Що таке ядерна енергія та ядерна енергетика?



Скачати 32,96 Kb.
Дата конвертації29.01.2017
Розмір32,96 Kb.
  • Ядерна енергетика: ЗА чи ПРОТИ
  • 2011
  • © Хацкевич Александр Георгиевич

Що таке ядерна енергія та ядерна енергетика?

  • Ядерна енергія (атомна енергія) - це енергія, що міститься в ядрах атомів і виділяється при ядерних реакціях.
  • Зазвичай для отримання ядерної енергії використовують ланцюгову ядерну реакція ділення ядер урану-235 або плутонію. Ядра діляться при попаданні в них нейтрона, при цьому виходять нові нейтрони і осколки поділу. Нейтрони ділення і осколки поділу володіють великою кінетичною енергією. В результаті зіткнень осколків з іншими атомами ця кінетична енергія швидко перетворюється в тепло.

Що таке ядерна енергія та ядерна енергетика?

  • Ядерна енергія виробляється в атомних електричних станціях, використовується на атомних криголамах, атомних підводних човнах.
  • США здійснюють програму по створенню ядерного двигуна для космічних кораблів (СРСР на момент свого розпаду вже мав робочий зразок), крім того, були спроби створити ядерний двигун для літаків (атомольотів) і "атомних" танків.

Що таке ядерна енергія та ядерна енергетика?

  • Хоча в будь-якій області енергетики первинним джерелом є ядерна енергія, до ядерної енергетики відноситься лише використання керованих реакцій в ядерних реакторах.
  • Ядерна енергетика (атомна енергетика) - галузь енергетики, що займається виробництвом електричної та теплової енергії шляхом перетворення ядерної енергії.

Що таке ядерна енергія та ядерна енергетика?

  • Ядерний реактор - пристрій, в якому здійснюється керована ланцюгова ядерна реакція, що супроводжується виділенням енергії
  • Перший ядерний реактор побудований в грудні 1942 року в США під керівництвом Е. Фермі.
  • У Європі першим ядерним реактором стала установка Ф-1. Вона була запущена 25 грудня 1946 року в Москві під керівництвом В. Курчатова.

Історія

  • У другій половині 40-х рр. ще до закінчення робіт по створенню першої радянської атомної бомби, вчені розпочали розробки перших проектів мирного використання атомної енергії, генеральним напрямком якого відразу ж стала електроенергетика.
  • У 1948 р. почалися перші роботи з практичного застосування енергії атома для отримання електроенергії.
  • Ядерний реактор Обнінської АЕС

Історія

  • Перша в світі промислова атомна електростанція потужністю 5 Мвт була запущена 27 червня 1954 в СРСР, в селищі Обнінське Калузької області (зараз місто Обнінськ).
  • Була оснащена одним уран-графітовим канальним реактором з водяним теплоносієм АМ-1 (абревіатура АМ спочатку означала "атом морський", так як реактор був призначений для транспортної установки. Проте його розміри виявилися занадто великі і було прийнято рішення про використання даного реактора для цивільної енергетики, в результаті чого розшифровкою абревіатури АМ стало поєднання “мирний атом”.

Історія

  • Реактор Обнінської АЕС, крім вироблення енергії, служив базою для експериментальних досліджень і для вироблення ізотопів для потреб медицини. Досвід експлуатації першої по суті експериментальної атомної станції, повністю підтвердив інженерно-технічні рішення, запропоновані фахівцями атомної галузі, що дозволило приступити до реалізації широкомасштабної програми з будівництва нових АЕС.
  • В даний час Обнінська АЕС виведена з експлуатації. Її реактор був заглушений 29 квітня 2002 року, успішно пропрацювавши майже 48 років. Зупинка реактора була викликана науково-технічної недоцільністю його подальшої експлуатації.
  • За межами СРСР перша АЕС промислового призначення потужністю 46 Мвт була введена в експлуатацію в 1956 в Колдер-Холі (Великобританія).
  • Через рік вступила в лад АЕС потужністю 60 Мвт в Шиппингпорте (США).
  • На базі Обнінської АЕС буде створено музей атомної енергетики

