Ядерная энергетика и экология, Экология

Содержание

Введение2

Основные принципы природоохранных мероприятий и принципы минимизации воздействия РАО на окружающую природную среду5

Заключение28

Литература29

Введение

Ядерная энергетика является самым экологически чистым видом энергетики. Наиболее очевидно это при знакомстве с АЭС в сопоставлении, к примеру, с ГЭС или ТЭЦ.

Высокая экологичность ядерной энергетики также очевидна при решении проблемы глобального потепления. Всемирно известный английский эколог Джеймс Лавлок (James L ovelock) убедительно доказывает это в своих последних работах, например, в мировом бестселлере «Environmentalists For Nuclear Energy».

Но ядерная энергетика отличается не только своим минимальным воздействием на окружающую среду. Современное понимание экологии однозначно свидетельствует о том, что именно ядерная энергетика — и только ядерная энергетика — является инструментом сохранения и даже восстановления нарушенной экологии. Более того, только благодаря ядерной энергетике существует, и будет существовать жизнь на Земле. Опыт прошлого свидетельствует, что проходит не менее 80 лет, прежде чем одни основные источники энергии заменяются другими — дерево заменил уголь, уголь — нефть, нефть — газ, химические виды топлива заменила атомная энергетика. История овладения атомной энергией — от первых опытных экспериментов — насчитывает около 60 лет, когда в 1939г. была открыта реакция деления урана.

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

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

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

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

Атомная энергетика — активно развивающаяся отрасль. Очевидно, что ей предназначено большое будущее, так как запасы нефти, газа, угля постепенно иссякают, а уран — достаточно распространенный элемент на Земле. Но следует помнить, что атомная энергетика связана с повышенной опасностью для людей, которая, в частности, проявляется в крайне неблагоприятных последствиях аварий с разрушением атомных реакторов.

Насколько опасна ядерная энергетика? Этим вопросом особенно час-то стали задаваться в последнее время, особенно после аварий на атомных электростанциях Тримайл-Айленд и Чернобыльской АЭС. Энергетика — важнейшая отрасль народного хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии. Это основа экономики государства.

В мире идет процесс индустриализации, который требует дополнительного расхода материалов, что увеличивает энергозатраты. С ростом населения становится больше энергозатрат на обработку почвы, уборку урожая, производство удобрений и т.д.

В настоящее время многие природные легкодоступные ресурсы планеты исчерпываются. Добывать сырье приходится на большой глубине или на морских шельфах. Ограниченый мировые запасы нефти и газа, казалось бы, ставят человечество перед перспективой энергетического кризиса. Однако использование ядерной энергии и угля дает человечеству возможность избежать этого, результаты фундаментальных исследований физики атомного ядра позволяют отвести угрозу энергетического кризиса путем использования энергии, выделяемой при некоторых реакциях атомных ядер.

Выдержка из текста работы

Опыт прошлогосвидетельствует, что проходит не менее 80 лет, прежде чем одни основныеисточники энергии заменяются другими — дерево заменил уголь, уголь — нефть,нефть — газ, химические виды топлива заменила атомная энергетика. Историяовладения атомной энергией — от первых опытных экспериментов — насчитываетоколо 60 лет, когда в 1939г. была открыта реакция деления урана.

В 30-е годы нашего столетия известный ученый И.В. Курчатов обосновывал необходимость развитиянаучно-практических работ в области атомной техники в интересах народногохозяйства страны.

В1946 г. в России был сооружен и запущен первый на Европейско-Азиатском континентеядерный реактор. Создается уранодобывающая промышленность. Организованопроизводство ядерного горючего – урана-235 и плутония-239, налажен выпускрадиоактивных изотопов.

В 1954 г. начала работатьпервая в мире атомная станция в г. Обнинске, а через 3 года на океанскиепросторы вышло первое в мире атомное судно – ледокол «Ленин».

Начиная с 1970 г. вомногих странах мира осуществляются масштабные программы развития ядернойэнергетики. В настоящее время сотни ядерных реакторов работают по всему миру.

Атомная энергетика — активно развивающаяся отрасль. Очевидно, что ей предназначено большое будущее,так как запасы нефти, газа, угля постепенно иссякают, а уран — достаточнораспространенный элемент на Земле. Но следует помнить, что атомная энергетикасвязана с повышенной опасностью для людей, которая, в частности, проявляется вкрайне неблагоприятных последствиях аварий с разрушением атомных реакторов.

Насколько опасна ядернаяэнергетика? Этим вопросом особенно часто стали задаваться в последнее время,особенно после аварий на атомных электростанциях Тримайл-Айленд и ЧернобыльскойАЭС.

