемов и,
частично, процессами сорбции находящихся в растворенном состоянии радионуклидов
мелкодисперсными взвешенными и донными минералами и органическими веществами.
Во время половодий происходит обратный процесс — перевод высокоактивных донных
осадков во взвешенное состояние, что приводит к многократному возрастанию
радиоактивности речных вод.

По степени радиоактивного загрязнения компоненты водных
экосистем располагаются в следующем порядке: донные отложения — гидробионты —
вода.

Если для воды и, в меньшей степени, взвесей характерно со
временем уменьшение содержания цезия-137 и стронция-90, то в донных отложениях
и водной растительности имеет место повышение их концентрации.

Процесс радионуклидного загрязнения непроточных водоемов
происходил, как и для рек, за счет аэрозольного выпадения на водную поверхность
и смыва с площадей водосбора. Из-за ограниченного водообмена системы озерного
типа к настоящему времени по уровню загрязнения пришли практически в равновесное
состояние при выраженных сезонных колебаниях концентраций радионуклидов в воде
и в растительных и животных организмах (биоте).

В озерах радионуклиды приемущественно сосредоточены в донных
отложениях и биоте. Накопление радионуклидов в водной растительности с
ежегодным ее отмиранием при отсутствии стока приводит к увеличению их
аккумуляции в донных отложениях. Это обусловливает сохранение достаточно
высокого уровня содержания радионуклидов в компонентах водных систем замкнутого
типа.

Для озерных водных систем, расположенных в загрязненной зоне
и выведенных из антропогенного процесса, проявляется тенденция к их зарастанию
за счет неуправляемого роста биоты различных экологических групп. Это
способствует в определенной мере процессу очищения воды от цезия-137 и
стронция-90 при одновременном возрастании радиоактивности донных отложений.

Основными факторами, определяющими в будущем загрязнение
поверхностных вод, является поступление радионуклидов с площадей водосборов, а
также процессы биологического круговорота в водных системах и дальнего
руслового переноса. В силу этих причин и распада радионуклидов плотность
радиоактивного загрязнения водотоков, а также водосборов будет постепенно
снижаться. В процессе выноса цезия-137 и стронция-90 из прибрежных ландшафтов
более четко проявится тенденция возрастания различий их поступления в открытые
водоемы за счет большей подвижности стронция. Менее загрязненные прибрежные
территории, находящиеся вниз по течению, могут дополнительно загрязняться
радионуклидами благодаря вторичным процессам переноса, особенно проявляющимся
во время обильных дождей, половодий и паводков. Для замкнутых и слабопроточных
водных систем озерного типа и далее будет происходить сток радионуклидов с
ближайших территорий в котловины водоемов. Удельные активности поверхностных
вод стабилизируются с колебаниями в периоды, связанные с экстремальными
ситуациями (засухи, паводки, дожди).

При эксплуатации АС в водоем-охладитель поступают химические
загрязнители: смазочные материалы, тяжелые металлы (Са, Ni, Cr и другие
продукты коррозии), кислоты, щелочи, фосфаты и др. В водоем могут поступать
также бытовые стоки от населенных пунктов, расположенных на берегу
водоема-охладителя.

Важно отметить, что воздействие самой АС может быть весьма
малым, однако находящиеся в регионе промышленные и сельскохозяйственные объекты
обычно сбрасывают значительные количества биогенных элементов и токсикантов
(металлов, нефтепродуктов, пестицидов и пр.). В сочетании с тепловым сбросом от
АС это приводит к нарушению экологического равновесия, например, эвтрофикации.

С другой стороны, именно в водоемах-охладителях процессы
эвтрофикации могут нанести максимальный экономический ущерб. «Цветения»
фитопланктона и зарастание высшей водной растительностью являются одними из
основных причин возникновения биопомех в работе АС и даже могут стать причиной
возникновения чрезвычайной ситуации в системе ее водоснабжения. По этой причине
весьма актуальна разработка эффективных мер, направленных на предотвращение
эвтрофирования водоемов-охладителей.

Что же касается аварии АС в Японии, то концентрация
радиоактивного йода-131 в морской воде в районе японской аварийной АЭС
«Фукусима-1» превышает установленную норму в 147 раз. Также известно,
что концентрация радиоактивного йода в морской воде в восьми километрах к югу
от АЭС «Фукусима-1» превышала норму в 80,3 раза. Замеры в 16
километрах южнее станции показали превышение нормы в 16,4 раза.

Уровень цезия-134 и цезия-137 также вырос в четыре раза. Тем
не менее, данные показатели гораздо ниже значений, зафиксированных во время
первоначальной утечки.

По утверждениям властей, повышение уровня радиации опасности
для здоровья по-прежнему не представляет. С мнением правительства согласны
многие ученые. Тем не менее, чтобы предотвратить отрицательные последствия
утечки, сотрудники станции продолжают сбрасывать в море цеолит, минерал,
способный поглощать радиоактивный цезий. [13]

Подземные воды. Подземные воды (особенно верхних, неглубоко
залегающих, водоносных горизонтов) вслед за другими элементами окружающей среды
испытывают загрязняющее влияние. Подземные воды страдают от загрязнений при
добыче урановых руд, а также в результате работы АС.

Происходит ухудшение качества воды в результате подтягивания
некондиционных природных вод при нарушении режима эксплуатации водозаборов.
Площади очагов загрязнения подземных вод достигают сотен квадратных километров.

Загрязнение тритием грунтовых вод прослеживается практически
вокруг всех АС. Ничего хорошего от замещения части молекул воды в живых
организмах тритием ждать не приходиться. Когда тритий распадается (период
полураспада 12,3 года), он превращается в гелий и испускает сильное
бета-излучение. Эта трансмутация особенно опасна для живых организмов, так как
может поражать генетический аппарат клеток.

атомная станция загрязнение радиоактивный

2.4 Загрязнение земель

В период инженерной подготовки территории и строительства АС
неизбежно негативное воздействие на окружающую среду. Происходят
непосредственные изменения ландшафтного облика самой площадки строительства и
сопредельных территорий, изменения растительного покрова, запыление воздуха,
выбросы сварочных аэрозолей, сгоревших нефтепродуктов, окиси углерода, окислов
азота и серы, аэрозолей свинца, углеводородов. Выбросы в атмосферу
определяются, в основном, производством при строительных работах, объектами
стройбазы и транспорта.

Воздействие на почвы, растительность, животный мир района в
период строительства АС будет проявляться в виде трансформации земельных
угодий, незначительного загрязнения воздушной и водной среды, почв и всех
составляющих экосистем, прямых и опосредованных нарушений ландшафтных элементов
и компонентов экосистем, складирования строительных и бытовых отходов,
повышенной рекреационной нагрузки в районе строительства и т.д.

Также значительный урон окружающей среде наносится при добыче
и переработке урановой руды. При этом отчуждаются значительные земельные
площади для размещения пустой породы. На каждый Гвт (эл.) энергии, получаемой
на атомной станции, образуется несколько миллионов тонн пустой породы.

Большая часть земельных угодий, расходуемых при переработке
руды, приходится на пруды-хвостохранилища, куда поступает около 10 т на 1 ГВт
(эл.) в год хвостовых растворов. [8]

Аварии на атомных электростанциях (их сейчас в мире около
250), исследовательских реакторах, хранилищах ядерного топлива и предприятиях
атомной промышленности могут резко усилить радиоактивное заражение местности.

Одной из наиболее опасных причин появления неустойчивости в
работе АС может явиться подвижка земных блоков, вызванная изменениями аномалий
физических полей. Поэтому очень важно наиболее оптимально выбирать площадку для
размещения АС, учитывать возможные подвижки блоков при эксплуатации.

Однако практически почти все площадки для АС выбраны таким
образом (так как требуется большое количество воды), что они расположены или на
разломах или вблизи них. В этом смысле Чернобыльская АЭС расположена наиболее
неудачно, здесь сходятся несколько крупных разломов.

Если бы физико-геологические особенности этого района были бы
известны проектировщикам, то можно было бы избежать многих потерь.

Материалы аэрокосмической съемки совместно с
геолого-геофизическими наблюдениями позволяют выявить достаточно оперативно и
достоверно все эти неоднородности, выбрать площадку для размещения АС,
проводить эколого-экономический мониторинг как самой АС, так и прилегающих
территорий, а также выбрать путь транспортировки при аварийных ситуациях именно
с учетом аномальных физических полей, контролирующих ландшафтообразование в
регионе, определяющих максимум заражения радиацией. [2]

Радионуклиды цезий-137 и стронций-90 близки по свойствам К и
Са, поэтому легко усваиваются растениями на кислых почвах. Некоторые районы
Тамбовской области (Сосновский и Петровский) подвержены радиационному заражению
после Чернобыльской аварии (1986 г.).

В связи с широким использованием в народном хозяйстве
радиоактивных веществ появилась опасность загрязнения почв радионуклидами.
Источники радиации — ядерные установки, испытание ядерного оружия, отходы
урановых шахт. Потенциальными источниками, радиоактивного загрязнения могут
стать аварии на ядерных установках, АЭС (как в Чернобыле, Екатеринбурге, а
также в США, Англии).

В верхнем слое почвы концентрируются радиоактивные стронций и
цезий, откуда они попадают в организм животных и человека. Лишайники северных
зон обладают повышенной способностью к аккумуляции радиоактивного цезия. Олени,
питающиеся ими, накапливают изотопы, а у населения, использующего в пищу
оленину, в организме в 10 раз больше цезия, чем у, других северных народов. [4]

Как известно, что уровень загрязнения земли в деревне
Иидамура, что примерно в 40 км от АЭС «Фукусима», в 163,000 Бк/кг, что
превышает обычный уровень в 1600 раз.

