Реферат Исследование аспектов применения атомной энергии для решения проблем энергоснабжения районов Кра
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Исследование аспектов применения атомной энергии для решения
проблем энергоснабжения районов Крайнего Севера
Выполнила ученица 11 «Г» класса
531 школы
Убранцева Екатерина
Москва 2004 г.
План:
1. Введение:
- экономическая ситуация северных районов России, необходимость эффективного электроснабжения;
- сложности на пути развития; возможные и наиболее перспективные способы преодоления возникающих проблем;
2. Возможные проекты станций. Аспекты их деятельности;
- АЭС с реактором естественной безопасности БРЕСТ;
- Блочно-транспортабельная атомная станция «Унитерм»;
- Плавучая атомная электростанция;
3. Биологические и экологические аспекты использования атомной энергии:
- радиационная ситуация в Северных районах;
- круговорот химических соединений в экосистемах;
- биологическое воздействие излучения на клетки высших млекопитающих организмов;
- данные медицинских исследований;
- соответствие естественному радиационному фону;
- химические загрязнения, возможные последствия;
4. Проект ПАЭС
- пути минимализации общих влияний;
- Положения по экологической безопасности;
- Основные предвидящиеся проблемы эксплуатации ПАЭС. Разработка решений;
- Целесообразность использования ПАЭС;
5. Заключение. Выводы.
Исследование аспектов применения атомной энергии для решения
проблем энергоснабжения районов Крайнего Севера
1 Введение
(слайд 1)
По мере развития человечества дальнейший технический прогресс требует все больших затрат энергии. Потому каждый раз поднимаясь на новую ступень развития, человек старается применить свои знания для поиска новых источников и создании новых проектов по использованию уже открытых. В наше время остро встает вопрос об отказе от традиционного способа получения энергии путем сжигания углеводородов. Все чаще звучат предостережения экологов о загрязнении атмосферы пылью, двуокисью серы, углерода, окислами азота и многими прочими ядовитыми соединениями, образующимися при переработке нефти и угля. Кроме того, прогнозы геологов также не утешительны. По их подсчетам, в среднем, нефти в обнаруженных месторождениях, при сохранении темпов потребления, хватит примерно еще на пятьдесят лет.
Вместе с этим электричество настолько вошло в жизнь человека, что полноценное развитие хозяйства и промышленности, эффективное освоение новых территорий невозможно без доступа к электроэнергии.
1.1. Сложности на пути развития. Возможные и наиболее перспективные способы преодоления возникающих проблем.
В нашей стране особо проблемными регионами являются северные территории. Таковыми считаются (или к ним приравниваются) районы лежащие на землях, подверженных вечной мерзлоте. Если учитывать, что южная граница её распространения начинается от Кольского полуострова, спускается до Байкала и заканчивается в Комсомольске-на-Амуре, то становится ясно что речь идет едва ли не о половине территории страны. В богатой гидроресурсами Сибири и горных районах энергетические проблемы успешно решаются эксплуатацией гидроэлектростанций, однако, в районах прилегающих к побережью Северного Ледовитого океана подобный вариант теряет свои преимущества (из-за замерзания зимой рек), а местами неосуществим из-за слишком малого перепада высот (необходимого для деятельности гидростанции).
Практически все эти регионы находятся в зоне децентрализированного энергоснабжения т.к. энергетическая система страны охватывает лишь 15% территории страны. И в то же время эти регионы обладают третьей частью мировых запасов никеля, десятой частью меди и кобальта. Здесь находится большинство российских месторождений алмазов, золота, почти половина деловой древесины, около 80% запасов нефти, практически весь природный газ с учетом месторождений на шельфе морей, прилегающих к побережью. Для эффективного использования этих ресурсов необходима энергетическая база, которой во многих важных регионах практически нет. Строительство электростанций на органическом топливе в условиях полярного климата и вечной мерзлоты становится экономически неоправданным, слишком долог срок их окупаемости, кроме того месторождения нефти и газа могут находится на значительном удалении от мест, где требуется электроэнергия. Таким образом, во многие прибрежные районы топливо завозится морем.
(слайд 2 )
1.2. Сложности на пути развития электроэнергетики Крайнего Севера
Очевидно, что зависимость района от периодических поставок не может позволить регионам развиваться в полную силу. В рамках этого проекта далее рассматривается несколько способов получения энергии непосредственно в нуждающихся областях (или как минимум в наиболее приближенных к ним подходящих местах), что позволит открыть новые перспективы развития объектов расположенных на Крайнем Севере.
В настоящий момент вопрос товаро- и энергоснабжения решается с помощью подвоза по Северному Морскому Пути топлива и продовольствия. Для этих целей используется надводный атомный ледокольный флот, требующий, однако, на данный момент определенной модернизации. С учетом предполагаемого ввода в 2005 году атомного ледокола «50 лет Победы» он будет состоять из пяти судов, три из которых уже к 2006 году исчерпают назначенный ресурс. В дополнение к этим перевозкам рассматриваются подводные перевозки грузов, которые, тем не менее, в настоящий момент находятся лишь на начальных стадиях разработки.
