Размещено на http://www.allbest.ru/

16

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Государственный архитектурно-строительный университет (СПБГАСУ)

Кафедра строительной физики и химии

Дисциплина концепция современного естествознания

Реферат

Проблемы атомной энергетики

Студентка Вершинина К.А.

Группа 9-Э-1

Руководитель к.т.н.

Степанов Ю.Л.

Санкт-Петербург 2014

Оглавление

• Введение
• Основные проблемы развития атомной энергетики
• Проблема 1. Безопасность реакторов
• Проблема 2. Экономичность вырабатываемои? электроэнергии
• Проблема 3. Снижение эмиссии диоксида углерода
• Проблема 4. Снятие с эксплуатации реакторов на АЭС
• Проблема 5. Опасность использования АЭС для распространения ядерного оружия
• Проблема 6. Отвлечение средств от развития альтернативнои? энергетики
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

Атомная энергетика - область техники, основанная на использовании реакции деления атомных ядеp для выработки теплоты и пpоизводства электpоэнергии.

После втоpой мировой войны мировая электроэнергетика стала крупнейшей инвестицией. Это было вызванно быстрым ростом спроса на электроэнергию, по темпам значительно превосходившим рост населения и национального дохода.

Основной упор делался на тепловые электростанции (ТЭС), работающие на угле и, в меньшей степени, на нефти и газе, а также на гидроэлектростанции. До 1969 года АЭС промышленного типа не существовало. К 1973 практически во всех промышленно развитых странах оказались исчерпанными ресурсы крупномасштабной гидроэнергетики. Скачок цен на энергоносители после 1973, быстрый рост потребности в электроэнергии, а также растущая озабоченность возможностью утраты независимости национальной энергетики - все это способствовало утверждению взгляда на атомную энергетику как на единственный реальный альтернативный источник энергии. Эмбарго на арабскую нефть 1973-1974 гг. породило дополнительную волну заказов и оптимистических прогнозов развития атомной энергетики.

Но каждый следующий год вносил свои коррективы в эти прогнозы. С одной стороны, атомная энергетика имела своих сторонников в правительствах, в урановой промышленности, исследовательских лабораториях и среди влиятельных энергетических компаний. С другой стороны, возникла сильная оппозиция, в которой объединились группы, защищающие интересы населения, чистоту окружающей среды и права потребителей. Споры, которые продолжаются и по сей день, сосредоточились главным образом вокруг вопросов вредного влияния различных этапов топливного цикла на окружающую среду, вероятности аварий реакторов и их возможных последствий, организации строительства и эксплуатации реакторов, приемлемых вариантов захоронения ядерных отходов, потенциальной возможности саботажа и нападения террористов на АЭС, а также вопросов увеличения национальных и международных усилий в области нераспространения ядерного оружия.

Основные проблемы развития атомной энергетики

Проблема 1. Безопасность реакторов

Все современные типы реакторов ставят человечество под угрозу риска глобальнои? аварии, подобнои? Чернобыльскои?. Такая авария может произои?ти по вине конструкторов, из-за ошибки оператора или в результате террористического акта. Современные реакторы создавались в рамках гонки вооружении?, безопасность населения и окружающая среда долгое время приносились в жертву ядерному оружию, и все это прикрывалось пропагандои? «мирного атома». Чернобыльская катастрофа уже обошлась миру в сотни миллиардов долларов, и этот ущерб будет расти.

Принцип внутреннеи? самозащищенности активнои? зоны реактора в случае развития аварии по худшему сценарию с расплавлением активнои? зоны должен быть непреложным требованием при проектировании реакторов следующего поколения. Однако реализованные в настоящее время проекты как с натриевым, так и с водяным теплоносителем не удовлетворяют этим требованиям. Один из крупнеи?ших специалистов по атомным реакторам академик В. И. Субботин пишет: «Водоохлаждаемые реакторы, несмотря на весь опыт, полученныи? при работе на них, в принципе не могут быть высокобезопасными... Нельзя создать безопасную атомную энергетику на базе водоохлаждаемых реакторов» Субботин В. И. Размышление об атомнои? энергетике. М., 1994. 130 с. .

Чтобы разрешить проблему безопасности, атомная индустрия стала разрабатывать реакторы следующего поколения, некоторые из которых получили от своих разработчиков название «реакторов с внутренне присущеи? безопасностью». На самом деле все новые типы реакторов пока находятся в стадии разработки.

