Атомні електростанції. Атомна енергетика України. Екологічні проблеми атомної енергетики

 
 

Ланцюгова реакція супроводжується виділенням величезної кількості енергії. Із часом постало питання, як цю енергією можна «приборкати» і практично використати.

Після проведення дослідів Резерфорд вважав, що його роботи - це витончена теорія і людство ніколи не використає енергію, яка «дрімає» в атомі. Але після того, як у 1938 р. Фредерік Жоліо-Кюрі відкрив ланцюгову реакцію, стало зрозумілим, що енергія атома - це величезне джерело енергії, яке може бути використане на благо людства, а може призвести й до трагічних наслідків.

З 1940 р. в Америці та Англії повністю припинилися публікації з атомної фізики і стали державною таємницею. Контроль над атомною енергією перейшов до військово-політичних сил.

У липні 1945 р. у Лос-Аламосі (США) створено атомні бомби, які 6 і 9 серпня було скинуто на японські міста Хіросіму і Нагасакі. Енергія атома була використана для знищення людей і навколишнього середовища. Таким чином, саме в ядерній зброї було використано некеровану ланцюгову реакцію поділу урану.

Уперше керовану ланцюгову ядерну реакцію поділу урану здійснив у США колектив учених під керівництвом Енріко Фермі у грудні 1942 року.

У січні 1947 р. Ігор Курчатов здійснив першу на Європейському континенті керовану ланцюгову реакцію поділу урану. Він був переконаний, що людям слугуватиме мирний атом. У 1955 р. у Женеві відбулася перша міжнародна конференція з питань мирного використання атомної енергії.

Науково-технічний прогрес визначається розвитком енергетики країни. Енергетика - найважливіша галузь народного господарства, яка охоплює енергетичні ресурси, вироблення, перетворення, передачу та використання різноманітних видів енергії. Це - основа економіки країни.

Ядерною енергетикою називають здійснюване у промислових масштабах перетворення ядерної енергії в інші види (механічну, електричну тощо), які використовують потім для виробничих і побутових потреб.



 

Перетворення ядерної енергії в електричну відбувається на атомних електростанціях (АЕС), які принципово відрізняються від звичайних теплових електростанцій тільки тим, що джерелом теплової енергії для одержання водяної пари, яка приводить у дію турбіну і електрогенератор, є не органічне паливо, а енергія, що виділяється в ядерному реакторі під час керованої ланцюгової ядерної реакції (мал. 258).

Ядерний реактор — це пристрій, у якому відбувається керована ланцюгова реакція, що супроводжується виділенням енергії.

Використовувати ядерну енергію для перетворення її в електричну почали в 1954 р. в м. Обнінську на першій атомній електростанції потужніс-

тю 5000 кВт. Історично першим було реалізовано реактор на повільних (теплових) нейтронах.

Головною частиною реактора є активна зона 1, яка складається з таких компонентів: ядерне паливо, сповільнювач нейтронів, відбивач нейтронів 2.

Як паливо використовують природний уран, збагачений до 5 % нуклідом

Раніше згадувалося, що повільні нейтрони в ядерних реакціях ефективніші, ніж швидкі, тому швидкі нейтрони, що утворюються під час поділу ядер

сповільнюють до теплових швидкостей за допомогою ре-човини-сповільнювача (графіт, звичайна вода, важка вода D2O, у якій звичайний водень замінено на його ізотоп Дейтерій). Одним з перших способів змішування палива зі сповільнювачем було почергове заповнення активної зони урановими і графітовими блоками. У сучасних конструкціях реакторів ядерне пальне (уран) вводять в активну зону, як правило, у вигляді стержнів, між якими розміщено сповільнювач нейтронів.


Для зменшення втрат вторинних нейтронів, які вилітають з ділянки активної зони, її оточують стінками-відбивачами 2 з матеріалів, ядра яких добре відбивають нейтрони, зазвичай з графіту або берилію. Для захисту персоналу від йонізуючої радіації реактор ззовні обнесено захисними стінками 3 із залізобетону і шарами води.

У процесі ланцюгової реакції температура в активній зоні досягає 500600 °С. Для відведення теплоти через активну зону реактора по трубах 5 пропускають теплоносій 6, наприклад звичайну воду або рідкий металічний натрій. У теплообміннику 7 енергія передається водяній парі 8, яка надходить у турбіну 9, а після конденсатора 11 вода повертається до теплообмінника. Електрогенератор 10 виробляє електричний струм, готовий для використання у промисловості, на транспорті і в побуті.

Керують ланцюговою реакцією за допомогою регулювальних стержнів 4, виготовлених з бору або кадмію, які добре поглинають теплові нейтрони. Ці стержні можна цілком або частково вводити в активну зону, параметри якої розраховано так, щоб при повністю введених стержнях реакція не йшла. Поступово витягуючи стержні, збільшують кількість нейтронів в активній зоні до певного порогового значення, коли реактор починає працювати.

У разі раптового збільшення інтенсивності реакції в реакторі є додаткові аварійні стержні, уведення яких в активну зону негайно припиняє реакцію. Керування стержнями автоматизоване.

У 1971 р. розпочато будівництво першої атомної електростанції в Україні в Чорнобилі. Після аварії 1986 р. її закрито у 2000 р.

