Ядерна енергетика
План:
1. Ознайомлювальні факти
2. Атомна енергетика в Україні
3. Проблеми атомної енергетики
4. Міні-реактор
1. Ознайомлювальні факти
Розвиток людського суспільства нерозривно пов’язаний з використанням природних ресурсів нашої планети, з споживанням різних видів енергії в все зростаючих масштабах. Усі здобутки сучасної цивілізації, величезна різноманітність товарів, різний за швидкістю і комфортом транспорт, космічні польоти і т.д. - можливі завдяки тій величезній кількості штучної енергії, яку виробляє людство.
В основі виробництва теплової та електричної енергії лежить процес спалювання копалин енергоресурсів – вугілля, нафти, газу. Масштаб добутку та витрачання копалин енергоресурсів, металів, споживання води, повітря для виробництва необхідної людству кількості енергії величезний, а запаси ресурсів, обмежений. Особливо гостро стоїть проблема швидкого вичерпування запасів органічних природних енергоресурсів, так як більшість ресурсів не відновлюється, по крайній мірі, в помітній кількості.
В історії людства не було наукової події, більш видатної за своїми наслідками, ніж відкриття ділення ядер урану. Цей винахід прибавив до запасів енергетичних копалин істотну кількість ядерного палива. Запаси урану у земній корі оцінюються величезним числом 1014 тонн. Але основна маса цього багатства знаходиться у розсіяному стані – у гранітах, базальтах. У водах світового океану кількість урану досягає 436 тонн. Але багатих родовищ урану, де добуток був би недорогим, відомо порівняно небагато. Тому масу ресурсів урану, котру можна здобути при сучасній технології та при помірних цінах, оцінюють у 108 тонн. Людина отримала у своє розпорядження величезну, ні з чим незрівнянну силу, нове могутнє джерело енергії, закладене в ядрах атомів, - ядерну енергію.
Ядерна фізика — порівняно молода наука, але темпи її розвитку настільки високі, що вже сьогодні досягнення фізиків-ядерників вражають своєю масштабністю.
Завдяки ядерній фізиці промисловість озброїлася атомними електростанціями і реакторами для опріснення води й отримання трансуранових елементів. Крім того, були винайдені джерела у-випромінювання для дефектоскопії, активаційний аналіз для експрес-визначення домішок у сплавах, вугіллі тощо. Величезне значення мають ізотопні джерела струму тепла. їх застосовують для енергопостачання важкодоступних районів і автоматичних станцій (наприклад, метеорологічних або супутників Землі). Джерела у-випромінювання застосовуються для автоматизації різних операцій (наприклад, вимірювання щільності середовища, товщини вугільного шару і т. ін.).
У сільському господарстві знайшли застосування установки для опромінення овочів і фруктів з метою вберегти їх від гниття й цвілі. Крім того, розроблені способи виведення нових сортів рослин шляхом генетичних трансмутацій.
Неоціненною є допомога ядерної фізики в геології, медицині, біології і багатьох інших областях знань завдяки тому, що за її допомогою можна одержувати неймовірно точні й швидкі результати.
У 30 країнах світу функціонує 440 ядерних реакторів, з яких 104 — у США, 59 — у Франції, 54 — в Японії, 31 — в Росії, 19 — у Німеччині. Україна має 13 діючих ядерних реакторів і посідає 10-те місце у світі за їх кількістю. На цей час у різних країнах будують ще 24 реактори, з яких дев’ять споруджують в Індії, чотири — в Росії, чотири — в Китаї, два — в Японії.
До 2050 року фахівці прогнозують збільшення потужностей світової атомної енергетики щонайменше удвічі (існують пропозиції збільшення потужностей навіть учетверо). Це означає будівництво кількох сотень ядерних реакторів і відповідне нарощування виробництва ядерного палива.
Сьогодні центр експансії ядерної енергетики перемістився до Азії. Це Китай, Індія, Японія, Північна Корея, Тайвань. Стратегії розвитку ядерної енергетики прийняли США та Росія, які вважають досить важливими прогнозні оцінки ситуації в енергетиці.
Припущення про недостатню увагу до ядерної енергетики в ЄС не відповідає дійсності. В цих країнах середній рівень частки ядерної електроенергії сягає приблизно 34—43% (тобто перебуває на рівні України). Терміни експлуатації енергоблоків ще не вичерпано, і гострої потреби в будівництві нових АЕС сьогодні немає. Ці країни можуть зробити перерву в спорудженні АЕС і дочекатись освоєння найбільш перспективних реакторів нових типів. Відповідно, вони серйозно ставляться до участі в міжнародних проектах з їхньої розробки.