.5 Сравнение АЭС и ТЭС по вкладу в загрязнение окружающей
среды.

Нельзя не отметить ряд важных преимуществ АЭС по сравнению с
ТЭС (Рисунок 2.1). Если сопоставить работу двух электростанций одной и той же
мощности (1000 МВт) в течение года, выяснится следующее:

ü  Потребность в топливе. Главная
отличительная особенность ТЭС от АЭС заключается в огромном расходовании
природных ресурсов — ежегодно в топках ТЭС сжигается 4 млн. тонн угля (Рисунок
2.2). Добыча такого его количества открытым способом нанесет серьезный ущерб
ландшафту, окружающим водоемам и за счет кислотного выщелачивания — грунтовым
водам. [1] Для АЭС потребуется 1,5
т обогащенного урана, что соответствует всего 1000 т урановой руды.

Особо следует отметить, что транспортировка угля требует
существенно большего отчуждения земельных площадей, чем транспортировка
ядерного топлива. Достаточно сказать, что ТЭС мощностью 1ГВт потребляет в год
более 1500 эшелонов угля, то есть 4-5 эшелонов в день, в то время как АЭС той
же мощности — всего несколько вагонов за год. Уран, всегда содержащийся в угле
в форме микропримесей, выносится с продуктами его сгорания и оседает на
прилегающей территории. Сопоставление АЭС и угольной ТЭС одинаковой мощности
показывает, что даже радиоактивные выбросы ТЭС в 5-10 раз больше, чем на АЭС.
Так, угольная ТЭС мощностью 2,5 ГВт, работающая на угле, ежегодно выбрасывает
до 0,1 Ки (кюри) долгоживущих радиоактивных продуктов в виде аэрозольных частиц
урана и газообразных продуктов распада радона. Таким образом, предприятия УТЦ
являются одним из основных поставщиков в окружающую среду долгоживущих естественных
радионуклидов.

ü  Высокая калорийность ядерного топлива. По
сравнению с органическим топливом, обуславливает значительно меньший расход
многих природных ресурсов в ЯТЦ по сравнению с теплоэнергетикой на органическом
топливе (теплота сгорания ядерного топлива в 3000000 раз больше, чем условного
органического топлива). Выработка энергии как в ЯТЦ, так и в УТЦ, требует
нарушения значительных площадей (для размещения горнодобывающих предприятии,
хранения отходов, складирования руды, размещения электростанций и.т.д.), но в
ЯТЦ они в несколько раз меньше, чем в УТЦ.

ü  Выделение углекислого газа. В результате
работы угольной ТЭС в атмосферу поступит более 10 млн т углекислого газа, что
усугубит парниковый эффект. АЭС вообще углекислого газа не выделяет.

ü  Потребление кислорода. Ядерная энергетика,
в отличие от энергетики на органическом топливе, не вызывает нарушения
экологических циклов кислорода, углекислого газа, серы и азота. Это связано с
тем, что «сжигание» ядерного топлива в реакторе происходит без участия
окислителей, то есть не требует затрат кислорода. Сжигание же органического
топлива требует затрат кислорода. В мире ежегодно сжигается 10 млрд. т.
условного топлива и потребляется около 35 млрд. т. кислорода. Источниками
кислорода на Земле являются леса и океан. Однако площади лесов постоянно
сокращаются, а новые лесопосадки не компенсируют убыли. Компенсационные
возможности океана по продуцированию кислорода также снижаются вследствие его
интенсивного загрязнения. Поэтому опасение относительно исчерпания запасов
кислорода вполне оправдано.

ü  Двуокись серы и другие компоненты
кислотных дождей. Необходимо также отметить, что природное ископаемое топливо
(уголь, газ, нефть), используемое для производства электроэнергии тепловой
энергетикой, содержит от 1,5 до 4,5 процентов серы. Выбросы этих загрязнений
составят на ТЭС более 400 тыс. т; на АЭС они не образуются. Образующиеся при
сгорании топлива оксиды серы, как правило, выбрасываются в атмосферу, где,
вступая в контакт с атмосферной влагой, они образуют раствор серной кислоты.
Далее раствор выпадает так называемых кислотных дождей, нанося огромный ущерб
растительности и в особенности почве, так как такой дождь не только разрушает
структуру почвы, но и значительно изменяет ее состав. Для его восстановления необходимы
десятки и согни лет.

Одна ТЭС мощностью 1ГВт на угле с содержанием серы 3,5%, не
смотря на применение систем очистки, выбрасывает в атмосферу 140 тыс. т
сернистого ангидрида в год, из которого затем образуется около 280 тыс. т
серной кислоты.

Ядерная энергетика, как известно, для производства энергии не
использует органическое топливо и, следовательно, не принимает участия в
образовании кислотных дождей.

Именно радиоактивные отходы и возможности аварий на АЭС
вызывают тревогу ученых и общественности. Общественное мнение станет решающим
фактором в судьбе «ядерной мечты». (Трушина Т.П.)

Рисунок 2.1 — Схема воздействия на окружающую среду ТЭС,
работающей на угле и АЭС.

Рисунок 2.2 — Схема обычного топливного цикла с
использованием органического сырья

ГЛАВА 3 РАДИОАКТИВНЫЕ ОТХОДЫ АЭС И МЕТОДЫ
ОБРАЩЕНИЯ С НИМИ

Атомные электростанции являются чистыми, эффективными и
бесшумными. Однако их эксплуатация связана со сложными вопросами обеспечения
безопасности. Однако, пожалуй, самым неудобным аспектом их работы является
выработка большого количества отходов в виде отработанного ядерного топлива,
которое сохраняет опасный уровень радиоактивности в течение нескольких тысяч
лет. Каким образом и где следует безопасно хранить эти отходы — этот вопрос
остается центральным в многолетних дебатах о целесообразности применения
атомной энергии.

Загрязненность радионуклидами внешней среды и образование
различных радиоактивных отходов происходит в результате практической
деятельности человека при: эксплуатации предприятий по добыче и переработке урановых
руд; эксплуатации предприятий по производству естественного и обогащенного
урана; эксплуатации предприятий по производству и изготовлению тепловыделяющих
элементов (ТВЭЛ); эксплуатации атомных электростанций (АЭС), атомных станций
теплоснабжения (ACT) и атомных теплоэлектроцентралей (АТЭЦ); эксплуатации
предприятий по переработке и регенерации отработавшего ядерного топлива;
эксплуатации и снятии с эксплуатации морских судов с ядерными энергетическими
установками и баз их обслуживания; эксплуатации исследовательских атомных
реакторов и т.д. [10]

Источниками радиоактивного загрязнения на АЭС являются:

ü  Газообразные радиоактивные отходы —
газо-аэрозольные выбросы трития, углерода-14, аэрозольные выбросы изотопов
стронция — стронций-89, стронций-90 и цезия — цезий-134, цезий-137 и др.

ü  Жидкие радиоактивные отходы (контурная
вода, конденсат турбин с подсосами охлаждающей воды в конденсаторы, протечки
технической воды, воды от отмывки помещений и оборудования, растворы от
дезактивации оборудования и др.)

ü  Твердые радиоактивные отходы (вышедшее из
строя оборудование, строительный мусор, не подлежащая дезактивации спецодежда,
ветошь, отработавшие источники ионизирующих излучений и пр.). Твердые
радиоактивные отходы делятся на: прессуемые (одежда, резина, пластикаты,
теплоизоляция, бумага, фильтры); непрессуемые (дерево, фильтры-рамки,
трубопроводы, стекло, инструменты, трубы/вентили, бетонные блоки); сжигаемые
(бумага, дерево), металлические.

Радиоактивные вещества образуются на АЭС в активной зоне
реактора в результате ядерной реакции деления ядер уран-233, уран-235 и
плутоний-239. Это главный источник образования радиоактивных веществ на АЭС. [10]

Ежегодно АС производит, как минимум, 18 тонн радиоактивных
отходов.

В 2006 году Международное Агентство по Ядерной Энергии
(МАГАТЭ) подсчитало, что в мире ныне накоплено более 200 тыс. тонн
отработанного ядерного топлива. Ежегодно к ним добавляется еще 10-12 тыс. тонн.

Проблема безопасного захоронения РАО является одной из тех
проблем, от которых в значительной мере зависят масштабы и динамика развития
ядерной энергетики. Генеральной задачей безопасного захоронения РАО является
разработка таких способов их изоляции от биоцикла, которые позволят устранить
негативные экологические последствия для человека и окружающей среды. Конечной
целью заключительных этапов всех ядерных технологий является надежная изоляция
РАО от биоцикла на весь период сохранения отходами радиотоксичности.

В настоящее время разрабатываются технологии иммобилизации
РАО и исследуются различные способы их захоронения, основными критериями, при
выборе которого для широкого использования являются следующие:

ü  минимизация затрат на реализацию
мероприятий по обращению с РАО;

ü  сокращение образующихся вторичных РАО.

За последние годы создан технологический задел для
современной системы обращения с РАО. В ядерных странах имеется полный комплекс
технологий, позволяющих эффективно и безопасно перерабатывать радиоактивные
отходы, минимизируя их количество.

Нигде в мире не выбран метод окончательного захоронения РАО,
технологический цикл обращения с РАО, не является замкнутым: oтвержденные ЖРО
(т.е. переведенные в твердую форму ЖРО), так же как и ТРО, хранятся на
специальных контролируемых площадках, создавая угрозу радиоэкологической
обстановке мест хранения.