Известно, что в сложных климатических условиях с круглогодично холодным климатом живет более 10 млн. человек. И можно приблизительно оценить потребную мощность энергообеспечения. По мнению академика Моисеева для создания на Севере среднеевропейского уровня жизни и технологии требуется 18 т. условного топлива в год на человека; а среднероссийского – около 6. Понятно, что столько топлива на Север завезти невозможно. Потому еще в марте 1995 года ряд министерств, государственных организаций совместно с научным советом «нетрадиционная энергетика» попытались разработать предложения в Федеральную программу развития энергообеспечения северных территорий на пять лет за счет возобновляемых и местных видов топлива. По результатам расчетов, выполненных при подготовке этой программы, определенно, что завоз топлива приводит к повышению стоимости вырабатываемой электроэнергии в среднем до 15-30 центов за кВт-ч.
| Год | Суммарный ввод мощностей, МВт | Источник | Мощность, МВт |
| 1996 – 1998 1999 - 2000 | 603 246 | Малые ветроэлектростанции Малые ГЭС Солнечные коллекторы Малые ТЭЦ на древесных отходах Малые ТЭЦ на торфе ГеоТЭС Фотоэлектрические установки Биоэнергетические установки | 100 134 169 60 130 2 1 3,2 |
По этой статистике наибольшую мощность дают солнечные коллекторы, которые тем не менее не подходят для постоянного использования, как основного источника. В условиях, когда половину году составляет полярная ночь, они будут требовать затрат на обслуживание, не давая при этом никакого вклада в энергетику. Потому мы не будем подробно останавливаться на фотоэлектрических и солнечных станциях. Которые не смотря на прочие достоинства не всегда актуальны в рассматриваемых условиях, а потому не смогут обеспечить районы бесперебойным электроснабжением.
Наиболее серьезно из станций использующих «нетрадиционные» источники в конструкторских бюро рассматриваются приливные станции (высота приливов в некоторых местах побережья Северного Ледовитого океана достигает нескольких метров) и геотермальные для западных районов (преимущественно Камчатки).
Но согласно всем этим, довольно оптимистичным подсчетам, с учетом солнечных коллекторов и фотоэлектрических станций, возобновляемые источники энергии могут составить в энергообеспечении Севера лишь небольшую долю.
(слайд 4)
Выше было показано, что подвоз к удаленным ТЭС топлива весьма дорог и сложен. Может возникнуть вопрос, возможна ли организация местных тепловых станций на местном же топливе: известно что северный шельф богат горючими углеводородами. На самом деле да, возможна. Такие проекты существуют, однако далеки от завершения. В настоящий момент сложно говорить о преимуществах таких проектов, или недостатках. В рамках этого обзора стоит сказать о главных проблемах, стоящих перед разработчиками. В первую очередь это обеспечение постоянного подводного автоматического обслуживания станции вне зависимости от сезонной смены толщины льда. Не второстепенным по важности и сложности является процесс перекачивания сырья и обеспечение надежности этой системы. В истории человечества уже было достаточно примеров не позволяющих недооценить опасность утечек нефти.
В приведенной таблице видно, что станции с альтернативным источником энергии способны обеспечивать лишь необходимый минимум для поддержания жизни и производства. В таких условиях логично прибегнуть к использованию атомной энергетики. Уже известно, что она может удовлетворить самых разнообразных потребителей при этом поможет существенно снизить объемы северного завоза топлива, обеспечивая потребности населения в тепле и электроэнергии.
Атомные энергетические установки являются наиболее перспективными для удаленных регионов со значительными промышленными и бытовыми потребителями энергии. Это безопасные, надежные и экологически чистые источники энергии, одним из важных преимуществ которых перед традиционными станет замещение труднодоступного органического топлива в топливном балансе региона. Их размещение в удаленных районах приведет к исключению сложной схемы доставки органического топлива и затрат на его приобретение и транспортировку, что станет одним из важных способов решения социально-экономических проблем. Разработчики проектов утверждают, что предлагаемые решения экологически чисты и не несут в себе фатальной опасности.
2. Возможные проекты станций. Аспекты их деятельности.
В настоящее время наиболее реалистичны следующие проекты АЭС:
2.1. АЭС с реактором естественной безопасности БРЕСТ.
(слайд 5)
Данная разработка предлагает создание АЭС с пристанционным топливным циклом и комплексом по переработке радиоактивных отходов. Создание реактора основывается на философии естественной безопасности. Т.е. безопасность обеспечивается не увеличением инженерных барьеров и систем, а использованием фундаментальных физических и химических свойств и закономерностей, присущих топливу, теплоносителю и другим компонентам реактора. Использование свинца в качестве теплоносителя исключает аварии, связанные с кипением, проявлением пустотного эффекта реактивности (связанного с возможной неоднородностью жидких теплоносителей, не исключающих пузырей с паром), потерей охлаждения активной зоны, пожарами и взрывами. Такая АЭС обеспечивает:
- «сжигание» радиоактивных отходов и их захоронение без нарушения природного радиационного баланса;
- создание на плутонии, накапливаемом в топливе АЭС первого этапа энергетики большого масштаба, не имеющей ограничений по ресурсам дешевого топлива;
- исключение из ядерной энергетики из ядерной энергетики технологий обогащения урана и извлечения плутония, наиболее опасных для распространения ядерного оружия.
АЭС типа БРЕСТ спроектированы на мощность 300 МВт и 1200 МВт. Они предусматривают значительный объем капитального строительства и их создание в необжитых районах не всегда целесообразно и достаточно проблематично,
2.2. Блочно-транспортабельная атомная станция «Унитерм».
(слайд 6)
Данная установка обеспечивает производство электрической и тепловой энергии (до 6 МВт и 17 Гкал/час соответственно) при очень невысокой ее себестоимости. Транспортабельная станция предельно проста в эксплуатации, не требует обслуживания при работе и способна работать без перегрузки топлива до 20 лет.
2.3. Плавучая атомная электростанция.
