Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Ядерное топливо.

Читайте также:
  1. II. Реквизит и топливо.
  2. Вопрос № 2. Оружие: ядерное, обычное, зажигательное, высокоточное, космическое.
  3. Газообразное топливо.
  4. Жидкое топливо.
  5. ЖИДКОЕ ТОПЛИВО. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
  6. Международная обстановка в мире. Начало «холодной войны». Ядерное оружие.
  7. Современное термоядерное оружие.
  8. Твердое топливо.
  9. Ядерное оружие
  10. Ядерное оружие.

В настоящее время ядерная энергетика обеспечивает чуть менее 14 % мирового электроснабжения и 5,7 % потребляемой первичной энер­гии в мире. За период с 1970 по 2008 гг. мировое энергопотребление вы­росло в 2,5 раза, с 4,63 до 11, 9 млрд. т н. э., при этом доля ядерной энер­гетики в потреблении первичной энергии изменялась с около 0,5 % в 1970 г.; в 1990-х гг. она достигла максимума (свыше 7 %), а затем нача­ла постепенно снижаться (в том числе вследствие развития ВИЗ), дос­тигнув уровня 5,7 % в 2008 г.

По состоянию на конец августа 2010 г. в 29 странах мира функцио­нировала 441 атомная электростанция, суммарная электрическая мощ­ность которых составляла 375 ГВт. Еще 60 атомных электростанций с суммарной мощностью 58,6 ГВт находились на стадии строительства.

По данным МАГАТЭ, за 2009 г. атомными электростанциями было выработано 2558 млрд кВт-ч электроэнергии.

Доля ядерной энергетики в электроснабжении в значительной сте­пени зависит от региона. Так, для стран Западной Европы она составляет почти 27 %, в Северной Америке и Восточной Европе - около 18 %, на Дальнем Востоке (Япония, Китай) - 10, в странах Африки и Латинской Америки - 2,1 и 2,4 % соответственно.

Единственный природный вид ядерного топлива – тяжелые ядра урана и тория. Энергия в виде теплоты выделяется при делении изотопа (уран 235), который составляет в природном уране 1/140 часть.

При сжигании 1 кг каменного угля можно получить 8 кВт*ч электроэнергии, а при расходе 1 кг ядерного топлива вырабатывается 23 млн. кВт*ч электроэнергии.

Первая в мире АЭС опытно-промышленного назначения мощно­стью 5 МВт была пущена в СССР 27 июня 1954 г. в г. Обнинске. До это­го энергия атомного ядра использовалась в военных целях.

Принцип работы ядерного реактора. Ядерное топливо сжигается в реак­торах атомных электростанций и теплоцентралей. При бомбардировке 235 U тепловыми нейтронами ядро атома захватывает и поглощает нейтроны, а затем распа­дается на два осколка. При каждом акте деления в сред­нем выделяются два-три быстрых нейтрона и энергия 200 МэВ в виде теплоты. Теплота передается теплоносителю: воде, водяному пару, газу или жидкому металлу. Для возникновения и поддержа­ния цепного деления необходима загрузка в активную зону ядерного топлива в количестве, равном критической массе. Она зависит от энергии нейтронов, геометрической формы урана, концентрации изотопа U и наличия отражателей. Замедлитель служит для уменьшения энер­гии быстрых нейтронов до тепловых («0,025 эВ). Система управления и защиты (СУЗ) служит для управления реак­тором путем изменения площади поглощающих регули­рующих стержней для захвата нейтронов. Биологическая защита обеспечивает безопасность персонала и окружаю­щей среды.

Ядерная энергетика до недавнего времени рассматривалась как наиболее перспективная. Это связано как с относительно большими запасами ядерного топлива, так и со щадящим воздействием на среду. К преимуществам относится также возможность строительства АЭС, не привязываясь к месторождениям ресурсов, поскольку их транспортировка не требует существенных затрат в связи с малыми объемами. Достаточно отметить, что 0,5 кг ядерного топлива позволяет получать столько же энергии, сколько сжигание 1000 тонн каменного угля.

До середины 80-х годов человечество в ядерной энергетике видело один из выходов из энергетического тупика. Только за 20 лет (с середины 60-х до середины 80-х годов) мировая доля энергетики, получаемой на АЭС, возросла практически с нулевых значений до 15-17%, а в ряде стран она стала превалирующей. Ни один другой вид энергетики не имел таких темпов роста. До недавнего времени основные экологические проблемы АЭС связывались с захоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих АЭС после окончания допустимых сроков эксплуатации. Имеются данные, что стоимость таких ликвидационных работ составляет от 1/6 до 1/3 от стоимости самих АЭС.

При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в среду крайне незначительны. В среднем они в 2-4 раза меньше, чем от ТЭС одинаковой мощности.