На цей час в Україні діють 4 атомні електростанції встановленою потужністю 12 818 млн кВт (мал. 259): Запорізька АЕС, Рівненська АЕС (мал. 260), Хмельницька АЕС, Південно-Українська АЕС. Реактори цих станцій мають потужність 500-1000 МВт. У структурі виробництва електроенергії АЕС складають понад 40%.


Як і будь-який технічно-промисловий об’єкт, атомні електростанції поряд з перевагами несуть також потенційну екологічну загрозу, особливо в густозаселених регіонах.

Перевагами АЕС перед тепловими електростанціями є те, що вони не потребують дефіцитного органічного палива і не завантажують залізницю для перевезення вугілля. Атомні електростанції не витрачають атмосферний кисень і не засмічують навколишнє середовище золою і продуктами згоряння. Є дані, що викиди АЕС в атмосферу радіоактивних речовин містять менше, ніж викиди теплових електростанцій.

Але АЕС властиві також шкідливі й небезпечні чинники впливу на довкілля, насамперед загроза радіоактивного забруднення довкілля під час аварійних ситуацій.

Проекти АЕС гарантують безпеку персоналу станції і населення. Світовий досвід експлуатації АЕС свідчить, що біосфера надійно захищена від радіаційного впливу станції в нормальному режимі експлуатації. Але помилки персоналу і прорахунки в конструкції реакторів не виключають ризику аварій, як це сталося під час вибуху четвертого реактора Чорнобильської АЕС.

Після цих подій різко зросла кількість наукових досліджень у галузі гарантування безпеки об’єктів атомної енергетики. Однак результати багатьох досліджень проблем безпеки АЕС хоч і виявили недоліки, упущення, навіть помилки в гарантуванні безпеки АЕС, але підтвердили впевненість фахівців у тому, що високого рівня безпеки АЕС можна досягти на основі сучасних знань і технологій.

Теоретично ядерна енергія близька до ідеальної. Проте навіть найпал-кіші прихильники ядерної енергетики визнають, що з її виробництвом пов’язано чимало проблем.

Під час роботи атомних реакторів накопичуються радіоактивні відходи. Розпадаючись, вони виділяють тепло, і тому їх треба ще тривалий час охолоджувати після закінчення керованого процесу розщеплення. На сьогодні немає поки що загальноприйнятого способу збереження відходів, які надовго залишаються високорадіоактивними.

Є проблема надійності сховищ радіоактивних речовин, дамб, які мають захищати річки і водойми від радіаційного забруднення. Високорадіоактивні відходи неможливо знищити: їх треба ізолювати від навколишнього середовища на десятки тисяч років - лише тоді вони не завдаватимуть ніякої шкоди. Треба створити незалежну від людини систему знешкодження ядерних відходів.

Виробництво ядерної енергії - похідне від виробництва ядерної зброї, яка є найруйнівнішою. За допомогою ракет цю зброю можна доставити в будь-який пункт земної кулі.

Ядерний реактор через низку причин не може вибухнути, як ядерна бомба. Однак він містить таку кількість радіоактивних речовин, яка в тисячу разів перевищує кількість речовин, вивільнених над Хіросімою. Отже, вивільнення навіть незначної частини цих матеріалів може завдати великої шкоди і людині, і навколишньому середовищу.

Забруднення навколишнього середовища відбувається і в результаті техногенних викидів, які мають місце під час роботи атомних реакторів. До 1994 р. побудовано близько 430 енергетичних атомних реакторів, які в десятки разів збільшили викиди в навколишнє середовище радіоактивних речовин порівняно з викинутими в атмосферу, водойми і похованими як відходи.

Викиди не повинні перевищувати ту кількість речовин, яку може засвоїти, переробити біосфера без шкоди для себе. Отже, забруднення біосфери є найважливішою проблемою тому, що її розв’язання стосується інших проблем - енергії, ресурсів, питної води тощо.

Забруднення території України радіоактивними викидами під час катастрофи на Чорнобильській АЕС не має аналогів ні за масштабами, ні за тяжкістю екологічних, соціальних і економічних наслідків. Під час аварії було забруднено близько 12 млн гектарів, з них 8,4 млн гектарів сільськогосподарських угідь.

У період експлуатації АЕС, а також після вироблення її ресурсу навколо АЕС потрібно створювати санітарну зону, що призводить до вилучення великих площ земель, придатних для господарської діяльності людини.

Виробництво атомної енергії потребує надзвичайно високої кваліфікації персоналу, який обслуговує атомні реактори, це дасть змогу майже уникнути помилок, які можуть призвести до аварії.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1. Назвіть основні етапи становлення ядерної енергетики.

2. Дайте означення ядерної енергетики.

3. Чим відрізняється будова АЕС від будови звичайних теплових електростанцій?

4. Яка будова ядерного реактора?

5. Для чого потрібні сповільнювач і відбивач нейтронів?

6. Як керують ходом ланцюгової реакції?

7. Які атомні електростанції діють в Україні?

8. Які переваги мають АЕС?

9. Назвіть основні проблеми ядерної енергетики.

10. Чому радіоактивне забруднення поблизу діючих АЕС виявляється меншим, ніж біля звичайних теплових електростанцій, які працюють на кам’яному вугіллі?

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.