По типу реакторів

  • По типу реакторів
  • Атомні електростанції класифікуються згідно з встановленими на них реакторами:
  • * Реактори на теплових нейтронах, що використовують спеціальні сповільнювачі для збільшення ймовірності поглинання нейтрона ядрами атомів палива:
  • - реактори на легкій воді;
  • - реактори на важкій воді.
  • * Реактори на швидких нейтронах.
  • * Субкритичні реактори, які використовують зовнішні джерела нейтронів.
  • * Термоядерні реактори.
  • Класифікація
  • Схема реактора на повільних нейтронах
  • Всі реактори, що діють в Україні, зроблені за проектом ВВЕР (водо-водяний енергетичний реактор) і відносяться до так званого другого покоління. Саме до нього належали енергоблоки на АЕС Фукусіма-1 і реактори Чорнобильської електростанції.
  • Класифікація

По виду енергії, що відпускається, АЕС можна розділити на:

  • По виду енергії, що відпускається, АЕС можна розділити на:
  • Атомні електростанції (АЕС), призначені для вироблення електричної енергії. При цьому на багатьох АЕС є теплофікаційні установки, призначені для підігріву мережної води, використовуючи теплові втрати станції.
  • Атомні теплоелектроцентралі (АТЭЦ), що виробляють як електроенергію, так і теплову енергію.
  • Класифікація
  • Типова схема ядерного реактора

Перші проекти атомних теплоцентральних станцій були розроблені ще в 70-і роки XX століття, проте із-за економічних потрясінь, що наступили в кінці 80-х рр., і жорсткої протидії громадськості, до кінця жоден з них не був реалізований.

  • Перші проекти атомних теплоцентральних станцій були розроблені ще в 70-і роки XX століття, проте із-за економічних потрясінь, що наступили в кінці 80-х рр., і жорсткої протидії громадськості, до кінця жоден з них не був реалізований.
  • Макет арктичної установки
  • Класифікація
  • Виняток становить Білібінська АЕС невеликої потужності, що постачає тепло і електроенергію селищу Білібіно в Заполяр'ї і на місцеві гірничодобувні підприємства.

  • На малюнку показана схема роботи атомної електростанції з двоконтурним водо-водяним енергетичних реактором.
  • Енергія, що виділяється в активній зоні реактора, передається теплоносію першого контуру.
  • Далі теплоносій надходить в теплообмінник (парогенератор), де нагріває воду до кипіння другого контуру. Отриманий при цьому пар надходить у турбіни, обертаючі електрогенератори. На виході з турбін пар надходить в конденсатор, де охолоджується великою кількістю води, що надходять з водосховища.
  • Принцип дії АЕС
  • Принцип дії АЕС

Недоліки та переваги ядерної енергетики

  • Небезпека, пов'язана з проблемами утилізації відходів, аваріями, що призводять до екологічних і техногенних катастроф, а також з можливістю використовувати як зброю масового ураження пошкодження цих об'єктів звичайною зброєю або в результаті теракту.
  • Ядерна енергетика залишається предметом гострих дебатів. Прихильники і супротивники ядерної енергетики різко розходяться в оцінках її безпеки, надійності та економічної ефективності.

Недоліки та переваги ядерної енергетики

  • "Подвійне застосування" підприємств ядерної енергетики, можливий витік (як санкціонований, так і злочинний) ядерного палива зі сфери виробництва електроенергії і його використання для виробництва ядерної зброї є постійним джерелом громадської заклопотаності, політичних інтриг і приводів до воєнних дій (наприклад, операція "Опера", Іракська війна).
  • Уранові стрижні АЕС

Недоліки та переваги ядерної енергетики

  • Головний недолік АЕС - тяжкі наслідки аварій, для виключення яких АЕС обладнуються складними системами безпеки з багаторазовими запасами і резервуванням, що забезпечують виключення розплавлювання активної зони навіть у разі максимальної проектної аварії.
  • Також серйозною проблемою для АЕС є їх ліквідація після вироблення ресурсу, за оцінками вона може скласти до 20% від вартості будівництва.
  • Демонтаж турбіни Чорнобильської АЕС

Недоліки та переваги ядерної енергетики

  • Головна перевага - незалежність від джерел палива з-за невеликого обсягу використовуваного палива. Витрати на перевезення ядерного палива на відміну від традиційного вугілля або мазуту, незначні.
  • Величезною перевагою АЕС є їх відносна екологічна чистота. На ТЕС сумарні річні викиди шкідливих речовин на 1000 Мвт встановленої потужності становлять від 13 000 тонн в рік на газових до 165 000 тонн на пиловугільних.
  • Подібні викиди на АЕС повністю відсутні. ТЕС потужністю 1000 Мвт споживає 8 мільйонів тонн кисню в рік для окислення палива, АЕС не споживають кисню взагалі. Крім того, більший питомий (на одиницю виробленої електроенергії) викид радіоактивних речовин дає вугільна станція. У вугіллі завжди містяться природні радіоактивні речовини, при спалюванні вугілля вони практично повністю потрапляють в зовнішнє середовище. При цьому питома активність викидів ТЕС в кілька разів вище, ніж для АЕС.
  • Рівненська АЭС