На сегодняшний день всеобще признано (в том числе и МАГАТЭ),
что наиболее эффективным и безопасным решением проблемы окончательного
захоронения РАО является их захоронение в могильниках (рисунок 3.1) на глубине
не менее 300-500 м в глубинных геологических формациях с соблюдением принципа
многобарьерной защиты и обязательным переводом ЖРО в отвержденное состояние.
Опыт проведения подземных ядерных испытаний доказал, что при определенном
выборе геологических структур не происходит утечки радионуклидов из подземного
пространства в окружающую среду.

Таким образом, при решении проблемы обезвреживания
радиоактивных отходов использование “опыта, накопленного природой”,
прослеживается особенно наглядно. Недаром именно специалисты в области
экспериментальной петрологии оказались едва ли не первыми, кто оказался готов
решать возникшую проблему.

Выбор места (площадки) для захоронения или хранения
радиоактивных отходов, зависит от ряда факторов: экономических, правовых,
социально-политических и природных. Особая роль отводится геологической среде —
последнему и важнейшему барьеру защиты биосферы от радиационно-опасных
объектов.

Пункт захоронения должен быть окружен зоной отчуждения, в
которой допускается появление радионуклидов, но за ее границами активность
никогда не достигает опасного уровня. Посторонние объекты могут быть
расположены не ближе, чем на расстоянии 3 радиусов зоны от пункта захоронения.
На поверхности эта зона носит название санитарно-защитной, а под землей
представляет собой отчужденный блок горного массива.

Отчужденный блок необходимо изъять из сферы человеческой
деятельности на период распада всех радионуклидов, поэтому он должен
располагаться за пределами месторождений полезных ископаемых, а также вне зоны
активного водообмена. Проводимые при подготовке к захоронению отходов
инженерные мероприятия должны обеспечить необходимый объем и плотность
размещения РАО, действие систем безопасности и надзора, а том числе
долговременный контроль за температурой, давлением и активностью в пункте
захоронения и отчуждаемом блоке, а также за миграцией радиоактивных веществ по
горному массиву.

С позиций современной науки, решение о конкретных свойствах
геологической среды на участке хранилища должно быть оптимальным, то есть
отвечающим всем поставленным целям, и прежде всего гарантирующим безопасность.
Оно должно быть объективным, то есть защищаемым перед всеми заинтересованными
сторонами. Такое решение должно быть доступным для понимания широкой
общественности.

Многие страны на протяжении десятилетий проводят исследования,
целью которых является проверка безопасности мест, реально используемых или
предназначенных для использования в качестве подобных могильников. К примеру, в
Германии с 1967 года используют бывшую соляную шахту Ассе в качестве
экспериментального хранилища, куда захоранивали сначала твердые
кондиционированные низкоактивные отходы (Рисунок 3.1), а с 1974 года —
упакованные в бетонные и стальные емкости среднеактивные отходы

Рисунок 3.3 — Подземное хранилище-лаборатория в соляных
шахтах Ассе (Германия)

Однако, существует множество разнообразных предложений
относительно способов захоронения радиоактивных отходов, например:

ü  Долговременное наземное хранилище,

ü  Глубокие скважины (на глубине несколько
км),

ü  Удаление в море,

ü  Удаление под дно океана;

Захоронение отходов в осадочные наслоения и скальные пласты
под дном океана осуществимо в двух вариантах. Подводным — бурением полостей для
размещения контейнеров на определенных расстояниях, необходимых для рассеивания
тепла, с последующим запечатыванием поверхности породы над скважиной или
организацией свободного падения контейнера обтекаемой формы от поверхности
воды, когда развиваемая скорость обеспечивает проникновение в дно на глубину до
50 м.

Наиболее часто обсуждаемой возможностью для захоронений
такого типа является использование захоронений в глубоком Атлантическом
бассейне, где средняя глубина составляет приблизительно 5 км. На рисунке 3.4
показано, что глубоководное скалистое дно океана покрыто слоем отложений, и
неглубокое погребение под десятками метров отложений может быть получено
простым сбрасыванием контейнера за борт. Глубокое погребение под сотнями метров
отложений потребует бурения и закладки отходов. [10]

Рисунок 3.4 — Глубоководное захоронение ядерных отходов

Недостаток этого предложения заключается в том, что подобные
могильники должны находиться на значительных глубинах, вдалеке от побережий.
Однако контейнеры с отходами могут быть легко повреждены, их также будет сложно
обнаруживать (если, например, один из них «даст течь» или когда-либо
появится технология, позволяющая утилизировать отходы иным способом). Кроме
того, следить за этими могильниками (например, чтобы их не могли использовать
террористы или страны-изгои) достаточно проблематично. В 1972 году была принята
Международная Конвенция о Предупреждении Загрязнения Моря Отходами, которая
запрещает подобные опыты. Срок действия Конвенции истекает в 2018 году. [14]

Однако океан является неотъемлемой частью биосферы Земли, и
его чистота должна охраняться не менее тщательно, чем другие объекты окружающей
среды. В то же время современный уровень знаний о процессах, происходящих в
глубинах океана, столь низок, что заставляет прибегать к весьма упрощенным
моделям в прогнозировании возможного поведения отвержденных отходов при
длительном нахождении их в контакте с океаническими водами на большой глубине.
Поэтому метод захоронения на дне океана и под его дном требует крайне
осторожного подхода. [10]

ü  Удаление в ледниковые щиты;

Строительство могильников среди льдов Антарктиды или
Гренландии. Предполагается, что в этом случае не потребуется дорогостоящее
строительство — достаточно будет построить шахту, которая будет накрыта тем же
льдом. Достоинствами этой идее является незаселенность этих территорий и
толщина материкового льда. Недостатки также существенны: льды могут таять (с
учетом глобального потепления это становится все более вероятным), благодаря
чему радиоактивные воды могут попасть в мировой океан. Доставка огромного
количества подобных грузов в приполярные области, где нет коммуникаций, также
является серьезнейшей проблемой. И последнее, подписанный в 1959 году
Антарктический Договор запрещает размещение радиоактивных отходов на территории
Шестого Континента. [14]

ü  Удаление в космос.

Космическая изоляция РАО — это не альтернативный способ, а
дополняющий захоронение в геологических формациях. Удалять необходимо лишь
самые опасные и долгоживущие изотопы (с периодом полураспада в тысячи и
миллионы лет) — нептуний, америций, кюрий, цирконий, технеций и йод, которые
составляют меньше 1% от всей массы высокоактивных РАО, полученных в результате
деятельности атомных электростанций.

Эта идея имеет неоспоримое достоинство — подобным образом
радиоактивный мусор удаляется с планеты Земля. Однако одновременно возрастает
риск — к примеру, никто не может гарантировать, что возможное попадание этого
вещества на Солнце не приведет к каким-либо негативным последствиям или что
космический мусоровоз не столкнется с метеоритом или космическим кораблем.
Главным аргументом противников этой идеи остается ее невероятно высокая
стоимость: при нынешнем уровне развития космонавтики для того, чтобы избавить
человечество от отходов, потребуется несколько десятков тысяч запусков
космических аппаратов.

Космическая изоляция РАО в России в настоящее время
запрещена. Прямо запрещена отправка радиоактивных отходов и материалов в
космическое пространство в целях захоронения.

Заключение

Атомные электростанции являются опорой для будущего развития
энергетики множества стран мира. Если соблюдены все правила эксплуатации этих
объектов, то атомная электроэнергетика — самая безопасная и выгодная, а
электроэнергия — самая дешевая и экологически чистая. Это было доказано уже не раз.

Преимущества атомных электростанций перед тепловыми и
гидроэлектростанциями очевидны: нет отходов, газовых выбросов, нет
необходимости вести огромные объемы строительства, возводить плотины и хоронить
плодородные земли на дне водохранилищ. Пожалуй, более экологичны, чем АЭС,
только электростанции, использующие энергию солнечного излучения или ветра и
т.д.

Но и ветряные, и солнечные электростанции пока маломощны и не
могут обеспечить потребности людей в дешевой электроэнергии, а эта потребность
растет с высокой скоростью.

И все же целесообразность строительства и эксплуатации АЭС
часто ставят под сомнение из-за вредного воздействия радиоактивных веществ на
окружающую среду и человека.

Что касается вопроса захоронения радиоактивных отходов,
образующихся в ходе работы АЭС, то он является, безусловно, самым важным и
актуальным на сегодняшний день. Так же он индивидуален для каждой страны в
отдельности.

Системы утилизации РАО зависят как от материального состояния
страны, так и от ее географического положения и научного потенциала граждан. В
данный момент ведется множество разработок в этой отрасли. Рассматриваются как
новые идеи, так и происходит улучшение и доработка старых. Но пока что новые
еще не до конца изученные технологии не являются самыми безопасными и их
стоимость иногда превышает доходы государств.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

.        Атомная энергетика является на сегодняшний день
лучшим видом получения энергии. Экономичность, большая мощность, экологичность
при правильном использовании.

.        Атомные станции по сравнению с традиционными
тепловыми электростанциями обладают преимуществом в расходах на топливо, что
особо ярко проявляется в тех регионах, где имеются трудности в обеспечении
топливно-энергетическими ресурсами, а также устойчивой тенденцией роста затрат
на добычу органического топлива. Атомным станциям не свойственны также
загрязнения природной среды золой, дымовыми газами с CO₂, NO_х,
SO_х, сбросными водами, содержащими нефтепродукты. При нормальной
работе, атомные станции не наносят значительного вреда окружающей среде, но в
случае аварии, последствия могут быть катастрофическими, и зараженные
территории могут занимать тысячи километров.