Потребовались годы анализа и накопленного опыта, чтобы просто осознать возможность возникновения некоторых типов аварии? для легководяного реактора, которыи? эксплуатируется уже четыре десятилетия. История развития атомнои? энергетики насыщена примерами происходивших на работающих атомных станциях инцидентов, многие из которых ранее считались невозможными. Дело обстояло именно так даже со сценарием расплавления активнои? зоны реактора, которыи? случился в Чернобыле. Этот сценарии? долгое время даже не рассматривался как возможныи? в разработанных мерах по безопасности.

За время эксплуатации атомных реакторов в мире произошло порядка десяти серьезных аварии?, из них три -- с выбросом радионуклидов за пределы защитнои? оболочки, которои? не было и нет до сих пор у реакторов чернобыльского типа. Неопределенности в отношении безопасности никогда не будут полностью разрешены заранее. Большое их количество будет обнаружено только во время эксплуатации новых реакторов Макхиджани А., Салеска С. Обманы атомнои? энергии: Отчет. Институт исследовании? энергетики и окружающеи? среды. Новосибирск: Нонпарель, 2000. 360 с. .

Проблема 2. Экономичность вырабатываемои? электроэнергии

Существует распространенное мнение, что стоимость электроэнергии АЭС значительно ниже стоимости энергии, вырабатываемои? на угольных, а в перспективе -- и газовых электростанциях. Но если подробно рассмотреть всю схему финансирования атомнои? энергетики, то мы обнаружим, что строительство АЭС и ее безопасная работа оказываются намного дороже, чем строительство и работа станции такои? же мощности на традиционных источниках энергии. Стоимость строительства отечественного реактора мощностью 1 ГВт оценивается в пределах 30 млрд руб., а сооружение трех бразильских реакторов обошлось в 20 млрд долл. При обсуждении Стратегии развития атомнои? энергетики в первои? половине ХХI века в России?скои? академии наук в сентябре 1999 г. выступил руководитель Госатомнадзора России, заявив: «...надо сознавать, что атомная энергетика не может быть дешевои? и должна дотироваться государством-- она участвует в обеспечении национальнои? безопасности России» ТЭК (Топливно-энергетическии? комплекс)//Научно-аналитическии? журнал. 2000. No 1. С. 8. . Не будем забывать, что вся атомная энергетика вышла из колыбели военных ядерных программ и остается, в некотором смысле, резервом этих разработок.

Существует относительно постоянная составляющая в стоимости энергии россии?ских АЭС, которые все находятся в ведении государственного концерна «Росэнергоатом». В общеи? сложности на оперативные и эксплуатационные расходы требуется около 30 млрд руб. ежегодно. Сверх этого бывшии? Минатом России заявляет каждыи? год отдельную программу развития с объемом финансирования в размере 24 млрд руб. Есть еще субсидирование атомнои? энергетики со стороны бюджетов разных уровнеи? и международная помощь от разных государств и организации? на повышение радиационнои? безопасности деи?ствующих атомных станции?. По данным Счетнои? палаты России?скои? Федерации, в 1998--2000 гг. в качестве международнои? помощи на финансирование работ по обращению с радиоактивными отходами (РАО) от иностранных государств и организации? поступило 270 млн долл.

Очевидно, что электроэнергия, получаемая на АЭС, дороже, чем от других источников.

Проблема 3. Снижение эмиссии диоксида углерода

Считается, что вытеснение тепловых электростанции? атомными поможет решить проблему снижения выбросов диоксида углерода, одного из главных парниковых газов, способствующих потеплению климата на планете. Однако на самом деле электростанции с комбинированным циклом на природном газе не только намного экономичнее, чем атомные электростанции, но и при одних и тех же затратах достигается значительно большее снижение выбросов диоксида углерода, чем при использовании атомнои? энергии с учетом всего топливного цикла. Атомное электричество составляет около 4% в мировом топливном балансе, к тому же АЭС не дают коммерческую тепловую энергию. По расчетам Европеи?скои? Комиссии, только для прекращения увеличения выброса диоксида углерода с помощью АЭС в Европе пришлось бы построить не менее 85 новых атомных реакторов. Существует немало других, намного более дешевых путеи? решения проблемы опасного изменения климата. В мировом сообществе идет масштабныи? научнотехническии? поиск новых источников энергии, разработка методов ее преобразования.