Недоліки та переваги ядерної енергетики

  • Єдиний чинник, в якому АЕС поступаються в екологічному плані традиційним ТЕС - теплове забруднення, викликане великими витратами технічної води для охолодження конденсаторів турбін, яке у АЕС дещо вище з-за більш низького ККД. Проте цей чинник важливий для водних екосистем, а сучасні АЕС в основному мають власні штучно створені водосховища-охолоджувачі або зовсім охолоджуються градирнями.
  • Також деякі АЕС відводять частина тепла на потреби опалення та гарячого водопостачання міст, що знижує непродуктивні теплові втрати. Існують діючі та перспективні проекти по використанню "зайвого" тепла в энергобіологічних комплексах (рибництво, вирощування устриць, обігрів теплиць і ін.).
  • Запорізька АЭС

Недоліки та переваги ядерної енергетики

  • Для більшості країн виробництво електроенергії на АЕС не дорожче, ніж на пиловугільних і тим більше газомазутних ТЕС. Особливо помітна перевага АЕС у вартості виробленої електроенергії під час так званих енергетичних криз, що почалися з початку 70-х років. Падіння цін на нафту автоматично знижує конкурентоспроможність АЕС.
  • Витрати на будівництво АЕС знаходяться приблизно на такому ж рівні, як і будівництво ТЕС, або трохи вище.
  • Хмельницька АЭС

Перспективи розвитку

  • Академік Анатолій Александров, науковий керівник проекту розробки реактора Чорнобильського типу вважав, що "ядерна енергетика великих масштабів стане найбільшим благом для людства і дозволить вирішити цілий ряд гострих проблем".
  • Альтернативні способи отримання енергії, за рахунок енергії припливів, вітру, Сонця, геотермальних джерел та ін. на даний момент поступаються по продуктивності традиційній енергетиці.

Перспективи розвитку

  • В даний час розробляються міжнародні проекти ядерних реакторів нового покоління, які обіцяють підвищити безпеку і збільшити ККД АЕС.
  • США і Японія ведуть розробки міні-АЕС, з потужністю близько 10-20 Мвт для цілей тепло- і електропостачання окремих виробництв, житлових комплексів, а в перспективі і індивідуальних будинків.
  • Малогабаритні реактори створюються з використанням безпечних технологій, багаторазово зменшують можливість витоку ядерного речовини.
  • Росія і США спільно розробляють проект АЕС майбутнього. Вона значно перевершить всі колишні системи по безпеці, по економічності і по багатьом іншим параметрам.
  • Росія розпочала будівництво першої в світі плавучої АЕС, що дозволить вирішити проблему браку енергії у віддалених прибережних районах країни.

Перспективи розвитку

  • Встановлено, що світові енергетичні ресурси ядерного пального (уран, плутоній і ін.) істотно перевищують енергоресурси природних запасів органічного палива (нафта, вугілля, природний газ та ін.).
  • Це відкриває широкі перспективи для задоволення швидко зростаючих потреб в паливі. Незважаючи на відкриття нових родовищ органічного палива та вдосконалення способів його видобутку, в світі спостерігається тенденція до відносного збільшення його вартості. Це створює найбільш важкі умови для країн, які мають обмежені запаси палива органічного походження.
  • Модель мініреактора

Перспективи розвитку

  • Способи поховання відходів, що практикуються сьогодні, (наприклад, в підземних сховищах) не можуть гарантувати того, що відходи в майбутньому не отруять навколишнє середовище, і при цьому навіть такі сховища настільки дорогі, що в якості альтернативи розглядається поховання радіоактивних відходів на навколоземній орбіті.
  • Неминучі відмови техніки внаслідок людських помилок, як у Чорнобилі, або внаслідок природних катастроф, як у Фукусіма, призводять до людських жертв і гігантським фінансовими витратами.
  • Атомна енергія була б найбільш перспективною, якби були відомі рентабельні способи переробки радіоактивних відходів і якби існувала абсолютно безвідмовна техніка.