Энергия — это основаоснов. Все блага цивилизации, все материальные сферы деятельности человека — отстирки белья до исследования Луны и Марса — требуют расхода энергии. И чемдальше, тем больше.

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

В России имеется 9атомных электростанций (АЭС), и практически все они расположены вгустонаселенной европейской части страны. В 30-километровой зоне этих АЭС проживаетболее 4 млн. человек.

Положительное значениеатомных электростанций в энергобалансе очевидно. Гидроэнергетика для своейработы требует создание крупных водохранилищ, под которыми затапливаютсябольшие площади плодородных земель по берегам рек. Вода в них застаивается итеряет свое качество, что в свою очередь обостряет проблемы водоснабжения,рыбного хозяйства и индустрии досуга.

Теплоэнергетическиестанции в наибольшей степени способствуют разрушению биосферы и природной средыЗемли. Они уже истребили многие десятки тонн органического топлива. Для егодобычи из сельского хозяйства и других сфер изымаются огромные земельныеплощади. В местах открытой добычи угля образуются «лунные ландшафты». Аповышенное содержание золы в топливе является основной причиной выброса ввоздух десятков миллионов тонн <img src="/cache/referats/14913/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

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

АЭС экономичнее обычныхтепловых станций, а, самое главное, при правильной их эксплуатации – это чистыеисточники энергии.

Вместе с тем, развивая ядернуюэнергетику в интересах экономики, нельзя забывать о безопасности и здоровьелюдей, так как ошибки могут привести к катастрофическим последствиям.

Всего с момента началаэксплуатации атомных станций в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов иаварий различной степени сложности. Наиболее характерные из них: в 1957 г. – вУиндскейле (Англия), в 1959 г. – в Санта-Сюзанне (США), в 1961 г. – в Айдахо-Фолсе (США), в 1979 г. – на АЭС Три-Майл-Айленд(США), в 1986 г. – на Чернобыльской АЭС (СССР).

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

Совсем иная картина, иныеперспективы появляются в случае применения АЭС с реакторами на быстрыхнейтронах, в которых используются практически весь добываемый уран. Этоозначает, что потенциальные ресурсы ядерной энергетики с реакторами на быстрыхнейтронах примерно в 10 раз выше по сравнению с традиционной (на органическомтопливе). Больше того, при полном использовании урана становится рентабельнойего добыча и из очень бедных по концентрации месторождений, которых довольно многона земном шаре. А это в конечном счете означает практически неограниченное (посовременным масштабам) расширение потенциальных сырьевых ресурсов ядернойэнергетики.

Итак, применениереакторов на быстрых нейтронах значительно расширяет топливную базу ядернойэнергетики. Однако может возникнуть вопрос: если реакторы на быстрых нейтронахтак хороши, если они существенно превосходят реакторы на тепловых нейтронах поэффективности использования урана, то почему последние вообще строятся? Почемубы с самого начала не развивать ядерную энергетику на основе реакторов на быстрыхнейтронах?

Прежде всего следуетсказать, что на первом этапе развития ядерной энергетики, когда суммарнаямощность АЭС была мала и U235 хватало, вопрос о воспроизводстве не стоял так остро.Поэтому основное преимущество реакторов на быстрых нейтронах — большойкоэффициент воспроизводства — еще не являлся решающим.

Вто же время вначале реакторы на быстрых нейтронах оказались еще не готовыми квнедрению. Дело в том, что при своей кажущейся относительной простоте(отсутствие замедлителя) они технически более сложны, чем реакторы на тепловыхнейтронах. Для их создания необходимо было решить ряд новых серьезных задач,что, естественно, требовало соответствующего времени. Эти задачи связаны восновном с особенностями использования ядерного топлива, которые, как испособность к воспроизводству, по-разному проявляются в реакторах различноготипа. Однако в отличие от последней эти особенности сказываются болееблагоприятно в реакторах на тепловых нейтронах.

Перваяиз этих особенностей заключается в том, что ядерное топливо не может бытьизрасходовано в реакторе полностью, как расходуется обычное химическое топливо.Последнее, как правило, сжигается в топке до конца. Возможность протеканияхимической реакции практически не зависит от количества вступающего в реакциювещества. Ядерная же цепная реакция не может идти, если количество топлива вреакторе меньше определенного значения, называемого критической массой.

Уран (плутоний) в количестве, составляющем критическуюмассу, не является топливом в собственном смысле этого слова. Он на время какбы превращается в некоторое инертное вещество наподобие железа или других конструкционныхматериалов, находящихся в реакторе. Выгорать может лишь та часть топлива,которая загружается в реактор сверх критической массы. Таким образом, ядерноетопливо в количестве, равном критической массе, служит своеобразнымкатализатором процесса, обеспечивает возможность протекания реакции, неучаствуя в ней.