(слайд 7)
Совсем недавно Минатом России утвердил технический проект плавучей атомной станции малой мощности на базе освоенных судовых технологий с двумя реакторными установками КЛТ-40С. В данном проект электрическая мощность плавучего энергоблока составляет 77 МВт, мощность теплофикации – 84 Гкал/час. Строительство плавучего энергоблока возможно на «Севмашпредприятии» (г. Северодвинск). Размещение таких станций должно решить проблемы энергетики во многих северных районах. В частности для размещения атомных станций малой мощности в настоящее время разработаны площадки в городах Северодвинск (Архангельская обл.), Дудинка (Долгано-Ненецкий АО, Красноярский край), Вилючинск (Камчатская обл.), Певек (Чукотский АО). Сооружение АТЭС ММ на базе плавучего энергоблока с реакторными установками КЛТ-40С в г. Северодвинск включено в Федеральную целевую программу «Энергоэффективная экономика».
ПАЭС рассчитаны на использование ядерных установок АБВ-67 и КЛТ-40, воплотивших опыт эксплуатации и технологию изготовления морских реакторов. КЛТ-47 уже далеко не новый реактор, успевший подтвердить свои характеристики и надежность в течение более чем 25 лет при эксплуатации на атомных ледоколах. При этом последние современные модификации, коснувшиеся в частности охладительной системы повысили её безопасность.
3. Биологические и экологические аспекты использования атомной энергии
Стоит рассмотреть аргументы, приводимые ими в опровержение традиционных обвинений экологов. В первую очередь сомнения природозащитников основаны на влиянии штатных радиоактивных выбросов на хрупкую экосистему крайнего севера.
3.1. Радиационная ситуация Северных районов
Сначала надо дать хотя бы краткую характеристику радиоактивной ситуации в Северных районах. При этом отметим, что Арктический регион России в силу своих географических и социологических особенностей в значительной степени подвержен опасности радиоактивного загрязнения и степень этой опасности постоянно возрастает. Это во многом связано с наличием в регионе большого количества военных объектов связанных с ядерным оружием и ядерным топливом. В настоящее время отдельные территории Арктического региона России относятся к числу экологически неблагоприятных. Можно выделить следующие источники потенциальной опасности радиоактивного загрязнения окружающей среды на примере региона Кольского полуострова:
(слайд 8)
— атомный ледокольный флот;
— Северный флот, оснащенный подводными и надводными кораблями с ядерными энергетическими установками и несущий ядерное оружие; (В результате эксплуатации военного и гражданского атомных флотов, базирующихся в Мурманской и Архангельской областях, ежегодно образуется до тысячи кубических метров твердых и 5000 м3 жидких радиоактивных отходов.)
— судоремонтные и судостроительные заводы как гражданского, так и военного профиля и предприятия, занимающиеся переработкой и утилизацией радиоактивных отходов и списанных подводных лодок (Суда «Лотта», «Серебрянка», «Лепсе», «Володарский» и «Имандра», использующиеся для хранения радиоактивных отходов и отработанного ядерного топлива);
— пункты захоронения радиоактивных отходов (на Кольском полуострове, находится пять мест для утилизации ядерных отходов);
— испытания ядерного оружия на Новой Земле; (уже проведено 132 ядерных взрыва, из них 86 — в атмосфере и 8 — в Баренцевом и Карском морях.)
— последствия выпадения радиоактивных осадков после аварии на Чернобыльской АЭС, которые сказываются даже в этих районах, чем доказывается практическая необратимость и недопустимость аварий;
— энергетические ядерные установки, в числе которых — Кольская и Билибинская атомные станции;
— добыча и переработка естественно-радиоактивного сырья (лопарит, беделлит, перовскит);
— РИТЭГи (радиоизотопные термоэнерго-генераторы). Вышедшие из строя установки представляют опасность аварийного радиоактивного облучения не только человека и животных, а и наземных и морских участков территории. И вопреки Европейским закону России о радиационной безопасности доступ посторонних лиц ко многим РИТЭГам не ограничен.
Мурманская область по количеству ядерных реакторов на душу населения превосходит все другие области и страны. Здесь широко распространены объекты, применяющие различные ядерные технологии. На 58 предприятиях и учреждениях области используются различные радиоизотопные приборы технологического контроля. В Мурманске на РТП «Атомфлот» базируются 9 судов с 13-ю водо-водяными реакторами под давлением.
3.2. Круговорот химических соединений в экосистемах
Все перечисленные предприятия приводят к появлению в окружающей среде техногенных радионуклидов, влияние которых на здоровье человека изучено слабо. Но влиянием этих выбросов на среду не следует пренебрегать. В первую очередь оно будет пагубно сказываться на уникальной флоре и фауне северных побережий и морей.
Очень важно, что имеет место миграция радионуклидов по экологическим цепям. За время долгой арктической зимы (снежный покров более 9 месяцев) газо-аэрозольные выбросы будут частично осаждаться на снег. Во время же бурной арктической весны все накопленные зимой в снежном покрове радионуклиды превратятся в залповый сброс радиоактивности. Каков путь этих радиоактивных потоков в арктической экосистеме?
Радионуклиды, выпадающие из атмосферы, постепенно накапливаются в почвенно-растительном покрове. В ходе накопления нуклидов происходит их радиоактивный распад, миграция в глубь почвы и частичный смыв поверхностными водами в реки, озера и моря. Достаточно мощным является загрязнение радионуклидами морей при различного рода захоронениях РАО (радиоактивных отходов). Многие морские организмы способны накапливать в себе радиоактивные вещества, даже если они находятся в очень низкой концентрации. Следует заметить, что некоторые радионуклиды свинца-210 и полония-210, поступают в организм с пищей. Они концентрируются в рыбе и моллюсках, поэтому люди, потребляющие много рыбы и других морепродуктов, могут получить относительно высокие дозы внутреннего облучения.
Даже незначительные, на первый взгляд, количества долгоживущих радионуклидов, благодаря высокой степени накопления и концентрации, с одной стороны, и суммирования эффекта действия в череде поколений, с другой стороны, способны привести к негативным результатам.