Список используемой литературы

1.    Андреев
Г.Г., Дьяченко А.Н. Введение в химическую технологию ядерного топлива: учебное
пособие / Г.Г.Андреев, А.Н.Дьяченко. — Томск: Изд-во Томского политехнического
университета, 2008. — 150 с.

2.      Аковецкий
В.И. Экологический бум. Аэрокосмос и ноосфера. — М.: Недра, 1989. — 196 с.

3.       Атомные
электрические станции. Вып. 1: сб. статей / Под ред. Л. М. Воронина. — М.:
Энергия, 1977. — 215 с.

4.    Владимиров
В.А., Измалков В.И. Катастрофы и экология. — М.: ООО «Контакт-Культура», 2000.
— 380 с.

5.       Дементьев
Б. А. Ядерные энергетические реакторы: Учебник для ВУЗов — М.: Энергоатомиздат,
1984. — 280 с.

6.    Источники
энергии. Факты, проблемы, решения.- М.: Наука и техника, 1997. — 110 с.

7.       Меррей
Р.Л. Атомная энергетика / Под ред. Э.Э.Шпильрайна. — М.: Энергия, 1979. — 279
c.

8.    Ольсевич
О.Я., Гудков А.А. Критика экологической критики. — М.: Мысль, 1990. — 213с.

9.      Основы
экологии и природопользования. Учебное пособие / В.Л. Дикань, А.Г. Дейнека,
Л.А. Позднякова, И.Д. Михайлов, А.А. Каграманян. — Харьков: ООО «Олант», 2002.
— 384 с.

10.     Радиоактивные
отходы АЭС и методы обращения с ними. Монография / А.А. Ключников, Э.М.
Пазухин, Ю.М. Шигера, В.Ю. Шигера / Под ред. Ю.М. Шигеры. — Чернобыль: ИПБ АЭС
НАН Украины, 2005. — 487 с.

11.  Трушина
Т.П. Экологические основы природопользования (Сер. «Учебники ХХI века».) —
Ростов н/Д: «Феникс», 2001. — 384 с.

13.     Сайт
интернет: Море у «Фукусимы-1» стало радиоактивным
-http://www.dni.ru/society/2011/3/24/209489.html

14.    Сайт
интернет: Российский сайт ядерного нераспространения. Радиоактивные отходы.
Коллекция — http://nuclearno.ru/text.asp?12144

.        Сайт
интернет: Загрязнение почвы — http://psih99.livejournal.com/6326.html

Тема «Атомные электростанции» была, есть и будет актуальной во все времена, так как ее значение для общества велико. Известно каждому, что используемыми источниками энергии в настоящее время являются: источники органического происхождения – это древесное топливо и т.д., также гидравлическая энергия – реки, водоемы. Однако, запасы полезных ископаемых распределяются не равномерно. Но в итоге, широкое использование этих ресурсов может привести к экологической катастрофе.

Каждый из нас знает, к каким бедствиям может привести использование АЭС, но ученые отечественных и зарубежный стран убеждают в том, что перспективы развития энергетики лежат в поле действия ядерной энергии. Перспективы ядерной энергетики, даже несмотря на последствия чернобыльской аварии, становится с каждым годом очевидными благодаря исследованиям, которые проводятся в ведущих ядерных странах. Результаты исследований свидетельствуют о том, что создание надежных энергетических установок на ядерном топливе сегодня вполне реально. И поэтому основными задачами для России и других зарубежных стран в последние годы является разработка качественных подходов для создания безопасных атомных станций.

1. Так что же такое АЭС?

Атомные электростанции (АЭС) – это ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определенной проектом территорий, на которой для осуществления этой цели используется ядерный реактор и комплекс необходимых систем, устройств, оборудований, сооружений с необходимым персоналом.

Если «окунуться» в далекое прошлое, то можно проследить за линией усовершенствования атомных электростанций, с момента создания и до наших дней.

Во второй половине 40 – ых годов была создана первая атомная бомба (испытания проходили 29 августа 1949 года), советские ученые разрабатывали первые проекты использования атомной энергии, главным направлением стала электроэнергетика. В 1948 году И. В. Курчатов вместе с партией и правительством предложили начать первые работы на практике.

В 1950 году в мае, около поселка Обнинск Калужской области начала строится первая в мире АЭС. Именно на этом месте, спустя 4 года, 27 июня 1954 года была запущен первая промышленная атомная электростанция с мощностью 5 МВт. Однако, уже в 1958 году создана Сибирская АЭС мощностью 100 МВт, а позже было достигнуто до 600 МВт.

Разработкой АЭС занимались не только на территории СССР, но и за ее пределами. В 1956 году была запущена первая АЭС мощностью 46 МВт в Колдер – Холле (Великобритания). Спустя год, стартовала следующая АЭС мощностью 60 МВт в Шиппингпорте (США). В 1979 году после серьезной аварии на Три – Майл – Айленд (США), они прекратили строительство АЭС до 2017 года, хотя в планах постройка двух новых реакторов.

В 1986 году на территории России в Чернобыле произошла огромная катастрофа, которая повлекла за собой гибель большого числа людей. Она заставила специалистов пересмотреть проблему безопасности АЭС и задуматься о повышении безопасности.

Хочется отметить, что крупнейшая АЭС находится в Японском городе – работают пять кипящих ядерных реакторов и два усовершенствованных, с мощностью 8, 212 ГВт.

Последняя крупнейшая авария, произошедшая в Японии в марте 2011 года. Причиной стало сильное землетрясения, после чего последовало цунами.

В настоящее время по всему миру действуют большое количество ядерных реакторов.

2. Достоинства и недостатки АЭС.

О вреде атомных электростанций можно говорить вечно. Последствия, произошедшие под влиянием АЭС, оказались, губительны для людей и окружающей среды. Все прекрасно понимают, насколько это серьезно, но так и ничего не предпринимают, слышны только последующие действия, которые так и не воспроизводят в реальность.

Что же будет потом, в ближайшем будущем?

Этот ответ не знает никто. Однако, приходится разбирать то, что уже случилось. И одна из них – это экологическая проблема.

Экологическое состояние различных районов вызывает тревогу. Серьезные проблемы возникли с мелиорацией земель. Сильное загрязнение происходит стоковыми водами коммунальных и промышленных предприятий. Происходят выбросы углекислого газа, сернистых соединений в атмосфере, в результате промышленных работ. Металлургические предприятия приводят к возникновению парникового эффекта, который в дальнейшем приведет к потеплению климата.

Глобальное потепление, по оценкам ученых, может составить от 2-х до 5-и градусов, если не будет предприняты меры по сокращению выбросов. Также потепление климата, будет способствовать увеличению уровня океана на 60 – 80 см, который приведет к экологической катастрофе невиданного масштаба, и будет влиять на деградацию человеческого общества.

Вторая проблема связана с дефицитом воды. 3000 куб. воды в год потребляет промышленность, 40% приблизительно возвращается в цикл, но с отходами. В ней содержаться различные примеси: частицы золы, продукты коррозии, смол, все те компоненты радиоактивных веществ. Все это попадает в воду, откладывается в пищевых путях рыб, и попадает на стол человека. И это еще не все.

Атмосфера загрязняется продуктами ядерных взрывов. Выбросы пыли загрязняю воздух, территории загрязняется шлаками, содержащие в радиоактивных веществах при сжигании топлива в казнах электростанций.

Известно много различных аварий, некоторые из них: Чернобыльская АЭС, ПО «Маяк», авария с нефтеналивными судами, и это не весь перечень случившихся аварий.

Далее я хотела бы затронуть достоинства АЭС.

• Главное преимущество — это независимость от источников топлива, так как его используют небольшими объемами;

• Большой плюс в том, что малые затраты уходят на перевозку ядерного топлива, в сравнении с традиционным. Для России это очень выгодно, потому что доставка из Сибири дорого;

• Еще одно преимущество АЭС, сказалось в стоимости производимой электроэнергии, во времена энергетических кризисов, которые происходили с начала 70 – х годов. Падают цены на нефть, автоматически снижается конкурентоспособность АЭС;

• По подсчетам, составленных на основе проектов в 2000 – х годах, затраты на строительство АЭС составляют 2300 $ за кВт. Прогнозы на стоимость проектов в настоящее время равны 2000$ за кВт (на 35% выше, чем для угольных; на 45% — газовых ТЭС).

Недостатки:

• Тяжелые последствия после аварий;

• Серьезная проблема АЭС — это ликвидация после выработки ресурсов. По подсчетам равна до 20% от стоимости строительства;

• Для АЭС нежелательно работать в маневременных режимах, для того чтобы покрыть части графика электрической нагрузкой.

3. Чернобыльская авария и ее последствия.

26 апреля 1986 года, в 01:23 на 4 –м энергоблоке произошел взрыв, после чего разрушился реактор. Здание немного обрушилось, после погибло два человека. Валерий Ходемчук (главный циркуляционных насосов). Тело его не найдено, так как завалено под обломками 130 – тонных сепараторов. Владимир Шашенок, умер от ожогов и перелома позвоночника 26 апреля в 6 часов утра.

Начался пожар в помещении и на крыше. Затем смесь из расплавленного металла, бетона, песка растеклась по помещению. В окружающую среду произошел выброс радиоактивных веществ: стронций – 90 (период полураспада — 28 лет), цезий -137( период полураспада – 17 – 30 лет), цезий – 134 (период полураспада – 2 года), йод – 131 ( период полураспада -8 дней).

После произошедшей аварии на Чернобыльской АЭС набралось очень много причин и объяснений. Научных только две.