Основнои? акцент делается на энергосберегающих технологиях и возобновляемых источниках -- таких как солнце, ветер, водная стихия. Не случаи?но ветроэнергетика -- надежная, экологичная, а в ряде случаев и экономически весьма рентабельная -- играет все более значительную роль в жизни многих регионов Земли. В Германии энергия, производимая от возобновимых источников, равносильна работе 8 атомных реакторов -- 8000 МВт, или 3,5% всеи? электроэнергии. Впечатляют многокилометровые сооружения из ветряков в раи?оне Сан-Франциско в США (1700 МВт). Очевидные успехи в развитии этого вида энергии достигнуты в Дании. Эта страна, где энергетическая политика традиционно направлена на сохранение окружающеи? среды, стала однои? из первых, в которои? реализованы программы использования новых источников энергии. Энергия ветра составляет там прямую конкуренцию природному газу.

Проблема 4. Снятие с эксплуатации реакторов на АЭС

Половина из работающих в мире АЭС имеет возраст 25 лет и более. По данным Всемирнои? ядернои? ассоциации (WNA), 130 промышленных ядерных установок выведены из эксплуатации, либо ожидают этои? процедуры. Кроме этого, прекращена эксплуатация 5 предприятии? по переработке ядерного топлива, 14 заводов по изготовлению топлива и 60 урановых рудников. И во всех случаях возникает проблема утилизации радиоактивных отходов, так называемых «хвостов», на месте горных выработок (свалок отработаннои? породы с нерентабельным содержанием добываемого сырья) и т. д. В течение следующих 20 лет практически все деи?ствующие реакторы в европеи?ских странах выработают свои? ресурс и должны быть остановлены. Общии? объем радиоактивных отходов при этом составит 1,6 млн т. Эти отходы надо надежно изолировать и хранить длительныи? срок в специальных хранилищах. В остановленнои? АЭС остаются сотни тонн радиоактивных отходов. Все ее части нужно демонтировать и радиоактивные остатки здании? и части конструкции? реактора захоронить. По идеальному плану на месте АЭС должна быть «зеленая лужаи?ка». Эксперты считают, что эти расходы могут сравняться с расходами на строительство АЭС. При таких затратах источник энергии, которыи? когда-то считался «слишком дешевым, чтобы измерять его стоимость», становится слишком дорогим. По финансовым и техническим причинам быстро утилизировать все отходы, очистить промплощадку и довести ее до состояния «зеленои? лужаи?ки» пока не удалось практически ни однои? стране. В мире были демонтированы 10 небольших АЭС в экспериментальном плане в условиях максимально возможного выделения финансовых и технических ресурсов, что не может явиться расчетнои? величинои? при оценке стоимости вывода крупных энергоблоков .

Единственное техническое решение для выведенных из эксплуатации реакторов или всеи? АЭС -- «законсервировать» объект на 30--100 лет и охранять. Технически такои? сценарии? называется «отложенныи? демонтаж ядерных установок». Продолжительность периода консервации зависит от концепции вывода из эксплуатации АЭС в разных странах. В России государственная концепция обеспечения безопасности при выводе из эксплуатации энергоблоков АЭС так и не принята, хотя с остановки первого промышленного блока на Белоярскои? АЭС прошло уже 23 года. Все эти годы АЭС или выведенныи? из эксплуатации энергоблок уже не производит энергию, но продолжает ее потреблять от других источников (подача тепла, организация радиационного контроля, физическая защита и т. д.).

Первостепенная задача на всех остановленных ядерных установках -- удаление отработавшего ядерного топлива и теплоносителя. При этом возникают большие трудности обращения с графитовым замедлителем и натриевым теплоносителем. К настоящему времени в России?скои? Федерации в связи с исчерпанием ресурса уже давно остановлены четыре энергоблока: два блока Белоярскои? АЭС (в 1981 и 1989 гг.) и два блока Нововоронежскои? АЭС (в 1984 и 1990 гг.).

Правительство России?скои? Федерации выпустило в апреле 1997 г. постановление «О финансировании работ по выводу из эксплуатации ядерных установок, радиационных источников и радиационных объектов». Согласно этому постановлению образуется специальныи? фонд для финансирования затрат, связанных с выводом из эксплуатации перечисленных объектов и исследовательских работ. Для эксплуатирующих АЭС организации? основным источником финансирования работ по выводу из эксплуатации объектов являются отчисления, включаемые в себестоимость генерируемои? электроэнергии. Однако до настоящего времени этот фонд Федеральным агентством по атомнои? энергии так и не создан.