Известно, что арктические народы из-за этого получали значительные дозы внутреннего облучения через цепочку ягель-олень-человек. Это в первую очередь объясняется концентрацией радиоактивных веществ в данной трофической цепи и тяжело протекающим выводом радиоактивного стронция из костной ткани организма человека.
Однако, по мере более полного изучения указанных процессов люди научились контролировать их и не допускать наступления неблагоприятных последствий использования ядерного топлива.
3.3. Биологическое воздействие излучения
В последние годы заметно увеличилось внимание к вопросам безопасности и воздействия на окружающую среду ядерных реакторов. В странах запада строительство ведется в условиях жесткого контроля уполномоченных органов и общественности. Это связано с различными аспектами ядерной энергетики, в том числе такими, как возможность распространения ядерного оружия. Однако, основная полемика сосредоточена вокруг потенциально возможного воздействия ионизирующего излучения на население, не только в результате аварий, но даже и при нормальной работе реакторов, поскольку практически невозможно полностью остановить утечки радиоактивности в окружающую среду.
Для того чтобы оценить потенциальную опасность, связанную с утечкой радиоактивности, прежде всего, необходимо рассмотреть влияние ионизирующего излучения на организм человека и других высших млекопитающих животных, вред которым в рассматриваемой уникальной среде Крайнего Севера будет непоправимым.
Воздействие ионизирующего излучения на живые организмы связано с повреждениями образующих клетки молекул вследствие воздействия на них потоков заряженных частиц. Эти повреждения классифицируются как соматические и генетические. Соматические повреждения – это повреждения, возникающие непосредственно в облученном организме, а генетические повреждения затрагивают половые клетки (гаметы) и поэтому могут влиять на будущие поколения.
Чтобы понять механизм воздействия ионизирующего излучения на живой организм, необходимо рассмотреть структуру и функции клетки. Почти все клетки состоят из ядра, окруженного ядерной оболочкой, которая отделяет его от цитоплазмы. Цитоплазма окружена клеточной мембраной, формирующей внешнюю границу клетки. Цитоплазма и содержащиеся внутри нее органоиды, ответственны за обмен веществ в клетке, то есть образование белков и удаление продуктов распада.
Ядро ответственно за управление метаболической активностью клетки, которое осуществляется хромосомами – нитевидными образованьями, состоящими из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), то есть из цепочки генов.
Передача энергии клеточному веществу происходит в результате ряда последовательных взаимодействий излучения с отдельными молекулами. Т.е. взаимодействия заряженных частиц с молекулами биологической ткани, в которую они глубоко проникают. Глубина эта зависит от типа заряженной частицы. Альфа частицы поражают внешние слои, бета-излучение – проникает глубже, а гамма частицы проникают на достаточную глубину ткани, чтобы поразить жизненно-важные органы. Таким образом, в сумме пораженными оказываются не только внешние слои ткани, но и достаточно толстый слой клеток. При этом энергия, передаваемая молекулам при каждом взаимодействии, относительно велика. А поскольку результат воздействия ионизирующего излучения напрямую зависит от поглощенной единицей массы облученной ткани (так называемая поглощенная доза излучения), то и относительно небольшое количество энергии, проникшее в тело в форме такого излучения, может вызвать значительное повреждение клеток.
(слайд 9)
Биологические воздействия ионизирующего излучения можно разделить на прямые и косвенные. При прямом воздействии прохождение заряженной частицы вызывает разрыв химических связей в биологически важной молекуле, такой как белок или нуклеиновая кислота. При этом нормальное функционирование молекулы может нарушаться. Косвенное воздействие связано с разрушением более простых молекул, например воды. Что приводит к появлению химически активных ионов. При этом речь идет не только о том, что при дальнейшей миграции этих ионов в клетке могут быть задеты более сложные элементы, но в результате их рекомбинации могут образовываться химические яды, перекись водорода к примеру.
При облучении клетки наиболее чувствительны к радиационным повреждениям макромолекул ДНК. Эти молекулы состоят из генов и образуют хромосомы, управляющие всей деятельностью клеткам. Выражается эта чувствительность в том, что значительно ускоряется, по сравнению с естественными темпами, процесс мутаций. Мутации – это «запрещенные» соединения, возникающие в молекуле ДНК при делении клетки (при этом процессе происходит разделение молекул носящих наследственную информацию на две новых клетки, и этот процесс требует однозначности связей между азотистыми соединениями). Такие мутации, естественно, неблагоприятны, поскольку могут произойти в гене, управляющем выработкой какого-либо жизненно необходимого фермента. В таких условиях поврежденная клетка оказывается не жизнеспособной и быстро умирает, потому в случае, если доза облучения была высока, то количество погибших клеток настолько возрастет, что это приведет к образованию опасных и обширных повреждений органов тела.
Но это не единственная опасность. Даже если доза излучения не была достаточно высока, чтобы привести к смерти из-за обширного повреждения клеток, определенное запаздывающее воздействие все же может проявиться в течение жизни облученного организма. Как первоочередные можно выделить уменьшение продолжительности жизни и увеличение вероятности раковых заболеваний. Последний эффект, если он возникает, проявляется только после латентного периода, который может длиться годами. Особая опасность подобного проявления в том, что истинный механизм канцерогенного воздействия излучения до сих пор не ясен. Он может быть обусловлен мутациями внутриклеточных вирусов и эти мутации могут передаваться многие поколения вирусов, до появления в организме клинических наблюдаемых изменений (рост раковых клеток).