Первая причина получила свое объяснение в августе 1986 года. 26 апреля 1986 года в ночь персонал 4 – го блока в процессе подготовки и испытаний, 6 раз серьезно нарушил правило, т.е. безопасность эксплуатации реактора. Вышли из активной зоны 204 управляющих стержней из 211 штативных, т.е. более 95%. В то время как от них требовалось снизить оперативный запас реактивности до 15 стержней. Реактор был немедленно заглушен. До этого они отключили все средства аварийной защиты. От персонала требовалось вмешательство в работу автоматики, защиты, блокировки, кроме неисправности. Реактор попал в такое состояние, что исправить ничего было нельзя. Началась цепная неисправная ситуация. Закончилась она тепловым взрывом реактора. Отмечается также небрежность в управлении реактора.

В 1991 году появилось второе объяснение причины. Суть в том, что у реактора 4 – го блока были недостатки конструкционные, которые помогли персоналу довести до взрыва реактор. Главное было то, что положительный коэффициент радиоактивности и длинные вытеснители воды на управляющих концах стержней вытесняли воду из каналов хуже. И управляющие стержни не могли ее скомпенсировать. Началась неуправляемая реакция. Привело это к тепловому взрыву.

Время шло. Две стороны мнений о причинах аварии оставались на своем месте. Позже сложилось мнение, что комиссии, которые прогнозировали причины аварий, пришли к противоположным выводам. Казалось, что происходит что – то странное или в комиссиях, или в материалах. Причем в материалах некоторые факты остались недоказанными. Возможно, поэтому ни одна из комиссий не могли обосновать причины.

Комиссии, которые исследовали причины аварии, затрагивали одну важную деталь – это кнопка А3-5 – кнопка аварийного заглушителя реактора. Нажимают ее в самом крайнем случае при аварийном процессе, когда другими средствами остановить нельзя. Но в тот момент, говорили, что персонал не видел серьезных причин для нажатия это кнопки.

Можно выдвигать различные гипотезы о происхождении причин, вызвавших аварию – это и сейсмический толчок, и неисправность аппарата. Но больше всего мне хочется затронуть тему последствий, к которым привела эта авария., То что произошло, приходится «расхлебывать» людям до сих пор.

Нанесен неисправимый ущерб окружающей среде. Ученым понадобилось 30 лет, для того чтобы составить новый атлас и указать территории загрязненные радиацией. Эти территории теперь непригодны.

— А что же стало с людьми, которые попали под радиационное излучение?

Большое число людей умерло. Другие продолжают существовать, потому что жизнью это нельзя назвать. Они страдают язвами кишечника, остеохондрозом, гипертонической болезнью, заболеванием глаз и др. Сама болезнь проявляется не сразу, спустя от 1-4 лет после облучения.

Больше всего меня шокировали мутанты Чернобыля. На Международной конференции ученые – генетики продемонстрировали ужасные данные о том, что мутация из – за взрыва будет продолжаться 800 лет. Последствия ощущают на себе поколения уже четверть века.

Вячеслав Сергеевич Коновалов – профессор, преподаватель кафедры генетики Житомирской сельскохозяйственной академии собрал большую коллекцию явлений, произошедшие в живой природе, после аварии на Украинской территории. Его экспонатом является жеребенок, который больше похож на кенгуру. У него восемь ног. Есть теленок с восемью ногами, череп коровы с четырьмя рогами. Поросенок, у которого два туловища, и зародыш человека с измененными признаками, кричащий от ужаса.

Профессору пришлось нелегко. Для того чтобы доказать всем к чему привела Чернобыльская авария, он собрал материал о не рожденных детях. На них нельзя смотреть без слез. Радиация изуродовала детей даже в утробе матери. У них отсутствовали внутренние органы, ноги. Хотя официальные власти убеждали население, что это не серьезно, и последствий не будет.

В своей работе « Генетические аспекты Чернобыльской катастрофы – 25 лет спустя», он привел проверенные данные, касающиеся патологии у животных и детей. Провел опыт на мухах – дрозофилах. И пришел к выводу, что патология у мух будет проявляться и через сорок поколений. И если перевести это на человеческий возраст – это восемьсот лет.

По его словам, после такого громкого высказывания, жизнь его приобрела иной вид. Ему перекрыли кислород в 1992 г. Власти стояли на своей позиции, но он не сдался. Удалось уехать в США. Там он начал читать лекции, и о мутантах заговорил весь мир. Западная пресса размещала фотографии детей с патологиями.

Без внимания не оставили Чернобыльскую трагедию. Многие страны оказали помощь пострадавшим. Дети были отправлены в реабилитационный центр. А в Донецке был открыт памятник жертвам Чернобыльской катастрофы.

Подводя итоги, хочется сказать, что Чернобыльская авария – это катастрофа 21 века. Прошло уже достаточно времени, а мы все равно иногда слышим разговоры о ней. Большое количество детей, болезней, смертей, рожденных детей с физиологическими и умственными отклонениями. А ведь это наше будущее. Окружающая среда заражена. Опустели районы, умерли леса, животные, загрязнены водоемы, закрыли зоны. А всему виной беспечность и халатность людей. Чернобыльская авария дала понять всем, что вышедшая из – под контроля ядерная энергия захватила огромные границы.

Список используемых источников

1. Борис Горбачёв Чернобыльская авария. Причины, хроника событий, выводы. [Сайт] – Режим доступа: http://n-t.ru/tp/ie/ca.htm

2. Катастрофа на Чернобыльской АЭС . [Сайт] – Режим доступа:http://o-chaes.ru/

3. Чернобыль [сайт] – Режим доступа: http://nepoznannoe.org/HTM/chernobil.htm

Обновлено: 01.03.2023

При нормальной работе атомных электростанций радиоактивное загрязнение окружающей среды маловероятно, однако, определенные факторы могут нести потенциальную опасность.

Какие экологические проблемы может нести работа АЭС

При обычных условиях эксплуатации количество радиоактивных веществ, поступающих в окружающую среду в виде газоаэрозольных выбросов и жидких сбросов, невелико. Доза облучения организма человека в зоне вокруг электростанций и за ее пределами намного ниже установленных норм. Российские спецкомбинаты снабжены четырьмя защитными барьерами безопасности, минимизирующими выход радионуклидов вовне.

Радиационное воздействие АЭС в 20 раз ниже, чем у ТЭС. За год человек получает дозу облучения, сравнимую с рентгеновским снимком зубов, что в 10 раз меньше дозы для телезрителя и в 20 раз меньше среднего естественного фона поверхности земли.

Влияние транспорта разных категорий на окружающую среду. Основные пути снижения экологической опасности

Низкое облучение электростанциями контролируется санитарно-гигиеническим законодательством — нормами радиационной безопасности и санитарными правилами проектирования и эксплуатации атомных станций. Дозовая квота АЭС — 5% продуктов деления (ПД) — 0,25 м3в/год, что равно 1/4-1/5 естественного фона.

На российских АЭС существует автоматическая система контроля радиационной обстановки (АСКРО). Она оснащена датчиками, которые фиксируют уровень радиации возле опасных объектов в режиме реального времени.

Твердые радиоактивные отходы

В результате работы электростанций образуются опасные твердые радиоактивные отходы. Их объем мал и компактен. При правильном хранении и при отсутствии утечки продуктов деления риск загрязнения окружающей среды исключается.

Захоронению подлежит только часть отходов, другая транспортируется в места их переработки. Перевозка не должна осуществляться через населённые пункты.

Электростанции, подлежащие демонтажу, т. е. отслужившие свой срок, так же рассматриваются в качестве ядерных отходов. При выводе их из эксплуатации должны соблюдаться правила демонтажа и дезактивации.

Тепловое воздействие

Большое количество тепла отводится во внешнюю среду от конденсаторов паровых турбин, как и на ТЭЦ. Это неизбежное следствие второго закона термодинамики. Но на АЭС это тепло приблизительно в 1,2-1,3 раза больше, чем на ТЭЦ, из-за более низкого коэффициента полезного действия (КПД), который составляет 33-35%, остальные 65-67% тепла выделяется в атмосферу.

АЭС вызывают тепловое загрязнение поверхностных вод. Сбрасываемые воды, используемые для охлаждения внешних контуров реакторов, относятся к условно чистым, но у них повышенная температура. Это приводит к гибели живых организмов, уменьшению концентрации кислорода, увеличению органического вещества.

В теплую погоду над водоемами-охладителями образуются туманы. В холодную туманы усиливают гололедицу. Такие изменения микроклимата незначительны и экологически допустимы (в радиусе 10 км).

На многих АЭС существуют обособленные водохранилища, не имеющие выхода к водоемам общего пользования.

Загрязнение атмосферы

В случае безаварийной работы АЭС не происходит практически никакого загрязнения атмосферы, т. к. электростанции снабжены системами фильтрации, не пропускающими попадание вредных веществ в воздух.

Газоаэрозольные выбросы очищаются до 99%, а затем выбрасываются в атмосферу через вентиляционную трубу. Большая часть этого 1% является короткоживущими радионуклидами, безвредными для экологии, распадающимися за несколько часов или дней. Другая часть — это радионуклиды в количестве ниже допустимой концентрации в воздухе (тритий, радиоуглерод).

Более того, использование атомной энергетики способствует сокращению выбросов парниковых газов, т. к. не производится углекислый газ. АЭС не выбрасывают в атмосферу дымовых газов, не производят ни золы, ни сажи, ни токсичных газов, вызывающих кислотные дожди и отравления, ни других вредных веществ по сравнению с ТЭЦ.