Прогнози розвитку ядерної енергетики

  • Саме тому атомна енергетика відразу отримала пріоритетний розвиток у багатьох промислово розвинених країнах. Проте з часом ситуація почала змінюватися. Настав час, коли енергетики, вчені і політики визнали наявність серйозних проблем в атомній галузі і виділили найбільш важливі з них:
  • існуючі АЕС потенційно небезпечні: жоден із сучасних енергоблоків не гарантований від тяжких аварій;
  • використання енергії атома призвело до радіаційного та екологічного забруднення значних територій, води, повітря і матеріалів, використовуваних в атомній енергетиці;
  • вибухи ядерних пристроїв, аварії і звичайна робота АЕС підвищили радіаційний фон планети і чинять негативний вплив на здоров'я людей;
  • як показує досвід, аварійно-рятувальні служби після масштабної аварії і сьогодні виявляються не готовими до ефективної роботи із захисту персоналу АЕС і населення прилеглих територій, особливо в початковому періоді.
  • Ще не так давно слова "атомна енергетика" і "науково-технічний прогрес" зливалися в нерозривне ціле. І тому було чимало причин. Молода галузь стимулювала розвиток цілого ряду нових напрямків у фізиці, хімії, біології. Більше того, відкривалася дуже приваблива перспектива рішення енергетичних проблем, в першу чергу заміни традиційних видів палива принципово іншим - компактним, "бездимним" і, що особливо важливо, практично невичерпним.

Прогнози розвитку ядерної енергетики

  • Сьогодні близько 15% енергії, що виробляється на нашій планеті, припадає на атомні електростанції. Найбільше електроенергії на АЕС виробляють США, Франція, Японія, ФРН, Росія, Канада.
  • Але середній показник дає лише загальне уявлення про ситуацію, що склалася в світі. Є держави, в яких виробництво енергії на АЕС виражається дуже значними цифрами: наприклад, у Франції воно досягає приблизно 70% загальної видобутку. І ніяких змін у бік зменшення там не передбачається. Навпаки, населення дуже тверезо оцінює питання, пов'язані з розвитком атомної енергетики, справедливо розглядаючи свої АЕС як стимулятор господарської життя.
  • Але разом з тим існують держави, що прийняли рішення про повне припинення будівництва нових АЕС: Швеція, Італія. Хто правий? Однозначної відповіді тут взагалі немає. Показовою в цьому відношенні позиція США. Припинивши будівництво нових АЕС, там широко розгорнули науково-дослідні і конструкторські роботи в галузі атомної енергетики. Таким чином, створюється гарний заділ, щоб у потрібний момент активно приступити до розвитку атомної енергетики на якісно іншому рівні.
  • Незважаючи на зростання використання сонячних батарей, енергії вітру і хвиль, інших альтернатив, від "класичної" енергетики нам в найближчі десятиліття не відійти. А тут, мабуть, найбільш екологічною є, як не дивно, атомна енергетика.

Прогнози розвитку ядерної енергетики

  • Так, утилізація відпрацьованого ядерного палива - складна проблема, але зовсім не безнадійна.
  • А ось теплові станції отруюють атмосферу мільйонами тонн отрут і парникових газів. І радіоактивними речовинами теж, до речі, які містяться, скажімо, у вугіллі і потрапляють з вихлопом станції в трубу.
  • Гідроелектростанції, здається, чисті. Але їх скрізь не поставиш, а водосховища, до речі, необоротно змінюють природу на багато десятків кілометрів навколо, зачіпає середовище життя тисяч видів, мають величезний тиск на земну кору.
  • Ядерний синтез? Так, є цікаві варіанти, але це - на перспективу. А в найближчі роки коло, начебто, замикається - будемо "палити" уран. Наприклад, в супер-АЕС, розробленої спільно Росією і США.
  • Енергетична проблема виросла в XXI столітті в глобальну проблему всього людства. Як вона буде вирішуватися, якими джерелами енергії буде належати головна роль в економіці, - від цього багато в чому буде залежати розвиток цивілізації на землі. Адже головна проблема сучасної енергетики - не виснаження мінеральних ресурсів, а загрозлива екологічна обстановка: ще задовго до того, як будуть використані всі можливі ресурси, може вибухнути екологічна катастрофа, яка перетворить Землю в планету, зовсім не пристосовану для життя людини.
  • Дякую за увагу
  • А як ви вважаєте?


База даних захищена авторським правом ©vaglivo.org 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка