Безопасность АЭС как элемент экологии близлежащих населенных пунктов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство общего и профессионального образования

Свердловской области

МОУ г. Екатеринбурга

Образовательное учреждение: средняя общеобразовательная школа № 102

Реферат

«Безопасность АЭС как элемент экологии близлежащих населенных пунктов»

Образовательная область: естествознание

Предмет: экология

Исполнитель: учащийся

Поботаев Павел Алексеевич,

ученик 10”А” класса МОУ-

СОШ №102

Руководитель: Сидельникова

Надежда Семеновна,

учитель I квалификационной

категории

г. Екатеринбург. 2011 год.

Введение

Жизнедеятельность человечества создает все более напряженную экологическую ситуацию на планете. Высокотехнологические производства, в том числе производство электроэнергии на атомных электростанциях несут потенциальную опасность техногенных аварий и экологических катастроф.

Определения.

Атомная электростанция (АЭС) -- ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определенной проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (персоналом)

На рис. 1 приложения показана схема работы энергоблока 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.

Компенсатор давления представляет собой довольно сложную и громоздкую конструкцию, которая служит для выравнивания колебаний давления в контуре во время работы реактора, возникающих за счёт теплового расширения теплоносителя. Давление в 1-м контуре может доходить до 160 атмосфер (ВВЭР-1000).

Помимо воды, в различных реакторах в качестве теплоносителя могут применяться также расплавы жидких металлов: натрий, свинец, эвтектический сплав свинца с висмутом и др. Использование жидкометаллических теплоносителей позволяет упростить конструкцию оболочки активной зоны реактора (в отличие от водяного контура, давление в жидкометаллическом контуре не превышает атмосферное), избавиться от компенсатора давления.

Общее количество контуров может меняться для различных реакторов, схема на рисунке приведена для реакторов типа ВВЭР (Водо-Водяной Энергетический Реактор). Реакторы типа РБМК (Реактор Большой Мощности Канального типа) использует один водяной контур, реакторы БН (Быстрый Натриевый реактор) -- два натриевых и один водяной контуры, перспективные проекты реакторных установок СВБР-100 и БРЕСТ предполагают двухконтурную схему, с тяжелым теплоносителем в первом контуре и водой во втором.

В случае невозможности использования большого количества воды для конденсации пара, вместо использования водохранилища, вода может охлаждаться в специальных охладительных башнях (градирнях), которые благодаря своим размерам обычно являются самой заметной частью атомной электростанции.

Радиационная безопасность - состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения.

Период полураспада - время T?, в течение которого система распадается с вероятностью ?.

МАГАТЭ - Международное агентство по атомной энергии.

ОЯТ - вещества, в которых подошел к концу ядерный топливный цикл в атомных реакторах (в основном это отработавшие топливные стержни), содержат продукты деления, испускающие бета- и гамма-лучи. Они также могут содержать актиноиды, испускающие альфа-частицы, к которым относятся уран (234U), нептуний (237Np), плутоний (238Pu) и америций (241Am), а иногда даже источники нейтронов, такие как калифорний (Cf).

Актуальность темы

Председатель Правительства РФ В.В. Путин заявил о намерении в ближайшие 20 лет построить и ввести в эксплуатацию в России столько же новых АЭС, сколько было построено за предыдущие 50 лет.

По мнению многих экспертов, сторонников мирного использования ядерной энергетики, альтернативы атомным станциям нет: запасы ископаемого топлива ограничены, а его сжигание не является экологичным: выброс в атмосферу CO2 и огромные площади зольных отвалов угольных ТЭС. Альтернативные источники не в состоянии обеспечить все потребности в энергии, к тому же, себестоимость произведённой ими энергии слишком высока. Кроме того, с альтернативными источниками энергии также связаны экологические проблемы: например, крупные ГЭС приносят вред экосистемам рек, солнечные батареи содержат большое количество экологически вредных веществ.

Некоторые источники указывают, что движение против ядерной энергетики просто используется в нечестной конкурентной борьбе. Российская Федерация - одна из немногих стран, обладающая наукоемкими дорогостоящими ядерными технологиями. В геополитическом стремлении свести страну до уровня добытчика и поставщика углеводородов Россию, как и всю Европу страстно уговаривают отказаться от использования энергии атома. В то же время США и Япония ведут масштабные разработки миниатюрных ядерных реакторов, для использования частными предприятиями, жилыми комплексами.

Развитие атомной энергетики выдвигает на первый план задачу обеспечения экологической безопасности АЭС и ближайших населенных пунктов.

Цель

1. Показать актуальность экологической безопасности при производстве электроэнергии на АЭС.

Задачи

1. Изучить литературу по вопросу экологии АЭС;

2. Изучить пути и способы обеспечения экологической безопасности АЭС;

3. Рассмотреть проблему, связанную с утилизацией РАО;

4. Изучить стратегию развития атомной энергетики.

Историческая справка (авария на Чернобыльской АЭС и другие происшествия.)

Чернобыльская авария -- разрушение 26 апреля 1986 года четвёртого энергоблока Чернобыльской атомной электростанции, расположенной на территории Украины (в то время -- Украинской ССР). Разрушение носило взрывной характер, реактор был полностью разрушен, и в окружающую среду было выброшено большое количество радиоактивных веществ. Авария расценивается как крупнейшая в своём роде за всю историю ядерной энергетики, как по предполагаемому количеству погибших и пострадавших от её последствий людей, так и по экономическому ущербу. На момент аварии Чернобыльская АЭС была самой мощной в СССР. Реальное число погибших в течение первых 3-х месяцев оценивается в 31-го человека; отдалённые последствия облучения, выявленные за последующие 15 лет, стали причиной гибели от 60 до 80 человек.

В отличие от бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, взрыв напоминал очень мощную «грязную бомбу» -- основным поражающим фактором стало радиоактивное заражение. Радиоактивное облако от аварии прошло над европейской частью СССР, Восточной Европой и Скандинавией. Примерно 60 % радиоактивных осадков выпало на территории Беларуси. Около 200 000 человек было эвакуировано из зон, подвергшихся загрязнению.

Чернобыльская авария стала событием большого общественно-политического значения для СССР, и это наложило определённый отпечаток на ход расследования её причин. Подход к интерпретации фактов и обстоятельств аварии менялся с течением времени и полностью единого мнения нет до сих пор.

Чернобыльская АЭС расположена на Украине вблизи города Припять, в 18 километрах от города Чернобыль, в 16 километрах от границы с Беларусью и в 110 километрах от Киева

Примерно в 1:24 26 апреля 1986 года на 4-м энергоблоке Чернобыльской АЭС произошёл выброс, который полностью разрушил реактор. Здание энергоблока рис.2 частично обрушилось, при этом погибло 2 человека. В различных помещениях и на крыше начался пожар. Впоследствии остатки активной зоны расплавились. Смесь из расплавленного металла, песка, бетона и частичек топлива растеклась по подреакторным помещениям. В результате аварии произошёл выброс в окружающую среду радиоактивных веществ, в том числе изотопов урана, плутония, иода-131 (период полураспада 8 дней), цезия-134 (период полураспада 2 года), цезия-137 (период полураспада 33 года), стронция-90 (период полураспада 28 лет)

Государственная комиссия, сформированная в СССР для расследования причин катастрофы, возложила основную ответственность за катастрофу на оперативный персонал и руководство ЧАЭС. Для исследования причин аварии МАГАТЭ создало консультативную группу, известную как Консультативный комитет по вопросам ядерной безопасности (INSAG), которая исследовала причины аварии.

Обе комиссии пришли к выводу, что авария явилась следствием ряда нарушений правил эксплуатационным персоналом, катастрофические последствия авария приобрела из-за того, что реактор был приведён в нерегламентное состояние.

«Можно сказать, что авария явилась следствием низкой культуры безопасности не только на Чернобыльской АЭС, но и во всех советских проектных, эксплуатирующих и регулирующих организациях атомной энергетики, существовавших в то время»,

«Как указывается в INSAG-1, человеческий фактор следует по-прежнему считать основным элементом среди причин аварии»

«Наибольшего осуждения заслуживает то, что неутверждённые изменения в программу испытаний были сразу же преднамеренно внесены на месте, хотя было известно, что установка находится совсем не в том состоянии, в котором она должна была находиться при проведении испытаний».

Комиссия МАГАТЭ обозначила ряд проблем, внёсших вклад в возникновение аварии:

· недостаточное понимание персоналом аспектов их станции, связанных с безопасностью;

· трактовка предполагаемых испытаний как электрических;

· недостаточный и неэффективный обмен важной информацией по безопасности между операторами и проектировщиками;

· неполное соблюдение персоналом формальных требований регламентов по эксплуатации и программы испытаний;

· отключение систем безопасности, в том числе аварийных защит реактора;

· установка имела небезопасные конструктивные особенности;

· недостаточно эффективный режим регулирования, оказавшийся не в состоянии противостоять требованиям производственной необходимости;

· общая недостаточность культуры безопасности в ядерных вопросах, как на национальном, так и на местном уровне.

Последствия аварии.

Непосредственно во время взрыва на четвёртом энергоблоке погиб только один человек, ещё один скончался утром от полученных травм. Впоследствии, у 134 сотрудников ЧАЭС и членов спасательных команд, находившихся на станции во время взрыва, развилась лучевая болезнь, 28 из них умерли в течение следующих нескольких месяцев.

Пожарные не дали огню перекинуться на третий блок (у 3-го и 4-го энергоблоков единые переходы). Из средств защиты у пожарных была только боёвка (брезентовая роба), каска и рукавицы. В противогазах КИП-5 работать было невозможно из-за высокой температуры горения, их пожарные поснимали уже в первые 10 минут. Вместо огнестойкого покрытия, как было положено по инструкции, крыша машинного зала была залита обычным горючим битумом. Примерно к 2 часам ночи появились первые поражённые из числа пожарных. У них стала проявляться слабость, рвота, «ядерный загар», а после снятия рукавиц снималась и кожа с рук. Помощь им оказывали на месте, в медпункте станции, после чего переправляли в городскую больницу Припяти.

27 апреля первую группу пострадавших из 28 человек отправили самолетом в Москву, в 6-ю радиологическую больницу. Практически не пострадали водители пожарных автомобилей.

В первые часы после аварии, многие, по-видимому, не сознавали, насколько сильно повреждён реактор, поэтому было принято ошибочное решение обеспечить подачу воды в активную зону реактора для её охлаждения. Эти усилия оказались бесполезны, так как и трубопроводы, и сама активная зона были разрушены, из-за чего требовалось вести работы в зонах с высокой радиацией. Другие действия персонала станции, такие как тушение локальных очагов пожаров в помещениях станции, меры, направленные на предотвращение возможного взрыва водорода, напротив, были необходимыми. Возможно, они предотвратили ещё более серьёзные последствия. При выполнении этих работ многие сотрудники станции получили большие дозы радиации, а некоторые даже смертельные.

Выброс привёл к гибели деревьев рядом с АЭС на площади около 10 км?.

После оценки масштабов радиоактивного загрязнения стало понятно, что потребуется эвакуация города Припять, которая была проведена 27 апреля. В первые дни после аварии было эвакуировано население 10-километровой зоны. В последующие дни было эвакуировано население других населённых пунктов 30-километровой зоны.

После того как пожар был потушен, начались работы по очистке территории и захоронению разрушенного реактора. Вокруг 4-го блока был построен бетонный «саркофаг» (т. н. объект «Укрытие»). Так как было принято решение о запуске 1-го, 2-го и 3-го блоков станции, радиоактивные обломки, разбросанные по территории АЭС и на крыше машинного зала были убраны внутрь саркофага или забетонированы. В помещениях первых трёх энергоблоков проводилась дезактивация. Строительство саркофага было завершено в ноябре 1986 года.

В результате аварии из сельскохозяйственного оборота было выведено около 5 млн. га земель, вокруг АЭС создана 30-километровая зона отчуждения, уничтожены и захоронены (закопаны тяжёлой техникой) сотни мелких населённых пунктов.

Загрязнению подверглось более 200 000 км?, примерно 70 % -- на территории Белоруссии, России и Украины (см. рис. 3). Радиоактивные вещества распространялись в виде аэрозолей, которые постепенно осаждались на поверхность земли. Инертные газы рассеялись в атмосфере и не вносили вклада в загрязнение прилегающих к станции регионов. Загрязнение было очень неравномерным, оно зависело от направления ветра в первые дни после аварии. Наиболее сильно пострадали области, в которых в это время прошёл дождь. Большая часть стронция и плутония выпала в пределах 100 км от станции, так как они содержались в основном в более крупных частицах. Йод и цезий распространились на более широкую территорию.

С точки зрения воздействия на население в первые недели после аварии наибольшую опасность представлял радиоактивный йод, имеющий сравнительно малый период полураспада (восемь дней) и теллур. В настоящее время (и в ближайшие десятилетия) наибольшую опасность представляют изотопы стронция и цезия с периодом полураспада около 30 лет. Наибольшие концентрации цезия-137 обнаружены в поверхностном слое почвы, откуда он попадает в растения и грибы. Загрязнению также подвергаются насекомые и животные, которые ими питаются.

В городах основная часть опасных веществ накапливалась на ровных участках поверхности: на лужайках, дорогах, крышах. Под воздействием ветра и дождей, а также в результате деятельности людей, степень загрязнения сильно снизилась и сейчас уровни радиации в большинстве мест вернулись к фоновым значениям. В сельскохозяйственных областях в первые месяцы радиоактивные вещества осаждались на листьях растений и на траве, поэтому загрязнению подвергались травоядные животные. Затем радионуклиды вместе с дождём или опавшими листьями попали в почву, и сейчас они поступают в сельскохозяйственные растения, в основном, через корневую систему. Уровни загрязнения в сельскохозяйственных районах значительно снизились, однако в некоторых регионах количество цезия в молоке всё ещё может превышать допустимые значения.

Это относится, например, к Гомельской и Могилёвской областям в Белоруссии, Брянской области в России, Житомирской и Ровенской области на Украине.

Значительному загрязнению подверглись леса. Из-за того, что в лесной экосистеме цезий постоянно рециркулирует, а не выводится из неё, уровни загрязнения лесных продуктов, таких как грибы, ягоды и дичь, остаются опасными. Уровень загрязнения рек и большинства озёр в настоящее время низкий. Однако в некоторых «замкнутых» озёрах, из которых нет стока, концентрация цезия в воде и рыбе ещё в течение десятилетий может представлять опасность.

Мировой атомной энергетике в результате Чернобыльской аварии был нанесён серьёзный удар. С 1986 до 2002 года в странах Северной Америки и Западной Европы не было построено ни одной новой АЭС, что связано как с давлением общественного мнения, так и с тем, что значительно возросли страховые взносы и уменьшилась рентабельность ядерной энергетики.

В СССР было законсервировано или прекращено строительство и проектирование 10 новых АЭС, заморожено строительство десятков новых энергоблоков на действующих АЭС в разных областях и республиках.

Важным итогом этой экологической катастрофы можно назвать следующее:

· в законодательстве СССР, а затем и России была закреплена ответственность лиц, намеренно скрывающих или не доводящих до населения последствия экологических катастроф, техногенных аварий;

· информация, относящаяся к экологической безопасности локальных территорий, ныне не может быть классифицирована как секретная.

Белоярская АЭС (некоторые аварийные случаи)

31 декабря 1978 года произошел пожар на втором энергоблоке. Пожар возник от падения плиты перекрытия машинного зала. Реактор оказался без контроля. При организации подачи аварийной охлаждающей воды в реактор облучилось восемь человек.

22 декабря 1992 года на станции при перекачке жидких радиоактивных отходов из-за халатности персонала было затоплено помещение обслуживания насосов, а затем около 15 кубометров радиоактивных отходов вытекло по специальной дренажной сети в водоем-охладитель. Этому инциденту был присвоен третий уровень опасности по международной шкале INES. Аналогичный уровень был присвоен, например, взрыву с выбросом плутония в Томске в 1993 году.

9 января 1993 года из-за участившихся сбоев в технологическом процессе на Белоярской АЭС была расширена санитарно-защитная зона станции. Ее радиус вырос с 8 до 30 километров и сравнялся по размеру с Чернобыльским. Решение было обусловлено радиоактивным загрязнением, вышедшим за пределы станции. А на 31-ом километре от БАЭС находится город Асбест с населением около 120 тыс. человек.

6 июня 1994 года, во время капитального ремонта, произошла утечка нерадиоактивного натрия из второго контура, из-за чего начался пожар. Персонал станции своими силами справиться не смог и вызвал пожарную бригаду. У нее также не оказалось средств для тушения натрия, поэтому пришлось ждать, пока пожар не потухнет сам.

28 марта 2010 года энергоблок БН-600 Белоярской АЭС остановлен до 17 июня 2010 года в связи с проведением плановых мероприятий: перегрузкой топлива, инспекцией и модернизацией оборудования. За период останова на энергоблоке БН-600 будут выполнены плановые регламентные работы по техобслуживанию и ремонту оборудования, а также большой комплекс мероприятий по программе продления расчётного срока эксплуатации.

Таким образом, экологическая безопасность АЭС и населенных пунктов во многом зависит от профессионализма и квалификации проектировщиков и от квалификации и технологической дисциплины эксплуатирующего персонала станции.

Обзор существующих АЭС (география, типы реакторов, длительность эксплуатации)

В настоящее время в Российской Федерации действуют следующие АЭС: Балаковская, Белоярская, Билибинская, Волгодонская, Калининская, Кольская, Курская, Ленинградская, Нововоронежская, Смоленская.

Балаковская АЭС

Расположение: близ г. Балаково (Саратовская обл.)

Типы реакторов: ВВЭР-1000

Энергоблоков: 4

Годы ввода в эксплуатацию: 1985, 1987, 1988, 1993

Белоярская АЭС

Расположение: близ г. Заречный (Свердловская обл.)

Типы реакторов: АМБ-100/200, БН-600

Энергоблоков: 3 (2 -- выведены из эксплуатации) + 1 в стадии строительства

Годы ввода в эксплуатацию: 1964, 1967, 1980

Билибинская АЭС

Расположение: близ г. Билибино (Чукотский автономный округ)

Типы реакторов: ЭГП-6

Энергоблоков: 4

Годы ввода в эксплуатацию: 1974 (2), 1975, 1976

Волгодонская АЭС

Расположение: близ г. Волгодонска (Ростовская обл.)

Тип реактора: ВВЭР-1000

Энергоблоков: 1 + 1 в стадии строительства (Ростовская АЭС)

Год ввода в эксплуатацию: 2001

Калининская АЭС

Расположение: близ г. Удомля (Тверская обл.)

Тип реактора: ВВЭР-1000

Энергоблоков: 3 + 1 в стадии строительства

Год ввода в эксплуатацию: 1984, 1986, 2004

Кольская АЭС

Расположение: близ г. Полярные Зори (Мурманская обл.)

Тип реактора: ВВЭР-440

Энергоблоков: 4

Год ввода в эксплуатацию: 1973, 1974, 1981, 1984

Курская АЭС

Расположение: близ г. Курчатов (Курская обл.)

Тип реактора: РБМК-1000

Энергоблоков: 4

Год ввода в эксплуатацию: 1976, 1979, 1983, 1985

Ленинградская АЭС

Расположение: близ г. Сосновый Бор (Ленинградская обл.)

Тип реактора: РБМК-1000

Энергоблоков: 4 + 2 в стадии строительства

Год ввода в эксплуатацию: 1973, 1975, 1979, 1981

Нововоронежская АЭС

Расположение: близ г. Нововоронеж (Воронежская обл.)

Тип реактора: ВВЭР различной мощности

Энергоблоков: 3 (еще 2 выведены из эксплуатации)

Год ввода в эксплуатацию: 1964, 1969, 1971, 1972, 1980.

Смоленская АЭС

Расположение: близ г. Десногорска (Смоленская обл.)

Тип реактора: РБМК-1000

Энергоблоков: 3

Год ввода в эксплуатацию: 1982, 1985, 1990

На 10 действующих АЭС эксплуатируется 31 энергоблок общей мощностью 23243 МВт, из них 15 реакторов с водой под давлением -- ВВЭР; 15 канальных кипящих реакторов -- 11 РБМК-1000* и 4 ЭГП-6; 1 реактор на быстрых нейтронах -- БН-600(БАЭС).

На Чернобыльской АЭС были установлены эти типы реакторов.

ВВЭР является более безопасным по сравнению с РБМК-1000 за счет толстостенной (до 400 мм) металлической конструкции реактора.

Достоинства атомных станций:

Сравнительно не большой объём топлива, используемого за год одним реактором;

Небольшой объём используемого топлива и возможность его повторного использования после переработки (для сравнения, одна только Троицкая ГРЭС мощностью 2000 МВт сжигает за сутки два железнодорожных состава угля);

Высокая единичная мощность: 1000--1600 МВт на энергоблок;

Относительно низкая себестоимость энергии, особенно тепловой;

Возможность размещения в регионах, расположенных вдали от крупных водноэнергетических ресурсов, крупных месторождений, в местах, где ограничены возможности для использования солнечной или ветряной электроэнергетики;

Хотя при работе АЭС в атмосферу и выбрасывается некоторое количество ионизированного газа, однако обычная тепловая электростанция вместе с дымом выводит ещё большее количество радиационных выбросов, из-за естественного содержания радиоактивных элементов в каменном угле.

Недостатки атомных станций:

Облучённое топливо опасно: требует сложных, дорогих, длительных мер переработки и хранения;

Особенность АЭС с реакторами, работающими на тепловых нейтронах, является базовый режим работы (постоянная мощность реактора);

С точки зрения статистики крупные аварии весьма маловероятны, однако последствия такого инцидента крайне тяжёлы, что делает трудноприменимым страхование, обычно применяемое для экономической защиты от аварий;

Большие капитальные вложения, как удельные, на 1 МВт установленной мощности для блоков мощностью менее 700--800 МВт, так и общие, необходимые для постройки станции, её инфраструктуры, а также для последующей ликвидации отслуживших блоков;

Так как для АЭС необходимо предусматривать особо тщательно процедуры ликвидации (из-за радиоактивности облученных конструкций) и длительное наблюдение отходов ( по времени заметно большем, чем период самой эксплуатации АЭС). Это усложняет расчет экономического эффекта производства электроэнергии на АЭС.

Стратегия развития атомной энергетики

“Энергетическая стратегия России на период до 2020 г.”, была утверждена распоряжением Правительства РФ 28 августа 2003 г.

В настоящее время на предприятиях “Росатома” производится 16% электрической энергии России.

Энергетической стратегией России предусмотрено наращивание доли атомной энергии в энергобалансе страны (цель: 25-30 % к 2030 году) при повышении уровня безопасности работы отрасли.

После Чернобыльской аварии в обществе имело место негативное отношение к атомной энергетике, отрасль переживала период стагнации (застоя). По мере оздоровления обстановки и осознания объективных реалий эти вопросы были повернуты в практическую плоскость. В 1996г в России был создан Международный центр ядерной безопасности. В 1999 г. создан Международный центр экологической безопасности Минатома России.

Трагичные уроки Чернобыля, переосмысление многих вопросов безопасности и опыт эксплуатаций АЭС в последние десятилетия позволяют оптимистично смотреть в будущее атомной энергетики.

Ленинградская АЭС-2

Расположение: близ г. Сосновый Бор (Ленинградская обл.)

Тип реактора: ВВЭР-1200

Энергоблоков: 2 -- в стадии строительства, 4 -- по проекту

Станция строится на площадке ЛАЭС. Сооружение энергоблоков № 1 и 2 ЛАЭС-2 включено в Программу деятельности Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» на долгосрочный период (2009--2015 годы), утвержденную постановлением Правительства Российской Федерации от 20.09.2008 № 705.

Нововоронежская АЭС-2

Расположение: близ г. Нововоронежа (Воронежская обл.)

Тип реактора: ВВЭР-1200

Энергоблоков: 2 -- строятся, еще 2 -- в проекте

Нововоронежская АЭС-2 строится на площадке действующей станции. Проект предусматривает использование реакторной установки ВВЭР мощность до 1200 МВт (электрических) со сроком эксплуатации 60 лет. Первая очередь Нововоронежской АЭС-2 будет включать два энергоблока.

Плавучая АЭС «Академик Ломоносов»

Расположение: Певек, Якутия

Тип реактора: КЛТ-40

Энергоблоков: 2

Первая в мире плавучая атомная электростанция. Она будет оснащена судовыми реакторами типа КЛТ-40С, имеющими большой опыт успешной эксплуатации на ледоколах. Совокупная мощность станции составит 70 МВт. Предполагается, что ПАЭС будет транспортироваться до места базирования по воде, а далее работать в стационарном режиме, используя специально построенный комплекс береговой инфраструктуры.

Балтийская АЭС

Расположение: близ г. Неман, Калининградская обл.

Тип реактора: ВВЭР-1200

Энергоблоков: 2

Балтийская АЭС - Проект предусматривает использование реакторной установки ВВЭР мощностью 1200 МВт (электрических). Первый блок планируется построить к 2016 году, второй -- к 2018. Расчетный срок службы каждого блока -- 60 лет.

В разной стадии находится проработка планов сооружения также Нижегородской АЭС (Нижегородской обл., 2 энергоблока ВВЭР-1200), Центральной АЭС (Костромская область), Северской АЭС (ЗАТО Северск, Томская обл., 2 энергоблока ВВЭР-1200).

Экологическая безопасность ранее построенных и планируемых к вводу в эксплуатацию новых АЭС включает три основных аспекта:

· Радиационная безопасность, которая определяется надежностью оборудования - безотказной работой в течении срока эксплуатации с учетом регламентных работ;

· Утилизация отходов ядерного топлива и других радиоактивных отходов;

· Человеческий фактор, который подразумевает профессиональную грамотность, компетентность персонала, строгую технологическую дисциплину (четкое выполнение инструкций персоналом для обеспечения безаварийных режимов эксплуатации и умелого управления оборудованием).

радиационный реактор атомный чернобыльский

Радиационная безопасность

Ядерная и радиационная безопасность обеспечивается современной технологией, использованием оборудования в ядерно-безопасном исполнении, исключающем возможность возникновения самоподдерживающейся цепной реакции (СЦР), выполнением технических мероприятий и высокой квалификацией специалистов, обслуживающих радиационно-опасные производства.

Проблему обеспечения ядерной и радиационной безопасности условно можно разделить на две части. Первая -- это обеспечение текущей безаварийной эксплуатации объектов атомной энергетики и других потенциально ядерно и радиационно опасных объектов. Достижению этой цели способствует лицензирование всех этапов проектирования, строительства и эксплуатации подобных объектов, а также задействованных в этом предприятий Госкорпорации «Росатом» и сторонних организаций. Лицензированием, равно как и надзором за текущей деятельностью проектных, строительных и эксплуатирующих организаций занимается независимый государственный орган -- Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору. Кроме того, организации ядерного топливного цикла получают заключения по ядерной безопасности и разрешения на ввод в эксплуатацию ядерно опасных объектов от Госкорпорации «Росатом».

Комплекс системных мероприятий позволяет добиваться высокой культуры безопасности при работе с ядерными материалами и радиоактивными веществами и хороших показателей уровня безопасности объектов отрасли. Так, за последние 5 лет на российских АЭС не зафиксировано ни одного серьезного нарушения безопасности, классифицируемого выше нулевого (минимального) уровня по международной шкале ИНЕС. По критерию надежности работы АЭС Россия вышла на второе место в мире среди стран с развитой атомной энергетикой, пропустив вперед лишь Японию и опередив такие развитые государства, как США, Англия, Германия, Франция.

Вторая глобальная проблема ядерной и радиационной безопасности -- это проблема наследия «советского атомного проекта». Помимо существенных денежных затрат, она потребует от Госкорпорации «Росатом» решения проблем, накопившихся еще с советских времен: совершенствование методов по переработке и хранению отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и радиоактивных отходов (РАО), новых способов реабилитации загрязненных территорий и так далее. Для решения этих непростых проблем Правительство Российской Федерации еще в 2007 году утвердило федеральную целевую программу «Обеспечение ядерной и радиационной безопасности на 2008 год и на период до 2015 года» с бюджетом 145,3 млрд. рублей, в том числе 131,8 млрд. рублей -- из федеральных источников.

Сейчас Госкорпорация «Росатом» финансирует первоочередные меры по следующим направлениям:

· утилизация выработавших свой ресурс атомных подводных лодок (АПЛ),

· строительство пункта длительного хранения реакторных отсеков АПЛ в губе Сайда (Мурманская область),

· реконструкция «мокрого» и строительство нового «сухого» хранилища ОЯТ на ФГУП «Горно-химический комбинат» (г. Железногорск, Красноярский край),

· строительство хранилища твердых радиоактивных отходов в Ленинградской области,

· консервация озера Карачай и создание первой очереди системы канализации с отводом очищенных вод на ПО «Маяк» (г. Озерск, Челябинская область).

Приоритетными проектами в сфере ядерной и радиационной безопасности являются также создание Опытно-демонстрационного центра по переработке ОЯТ на основе инновационных технологий;

Создание объекта по захоронению высокоактивных отходов в Красноярском крае; строительство комплекса цементирования низко - и среднеактивных отходов на ПО «Маяк», а также создание на этом же предприятии установок по переработке низкоактивных отходов с высокой степенью очистки.

Всего в комплекс ядерной и радиационной безопасности Госкорпорации «Росатом» входит целый ряд специализированных федеральных государственных унитарных предприятий , занятых переработкой и хранением ОЯТ и РАО.

Кроме того Госкорпорация «Росатом» располагает также собственными специализированными аварийно-спасательными подразделениями (ФГУП «Аварийно-технический центр Минатома России»).

Россия в рамках международного соглашения - конвенции о ядерной безопасности (Вена, 17 июня 1994 года. Конвенция вступила в силу для России 24.10.1996.) - обязуется:

1) достичь высокого уровня ядерной безопасности на основе укрепления национальных мер и международного сотрудничества, в том числе, в соответствующих случаях, на основе технического сотрудничества в области безопасности, и поддерживать такой уровень;

2) создать и поддерживать на ядерных установках эффективные средства защиты от потенциальной радиационной опасности, с тем, чтобы защитить отдельных лиц, общество в целом и окружающую среду от вредного воздействия ионизирующих излучений от таких установок;

3) предотвращать аварии с радиологическими последствиями и смягчать такие последствия в том случае, если они произойдут.

Вопросы утилизации радиоактивных отходов АЭС

В результате работы ядерных реакторов образуются высокоактивные радиоактивные отходы (РАО). Они содержат продукты деления и трансурановые элементы, полученные в активной зоне реактора. Эти отходы крайне радиоактивны и часто имеют высокую температуру. На долю высокоактивных РАО приходится до 95 % общей радиоактивности, образующейся в результате процесса генерации электрической энергии в реакторе.

Выгоревшее топливо извлекают из атомных реакторов и помещают в бассейны выдержки, в которых быстро живущие радиоактивные изотопы распадаются, интенсивность гамма и нейтронного излучения снижается, и отходы могут быть подвергнуты дальнейшей переработке. Отходы продолжают быть опасными для здоровья, поэтому все манипуляции производятся дистанционно с помощью роботов.