По данным концерна «Росэнергоатом», эти отчисления составляют 1,3% от стоимости товарнои? продукции. Для деи?ствующих объектов в обоснованных случаях предусматривается дополнительныи? источник финансирования из средств федерального бюджета.

Мало остановить АЭС -- необходимо обеспечить безопасныи? вывоз отработанного ядерного топлива (ОЯТ), его хранение и переработку. Однако до сих пор нет удовлетворительных проектов по выводу из эксплуатации энергоблоков; вывоз ОЯТ происходит медленно; недостаточно места для его хранения. При существующеи? динамике накопления РАО в процессе эксплуатации АЭС и в условиях отсутствия их вывоза с площадок вместимость имеющихся на АЭС хранилищ может исчерпаться в среднем через 5--7 лет. Кроме того, все отечественные установки по кондиционированию отходов требуют модернизации. Степень заполнения хранилищ жидких отходов (ХЖО) на АЭС России в среднем составляет 60%; хранилищ твердых отходов (ХТО) -- 70%, а на отдельных АЭС ситуация еще острее (ХТО Нововоронежскои? АЭС заполнены на 90%).

В настоящее время остановленные реакторы в России переведены в ядернобезопасное состояние (удалено отработавшее ядерное топливо), но все еще находятся в стадии подготовки к снятию с эксплуатации, ведется подготовка к частичному демонтажу оборудования. Впереди предстоит большои? объем работ по радиационнои? безопасности объектов и их полному демонтажу, по утилизации большого объема радиоактивных отходов -- по экспертным оценкам, 17 тыс. м3 на энергоблок.

реактор энергетика ядерный

Проблема 5. Опасность использования АЭС для распространения ядерного оружия

Каждыи? реактор производит ежегодно плутонии? в количестве, достаточном для создания нескольких атомных бомб. В отработавшем ядерном топливе (ОЯТ), которое регулярно выгружается из реакторов, содержится не только плутонии?, но и целыи? набор опасных радиационных элементов. Поэтому международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) старается держать под контролем весь цикл обращения с отработавшим ядерным топливом во всех странах, где работают АЭС. Как известно, в этом процессе контроля случаются серьезные сбои. С другои? стороны, США, которые поставляют свежее ядерное топливо для зарубежных атомных станции?, построенных по американским проектам, считают отработавшее топливо своеи? собственностью и также должно следить за его сохранностью. Такую же позицию занимает и России?ская Федерация при строительстве АЭС по своим проектам в Иране, Китае и Индии.

Примитивную атомную бомбу можно сделать из отработавшего ядерного топлива любои? АЭС. Если для создания бомбы необходимы сложное производство, специальное оборудование и подготовленные специалисты, то для создания так называемых грязных ядерных взрывных устрои?ств все намного проще, и здесь опасность очень велика. При использовании такои? «самоделки» ядерного взрыва, конечно, не будет, но будет сильное радиоактивное заражение. Такие устрои?ства террористы и экстремисты могут изготовить самостоятельно, приобретя на ядерном черном рынке необходимые расщепляющие материалы. Такои? рынок, как это ни прискорбно, существует, и атомная промышленность является потенциальным поставщиком таких материалов.

Усиливающаяся угроза ядерного терроризма требует новых и больших государственных и корпоративных затрат на недопущение актов диверсии? на самих атомных электростанциях. Глобальное расширение радикальных террористических организации? увеличивает риск таких диверсии? по всему миру, и нет уверенности в гарантированнои? защите от этих угроз.

Проблема 6. Отвлечение средств от развития альтернативнои? энергетики

Масштабное строительство новых реакторов будет отвлекать инвестиции от альтернативного направления создания более эффективных и менее опасных технологии?. Существует огромныи? потенциал для энергосбережения и повышения энергоэффективности, которыи? в России достигает 40% всеи? производимои? электроэнергии. Возобновимые источники энергии (ветровые, солнечные, геотермальные, волновые и др.), модульные станции на природном газе с использованием топливных элементов, утилизация сбросного тепла и отработанного пара, как и многое другое, -- реальные пути защиты от изменения климата без создания новых угроз для ныне живущих и будущих поколении?.

Разработка возобновимых источников энергии могла бы стать катализатором общего развития страны с использованием высоких технологии?, с привлечением научного потенциала и с созданием новых отраслеи? промышленности.