Помимо вреда, который приносит облучение непосредственно подвергшемуся организму, существуют последствия которые отражаются и на последующих поколениях. Повреждение зародышевых клеток, которые дают начало гаметам, может привести при оплодотворении к образованию мутантной зиготы. Во многих случаях эти мутации будут летальны и приведут к немедленной гибели зиготы. В других случаях мутант может выжить в течение эмбрионального периода, но при этом у него могут развиться физические недостатки, такие как альбинизм к примеру. Почти все мутации вредоносны и приводят к уменьшению продолжительности жизни организма. В конечном счете мутанты погибают в ходе естественного отбора.
3.4. Результаты медицинских исследований
Нельзя отрицать губительность чрезмерного излучения на человека, однако, в некоторой степени опасность излучения реакторов преувеличена. В качестве иллюстрирующего примера можно привести результаты медицинских наблюдений за членами экипажей атомных ледоколов, обслуживающих судов и персонала базы Атомфлота, наиболее соприкасающихся с судовой энергетикой. За 40 лет проведение обследований был произведен осмотр более 9000 человек, в том числе с углубленными клиническими исследованиями более 1000 человек. Более высокая заболеваемость наблюдалась у судоводителей, испытывающих сильное нервно-психическое напряжение. У персонала, обслуживающего непосредственно ЯЭУ и подвергающегося в большей мере воздействию имеющегося излучения, заболеваемость значительно ниже.
3.5. Соответствие выбросов АЭС естественному фону
При нормальной эксплуатации АЭС для населения проектировщики устанавливают дозовые пределы «в пределах естественного фона». Поэтому радиационное воздействие ПАЭС на население и окружающую среду в этом случае не должно, как утверждают проектировщики, вносить заметного вклада в естественный радиационный фон. Специалисты утверждают, что при сравнении уровня радиационных доз от атомных энергетических реакторов (наземных и морских) с дозами от природного естественного фона они ничтожно малы и дают вклад менее 1 %. Приводятся следующие расчеты.
В силу того, что радиоактивные элементы входят в состав почвы, минералов, морской воды, атмосферы с учетов неравномерности их распределения по территории Земли и значительности колебаний естественного фона в одном и том же месте (в 2 раза и более) – общее количество радионуклидов на поверхности земли и в воде океанов – многие миллиарды кюри.
В среднем доза облучения человека естественными источниками составляет 2,4 мЗв/год. К этому надо добавить вклад медицинских процедур, дающих увеличение дозы еще на 30%. Выходит, что строительство реакторов, разумеется не пренебрегающее безопасностью, менее опасно для населения, чем врачебные обследования.
3.6. Химические загрязнения и их возможные последствия
Однако, даже самим проектом определяется некоторая «дырявость» защитной оболочки, за счет того, что ее герметичность достигается на уровне, обеспечивающем скорость утечки радиоактивной среды из защитной оболочки в среду (т.е. за пределы борта ПАЭС) порядка 1% от ее объема. Это обеспечит выход радиоактивности в природную среду при авариях, связанных с разуплотнением первого контура. А в случае утечек воды из первого контура могут привести к тому, что регион станции будет загрязнен не только стронцием-90 и цезием-137, но и тритиевой водой, которая по своим свойствам близка к обычной воде, легко включается в биогеохимические циклы и влияет негативно на биосферу.
Одним из важнейших аспектов создания ПАЭС является рассмотрение последствий её эксплуатации и возможных аварий для окружающей среды.
В первую очередь, это возможные последствия выброса так называемых «инертных» радиоактивных газов (ИРГ). В условиях Арктики возможно влияние этих ИРГ на электропроводность атмосферы. Например, далеко не ясны последствия выброса такого обычного ИРГ, как криптон-85. Криптон-85, выбрасываемый АЭС, резко увеличивает электропроводность атмосферы. Последствия таких выбросов непредсказуемы. Можно ли гарантировать, что они не нарушат хрупкий радиационный баланс? Арктические магнитосферные бури, связанные с возмущениями ионосферы, внешне выражаются в виде известных полярных сияний. Не окажутся ли выбросы ИРГ от плавучих АЭС в Арктике той последней каплей, за которой последуют необратимые изменения в «мировой кухне погоды», которой называют Арктику? В Арктике достаточно малейшего возмущения ионосферы, чтобы изменились ее параметры. Эти могут сказаться на климатических особенностях не только Арктики, но отдаленных от нее регионов планеты.
Так к примеру специалисты по физике атмосферы предупреждают об опасности, связанной с особенностями циркуляций воздушных арктических масс в Северном полушарии. Известно, что существуют регулярные прорывы холодных воздушных масс из Арктики на тысячи километров южнее побережья Северного океана (в Северной Евразии — минимум до 50° с.ш.). Это известная метеорологам закономерность, называемая широтной циркуляцией. Значение такой широтной циркуляции в связи с антропогенными изменениями климата резко нарастает. В результате загрязнения из Арктики могут переноситься в низкие широты. Но эти проблемы находятся в стадии изучения.
Помимо излучения присутствует проблема утилизации жидких и твердых радиоактивных отходов, образующихся при штатной работе АЭС.
При всем разнообразии перечисленных выше источников опасности принимаются все меры по сокращению их воздействия на природу. Тем не менее, необходимость дальнейшего развития региона побуждает к поиску новых способов использования атомной энергии - более безопасных.
4 Проект Плавучей АЭС
4.1. Пути минимализации общих влияний.