В США использованное топливо отправляется на хранение рис.5. В других странах (в частности, в России, Великобритании, Франции и Японии), отработавшее топливо перерабатывается с целью удаления продуктов деления, затем после дообогащения возможно его повторное использование. В России такое топливо называется регенерированным. Процесс переработки включает работу с высокорадиоактивными веществами, а удаленные из топлива продукты деления -- это концентрированная форма высокоактивных РАО. В переработке используются различные химикаты, которые становятся радиоактивными и так же требуют утилизации.

Виды радиоактивных отходов по агрегатному состоянию бывают: твердые, жидкие, газообразные.

Среднеактивные РАО подвергаются обработке различными методами (преимущественно химическими), целью которых является концентрация радиоактивности в малом объёме.

Долговременное хранение РАО требует консервации отходов в форме, которая не будет вступать в реакции и разрушаться на протяжении долгого времени.

Освоены технологии стеклования и цементирования РАО.

В настоящее время извлеченные из реактора отработавшее топливо измельчают и прокаливают для испарения воды. Затем плавят в индукционной печи, постоянно добавляя измельченное стекло. В результате получается новая субстанция, в которой при затвердении отходы связываются со стеклянной матрицей. Это вещество в расплавленном состоянии вливается в цилиндры из легированной стали.

Охлаждаясь, расплав затвердевает, превращаясь в стекло, которое является крайне устойчивым к воздействию воды. По данным международного технологического общества, потребуется около миллиона лет, чтобы 10 % такого стекла растворилось в воде.

После заполнения цилиндр заваривают, затем моют. После обследования на предмет внешнего загрязнения стальные цилиндры отправляют в подземные хранилища. Такое состояние отходов остается неизменным в течение многих тысяч лет.

Стекло внутри цилиндра имеет гладкую черную поверхность. В Великобритании вся работа проделывается с использованием камер для работы с высокоактивными веществами. Сахар добавляется для предотвращения образования летучего вещества RuO4, содержащего радиоактивный рутений. На Западе к отходам добавляют боросиликатное стекло; в России применяют фосфатное стекло. Количество продуктов деления в стекле должно быть ограничено, так как некоторые элементы (палладий, металлы платиновой группы и теллур) стремятся образовать металлические фазы отдельно от стекла.

В 1997 году в 20 странах, обладающих большей частью мирового ядерного потенциала, запасы отработанного топлива в хранилищах внутри реакторов составляли 148 тыс. тонн, 59 % из которых были утилизированы. Во внешних хранилищах находилось 78 тыс. тонн отходов, из которых утилизировано 44 %. С учетом темпов утилизации (около 12 тыс. тонн ежегодно), до окончательного устранения отходов еще достаточно далеко.

В 1992 году Франция ввела в строй второй коммерческий завод по стеклованию высокоактивных отходов АЭС, несмотря на наличие аналогичных заводов во многих других странах, особенно в Великобритании и Бельгии. Пропускная способность западноевропейских заводовсоставляетпорядка 1000 тонн в год, некоторые из них работают уже 18 лет.

Радиоактивные металлы из водных растворов химическими методами выделяют в твердый осадок, перемешивают с цементом качественных марок (портландцемент) в результате чего образуется твердая смесь.

Геологическое захоронение

Поиски подходящих мест для глубокого окончательного захоронения отходов в настоящее время ведутся в нескольких странах; ожидается, что первые подобные хранилища вступят в эксплуатацию после 2010 года. Международная исследовательская лаборатория в Швейцарии занимается вопросами, посвященными захоронению РАО. Швеция говорит о своих планах по прямому захоронению использованного топлива с использованием национальной технологии, после того, как шведский парламент счел ее достаточно безопасной. Власти США выбрали местом захоронения Юкка-Маунтин, штат Невада, однако данный проект встретил сильное противодействие и стал темой жарких дискуссий. Существует проект создания международного хранилища высокоактивных РАО, в качестве возможных мест захоронения предлагаются Австралия и Россия. Однако власти Австралии выступают против подобного предложения.

Существуют проекты захоронения РАО в океанах, в результате чего отходы будут медленно опускаться к земной мантии, а также захоронение под природным или искусственным островом. Данные проекты имеют очевидные достоинства и позволят решить на международном уровне неприятную проблему захоронения РАО, но, несмотря на это, в настоящее время они заморожены из-за запрещающих положений морского права. Другая причина состоит в том, что в Европе и Северной Америке всерьез опасаются утечки из подобного хранилища, что приведет к экологической катастрофе. Реальная возможность подобной опасности не доказана; тем не менее, запреты были усилены после сброса РАО с кораблей. Однако, в будущем о создании океанских хранилищ РАО всерьез способны задуматься страны, которые не смогут найти других решений данной проблемы.

В 1990-х годах было разработано и запатентовано несколько вариантов конвеерного захоронения в недра радиоактивных отходов. Технология предполагалась следующая: пробуривается стартовая скважина большого диаметра глубиной до 1 км, внутрь опускается капсула, загруженная концентратом радиоактивных отходов весом до 10 т, капсула должна саморазогреваться и в форме «огненного шара» проплавлять земную породу. После заглубления первого «огненного шара» в ту же скважину должна опускаться вторая капсула, затем третья и т.д., создавая некий конвейер. Опасность такого «эксперимента с Землёй» была вовремя вскрыта геофизиками И.Н. Яницким и И.Л. Гуфельдом. Они доказали на базе экспериментальной физики, что на глубинах более 10 км «огненные шары» войдут в сверхагрессивную энергонасыщенную среду земных недр и будет нарушено термодинамическое равновесие земной коры, которое может завершиться созданием очага мощного землетрясения. В результате получится рукотворный пировулкан типа кимберлитового алмазоносного взрыва, и сотни тонн высокотоксичных отходов окажутся в атмосфере.