Химические выбросы в воду и на территорию

В работе станций используется очень большое количество пресной воды для расхолаживания атомных реакторов. Прошедшие систему охлаждения воды содержат в себе жидкие сбросы — это вредные примеси в виде растворов или мелкодисперсных смесей. Они проходят практически полную очистку (от 98,7 до 99%) и сбрасываются в водоемы.

Максимальные приземные концентрации вредных химических веществ — диоксида серы, аммиака, бензола, ксилола и т. д. — в пределах санитарно-защитной зоны составляют от 0,1 до 0,3 предельно допустимой концентрации, а за пределами — до 0,5.

Современный мир невозможно представить без атомных электростанций. Их насчитывается более 500 в разных странах. При этом острые экологические проблемы ядерной энергетики продолжают волновать ученых на протяжении многих лет.

Влияние атомных электростанций на окружающую среду

В прошлом веке, когда человечество только начинало использовать в своих целях атомную энергию, оно не подозревало, насколько вредным может быть это производство. Считалось, что при работе АЭС не страдает экология и не происходит вредных выбросов в виде золы и шлаков в воздушное пространство.

Постепенно способы получения ядерной энергии подробно изучили. И выяснилось, что атомные электростанции могут не только сильно ухудшать экологическую ситуацию в мире, но и приводить к тяжелым техногенным катастрофам.

Авария на АЭС в Чернобыле произошла более 30 лет назад. Но последствия этого трагического события ощущаются до сих пор.

Ученые доказали, что работа атомных станций негативно влияет не только на состояние окружающей среды. Она отражается на здоровье человечества, которое является неотъемлемой частью биосферы Земли.

Основные экологические проблемы ядерной энергетики

Благодаря комплексному анализу всех факторов, негативно влияющих на состояние окружающей среды, ученые выявили 2 главные проблемы ядерной энергетики:

• неправильное обращение с производственными отходами;
• последствия техногенных аварий, при которых происходит активный выброс радиоактивных веществ.

Отходы производства

Несмотря на многолетние исследования, безопасный способ захоронения отработанного ядерного топлива так и не найден. Самый приемлемый вариант обращения с ним – длительное хранение.

Проблемой надежной утилизации отработанного ядерного топлива занимаются все государства, которые эксплуатируют ядерные объекты энергетики. В их число входит и Российская Федерация. Объемы отходов атомных электростанций постоянно увеличиваются и представляют потенциальную угрозу для экологической безопасности всего мира.

Даже правильно захороненные отходы продолжают создавать небольшой радиационный фон, который вреден как для биосферы, так и для людей. Такие полигоны могут загрязнять среду вокруг себя сотни лет.

Выбросы в атмосферу вследствие аварий

Большинство ученых, занимающихся ядерной энергетикой, считают, что вероятность техногенных катастроф на современных атомных станциях незначительна. Однако исключать ее нельзя.

Россия до сих пор испытывает сложности из-за аварии на Чернобыльской АС.

Подсчитано, что общий выброс продуктов деления от тех, что содержались на тот момент в реакторе, составил от 3,5% (63 кг) до 28% (50 т). Если сравнивать с атомной бомбой, которая была сброшена на Хиросиму, то она дала только 740 г радиоактивного вещества.

В результате взрыва радиус радиоактивного заражения составил 2000 км. Это территория более 20 сопредельных с нашей страной государств. В СССР тогда пострадало 11 областей, где проживало около 17 млн человек. Общая площадь загрязненных территорий превышает 8 млн га.

При аварии погиб 31 человек и более 200 получили такую дозу радиации, которая впоследствии вызвала у них лучевую болезнь. С течением времени число жертв продолжает увеличиваться.

Зона загрязнения также расширяется (радиоактивные вещества перемещаются при сильном ветре, пожарах, вместе с транспортом). Ученые считают, что последствия будут ощущать еще несколько поколений.

Последствия эксплуатации АЭС

Несмотря на то что сама атомная энергия экологически чистая и без нее невозможно представить мировую энергетическую систему, нельзя сбрасывать со счетов то, что при функционировании АЭС создаются радиоактивные отходы.

Ядерный реактор мощностью 1000 МВт за 1 год работы может выделять 60 т отходов, требующих захоронения. Эта процедура сложная и дорогостоящая.

Можно указать несколько общих последствий функционирования АЭС:

• в тех местах, где добывается руда, происходит разрушение экологической системы;
• для постройки станций и их инфраструктуры изымаются тысячи гектаров площадей страны;
• при работе АЭС используется большое количество природных вод;
• происходит радиоактивное загрязнение атмосферы и почвы.

Способы улучшения ситуации

Для решения проблем ядерной энергетики ученые предлагают следующие способы:

1. Постоянно модернизировать и улучшать качество оборудования, которое применяется при работе атомных электростанций. При этом необходимо использовать все новейшие исследования и разработки.
2. Непосредственно на производстве ядерной энергии дублировать самые уязвимые системы, которые при поломке могут привести к техногенной катастрофе.
3. Предъявлять высокие требования к обслуживающему АЭС персоналу, постоянно повышать уровень квалификации специалистов.
4. Правильно организовывать и всегда контролировать защиту окружающей среды от вредных излучений.
5. Искать новые способы переработки ядерных отходов, чтобы они не создавали загрязнение воздуха и почвы, опасное для биосферы.

Ученые считают, что решение о захоронении ядерных отходов на Севере может снизить нагрузку на области, густо заселенные людьми. В условиях вечной мерзлоты радиоактивные элементы не будут причинять вреда человечеству.

Общие положения в области радиационной защиты окружающей среды

Доказано, что человек наиболее уязвим к радиоактивному излучению из всех живых организмов. Поэтому радиационная защита должна быть направлена прежде всего на охрану здоровья людей.

Если она соответствует установленным стандартам, то защищенной от вредного излучения считается и окружающая среда. Этот принцип является антропоцентрическим.

Но в XXI в. становятся популярны экоцентрические взгляды. Они формулируются следующим образом: человек может быть здоров только в здоровой окружающей среде. Основоположники этого принципа считают, что защита природы не менее важна, чем охрана здоровья человечества.

Крупномасштабная техногенная деятельность человека оказывает большое влияние на состояние окружающей среды. Это утверждение уже давно доказано не только тысячами исследовательских работ: от школьных рефератов до научных докладов, но и печальным практическим опытом. В последние годы особое внимание обращается на экологические проблемы работы атомных электрических станций, которые требуют оперативного решения.

Влияние автономных электростанций на экологию

На протяжении долгого времени АЭС считались одним из самых перспективных направлений энергетики. Несколько десятков лет атомные электрические станции были условно экологически чистыми способами получения энергии, но постепенно в процессе их функционирования стали выявляться экологических проблемы атомных электростанций. Главное событие в истории ядерной энергетики, послужившее доказательством опасности ядерных электростанций для окружающей среды и здоровья человека — взрыв на Чернобыльской АЭС, негативные последствия от которого до сих пор дают о себе знать. Для лучшего восприятия масштабов проблемы стоит поискать презентации, созданные специалистами и посвященные экологическим проблемам АЭС, например, подробную информацию можно получить материала Антоновой А.М., доцента кафедры атомных и тепловых электростанций Томского политехнического университета.

Основные экологические проблемы атомных электростанций кратко

Современные объекты энергетики строятся с учетом минимизации всех возможных рисков, но, не смотря на все меры предосторожности, экологическую обстановку существенно ухудшают следующие факторы:

• различные виды радиационного излучения: альфа, бета, гамма; нейроны и рентгеновское излучение;
• заражение химическими веществами прилегающей к станции территории: особенно опасны радионуклиды и не радиоактивные изотопы;
• вредные тепловые излучения от систем охлаждения;
• механические воздействия.

Работа АЭС для человеческого организма наибольшую опасность несет излучением гамма-лучей, способствующих возникновению серьезных генетических нарушений, тяжелых заболеваний, а в особо сложных случаях — смерти.

Самые опасные последствия эксплуатации атомных электростанций

По оценке ученых одним из самых страшных видов негативного воздействия на окружающую среду и здоровье человека является мощная энергия, которую вырабатываю АЭС. Факторы возможной опасности, которые может вызвать деятельность работы станции, требуют адекватной оценки, чтобы не допустить возникновения аварийных ситуаций с тяжелыми последствиями для биосферы и жизни человека.

Захоронение отходов

Безопасного способа захоронения отработанного ядерного топлива, опаснее которого может быть только атомная бомба, учеными не найдено. Единственно относительно приемлемый вариант обращения с ним — длительное хранение.

Утилизация отработанного ядерного топлива — проблема, стоящая перед всеми государствами, на территории которых эксплуатируются ядерные объекты энергетики. Постоянно увеличивающиеся объемы отходов атомных электростанций представляют собой потенциальную угрозу мировой экологической безопасности.

Неутешительные выводы

Строительство, консервация, и, особенно, эксплуатация ядерной станции сказывается на экологии при любых обстоятельствах исключительно негативно, поэтому в настоящее время ученые пытаются найти пути решения глобальной проблемы.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Воздействие АЭС на окружающую среду при соблюдении технологии строительства и эксплуатации может и должно быть значительно меньше, чем других технологических объектов: химических предприятий, ТЭЦ. Однако радиация в случае аварии – один из опасных факторов для экологии, человеческой жизни и здоровья. В этом случае выбросы приравниваются к возникающим при испытании ядерного оружия.

Каково воздействие АЭС в нормальных и нештатных условиях, можно ли предотвратить катастрофы и какие меры принимаются для обеспечения безопасности на ядерных объектах?