Выше были разобраны источники потенциальной опасности, которые принимаются во внимание при разработке систем безопасности. Разработчики утверждают, что современные подходы к строительству станций значительно уменьшают как количества отходов, так и возможности их утечки. Исходя из имеющихся материалов проекта, все жидкие и твердые радиоактивные отходы в период эксплуатации хранятся на плавучем энергоблоке и транспортируются специальными судами на базовые хранилища при заводских ремонтах. Для сбора и временного хранения низкоактивных и среднеактивных отходов на ПЭБ имеются специальные цистерны и контейнеры, размещенные в защитных боксах. В частности в рассматриваемом проекте эти отходы будут передаваться для дальнейшей переработки и утилизации на базу Мурманского морского пароходства. Перегрузку активных зон предполагается осуществлять с периодичностью один раз в 3 года с размещением отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) в хранилище самой плавучей АЭС в течение межремонтного периода (10-12 лет). С учетом наличия на борту шести топливных загрузок можно обеспечить работу АЭС без вывоза топлива в течение 15-16 лет, что позволяет упростить обслуживание. Для сравнения, обычные наземные АЭС требуют вывоза топлива каждые 3-4 года.
4.2. Положения по экологической безопасности
Положения по безопасности разработчики формулируют в следующих пунктах:
- станция не требует эвакуации населения как средства защиты при тяжелых авариях;
- Станция не создают радиоактивных отходов для пользователей и площадки;
- Станция создана на основе освоенной и проверенной длительной эксплуатацией технологии;
- Внешняя инфраструктура энергоблока минимальна.
4.3. Основные предвидящиеся проблемы эксплуатации ПАЭС. Разработка решений.
Можно тем не менее выделить и основные проблемы в эксплуатации ПАЭС:
- Необходимость подготовки высококвалифицированных кадров и исключения их текучести. Это связано с проблемами оплаты труда;
- увеличение естественного фона;
- Сложность и высокая стоимость обслуживания.
Проект находится еще на стадии разработки и постепенно предполагается решить указанные проблемы, к которым разработчики добавляют еще и плохую информированность общественности о развитии подходов к строительству АЭС. В частности утверждается, что разработка саморегулируемых и самозащищенных реакторов, использование самосрабатывающих и пассивных защитных систем, надежных локализирующих систем, повышенная надежность и ресурс оборудования, живучесть установок существенно снижают как вероятности аварий, так и их последствия.
В новых установках, на которые планируется переориентировать проект ПАЭС, благодаря ряду мер значительно уменьшается и количество газообразных, жидких и твердых радиоактивных отходов.
4.4. Целесообразность использования ПАЭС
В докладе были рассмотрены аспекты использования атомных электростанций, как с экономической, так и с экологической точек зрения. При выборе проекта обязательно надо учитывать потребности района и его природные особенности (как и при любом строительстве). На основе всего рассмотренного можно выделить следующие примущества проекта ПАЭС как в общих так и в конкретных условиях.
- Плавучее исполнение – средство повышения качества, экономии и сокращения сроков постройки;
- Оборудование станции имеет большой ресурс, что в купе с максимальной простотой и надежностью модульного принципа строительсва позволяет избежать заводских капитальных ремонтов в течение всего срока службы.
- снижение энергонапряженности активных зон, имеющих энергозапас на весь срок службы, по крайней мере, у станций нижнего ряда мощностей;
- саморегулируемость и само защищенность реакторов за счет отрицательных обратных связей с высоким уровнем естественной циркуляции, позволяет существенно упростить автоматику и создает предпосылки к использованию систем дистанционного управления станцией;
- малоактивируемые материалы как для элементов конструкций, так и биологической защиты.
5. Заключение. Выводы.
При выборе типа станций энергоснабжения необходим комплексный анализ экономических, технических, экологических факторов. На основании изложенного выше можно сделать вывод о том, что наибольшие перспективы в районах Крайнего Севера России имеют атомные электростанции. Однако принимая решение о типе создаваемой АЭС, следует учитывать особенности конкретных проектов.
(слайд 10)
Создание АЭС типа БРЕСТ осложнено тем, что любые строительные проекты в условиях крайнего Севера приходится реализовывать в условиях вечной мерзлоты. Подобные условия требуют дорогостоящих технологий и сложных инженерных решений. И даже в процессе эксплуатации сохраняются сложности связанные с климатической обстановкой. Такие станции имеет смысл строить в регионах набравших значительный уровень и темп развития.
АЭС «Унитерм», обладающая небольшой мощностью, может быть использована как «стартовая», на начальной стадии освоения территории.
Проект же ПАЭС, пригоден для использования в любых условиях и единственное ограничение - это «плавучесть» станции: энергетические блоки размещены на понтонах. Потому станция снабжает электричеством только районы, не слишком удаленных от побережья. Зато ПАЭС строиться на заводе, и далее может транспортироваться в нуждающийся район, избегая сложностей, связанных с капитальным строительством. Это позволяет также провести сборку и отладку сложных систем в приспособленных условиях. Мощность станции позволяет обеспечить энергией динамично развивающий регион. По миновании надобности ПАЭС может быть переправлена на новое место работы, либо возвращена в пункт базирования и законсервирована.
Безусловно, необходимо помнить, что любое радиоактивное загрязнение, даже если оно не приводит к немедленным трагическим последствиям, потенциально опасно. Океан – это очень емкая система, но постепенно маленькие отдельные загрязнения, накапливаясь в океане, могут в перспективе вызвать негативные изменения в экологической ситуации. Именно поэтому следует уделять первоочередное внимание вопросам безопасности атомных объектов.
Список использованной литературы:
- “«Курск» – операция «подьем»” – сборник материалов операции по подъему АПК “Курск”. Москва, издательство «Русь» 2003г.
- Зигфрид Ауст «Атомная энергия» перевод с немецкого Гуткина, под редакцией Сурдина 1994 г.
- Камерон И. “Ядерные реакторы” Перевод с английского Блинкина под редакцией Новикова. Москва, Энергоатомиздат, 1987 г.
- Хлопкин Н.С. «Страницы жизни» (из серии «Творцы ядерного века») Москва, «ИздАТ» 2003г.
- доклад организации Bellona Foundation «Северный флот. Потенциальный риск радиоактивного загрязнения региона». 1996 год. Взято с сайта организации: www.bellona.no
- материалы сайта www.submarina.ru
-
Нельзя отрицать губительность чрезмерного излучения на человека, однако, в некоторой степени опасность излучения реакторов преувеличена. В качестве иллюстрирующего примера можно привести результаты медицинских наблюдений за членами экипажей атомных ледоколов, обслуживающих судов и персонала базы Атомфлота, наиболее соприкасающихся с судовой энергетикой. За 40 лет проведение обследований был произведен осмотр более 9000 человек, в том числе с углубленными клиническими исследованиями более 1000 человек. Более высокая заболеваемость наблюдалась у судоводителей, испытывающих сильное нервно-психическое напряжение. У персонала, обслуживающего непосредственно ЯЭУ и подвергающегося в большей мере воздействию имеющегося излучения, заболеваемость значительно ниже.
3.5. Соответствие выбросов АЭС естественному фону
При нормальной эксплуатации АЭС для населения проектировщики устанавливают дозовые пределы «в пределах естественного фона». Поэтому радиационное воздействие ПАЭС на население и окружающую среду в этом случае не должно, как утверждают проектировщики, вносить заметного вклада в естественный радиационный фон. Специалисты утверждают, что при сравнении уровня радиационных доз от атомных энергетических реакторов (наземных и морских) с дозами от природного естественного фона они ничтожно малы и дают вклад менее 1 %. Приводятся следующие расчеты.
В силу того, что радиоактивные элементы входят в состав почвы, минералов, морской воды, атмосферы с учетов неравномерности их распределения по территории Земли и значительности колебаний естественного фона в одном и том же месте (в 2 раза и более) – общее количество радионуклидов на поверхности земли и в воде океанов – многие миллиарды кюри.
В среднем доза облучения человека естественными источниками составляет 2,4 мЗв/год. К этому надо добавить вклад медицинских процедур, дающих увеличение дозы еще на 30%. Выходит, что строительство реакторов, разумеется не пренебрегающее безопасностью, менее опасно для населения, чем врачебные обследования.
3.6. Химические загрязнения и их возможные последствия
Однако, даже самим проектом определяется некоторая «дырявость» защитной оболочки, за счет того, что ее герметичность достигается на уровне, обеспечивающем скорость утечки радиоактивной среды из защитной оболочки в среду (т.е. за пределы борта ПАЭС) порядка 1% от ее объема. Это обеспечит выход радиоактивности в природную среду при авариях, связанных с разуплотнением первого контура. А в случае утечек воды из первого контура могут привести к тому, что регион станции будет загрязнен не только стронцием-90 и цезием-137, но и тритиевой водой, которая по своим свойствам близка к обычной воде, легко включается в биогеохимические циклы и влияет негативно на биосферу.
Одним из важнейших аспектов создания ПАЭС является рассмотрение последствий её эксплуатации и возможных аварий для окружающей среды.
В первую очередь, это возможные последствия выброса так называемых «инертных» радиоактивных газов (ИРГ). В условиях Арктики возможно влияние этих ИРГ на электропроводность атмосферы. Например, далеко не ясны последствия выброса такого обычного ИРГ, как криптон-85. Криптон-85, выбрасываемый АЭС, резко увеличивает электропроводность атмосферы. Последствия таких выбросов непредсказуемы. Можно ли гарантировать, что они не нарушат хрупкий радиационный баланс? Арктические магнитосферные бури, связанные с возмущениями ионосферы, внешне выражаются в виде известных полярных сияний. Не окажутся ли выбросы ИРГ от плавучих АЭС в Арктике той последней каплей, за которой последуют необратимые изменения в «мировой кухне погоды», которой называют Арктику? В Арктике достаточно малейшего возмущения ионосферы, чтобы изменились ее параметры. Эти могут сказаться на климатических особенностях не только Арктики, но отдаленных от нее регионов планеты.
Так к примеру специалисты по физике атмосферы предупреждают об опасности, связанной с особенностями циркуляций воздушных арктических масс в Северном полушарии. Известно, что существуют регулярные прорывы холодных воздушных масс из Арктики на тысячи километров южнее побережья Северного океана (в Северной Евразии — минимум до 50° с.ш.). Это известная метеорологам закономерность, называемая широтной циркуляцией. Значение такой широтной циркуляции в связи с антропогенными изменениями климата резко нарастает. В результате загрязнения из Арктики могут переноситься в низкие широты. Но эти проблемы находятся в стадии изучения.
Помимо излучения присутствует проблема утилизации жидких и твердых радиоактивных отходов, образующихся при штатной работе АЭС.
При всем разнообразии перечисленных выше источников опасности принимаются все меры по сокращению их воздействия на природу. Тем не менее, необходимость дальнейшего развития региона побуждает к поиску новых способов использования атомной энергии - более безопасных.
4 Проект Плавучей АЭС
4.1. Пути минимализации общих влияний.
Выше были разобраны источники потенциальной опасности, которые принимаются во внимание при разработке систем безопасности. Разработчики утверждают, что современные подходы к строительству станций значительно уменьшают как количества отходов, так и возможности их утечки. Исходя из имеющихся материалов проекта, все жидкие и твердые радиоактивные отходы в период эксплуатации хранятся на плавучем энергоблоке и транспортируются специальными судами на базовые хранилища при заводских ремонтах. Для сбора и временного хранения низкоактивных и среднеактивных отходов на ПЭБ имеются специальные цистерны и контейнеры, размещенные в защитных боксах. В частности в рассматриваемом проекте эти отходы будут передаваться для дальнейшей переработки и утилизации на базу Мурманского морского пароходства. Перегрузку активных зон предполагается осуществлять с периодичностью один раз в 3 года с размещением отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) в хранилище самой плавучей АЭС в течение межремонтного периода (10-12 лет). С учетом наличия на борту шести топливных загрузок можно обеспечить работу АЭС без вывоза топлива в течение 15-16 лет, что позволяет упростить обслуживание. Для сравнения, обычные наземные АЭС требуют вывоза топлива каждые 3-4 года.
