Основы экологии и энергосбережения

    Ядерная энергетика (Атомная энергетика) — это отрасль энергетики, занимающаяся производством электрической и тепловой энергии путём преобразования ядерной энергии.

    Атомные электростанции не выбрасывают в  атмосферу вредных веществ, вызывающих парниковый эффект или кислотные  дожди, поэтому некоторые специалисты  поспешили объявить ядерную энергетику экологически чистой. Чернобыльская  катастрофа заставила пересмотреть планы развития атомной энергетики во многих государствах. Так, в США были аннулированы заказы на 173 новых блока АЭС, в Германии на 27, в Англии на 13, во Франции на 12.

    Вот мнение иностранных экспертов:  «Ядерная энергетика практически повсюду неконкурентна. Более жесткими становятся экологические требования к АЭС. Экономисты Мирового банка заявляют, что атомная энергия не может соревноваться с энергией, производимой на тепловых станциях, стоит только подсчитать издержки от вывода из эксплуатации старых реакторов и утилизации отработанного топлива».

    Одним из результатов деятельности человечества в XX ст. явилось загрязнение атмосферы и других компонентов природы радиоактивными элементами. Радиоактивное загрязнение окружающей среды представляет собой увеличение естественного радиационного фона в результате использования человеком естественных и искусственных радиоактивных веществ.

    Источниками радиоактивного загрязнения окружающей среды явились, прежде всего, экспериментальные  взрывы при испытаниях атомных и водородных бомб, различные производства, связанные с изготовлением ядерного оружия, а также ядерные реакторы и атомные электростанции, отходы атомных предприятий и установок. Различного рода повреждения и аварии атомных реакторов в Англии, Франции, Болгарии, Германии, США и в ряде других стран мира приводили к выбросам в окружающую среду. Крупнейшей катастрофой явился взрыв ядерного реактора на Чернобыльской АЭС в 1986 г. Радиоактивное загрязнение воздушной среды такими летучими элементами, как цезий-137, стронций-90, плутоний распространилось по всей Европе. Самое большое пятно очень сильного загрязнения (более 40 Ки на 1 км2) находится в Беларуси — 2,6 км², далее идут Украина — 0,56 км и Россия — 0,46 км². В других странах Европы загрязнение не превышает 2 — 5 Ки на 1 км², такие пятна были обнаружены в Финляндии, Австрии, Швеции и Франции. По оценкам отдельных ученых, население земного шара получает дополнительное облучение, вдвое большее, чем доза естественного радиационного фона.

    Обычно  для получения ядерной энергии используют цепную ядерную реакцию деления ядер урана-235 или плутония. Ядра делятся при попадании в них нейтрона, при этом получаются новые нейтроны и осколки деления. Нейтроны деления и осколки деления обладают большой кинетической энергией. В результате столкновений осколков с другими атомами эта кинетическая энергия быстро преобразуется в тепло.

    Хотя  в любой области энергетики первичным  источником является ядерная энергия (например, энергия солнечных ядерных  реакций в гидроэлектростанциях и электростанциях, работающих на органическом топливе, энергия радиоактивного распада в геотермальных электростанциях), к ядерной энергетике относится лишь использование управляемых реакций в ядерных реакторах.

    Ядерная энергия производится в атомных электрических станциях, используется на атомных ледоколах, атомных подводных лодках; США осуществляют программу по созданию ядерного двигателя для космических кораблей (СССР на момент своего распада уже имел рабочий образец, кроме того, предпринимались попытки создать ядерный двигатель для самолётов (атомолётов) и «атомных» танков.

    Ядерная энергетика остается предметом острых дебатов. Сторонники и противники ядерной энергетики резко расходятся в оценках её безопасности, надёжности и экономической эффективности. Опасность связана с проблемами утилизации отходов, авариями, приводящими к экологическим и техногенным катастрофам, а также с возможностью использовать повреждение этих объектов (наряду с другими: ГЭС, химзаводами и т.п.) обычным оружием или в результате теракта — как оружие массового поражения. «Двойное применение» предприятий ядерной энергетики, возможная утечка (как санкционированная, так и преступная) ядерного топлива из сферы производства электроэнергии и его использовании для производства ядерного оружия служит постоянным источником общественной озабоченности, политических интриг и поводов к военным акциям (например, Операция «Опера», Иракская война). 

    Экономическое значение. Ядерный сектор энергетики наиболее значителен в промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов— во Франции, Бельгии, Финляндии, Швеции, Болгарии и Швейцарии. Эти страны производят от 20 до 80 (во Франции )% электроэнергии на АЭС.

    В США на АЭС производят только 1/8 своей  электроэнергии, однако это составляет около 20% мирового производства.

    На  Украине вклад ядерной энергетики в общую выработку составляет почти 50%.

    Абсолютным  лидером по использованию ядерной  энергии являлась Литва. Единственная Игналинская АЭС, расположенная  на её территории, вырабатывала электрической энергии больше, чем потребляла вся республика (например, в 2003 году в Литве всего было выработано 19,2 млрд кВт-ч, из них — 15,5 Игналинской АЭС). Обладая её избытком (а в Литве есть и другие электростанции), „лишнюю“ энергию отправляли на экспорт.