В целом можно назвать следующие воздействия АЭС на среду:

разрушение экосистем и их элементов (почв, грунтов, водоносных структур и т. п.) в местах добычи руд;

изъятие земель под строительство самих АЭС. Особенно значительные территории отчуждаются под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется пруд-охладитель площадью около 800-900га. Пруды могут заменяться гигантскими градирнями с диаметром у основания 100-120м и высотой, равной 40-этажному зданию;

Загрузка...

изъятие значительных объемов вод из различных источников и сброс подогретых вод. Если эти воды попадают в реки и другие источники, в них наблюдается потеря кислорода, увеличивается вероятность цветения, возрастают явления теплового стресса у гидробионтов;

не исключено радиоактивное загрязнение атмосферы, вод и почв в процессе добычи и транспортировки сырья, а также при работе АЭС, складировании и переработке отходов, их захоронениях.

Необходимость развития собственных энергетических мощностей, повышения экономической и энергетической безопасности и независи­мости страны заставили Беларусь серьезно задуматься о развитии собст­венной атомной энергетики. Для страны, в наибольшей степени постра­давшей от последствий аварии на Чернобыльской АЭС, это стало непро­стым решением.

При принятии решения о строительстве АЭС учитывался ряд факто­ров, ослабляющих энергетическую безопасность республики, в т. ч.:

- низкая обеспеченность собственными ТЭР;

- высокая энергоемкость экономики;

- высокая доля природного газа в топливно-энергетическом балансе страны;

- высокая степень износа основных производственных фондов в топливно-энергетическом комплексе;

- импорт ТЭР преимущественно из одной страны (России);

- большие затраты на импортируемые энергоресурсы.

Вовлечение в энергобаланс ядерного топлива позволит повысить экономическую и энергетическую безопасность Республики Беларусь, т. к.:

- замещается значительная часть импортируемых органических энергоресурсов (4,1-4,2 млн. т у. т.);

- ядерное топливо дешевле органического в несколько раз и может быть закуплено не только в России, но и в других странах;

- имеется возможность закупать ядерное топливо на 5-10 и более лет вперед с частичной перегрузкой топлива каждые 1,5-2 года;

- введение в энергобаланс АЭС приведет к снижению себестоимости производимой электроэнергии по сравнению с другими вариантами за счет уменьшения затрат на топливо, несмотря на более высокие капитальные затраты.

В свете указанного выше оптимальным вариантом развития атом­ной энергетики в Беларуси является ввод в эксплуатацию до 2020 г. атомных энергоблоков суммарной электрической мощностью свыше 2000 МВт, что приведет к снижению себестоимости производимой энер­госистемой электроэнергии на 20 процентных пунктов.

Белорусская АЭС, первый энергоблок которой должен быть введен в строй в 2017 г., а второй - не позднее 2018 г., должна будет обеспечить около четверти от потребности страны в электроэнергии.

В 2006 г. были определены 4 возможные площадки для размещения станции (Краснополянская, Кукшиновская, Верходвинская и Островецкая). В декабре 2008 г. в качестве места строительства была определена Островецкая площадка, которая находится в 18 км от городского поселка Островец (Гродненская область).

В соответствии с указом Президента Республики Беларусь от 12 но­ября 2007 г. № 565 «О некоторых мерах по строительству атомной элек­тростанции» в декабре 2007 г. была создана Дирекция строительства атомной электростанции, которая осуществляет функции заказчика по выполнению комплекса подготовительных и проектно-изыскательских работ по строительству АЭС.

Основным партнером белорусской стороны будет российская ком­пания «Атомстройэкспорт», стоимость проекта составит около 9 млрд. долл. США, срок окупаемости - 15-20 лет.

В настоящее время в четырех вузах страны уже ведется подготовка кадров для обслуживания будущей атомной электростанции, в т. ч. в БГУ (физики-ядерщики, химики), БИТУ (энергетики, техники, строители), БГУИР (специалисты по автоматике и телемеханике) и МГЭУ им. А. Д. Са­харова (специалисты по ядерной и радиационной безопасности).

Недостатки атомной энергетики:

– в процессе работы ядерного реактора образуются жидкие, газообразные, аэрозольные и твердые радиоактивные отходы. Нестабильным может стать все внутри и вокруг реактора.

Захоронение твердых отходов осуществляют в специальных траншеях, где обеспечивают полный радиоактивный распад без контакта с биосферой. Твердыми отходами считаются детали, загрязненные радиоактивными веществами демонтированного оборудования, отработанные фильтры для очистки воздуха, сорбенты, спецодежда, мусор.

Радиоактивные воды АЭС подвергаются специальной водоочистке (принцип работы – испарение воды, осаждение твердой фазы и ионный обмен), образующиеся концентраты и растворы направляют в специальные хранилища.

Газообразные отходы подвергают очистке на многоступенчатых фильтрах, выдержке в очистных устройствах и для выброса в атмосферу устанавливают высокие трубы (100-150 м).