Более реальным выглядит проект под названием «Remix & Return» (Перемешивание и возврат), суть которого состоит в том, что высокоактивные РАО, смешанные с отходами из урановых рудников и обогатительных фабрик до первоначального уровня радиоактивности урановой руды, будут затем помещены в пустые урановые рудники. Достоинства данного проекта: исчезновение проблемы высокоактивных РАО, возврат вещества на место, предназначенное ему природой, обеспечение работой горняков, и обеспечение цикла удаления и обезвреживания для всех радиоактивных материалов.

Среднеактивные РАО обладают большей радиоактивностью, но тепловыделение их не значительно. К данному классу отходов относятся смолы, химический осадок, металлические оболочки тепловыделяющих элементов реакторов, а также загрязненные вещества из выведенных из эксплуатации АЭС. При транспортировке эти отходы могут закатываться в бетон или битум. Как правило, отходы с коротким периодом полураспада (в основном вещества из реакторов, не имеющие отношения к топливу) сжигают в поверхностных хранилищах, отходы с долгим периодом полураспада (топливо и продукты его переработки) размещают в глубоких подземных хранилищах. Законодательство США не выделяет этот тип РАО в отдельный класс; термин в основном используется в странах Европы.

В связи с изложенным нельзя не упомянуть об уникальном реакторе Белоярской АЭС. Ядерный реактор на быстрых нейтронах использует в качестве топлива РАО, превращая их в менее вредные отходы.

Государства, обладающие ядерными технологиями, свою деятельность в сфере утилизации радиоактивных отходов строят в соответствии с
“Объединённой конвенцией о безопасности обращения с отработавшим топливом и безопасности обращения с радиоактивными отходами”. (Вена, 5 сентября 1997 года. Конвенция вступила в силу для России 19.04.2006.)

Заключение

Высокотехнологичные сложнейшие комплексы АЭС несут в себе потенциальную опасность техногенных аварий и чрезвычайных происшествий с нанесением экологического ущерба близлежащим территориям. Вместе с тем, удовлетворение возрастающих потребностей в электроэнергии не мыслится без создания новых генерирующих мощностей на основе ядерных реакторов различного типа.

Поэтому экологическая безопасность АЭС должна обеспечиваться на протяжении всего жизненного цикла объекта энергетики: от стадии проектирования, монтажа до завершения срока эксплуатации (через 30-40 лет).

В качестве основных путей можно назвать следующие:

· обязательное лицензирование деятельности проектных организаций

· повышение квалификации проектировщиков с периодическими квалификационными экзаменами специалистов

· более широкий обмен опытом с зарубежными ведущими институтами

· введение в практику экологической экспертизы проектов, включающей программу обеспечения надежности оборудования и радиационной безопасности АЭС

· отработка новых технологических процессов на опытно - экспериментальных установках

· обеспечение безотказной работы оборудования АЭС с учетом качественного проведения необходимых регламентных работ

· снижение влияния человеческого фактора, а именно обеспечение строгой технологической дисциплины - четкого выполнения инструкции персоналом

· обеспечение компетентности и профессиональной грамотности персонала

· введение систем защиты при неправильных действиях персонала

· проведение тренингов персонала на возникновение нештатных ситуаций

· в части захоронения отходов ядерного топлива - строительства современных автоматизированных заводов по переработке и утилизации отходов.

В заключение работы мне хотелось бы сказать о следующем.

Меня поразил масштаб зараженной территории после аварии на Чернобыльской АЭС и героизм людей, которые тушили пожар, помогали эвакуировать население и бетонировать саркофаг над разрушенным и излучающим радиацию реактором.

Я понял, что атомный реактор на много экономичнее тепловых станций, но требует большой ответственности от рабочего персонала. Люди должны четко соблюдать инструкции и не проводить самовольных экспериментов, соблюдать технологическую дисциплину. Любая работа требует ответственности и знаний.

Работа над материалами по реферату привела меня к мысли, что экология среды обитания зависит от человека.

Эта работа помогла мне изучить литературу, связанную с атомной энергетикой.

Для меня оказался неожиданным факт, что на АЭС производится достаточно много электрической энергии - 16%. На фоне гигантских гидроэлектростанций и крупнейших ТЭЦ, пожирающих в сутки целые железнодорожные составы угля.

Вызывает беспокойство, что большинство АЭС - старые: работают по 15-20 лет.

Я ознакомился с различными способами утилизации РАО, такими как бетонирование и стеклование. С удивлением узнал, что на заводах по утилизации рабочие на расстоянии за бетонными и свинцовыми защитами управляют роботами, которые и соприкасаются с излучающими материалами.

Я думаю, что глубинное захоронение радиоактивных отходов наносит меньший вред окружающей среде, чем пригородные свалки.

Список литературы

1. Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика.2008 г. Выпуск 4.

2. Энергетика России. Сентябрь 2008г. Выпуск №27.

3. Атомная энергетика. 2009г. Выпуск №2.

4. Атомная стратегия. 2009г. Выпуск № 4.

Приложение

Рис.1 Схема работы энергоблока атомной электростанции

Размещено на Allbest.ru