    Однако, под давлением ЕС (из-за сомнений в её безопасности — ИАЭС использовала энергоблоки того же типа, что и  Чернобыльская АЭС), с 1 января 2010 года Игналинская АЭС была окончательно закрыта (предпринимались попытки  добиться продолжения эксплуатации станции и после 2009 года, но они не увенчались успехом), сейчас решается вопрос о строительстве на той же площадке АЭС современного типа. 

    Общий обзор по странам.История ядерной энергетики охватывает период более полувека, и за это время она уже стала традиционной отраслью энергетики, в настоящее время доля выработки электроэнергии на АЭС во многих странах достигает довольно больших значений. Сейчас в мире насчитывается 442 энергетических реактора общей мощностью 374,993 ГВт и 65 в стадии сооружения. 

    Мировым лидером по установленной мощности является США, однако ядерная энергетика составляет лишь 20% в общем балансе  этой страны. Мировым лидером по доле в общей выработке является Франция (второе место по установленной  мощности), в которой ядерная энергетика является национальным приоритетом — 75%. 

Данные  по состоянию на 2011 г. 

     В Республике Беларусь на сегодняшний  день не существует рабочих АЭС. Как  известно, сложившаяся ситуация связана с аварией на Чернобыльской АЭС, случившейся в 1986 г. Однако на территории Республики Беларусь планируется строительство АЭС с двумя энергоблоками.

    Белорусская атомная электростанция — проект белорусских властей по строительству АЭС в Беларуси. Начальником службы руководства праектом «Белорусская АЭС» является Алена Миронава. Согласно планов первый блок АЭС должен быть введен в 2016 году, второй — не позднее 2018 года.

    Рассматривается два сценария строительства АЭС  суммарной мощностью  2 млн. кВт: ввод трех энергоблоков мощностью  0,640 млн. кВт каждый и двух  энергоблоков мощностью 1,0 млн. кВт. Первоначально  принят план строительства электростанции с тремя энергоблоками. Позднее перешли к плану с двумя реакторами.

    Предыстория. Из-за постчернобыльской радиофобии населения Беларуси проекты строительства заморожены, руководство страны объявило фактический мораторий на введение АЭС. Гражданам было обещано проведение референдума по этим деликатным вопросам. Однако быстрое развитие негативных тенденций на мировом рынке энергоносителей вынудило белорусское правительство принять решение строить Белорусскую АЭС. Конечное решение о строительстве было принято 15 января 2008 г. на заседании Совета Безопасности Республики Беларусь, которое проходило под руководством президента Александра Лукашенко. 

Причины строительства:

1. Диспропорция энергобаланса Беларуси (доля природного газа 80%)
2. Зависимость от одного поставщика.
3. Конъюнктура на мировых рынках углеводородов.
4. «Газовые войны» с Россией.
5. Энергетическая безопасность (Концепция энергетической безопасности и повышения энергетической независимости Республики Беларусь, утвержденная указом президента Республики Беларусь от 25 августа 2005 № 399).
6. Курс на экономию и сбережение (Директива президента Республики Беларусь от 14 июня 2007 № 3).
7. Местные виды топлива, альтернативная энергетика, неорганическое топливо.
8. Конъюнктура на мировом атомном рынке.
9. Наработки белорусской науки в отрасли энергетики и ядерной физики.

    Преимущества  АЭС:

    Прогнозы  влияния АЭС на общую ситуацию в энергетической сфере в Беларуси:

1. В энергобалансе Беларуси в 2020 г. ядерное топливо займет 14-16% - около 4млн. тон условного топлива (туп) из общих 40 млн. туп топливно-энергетического баланса Республики Беларусь;
2. По предыдущим подсчетам тарифы на электроэнергию в Беларуси снизятся в сравнении с 2015 г. на 10-15%;
3. После 2016 г. в результате строительства первого блока АЭС выделения на производство электроэнергии в Беларуси снизятся ориентировочно на 60-70%;
4. Возможно сэкономить около $1 млрд. в год на закупке газа, сокращение покупок природного газа на 3-3,5 млрд. куб. м в год;
5. Понижение выделений на производство электроэнергии;
6. Сокращение выбросов парникового газа на 10-12 млн. тон в год.

    Развитие  атомной энергетики названо наиважнейшим фактором обеспечения энергетической безопасности Республики Беларусь вместе с модернизацией действующей энергосистемы, использованием восстанавливаемых источников энергии, сокращением энергоемкости ВУП и диверсификацией источников поступления углеводородного сырья.

     Хочется пожелать нашим ученым, конструкторам, архитекторам, строителям и всем, кто  принимает участие в реализации масштабного проекта «Белорусская АЭС» удачи и не повторить ошибок прошлого. 

Контрольные вопросы: 

 Задача 3 (вариант 12) 

     Условие: Рассчитать максимально допустимый уровень пестицидов (МДУ) в растительных продуктах, используя данные по  собственному весу. 

                                                                                                           Таблица 1.1