Развитие и значение атомных электростанций

Первые исследования по ядерной энергетике пришлись на 1890-е гг., а строительство крупных объектов началось с 1954 г. Атомные электростанции возводятся для получения энергии путем радиоактивного распада в реакторе.

Сейчас используются такие типы реакторов третьего поколения:

• легководные (наиболее распространенные);
• тяжеловодные;
• газоохлаждаемые;
• быстро-нейтронные.

В период с 1960 г. по 2008 г. в мире были введены в работу около 540 атомных реакторов. Из них около 100 закрылись по разным мотивам, в том числе из-за негативного воздействия АЭС на природу. До 1960 г. реакторы отличались высоким показателем аварийности из-за технологического несовершенства и недостаточной проработки регулирующей нормативной базы. В следующие годы требования ужесточались, а технологии совершенствовались. На фоне уменьшения запасов природных энергоресурсов, высокой энергоэффективности урана строились более безопасные и оказывающее меньшее негативное воздействие АЭС.

Для плановой работы атомных объектов добывается урановая руда, из которой обогащением получается радиоактивный уран. В реакторах вырабатывается плутоний – самое токсичное из существующих веществ, полученных человеком. Обработка, транспортировка и захоронение отходов деятельности АЭС требует тщательных мер предосторожности и безопасности.

Факторы воздействия АЭС на окружающий мир

Наряду с прочими промышленными комплексами атомные электростанции оказывают воздействие на природную среду и человеческую жизнедеятельность. В практике использования энергетических объектов нет на 100% надежных систем. Анализ воздействия АЭС проводится с учетом возможных последующих рисков и ожидаемой пользы.

При этом совершенно безопасной энергетики не существует. Воздействие АЭС на окружающую среду начинается с момента возведения, продолжается при эксплуатации и даже по ее окончании. На территории расположения станции по выработке электроэнергии и за ее пределами следует предусматривать возникновение таких негативных влияний:

• Изъятие земельного участка под строительство и обустройство санитарных зон.
• Изменение рельефа местности.
• Уничтожение растительности из-за строительства.
• Загрязнение атмосферы при необходимости взрывных работ.
• Переселение местных жителей на другие территории.
• Вред популяциям местных животных.
• Тепловое загрязнение, влияющее микроклимат территории.
• Изменение условий пользования землей и природными ресурсами на определенной территории.
• Химическое воздействие АЭС – выбросы в водные бассейны, атмосферу и на поверхности почв.
• Загрязнение радионуклидами, которое может вызвать необратимые изменения в организмах людей и животных.Радиоактивные вещества могут попадать в организм с воздухом, водой и пищей. Против этого и других факторов существуют специальные превентивные меры.
• Ионизирующее излучение при выводе станции из эксплуатации с нарушением правил демонтажа и дезактивации.

Один из самых значительных загрязняющих факторов – тепловое воздействие АЭС, возникающее при функционировании градирен, охлаждающих систем и брызгальных бассейнов. Они влияют на микроклимат, состояние вод, жизнь флоры и фауны в радиусе нескольких километров от объекта. КПД атомных электростанций составляет около 33-35%, остальное тепло (65-67%) выделяется в атмосферу.

На территории санитарной зоны в результате воздействия АЭС, в частности водоемов-охладителей, выделяются тепло и влага, вызывая повышение температуры на 1-1,5° в радиусе нескольких сот метров. В теплое время года над водоемами образуются туманы, которые рассеиваются на значительное удаление, ухудшая инсоляцию и ускоряя разрушение зданий. При холодной погоде туманы усиливают гололедные явления. Брызговые устройства вызывают еще большее повышение температуры в радиусе нескольких километров.

Охлаждающие воду испарительные башни-градирни испаряют летом до 15%, а зимой до 1-2% воды, формируя пароконденсатные факелы, вызывая на 30-50% уменьшение солнечного освещения на прилегающей территории, ухудшая метеорологическую видимость на 0,5-4 км. Воздействие АЭС сказывается на экологическом состоянии и гидрохимическом составе воды прилегающих водоемов. После испарения воды из охладительных систем в последних остаются соли. Для сохранения стабильного солевого баланса часть жесткой воды приходится сбрасывать, заменяя ее свежей.

В нормальных условиях эксплуатации радиационное заражение и влияние ионизирующего излучения сведены к минимуму и не превышают допустимый природный фон. Катастрофическое воздействие АЭС на окружающую среду и людей может возникнуть при авариях и утечках.

Возможные техногенные воздействия АЭС

Не стоит забывать про техногенные риски, возможные в атомной энергетике. Среди них:

Нормативный срок функционирования АЭС составляет 30 лет. После вывода станции из эксплуатации требуется сооружение прочного, сложного и дорогостоящего саркофага, который придется обслуживать еще очень длительный промежуток времени.

Защита от негативных влияний, их контроль

Предполагается, что воздействие АЭС в виде всех перечисленных выше факторов должно контролироваться на каждом этапе проектирования и эксплуатации станции.Специальные комплексные меры призваны спрогнозировать и предотвратить выбросы, аварии и их развитие, минимизировать последствия.

Важно уметь прогнозировать геодинамические процессы на территории станции, нормировать электромагнитные излучение и шум, воздействующие на персонал. Для размещения энергетического комплекса участок выбирается после тщательного геологического и гидрогеологического обоснования, проводится анализ его тектонического строения. При строительстве предполагается тщательное соблюдение технологической последовательности работ.

Задача науки, обслуживающей и практической деятельности – не допустить чрезвычайных ситуаций, создать нормальные условия для эксплуатации атомных станций. Одним из факторов экозащиты от воздействия АЭС является нормирование показателей, то есть установление допустимых значений того или иного риска и следование им.

Для минимизации воздействия АЭС на окружающую территорию, природные ресурсы и людей проводится комплексный радиоэкологический мониторинг. Чтобы отвратить ошибочные действия работников электростанции, осуществляется многоуровневая подготовка, занятия на учебных тренажерах и другие мероприятия. Для предотвращения террористических угроз применяются физические защитные меры, а также ведется деятельность специальных государственных организаций.

Современные атомные станции создаются с высокими показателями защищенности и безопасности. Они должны соответствовать высочайшим требованиям надзорных органов, включая защиту от загрязнения радионуклидами и другими вредными веществами. Задача науки – снизить риск воздействия АЭС в результате аварии. Для ее решения проводится разработка более безопасных по конструкции реакторов, имеющих внушительные внутренние показатели самозащиты и самокомпенсации.

Насколько безопасно воздействие АЭС на окружающий мир?

В природе существует естественная радиация. Но для экологии опасно интенсивное радиационное воздействие АЭС в случае аварии, а также тепловое, химическое и механическое. Также весьма актуальна проблема с утилизацией ядерных отходов. Для безопасного существования биосферы нужны особые защитные меры и средства. Отношение к строительству атомных электростанций в мире крайне неоднозначно, особенно после ряда крупных катастроф на ядерных объектах.

Восприятие и оценка атомной энергетики в обществе никогда не будут прежними после Чернобыльской трагедии, произошедшей в 1986 году. Тогда в атмосферу попало до 450 разновидностей радионуклидов, включая короткоживущий йод-131 и долгоживущие цезий-131, стронций-90.

После аварии некоторые исследовательские программы в разных странах были закрыты, нормально функционирующие реакторы превентивно прекратили свое действие, а отдельные государства ввели мораторий на ядерную энергетику. Вместе с тем около 16% электроэнергии в мире вырабатывается с помощью АЭС. Заменить атомные электростанции способно развитие альтернативных источников энергии.

Деление атомного ядра – это явление распада ядер на несколько более легких атомных ядер. На основе деления тяжелых элементов (урана и плутония) работают атомные электростанции.

Деление тяжелых ядер может происходить посредством цепной реакции, когда при распаде ядра выделяется частицы (нейтроны), способные вызвать реакцию деления других ядер. Цепные реакции возможны, если масса ядерного топлива превышает минимальную критическую массу.

Принцип работы атомной электростанции. Ядерный реактор. Получение ядерной энергии на АЭС.

Атомные электростанции представляют собой по сути дела тепловые электро­станции, на которых для получения пара или горячего газа используется энергия, в ядерном реакторе в результате ядерной цепной реакции.

Вещество, используемое в реакторах для осуществления цепной реакции, называется топливом. Единственное природное ядерное топливо — уран; он представ­ляет собой смесь двух изотопов: U-238 (99,3%) и U-235 (0,7%).

Изотоп U-238 (уран-238) может погло­щать быстрые нейтроны (их скорость ~ 107 м/с, энергия 1 МэВ) и после це­почки b-распадов превращается в Рu-239 (плутоний-239).

Изотоп U-235 (уран-235) активно по­глощает медленные нейтроны (их ско­рость ~2 • 10 3 м/с, энергия 0,025 эВ) и делится на большие осколки (например, на ядра стронция Sr-94 и ядра ксенона Хе-140) и два-три вторичных нейтрона, способных вызвать новые реакции деления: возникает цепная реакция. Таким образом, изотоп уран-235 -основное горючее. Однако ввиду низкого содержания этого изотопа в природном уране последний необхо­димо обогащать, доводя его содержание до 2-5%.

Принцип работы атомной электростан­ции.

Схема превращения внутриядерной энергии в электрическую на АЭС показана на рис. 1.

Принцип действия атомной бомбы

Экологические проблемы ядерной энергетики.

Положительный экологический фактор, связанный с ра­ботой АЭС, — небольшой выброс вред­ных веществ в атмосферу.

Отрицательных — несколько.

Второй фактор — наличие радиоак­тивных отходов.

Экологические проблемы возникают на всех этапах топливного цикла. Рас­смотрим этап А.