Как отметили два россии?ских академика, Ж. И. Алферов и Е. П. Велихов, в совместнои? статье, «...применение международного опыта позволило россии?ским ученым повысить КПД и одновременно удешевить способы получения электроэнергии из природного газа с помощью газотурбинного цикла. Это один из наиболее эффективных способов использования природного газа. Достаточно сказать, что в мире работа в этом направлении позволила повысить коэффициент полезного деи?ствия до 50%» Алферов Ж. И., Велихов Е. П. Человечество в состоянии предотвратить энергетическии? кризис//Известия. 14.02.2003. No 7. .

Веление времени -- переход к экологическои? экономике как к системе производства и потребления, которая находится в равновесии с окружающеи? средои?. Примером такого перехода в энергетическом секторе в рамках экоэкономики может стать водородная энергетика. Сеи?час многие специалисты полагают, что водород станет доминирующим типом топлива в ближаи?шем будущем, вытеснив нефть, примерно так же, как когда-то нефть вытеснила уголь, а уголь -- дерево. Водород можно держать в хранилищах и использовать по мере необходимости, транспортировать по трубопроводам и передавать как энергетическии? ресурс на большие расстояния. Если мы сможем в скором времени освоить этот экологически чистыи?, не содержащии? углерода источник энергии, многие из наших энергетических проблем будут решены. «Водородное» электричество можно использовать для любых нужд современнои? экономики, будь то питание компьютеров, заправка машин или производство стали. Страны, бывшие когда-то импортерами энергии, перестанут зависеть от поставщиков и смогут сами начать экспортировать электричество или водород.

Отличительная черта новои? энергетики состоит в том, что она будет опираться на множество небольших децентрализованных источников энергии, а не на крупные централизованные энергетические системы. Большое распространение получат системы, созданные для удовлетворения потребностеи? в электроэнергии отдельных домов, заводов или офисных здании?. Везде будут применяться топливные элементы, работающие на водороде, и высокоэффективные газовые комбинированные турбины, которые могут работать как на природном газе, так и на водороде. Создание водороднои? энергетики -- принципиально новая задача для многих стран. Предусматривается создание высокотемпературного реактора для получения водорода. Уже созданы мегаваттные сборки на водородных элементах, хотя пока они стоят дорого. В России главными энтузиастами и научными руководителями развития водороднои? энергетики являются академики Н. Н. Пономарев, Степнои? и А. С. Коротеев. «Ускорить переход к водороднои? энергетике должен механизм, которыи? заставит рынок при образовании цен учитывать ущерб, наносимыи? окружающеи? среде» Браун Л. Р. Экоэкономика. М.: Весь Мир, 2003. 391 с. . При сжигании водорода в качестве отходов будет образовываться вода, что даст такому виду получения энергии огромные экологические преимущества. Кроме снижения стоимости топливных элементов остается главная проблема -- безопасность, т. к. водород -- чемпион по склонности к взрыву. России?ские и зарубежные ученые работают над решением этои? критическои? задачи и уверены, что она будет решена в ближаи?шие годы.

Заключение

Таким образом, атомная энергетика пока не выдержала испытаний на экономичность, безопасность и расположение общественности. Ее будущее теперь зависит от того, насколько эффективно и надежно будет осуществляться контроль за строительством и эксплуатацией АЭС, а также насколько успешно будет решен ряд других проблем, таких, как проблема удаления радиоактивных отходов. Будущее атомной энергетики зависит также от жизнеспособности и экспансии ее сильных конкурентов - ТЭС, работающих на угле, новых энергосберегающих технологий и возобновляемых энергоресурсов.

Список использованной литературы

1. Алферов Ж. И., Велихов Е. П. Человечество в состоянии предотвратить энергетическии? кризис//Известия. 14.02.2003. No 7.

2. Браун Л. Р. Экоэкономика. М.: Весь Мир, 2003. 391 с.

3. Макхиджани А., Салеска С. Обманы атомнои? энергии: Отчет. Институт исследовании? энергетики и окружающеи? среды. Новосибирск: Нонпарель, 2000. 360 с.

4. Меньшиков В.Ф. статья «Атомная энергетика сегодня»

5. Субботин В. И. Размышление об атомнои? энергетике. М., 1994. 130 с.

6. ТЭК (Топливно-энергетическии? комплекс)//Научно-аналитическии? журнал. 2000. No 1. С. 8.

Размещено на Allbest.ru