Однак Чорнобильська катастрофа поставила під сумнів ідею використання ядерної енергії як оптимальної альтернативи природним джерелам енергії . Крім того, з кожним роком чимраз гострішою стає проблема поховання ядерних відходів, а ядерна зброя дотепер залишається одним із найнебезпечніших видів озброєння. Техногенні катастрофи, які останнім часом почастішали, висунули перед ученими нове завдання — навчитися використовувати ядерну енергетику, максимально убезпечивши навколишнє середовище й людину від можливих негативних наслідків.
Висновок:
В світі давно гостро стояло питання про дешеву та невичерпну енергію, але ми ж розуміємо, що нічого вічного немає. Відкриття ядерної енергії дало нам ще часу на дослідження і інших видів енергії, адже це тільки відстрочка на певну кількість років, через 100 а може через 1000 років постане знов питання: «Де ж взяти енергію?», але це нас чекає в майбутньому а ми з вами живемо зараз, тому повинні думати про сьогоднішній день а не про майбутнє.
Отже, відкриття ядерної енергії дало людству неабиякі можливості, з допомогою яких воно вже відкрило і буде відкривати багато нових та цікавих речей. Наприклад на той же коллайдер працює не якісь там теплові електростанції, а декілька ядерних реакторів які повність забезпечують його енергією. Уявіть скільки потрібно було б теплових електричних станцій, щоб забезпечити прискорювач елементарних частинок (коллайдер) енергією.
Але не будимо йти так далеко давайте розглянемо Україну як приклад, тому що в Україні також є ядерні електричні станції.
2. Атомна енергетика в Україні
Управління ядерною промисловістю в Україні представлено Державним департаментом ядерної енергетики, що є частиною Міністерства енергетики України. Крім того в 1996 році була заснована Національна компанія ядерної енергетики «Енергоатом» для поліпшення енергозабезпечення промисловості та суспільного сектору, підвищення якості діяльності атомних електростанцій, забезпечення їх конкурентоспроможності в умовах енергетичного ринку, так само добре, як внесок в сучасну структуру атомних електростанцій управління згідно з законодавством.
«Енергоатом» охоплює п'ять атомних електростанцій
· Запорізька АЕС
· Південноукраїнська АЕС
· Рівненська АЕС
· Хмельницька АЕС
· Чорнобильська АЕС
В 2000 році атомні електростанції згенерували 46,3 відсотків загальної електроенергії України. Отже, атомні електростанції відіграють значну роль в генеруванні та надаванні українським людям електрики як такої.
В Україні заплановано потужний розвиток атомної енергетики. 13 діючих енергоблоків мають сумарну потужність 11835 МВт і генерують 51% загального виробництва електроенергії. За офіційними даними, в Україні виробляється близько 18 млрд. кВт/год. на місяць (приблизно 200 млрд. кВт/год. на рік). За 12 місяців 2006 року обсяг виробництва електричної енергії електростанціями, які входять до Об’єднаної енергетичної системи України (ОЕС), сягнув 192 млрд. кВт/год. Атомними електростанціями вироблено 90 млрд. кВт/год. електроенергії, або 47% від загальної кількості. Коефіцієнт використання встановленої потужності АЕС становить 75,3%. Протягом 2006 року експортовано 11 млрд. кВт/год. електроенергії, або 6% від виробленої.
Енергетична стратегія України на період до 2030 року передбачає зростання виробництва електроенергії в країні до 420,1 млрд. кВт/год. При цьому частка виробництва електроенергії на АЕС у 2030 році має становити 52% від загального. Для цього заплановано побудувати до 2030 року ще 22 атомні енергоблоки. За словами міністра палива та енергетики України Юрія Бойка, до 2016 року в Україні планується побудувати додатково до вже існуючих ще два енергоблоки. Про важливість для України саме цього шляху стверджує й президент Національної академії наук Борис Патон. Проте таку думку висловлено на зустрічі з приводу перспектив розвитку в Україні саме відновлювальної енергетики. Що є неможливим, адже в Україні немає ні прийнятих майданчиків для будівництва ні звісно коштів тому ці факти вводять в Україні так і за її межами значне занепокоєння.