Естественно, что топливов количестве, составляющем критическую массу, физически неотделимо в реакторе отвыгорающего топлива. В тепловыделяющихся элементах, загружаемых в реактор, ссамого начала помещается топливо как для создания критической массы, так и длявыгорания. Значение критической массы неодинаково для различных реакторов и вобщем случае относительно велико.

Техногенные воздействияна окружающую среду при строительстве и эксплуатации атомных электростанциймногообразны. Обычно говорят, что имеются физические, химические, радиационныеи другие факторы техногенного воздействия эксплуатации АЭС на объектыокружающей среды.
Наиболее существенные факторы —

1)

2)

3)

4)

5)

Возникновение мощных источниковтепла в виде градирен, водоемов — охладителей при эксплуатации АЭС обычнозаметным образом изменяет микроклиматические характеристики прилежащих районов.Движение воды в системе внешнего теплоотвода, сбросы технологических вод,содержащих разнообразные химические компоненты оказывают травмирующее воздействиена популяции, флору и фауну экосистем.

Особое значение имеетраспространение радиоактивных веществ в окружающем пространстве. В комплексесложных вопросов по защите окружающей среды большую общественную значимостьимеют проблемы безопасности атомных станций (АС), идущих на смену тепловымстанциям на органическом ископаемом топливе. Общепризнанно, что АС при ихнормальной эксплуатации намного — не менее чем в 5-10 раз «чище» вэкологическом отношении тепловых электростанций (ТЭС) на угле. Однако приавариях АС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей, экосистемы.Поэтому обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды от вредныхвоздействий АС — крупная научная и технологическая задача ядерной энергетики,обеспечивающая ее будущее.

Отметим важность нетолько радиационных факторов возможных вредных воздействий АС на экосистемы, нои тепловое и химическое загрязнение окружающей среды, механическое воздействиена обитателей водоемов-охладителей, изменения гидрологических характеристикприлежащих к АС районов, т.е. весь комплекс техногенных воздействий, влияющихна экологическое благополучие окружающей среды.

Исходными событиями,которые развиваясь во времени, в конечном счете могут привести к вреднымвоздействиям на человека и окружающую среду, являются выбросы и сбросырадиоактивности и токсических веществ из систем АС. Эти выбросы делят нагазовые и аэрозольные, выбрасываемые в атмосферу через трубу, и жидкие сбросы,в которых вредные примеси присутствуют в виде растворов или мелкодисперсныхсмесей, попадающие в водоемы. Возможны и промежуточные ситуации, как принекоторых авариях, когда горячая вода выбрасывается в атмосферу и разделяетсяна пар и воду.
Выбросы могут быть как постоянными, находящимися под контролем эксплуатационногоперсонала, так и аварийными, залповыми. Включаясь в многообразные движения атмосферы,поверхностных и подземных потоков, радиоактивные и токсические вещества распространяютсяв окружающей среде, попадают в растения, в организмы животных и человека. Нарисунке показаны воздушные, поверхностные и подземные пути миграции вредных веществв окружающей среде. Вторичные, менее значимые для нас пути, такие как ветровойперенос пыли и испарений, как и конечные потребители вредных веществ на рисункене показаны.

Воздействие радиоактивных выбросов наорганизм человека

Рассмотрим механизм воздействия радиациина организм человека: пути воздействия различных радиоактивных веществ наорганизм, их распространение в организме, депонирование, воздействие наразличные органы и системы организма и последствия этого воздействия.Существует термин «входные ворота радиации», обозначающий пути попаданиярадиоактивных веществ и излучений изотопов в организм.

Различные радиоактивныевещества по — разному проникают в организм человека. Это зависит от химическихсвойств радиоактивного элемента.

Виды радиоактивного излучения

PRIVATE

Бета-частицы — это отрицательно или положительно заряженные электроны (положительно заряженные электроны называются позитроны). Их пробег в воздухе составляет порядка нескольких метров. Тонкая одежда способна остановить поток радиации, и, чтобы получить дозу облучения, источник радиации необходимо поместить внутрь организма, изотопы, испускающие бета-частицы — это тритий (3H) и стронций (90Sr).

Гамма-радиация — это разновидность электромагнитного излучения, в точности похожая на видимый свет. Однако энергия гамма-частиц гораздо больше энергии фотонов. Эти частицы обладают большой проникающей способностью, и гамма-радиация является единственным из трех типов радиации, способной облучить организм снаружи. Два изотопа, излучающих гамма-радиацию, — это цезий (137Сs) и кобальт (60Со).