4.2. Положения по экологической безопасности
Положения по безопасности разработчики формулируют в следующих пунктах:
- станция не требует эвакуации населения как средства защиты при тяжелых авариях;
- Станция не создают радиоактивных отходов для пользователей и площадки;
- Станция создана на основе освоенной и проверенной длительной эксплуатацией технологии;
- Внешняя инфраструктура энергоблока минимальна.
4.3. Основные предвидящиеся проблемы эксплуатации ПАЭС. Разработка решений.
Можно тем не менее выделить и основные проблемы в эксплуатации ПАЭС:
- Необходимость подготовки высококвалифицированных кадров и исключения их текучести. Это связано с проблемами оплаты труда;
- увеличение естественного фона;
- Сложность и высокая стоимость обслуживания.
Проект находится еще на стадии разработки и постепенно предполагается решить указанные проблемы, к которым разработчики добавляют еще и плохую информированность общественности о развитии подходов к строительству АЭС. В частности утверждается, что разработка саморегулируемых и самозащищенных реакторов, использование самосрабатывающих и пассивных защитных систем, надежных локализирующих систем, повышенная надежность и ресурс оборудования, живучесть установок существенно снижают как вероятности аварий, так и их последствия.
В новых установках, на которые планируется переориентировать проект ПАЭС, благодаря ряду мер значительно уменьшается и количество газообразных, жидких и твердых радиоактивных отходов.
4.4. Целесообразность использования ПАЭС
В докладе были рассмотрены аспекты использования атомных электростанций, как с экономической, так и с экологической точек зрения. При выборе проекта обязательно надо учитывать потребности района и его природные особенности (как и при любом строительстве). На основе всего рассмотренного можно выделить следующие примущества проекта ПАЭС как в общих так и в конкретных условиях.
- Плавучее исполнение – средство повышения качества, экономии и сокращения сроков постройки;
- Оборудование станции имеет большой ресурс, что в купе с максимальной простотой и надежностью модульного принципа строительсва позволяет избежать заводских капитальных ремонтов в течение всего срока службы.
- снижение энергонапряженности активных зон, имеющих энергозапас на весь срок службы, по крайней мере, у станций нижнего ряда мощностей;
- саморегулируемость и само защищенность реакторов за счет отрицательных обратных связей с высоким уровнем естественной циркуляции, позволяет существенно упростить автоматику и создает предпосылки к использованию систем дистанционного управления станцией;
- малоактивируемые материалы как для элементов конструкций, так и биологической защиты.
5. Заключение. Выводы.
При выборе типа станций энергоснабжения необходим комплексный анализ экономических, технических, экологических факторов. На основании изложенного выше можно сделать вывод о том, что наибольшие перспективы в районах Крайнего Севера России имеют атомные электростанции. Однако принимая решение о типе создаваемой АЭС, следует учитывать особенности конкретных проектов.
(слайд 10)
Создание АЭС типа БРЕСТ осложнено тем, что любые строительные проекты в условиях крайнего Севера приходится реализовывать в условиях вечной мерзлоты. Подобные условия требуют дорогостоящих технологий и сложных инженерных решений. И даже в процессе эксплуатации сохраняются сложности связанные с климатической обстановкой. Такие станции имеет смысл строить в регионах набравших значительный уровень и темп развития.
АЭС «Унитерм», обладающая небольшой мощностью, может быть использована как «стартовая», на начальной стадии освоения территории.
Проект же ПАЭС, пригоден для использования в любых условиях и единственное ограничение - это «плавучесть» станции: энергетические блоки размещены на понтонах. Потому станция снабжает электричеством только районы, не слишком удаленных от побережья. Зато ПАЭС строиться на заводе, и далее может транспортироваться в нуждающийся район, избегая сложностей, связанных с капитальным строительством. Это позволяет также провести сборку и отладку сложных систем в приспособленных условиях. Мощность станции позволяет обеспечить энергией динамично развивающий регион. По миновании надобности ПАЭС может быть переправлена на новое место работы, либо возвращена в пункт базирования и законсервирована.
Безусловно, необходимо помнить, что любое радиоактивное загрязнение, даже если оно не приводит к немедленным трагическим последствиям, потенциально опасно. Океан – это очень емкая система, но постепенно маленькие отдельные загрязнения, накапливаясь в океане, могут в перспективе вызвать негативные изменения в экологической ситуации. Именно поэтому следует уделять первоочередное внимание вопросам безопасности атомных объектов.
Список использованной литературы:
- “«Курск» – операция «подьем»” – сборник материалов операции по подъему АПК “Курск”. Москва, издательство «Русь» 2003г.
- Зигфрид Ауст «Атомная энергия» перевод с немецкого Гуткина, под редакцией Сурдина 1994 г.
- Камерон И. “Ядерные реакторы” Перевод с английского Блинкина под редакцией Новикова. Москва, Энергоатомиздат, 1987 г.
- Хлопкин Н.С. «Страницы жизни» (из серии «Творцы ядерного века») Москва, «ИздАТ» 2003г.
- доклад организации Bellona Foundation «Северный флот. Потенциальный риск радиоактивного загрязнения региона». 1996 год. Взято с сайта организации: www.bellona.no
- материалы сайта www.submarina.ru
-