Однак навряд чи варто українцям з легкістю ставитися до цих ядерних проектів. Бо за певних умов у нашій країні реалізовувалися й не менш грандіозні проекти, причому за гірших обставин. До того ж у свідомості більшості населення позитивний розвиток країни і збільшення виробництва енергії є синонімом індустріального розвитку. Тож необхідно зрозуміти, кому така програма дає вигоду, а кому — дірку від бублика та на додачу шкідливі відходи і соціальні та політичні проблеми.
3. Проблеми атомної енергетики
В світі до 2020 року у 80% атомних енергетичних реакторів спливе проектний термін експлуатації. Аналогічна ситуація склалась і в Україні, де починаючи з 2010 року, майже щороку, буде добігати кінця термін роботи одного з ядерних енергоблоків. Рішення про зупинку або продовження роботи по першому блоку Рівненської атомної електростанції має бути остаточно прийнято в грудні 2010 року.
Процес виводу з експлуатації ядерних енергоблоків потребує значних фінансових ресурсів, яких уряд України на сьогодні немає. Представники ядерної галузі та Міністерства палива та енергетики України бачать вихід в продовженні експлуатації старих енергоблоків, щоб АЕС мали змогу накопичити кошти на процес зупинки і виводу з експлуатації. Враховуючи українські реалії, навіть після продовження роботи, застарілі блоки не зароблять достатньо коштів для того, щоб забезпечити безпечний вивід АЕС з експлуатації, коли вона буде зупинена, а також щоб подбати про всі напрацьовані АЕС небезпечні відходи.
Прискорені темпи зміни кліматичного балансу та непередбачувані наслідки цього поставили людство перед питанням інтенсивного та якомога скорішого впровадження технологій, які б дозволили відмовитися від викопного палива та припинити використовувати атмосферу Землі як смітник для викидів парникових газів.
Сьогодні існує достатньо способів отримання енергії, які можуть забезпечити потреби у ній, не заподіюючи шкоди довкіллю. Але поряд із тим існує технологія, яку продовжують нав’язувати людству, подаючи її як альтернативу традиційним видам палива і потужним ресурсом, здатним вирішити ледь не усі енергетичні проблеми.
На міжнародних переговорах зі зміни клімату представники ядерної промисловості намагаються довести, що саме ядерна енергетика спроможна вирішити проблему зміни клімату.
Справді, атомні електростанції викидають набагато менше парникових газів, ніж теплові станції, які працюють на вугіллі, мазуті чи газі. Враховуючи повний цикл, включаючи виробництво ядерного палива, на одну вироблену кВт/годину атомна станція викидає тільки у 2,5-5 разів менше СО2 ніж станція що працює на природному газі. Більш того, при комбінованому виробництві тепла та електрики з природного газу за існуючими технологіями, отримують викиди СО2 менші ніж на атомній станції. Але водночас атомна енергетика спричинює низку інших не вирішених екологічних та економічних проблем.
Численні дослідження стверджують що, атомна енергетика – найдорожчий і найнебезпечніший з усіх видів отримання енергії.
У процесі виробництва електроенергії на АЕС утворюються радіоактивні відходи, які залишатимуться небезпечними десятки тисяч років. Досі не існує безпечної технології утилізації, переробки та захоронення радіоактивних відходів.
Збільшення кількості блоків на українських АЕС та продовження строку експлуатації існуючих блоків, як заплановано урядом України в Енергетичній стратегії розвитку ПЕК до 2030 року призведе лише до збільшення радіоактивних відходів і нових ризиків для населення.
У місті Дніпродзержинську, Дніпропетровської області накопичено 42 млн. тонн радіоактивних відходів, які лишилися місту після виробництва зі збагачення урану. Урядова програма з безпечного захоронення відходів чинна з 2003 року, але досі нічого з передбаченого нею не виконано, більше того, знайдені нові радіоактивні захоронення на території міста.
Всього Україна накопичила 120 млн. м3 твердих та рідких відходів. Переробка 1 дм3 за світовими цінам коштує $50. Це означає, що Україна має витратити не менше $60 трлн. на умовно безпечне зберігання цих відходів. Таким чином, проблема перекладається на майбутні покоління.
Сьогодні не існує жодного безпечного атомного реактора. На багатьох АЕС світу в результаті технічного дефекту чи людської помилки трапляються інциденти, що можуть призвести до аварії. Наслідки аварії на атомній станції значно перевищуватимуть матеріальні чи людські втрати, спричинені аварією на будь-якому іншому енергетичному об’єкті. За даними Державного комітету ядерного регулювання України на українських АЕС кожного місяця відбуваються 2-3 порушення у роботі реакторів.