Урановая руда добывается на рудни­ках подземным или открытым способом. Как и любая другая отрасль горнодобы­вающего производства, она ухудшает окружающую среду, выводя из хозяйст­венного использования значительные территории, изменяя ландшафт и гидро­логический режим, загрязняя воздух, почву, поверхностные и подземные воды. Разработка урановых месторождений усугубляет эти проблемы тем, что на поверхности оказываются природные радионуклиды с большим периодом по­лураспада, что повышает радиоактив­ность особенно в отвалах рудной поро­ды. Отходы на стадии добычи и пер­вичной переработки природного урана очень велики и составляют 99,8%.

Использование воды в процессах до­бычи урановой руды и ее первичной переработки создает проблему безопас­ного хранения и утилизации жидких от­ходов, содержащих токсичные радиоак­тивные вещества. Из резервуаров для хранения жидких отходов радиоактив­ные вещества могут попадать в грунто­вые воды и расположенные рядом по­верхностные водоемы.

Небольшое количество радионукли­дов поступает в водоем вместе со сбра­сываемой водой.

Хотя эти радиационные выбросы в воздух и воду при нормальной работе АЭС невелики, благодаря аккумулирую­щему эффекту они могут оказывать не­благоприятное воздействие на живые организмы, а также на людей, работаю­щих на станции или живущих в зоне ее расположения.

Твердые и жидкие отходы, возникаю­щие при регенерации ядерного топлива, обладают очень высокой радиоактивно­стью и требуют специальной переработ­ки и специального захоронения в целях обеспечения безопасности.

Третий фактор — радиоактивные из­лучения (РИ): они — самая главная опас­ность атомной энергетики, существую­щая, как следует из вышесказанного, на всех этапах топливного цикла и работы АЭС. РИ оказывают пагубное воздейст­вие на все живые организмы. Механизм биологического действия РИ сложен и до конца не изучен.

Иони­зация и возбуждение атомов и молекул живых тканей, происходящие при погло­щении последними излучений, — лишь начальный этап в сложной цепи после­дующих биохимических превращений. Установлено, что ионизация приводит к разрыву молекулярных связей, измене­нию структуры химических соединений и, в конечном счете, к разрушению нук­леиновых кислот и белка. Под действи­ем радиации поражаются клетки тканей, прежде всего их ядра, нарушаются спо­собность клеток к делению и обмен ве­ществ в них. Наиболее чувствительны к радиационному воздействию кроветвор­ные органы (костный мозг, селезенка, лимфатические железы), эпителий слизи­стых оболочек (в частности, кишечника), щитовидная железа. В результате действия радиоактивных излучений на органы че­ловека возникают тяжелейшие заболева­ния: лучевая болезнь, злокачественные опухоли, приводящие нередко к смертель­ному исходу. Облучение оказывает силь­ное влияние на генетический аппарат, приводя к появлению потомства с урод­ливыми отклонениями или врожденными тяжелыми заболеваниями организма.

Степень биологического воздействия радиации зависит от вида излучения, его интенсивности и продолжительности облучения организма.

Четвертый фактор — аварийные ситуации на ядерных объектах, в том числе на АЭС.

Взрыв четвертого энергоблока Черно­быльской атомной электростанции (ЧАЭС) — одна из таких ситуаций. Он произошел 26 апреля 1986 г. в 01 ч 23 мин 40 с и вызвал прежде всего механичес­кое разрушение верхней защитной пли­ты реактора (массой 2 тыс. т), топлив­ных кассет и взрывной выброс значи­тельного количества диспергированного ядерного топлива, содержащего более 100 различных радионуклидов.

Последствия Чернобыльской катаст­рофы проявляются до сих пор.

Цепные ядерные реакции

Деление атомного ядра – это явление распада ядер на несколько более легких атомных ядер. На основе деления тяжелых элементов (урана и плутония) работают атомные электростанции.

Деление тяжелых ядер может происходить посредством цепной реакции, когда при распаде ядра выделяется частицы (нейтроны), способные вызвать реакцию деления других ядер. Цепные реакции возможны, если масса ядерного топлива превышает минимальную критическую массу.

Принцип работы атомной электростанции. Ядерный реактор. Получение ядерной энергии на АЭС.

Атомные электростанции представляют собой по сути дела тепловые электро­станции, на которых для получения пара или горячего газа используется энергия, в ядерном реакторе в результате ядерной цепной реакции.

Вещество, используемое в реакторах для осуществления цепной реакции, называется топливом. Единственное природное ядерное топливо — уран; он представ­ляет собой смесь двух изотопов: U-238 (99,3%) и U-235 (0,7%).

Изотоп U-238 (уран-238) может погло­щать быстрые нейтроны (их скорость ~ 107 м/с, энергия 1 МэВ) и после це­почки b-распадов превращается в Рu-239 (плутоний-239).

Изотоп U-235 (уран-235) активно по­глощает медленные нейтроны (их ско­рость ~2 • 10 3 м/с, энергия 0,025 эВ) и делится на большие осколки (например, на ядра стронция Sr-94 и ядра ксенона Хе-140) и два-три вторичных нейтрона, способных вызвать новые реакции деления: возникает цепная реакция. Таким образом, изотоп уран-235 -основное горючее. Однако ввиду низкого содержания этого изотопа в природном уране последний необхо­димо обогащать, доводя его содержание до 2-5%.

Принцип работы атомной электростан­ции.

Схема превращения внутриядерной энергии в электрическую на АЭС показана на рис. 1.

Принцип действия атомной бомбы

Экологические проблемы ядерной энергетики.

Положительный экологический фактор, связанный с ра­ботой АЭС, — небольшой выброс вред­ных веществ в атмосферу.

Отрицательных — несколько.

Второй фактор — наличие радиоак­тивных отходов.

Экологические проблемы возникают на всех этапах топливного цикла. Рас­смотрим этап А.

Урановая руда добывается на рудни­ках подземным или открытым способом. Как и любая другая отрасль горнодобы­вающего производства, она ухудшает окружающую среду, выводя из хозяйст­венного использования значительные территории, изменяя ландшафт и гидро­логический режим, загрязняя воздух, почву, поверхностные и подземные воды. Разработка урановых месторождений усугубляет эти проблемы тем, что на поверхности оказываются природные радионуклиды с большим периодом по­лураспада, что повышает радиоактив­ность особенно в отвалах рудной поро­ды. Отходы на стадии добычи и пер­вичной переработки природного урана очень велики и составляют 99,8%.

Использование воды в процессах до­бычи урановой руды и ее первичной переработки создает проблему безопас­ного хранения и утилизации жидких от­ходов, содержащих токсичные радиоак­тивные вещества. Из резервуаров для хранения жидких отходов радиоактив­ные вещества могут попадать в грунто­вые воды и расположенные рядом по­верхностные водоемы.

Небольшое количество радионукли­дов поступает в водоем вместе со сбра­сываемой водой.

Хотя эти радиационные выбросы в воздух и воду при нормальной работе АЭС невелики, благодаря аккумулирую­щему эффекту они могут оказывать не­благоприятное воздействие на живые организмы, а также на людей, работаю­щих на станции или живущих в зоне ее расположения.

Твердые и жидкие отходы, возникаю­щие при регенерации ядерного топлива, обладают очень высокой радиоактивно­стью и требуют специальной переработ­ки и специального захоронения в целях обеспечения безопасности.

Третий фактор — радиоактивные из­лучения (РИ): они — самая главная опас­ность атомной энергетики, существую­щая, как следует из вышесказанного, на всех этапах топливного цикла и работы АЭС. РИ оказывают пагубное воздейст­вие на все живые организмы. Механизм биологического действия РИ сложен и до конца не изучен.

Иони­зация и возбуждение атомов и молекул живых тканей, происходящие при погло­щении последними излучений, — лишь начальный этап в сложной цепи после­дующих биохимических превращений. Установлено, что ионизация приводит к разрыву молекулярных связей, измене­нию структуры химических соединений и, в конечном счете, к разрушению нук­леиновых кислот и белка. Под действи­ем радиации поражаются клетки тканей, прежде всего их ядра, нарушаются спо­собность клеток к делению и обмен ве­ществ в них. Наиболее чувствительны к радиационному воздействию кроветвор­ные органы (костный мозг, селезенка, лимфатические железы), эпителий слизи­стых оболочек (в частности, кишечника), щитовидная железа. В результате действия радиоактивных излучений на органы че­ловека возникают тяжелейшие заболева­ния: лучевая болезнь, злокачественные опухоли, приводящие нередко к смертель­ному исходу. Облучение оказывает силь­ное влияние на генетический аппарат, приводя к появлению потомства с урод­ливыми отклонениями или врожденными тяжелыми заболеваниями организма.

Степень биологического воздействия радиации зависит от вида излучения, его интенсивности и продолжительности облучения организма.

Четвертый фактор — аварийные ситуации на ядерных объектах, в том числе на АЭС.

Взрыв четвертого энергоблока Черно­быльской атомной электростанции (ЧАЭС) — одна из таких ситуаций. Он произошел 26 апреля 1986 г. в 01 ч 23 мин 40 с и вызвал прежде всего механичес­кое разрушение верхней защитной пли­ты реактора (массой 2 тыс. т), топлив­ных кассет и взрывной выброс значи­тельного количества диспергированного ядерного топлива, содержащего более 100 различных радионуклидов.

Читайте также:

  

• Гуманитарное право это кратко и понятно

  

• Теория невризма физиология кратко

  

• Влияние абиотических факторов на человека кратко

  

• Классовая теория права кратко

  

• Детерминизм в онтологии кратко