Развитие и значимость атомной энергетики в мире

Totchik V.A.

DEVELOPMENT AND SIGNIFICANCE NUCLEAR ENERGY IN THE WORLD

the article is devoted to the consideration of nuclear energy. At the beginning of the article, a brief overview of the history of energy development is given. Then the principle of operation of the NPP is considered, its advantages in comparison with other types of energy production are noted. At the end of the article, the technology of radioactive waste disposal as a method of their disposal is reviewed, and the results are summarized.

Keywords: energy, ecology, power plant, reactor, burial.

Основная часть

Энергия - это способность системы совершать работу или изменять свое состояние. Она существует в различных формах и может быть превращена из одной формы в другую. В настоящее время энергия разных видов является неотъемлемой частью жизни человека: всё окружающее так или иначе связаны с ней. Например, производство предметов быта, приборов, устройств производится на промышленном оборудовании, функционирующем посредством превращения электрической энергии в механическую. Без обеспечения электрической энергией многие устройства не функционируют, следовательно, не способны приносить практической пользы.

Изначально люди пытались получить энергию, используя исключительно физическую силу, свою или домашних животных. Люди полагались исключительно на калорийную энергию, полученную из пищи, расходующуюся на механическую работу мышц. Вместе с тем продолжались попытки найти энергию в её чистом виде: проводились ритуалы, жертвоприношения, магические танцы, человек воевал, создавал мифы и т.п.. Со временем люди научились преобразовывать энергию воды и ветра в различные виды механической энергии. Настоящий прорыв произошел в тот момент, когда человек научился использовать энергию, получаемую путем перемещения воды. Простейшие примеры этого - ветряная и водяная мельницы как устройство для получения муки из зерен.

Со временем появлялись новые технологии, связанные с энергией. Так в 18 веке появились паровые двигатели Томаса Сейвери и Томаса Ньюкомена, усовершенствованные Джеймсом Ваттом, которые вытеснили водяные колеса, потому что были намного мощнее, а самое главное - без географической привязанности, т.е. не нужно было ставить мануфактуры рядом с рекой.

К концу 18 века появилась электроэнергия, которую впоследствии научились передавать по медным проводам и которая вытолкнула водяные, паровые, ветряные машины. Электроэнергию пытались добыть отовсюду: в 1878 году Уильямом Джорджем Армстронгом была создана первая гидроэлектростанция, в 1882 году - первая тепловая электростанция. Многие виды добычи электроэнергии не являются экологически чистыми: ГЭС препятствуют размножению рыбы, которая не может уйти на нерест, ТЭС загрязняют атмосферу продуктами горения (СО₂). К тому же с их помощью вырабатывается не так много энергии, как хотелось бы.

Начало 20 века - время активного изучения атомов, ядра. Появляется новый раздел физики - атомная физика. Впервые деление ядра было открыто британским физиком Эрнестом Резерфордом. Это послужило началом долгой работы с энергией ядра.

Самая первая атомная электростанция была подключена к электросети в Обнинске в 1952 году. Этот момент считается началом эпохи развития атомной энергетики во всём мире.

В наше время существует большое количество видов атомных станций:

PWR - водо-водяной энергетический реактор, BWR - кипящий ядерный реактор, PHWR - тяжеловодный ядерный реактор, GCR - газоохлаждаемый реактор, LWGR - графито-водный ядерный реактор.

Как уже упоминалось, ГЭС и ТЭС являются достаточно неэкологичными способами получения электроэнергии. Одним из вариантов решения этой глобальной проблемы является развитие именно атомной энергетики.

Опасение вызывает то, что атомная энергия просто не может быть чистой, потому что станции работают на радиоактивном топливе, излучающим огромное количество радиации, вредных для природы и человека. Однако ядерную энергетику можно отнести к относительно дешевым и долгосрочным видам энергии. Именно использование ядерной энергии позволяет получать такой объем энергоносителей, позволяющий удовлетворять нужды человечества. Другие источники не способны выполнить эту задачу, стоящую перед атомной энергией. Производство ядерной энергии является не только очень важным элементом развития энергетической отрасли, но и довольно безопасным. Необходимо отметить применение на современных атомных энергоблоках российских АЭС активных (они требуют вмешательства человека и наличия источника энергоснабжения) и пассивных (они не требуют вмешательства оператора и источника энергии) систем безопасности. Кроме того, на всех станциях действует культура безопасности на всех этапах жизненного цикла: от выбора площадки (обязательно только в тех в местах, где отсутствуют запрещающие факторы) до вывода из эксплуатации. Благодаря сочетанию этих элементов опыт стабильной эксплуатации водо-водяных реакторов ВВЭР составляет уже более 1400 реакторо-лет.

На примере ВВЭР можно наглядно продемонстрировать принцип выработки электроэнергии на АЭС (Рис. 1).

Рис. 1 Принцип работы АЭС

Состоит она из двух контуров:

Первый контур называется радиоактивным. В нём находится ядерное топливо, которое излучением огромного количество тепла, нагревает жидкое вещество (в нашем случае воду). Она нагревается и начинает испаряться. Далее пар проходит во второй контур, где находится турбина, преобразующая энергию пара в электроэнергию. Весь процесс организован так, чтобы радиация не проникла наружу и не нанесла вред человеку и природе.

Второй контур является нерадиоактивным. Пар, выходя из первого контура попадает на турбину, где начинается выработка электроэнергии. Далее с помощью конденсатора пар снова превращается в воду, и она при помощи насосов направляется обратно в первый контур. Охлаждающими конденсаторами являются предусмотренные при построении АЭС водохранилища.

Все виды реакторов имеют похожее устройство. Отличие наблюдается в нагреваемом веществе и в количестве контуров. Например, нагреваемая жидкость может не напрямую испарениями крутить турбину, а нагревать другую жидкость до состояния кипения и уже она будет крутить турбину.

Таким образом, становится ясно, что АЭС является довольно безопасным методом добычи электроэнергией, а самое главное - с помощью атомных станций можно выработать колоссальное количество энергии с небольшим количеством ядерных отходов.

Главной проблемой АЭС является появление различных радиоактивных отходов в зависимости от их физического состояния и удельной радиоактивности. Для человека и окружающей среды серьезную угрозу представляет собой сама радиоактивность, выделяемая отходами производства данной отрасли. Согласно законодательству России, последующее использование подобных соединений запрещено и требует их тщательного захоронения. Этот момент тщательно продуман: создана специальная многослойная схема погребения радиоактивных отходов (РАО), позволяющая захоронить РАО без каких-либо последствий для окружающей среды.

Всё это позволит свести к минимуму выбросы содержащейся радиоактивности в окружающую среду, а значит сделать использование атомной энергии более безопасным.

Атомная энергетика - лучший вариант выработки энергии по сравнению с другими видами. Она не только позволяет добывать огромное количество энергии, но и заботиться об экологии.

Список литературы

1. Атомные станции с реактором ВВЭР-1000 // Студопедия [Электронный ресурс] URL: https://studopedia.ru/11_45738_atomnie-stantsii-s-reaktorom-vver-.html (Дата обращения 20.05.2024);

2. Захоронение радиоактивных отходов: способы, места, проблемы // Все о переработке вторсырья и утилизации отходов [Электронный ресурс] URL: https://rcycle.net/othody/obrashhenie/zahoronenie-radioaktivnyh-sposoby-mestaproblemy (Дата обращения 27.05.2024);

3. История энергетики // Блог об энергетике [Электронный ресурс] URL: https://energoworld.ru/blog/istoriyaenergetiki/ (Дата обращения 20.05.2024)

Размещено на Allbest.ru