Перед захоронением отходы подвергают отверждению (битумируют или остекловывают) для связывания радиоактивных веществ.

– возможность аварий.

– экономические проблемы атомной энергетики.

К маю 1986 г. 400 энергоблоков, работавших в мире и дававших бо­лее 17 % электроэнергии, увеличили природный фон радиоактивности не более чем на 0,02 %. До Чернобыльской катастрофы в нашей стране ни­какая отрасль производства не имела меньшего уровня производственно­го травматизма, чем АЭС. За 30 лет до трагедии при авариях, и то по не­радиационным причинам, погибло 17 человек. После 1986 г. главную экологическую опасность АЭС стали связывать с возможностью аварий. Хотя вероятность их на современных АЭС и невелика, но она и не ис­ключается. К наиболее крупным авариям такого плана относится слу­чившаяся на четвертом блоке Чернобыльская АЭС.

По различным данным, суммарный выброс продуктов деления от содержащихся в реакторе составил от 3,5 (63 кг) до 28 % (50 т). Для сравнения отметим, что бомба, сброшенная на Хиросиму, дала только 740 г радиоактивного вещества.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивному за­грязнению подверглась территория в радиусе более 2 тыс. км, охватив­шая более 20 государств. В пределах бывшего СССР пострадало 11 об­ластей, где проживает 17 млн. человек. Общая площадь загрязненных территорий превышает 8 млн. га, или 80 000 км2. В России наиболее зна­чительно пострадали Брянская, Калужская, Тульская и Орловская облас­ти, в Беларуси - Гомельская и Могилевская области. Пятна загрязнений имеются в Белгородской, Рязанской, Смоленской, Ленинградской и дру­гих областях.

В результате аварии погиб 31 человек и более 200 человек получили дозу радиации, приведшую к лучевой болезни. 115 тыс. человек было эвакуировано из наиболее опасной (30-километровой) зоны сразу после аварии. Число жертв и количество эвакуированных жителей увеличива­ется, расширяется зона загрязнения в результате перемещения радиоак­тивных веществ ветром, при пожарах, с транспортом и т. п. Последствия аварии будут сказываться на жизни нескольких поколений.

После аварии на Чернобыльской АЭС отдельные страны приняли решение о полном запрете на строительство АЭС. В их числе Швеция, Италия, Бразилия, Мексика. Швеция, кроме того, объявила о намерении демонтировать все действующие реакторы (их 12), хотя они и давали около 45 % всей электроэнергии страны. Резко замедлились темпы раз­вития данного вида энергетики в других странах. Приняты меры по уси­лению защиты от аварий существующих, строящихся и планируемых к строительству АЭС. Вместе с тем человечество осознает, что без атом­ной энергетики на современном этапе развития не обойтись.

Еще одной крупной техногенной катастрофой современности стала авария на АЭС Фукусима-1 (Япония), произошедшая 11 марта 2011 г. в результате сильнейшего землетрясения в Японии и последовавшего за ним цунами.

В результате аварии серьезно пострадали 3 из 6 энергоблоков, из 30-км зоны было эвакуировано, по предварительной оценке, около 300 тыс. чел. Точный экологический и экономический ущерб от данной катастрофы еще предстоит оценить.

На территории России расположено 9 АЭС, включающих 29 реак­торов. Из них 22 реактора приходится на наиболее населенную европей­скую часть страны. 11 реакторов относится к типу РБМК. На Черно­быльской АЭС произошло разрушение реактора этого типа. Много реак­торов (по количеству больше, чем АЭС) установлено на подводных лодках, ледоколах и даже на космических объектах.

В процессе ядерных реакций выгорает лишь 0,5-1,5 % ядерного топ­лива. Ядерный реактор мощностью 1000 МВт за год работы дает около 60 т радиоактивных отходов. Часть их подвергается переработке, а основ­ная масса требует захоронения. Технология захоронения довольно сложна и дорогостояща. Отработанное топливо обычно перегружается в бассейны выдержки, где за несколько лет существенно снижается радиоактивность и тепловыделение. Захоронение обычно проводится на глубинах не менее 500-600 м в шурфах. Последние располагаются друг от друга на таком расстоянии, чтобы исключалась возможность атомных реакций.

Неизбежный результат работы АЭС - тепловое загрязнение вод. На единицу получаемой энергии здесь оно в 2-2,5 раза больше, чем на ТЭС, где значительно больше тепла отводится в атмосферу. Выработка 1 млн. кВт электроэнергии на ТЭС дает 1,5 км3 подогретых вод, на АЭС такой же мощности объем подогретых вод достигает 3-3,5 км3 .

 

ЛЕКЦИЯ 3: Энергосбережение и энергоэффективность как способ


Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 20 | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2017 год. (0.014 сек.)