Пути проникновения радиации в организм человека

PRIVATE

Радиоактивные частицы из воздуха во время дыхания могут попасть в легкие. Но они облучают не только легкие, а также распространяются по организму.

Изотопы, находящиеся в земле или на ее поверхности, испуская гамма-излучение, способны — облучить организм снаружи. Эти изотопы также переносятся атмосферными осадками.

Особое внимание следуетуделять такому мероприятиям, как накопление, хранение, перевозка и захоронениетоксичных и радиоактивных отходов.
Радиоактивные отходы, являются нетолько продуктом деятельности АС но и отходами применения радионуклидов вмедицине, промышленности, сельском хозяйстве и науке. Сбор, хранение, удалениеи захоронение отходов, содержащих радиоактивные вещества, регламентируютсяследующими документами:

·

Для обезвреживания изахоронения радиоактивных отходов была разработана система «Радон»,состоящая из шестнадцати полигонов захоронения радиоактивных отходов.Руководствуясь Постановлением Правительства Российской Федерации №1149-г от5.11.91г., Министерство атомной промышленности Российской Федерации в сотрудничествес несколькими заинтересованными министерствами и учреждениями разработалопроект государственной программы по обращению с радиоактивными отходами с цельюсоздания региональных автоматизированных систем учета радиоактивных отходов, модернизациидействующих средств хранения отходов и проектирования новых полигоновзахоронения радиоактивных отходов.
Выбор земельных участков для хранения,захоронения или уничтожения отходов осуществляется органами местногосамоуправления по согласованию с территориальными органами Минприроды иГоссанэпиднадзора.

Вид тары для храненияотходов зависит от их класса опасности: от герметичных стальных баллонов дляхранения особо опасных отходов до бумажных мешков для хранения менее опасныхотходов. Для каждого типа накопителей промышленных отходов (т.е. хвосто- ишламохранилища, накопители производственных сточных вод, пруды-отстойники,накопители-испарители) определены требования по защите от загрязнения почвы, подземныхи поверхностных вод, по снижению концентрации вредных веществ в воздухе и содержаниюопасных веществ в накопителях в пределах или ниже ПДК. Строительство новыхнакопителей промышленных отходов допускается только в том случае, когдапредставлены доказательства того, что не представляется возможным перейти наиспользование малоотходных или безотходных технологий или использовать отходыдля каких-либо других целей.

Захоронение радиоактивныхотходов происходит на специальных полигонах. Такие полигоны должны находиться вбольшом удалении от населенных пунктов и крупных водоемов. Очень важнымфактором защиты от распространения радиации является тара, в которой содержатсяопасные отходы. Ее разгерметизация или повышенная проницаемость
может способствовать отрицательное воздействие опасных отходов на экосистемы.

О нормировании уровня загрязнения окружающейсреды

В Российском законодательстве имеются документы, определяющиеобязанности и ответственность организаций по сохранности, защите окружающейсреды. Такие акты, как Закон об охранеокружающей природной среды, Закон о защите атмосферного воздуха, Правила охраныповерхностных вод от загрязнения сточными водами играют определенную роль всбережении экологических ценностей. Однако в целом эффективность природоохранныхмероприятий в стране, мер по предотвращению случаев высокого или дажеэкстремально- высокого загрязнения окружающей среды оказывается очень низкой.

Природные экосистемы обладают широким спектром физических,химических и биологических механизмов нейтрализации вредных и загрязняющихвеществ. Однако при превышении значений критических поступлений таких веществ,возможно наступление деградационных явлений — ослабление выживаемости, снижениерепродуктивных характеристик, уменьшение интенсивности роста, двигательнойактивности особей. В условиях живой природы, постоянной борьбы за ресурсы такаяпотеря жизнестойкости организмов грозит потерей ослабленной популяции, закоторой может развиться цепь потерь других взаимодействующих популяций.Критические параметры поступления веществ в экосистемы принято определять спомощью понятия экологических емкостей. Экологическая емкость экосистемы — максимальная вместимость количества загрязняющих веществ, поступающих вэкосистему за единицу времени, которая может быть разрушена, трансформирована ивыведена из пределов экосистемы или депонирована за счет различных процессовбез существенных нарушений динамического равновесия в экосистеме. Типичнымипроцессами, определяющими интенсивность «перемалывания» вредныхвеществ, являются процессы переноса, микробиологического окисления ибиоседиментации загрязняющих веществ. При определении экологической емкостиэкосистем должны учитываться как отдельные канцерогенные и мутагенные эффектывоздействий отдельных загрязнителей, так и их усилительные эффекты из-засовместного, сочетанного действия.

В конечном итоге можно сделатьследующие выводы:

Факторы «За» атомные станции:

Факторы «Против» атомных станций:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.