Витрати на підвищення безпеки реакторів роблять атомну енергетику ще дорожчою і все одно не гарантують повної безпеки.
Фото 1: Ядерний вибух
Історія ядерної епохи – це історія катастроф.
Висновок: Отже, атомна енергетика приносить як багато користі так і багато шкоди людям та навколишньому середовищу. Проте ви подивіться на ті колосальні числа і відсотки хіба це мало? Але згадайте аlже ще з молодших класів нас навчали, що здоров’я за гроші не придбаєш. А кожен рік з’являється все більше і більше шкідливих відходів які потрібно утилізовувати, навіть при повній утилізації на людей які проживають біля таких ядерних «могил» діє підступна радіація, хоч і в допустимих кількостях, але це все одно шкідливо для людського організму, не кажучи вже про можливість 2 Чорнобилю . Адже всю енергію яка видобувається в Україні можна з легкість перевести в грошові одиниці : нехай 1 Квт коштує 20 коп. тоді 18 мільярдів Квт це приблизно 3,6 мільярда грн. Тобто кожен рік в Україні виробляють та продають енергії на майже 44 мільярдів грн., якщо б ці гроші йшли на утилізування відходів, оновлення обладнання на атомних станціях та ін.. то це досить швидко підняло ядерну економіку нашої держави, проте майже не виділяються фінанси на утилізування ядерних відходів, на оновлення ядерних електростанцій не виділяються ті кошти які мали б виділятися.
4. Міні реактор
Фото №2: Міні ядерний реактор
Групою вчених на чолі з Отисом Петерсоном з Національної Лабораторії Лос Алмос (Los Alamos National Laboratory) в штаті Нью-Мексико був винайдений мініатюрний ядерний реактор для виготовлення електроенергії в невеликих кількостях. Невеликі розміри цієї мініатюрної атомної електростанції, близько 1,5 м в висоту,дозволяють перевозити уже укомплектовану і готову до користування міні атомну станцію. Для того щоб ввести цей реактор в експлуатацію необхідно значно менше часу ніж для запуску її більших братів. При цьому ця установка може забезпечити електроенергією близько 20 тис. домів, чого достатньо для невеликого міста чи мікрорайона.
Розроблена вченими конструкція цього реактора повністю задовольняє умови підвищеної надійності та безпеки. Розроблена система управління і досить незначна кількість палива всередині реактора, по запевненню розробників, повністю виключає появлення критичних ситуацій, які можуть вивести реактор із роботи и привести до забруднення навколишнього середовища. В конструкції немає рухомих частин, реактор неможливо відкрити в стандартних умовах, що забезпечує відносну безпеку при використовуванні.
Однієї зарядки реактора активною речовиною повинно вистачати, по орієнтованим даним на період від 7 до 10 років, при цьому в реакторі виробляється незначна кількість відходів, об’ємом приблизно як тенісний м’яч. Обслуговування, очистка і перезарядка реактора буде виконуватись на спеціалізованих заводах з підготовленими працівниками.
По появленню фірми-виробника цих реакторів вони вже отримали закази, які розраховані на десять років вперед, в зв’язку з цим почали будувати 3 фабрики, які будуть виготовляти міні-АЕС.
Висновок: Отже, ядерна промисловість не стоїть на 1-му місці, з’являються все нові і нові вчені, які полегшують нам життя, от і знову ще один вчений придумав новинку в галузі ядерної енергетики, міні ядерний реактор – це новинка на зовнішньому ринку хоч зараз ним зацікавились більшість розвинених країн, проте ще не всі зрозуміли що воно таке і з чим його їдять, адже цей реактор допоможе уникнути масштабних ядерних викидів. Також виробники гарантують 99.9% безпеки для людей, тому цей реактор є 1-м із найбезпечніших ядерних реакторів на даний момент, хоч нічого не ідеальне і все колись стає небезпечним та руйнівним.
Література:
1. http://uk.wikipedia.org/wiki/Ядерна_енергетика
2. http://www.dt.ua/2000/2200/55126/
3. http://telegrafua.com/207/economics/2069/
4. http://atom.org.ua/
5. http://www.db.niss.gov.ua/docs/energy/116.htm
6. http://www.dt.ua/2000/2200/51182/
7. http://www.dailytechinfo.org/energy/5-yenergetika-budushhego-yadernyj-reaktor-v-podvale.html
8. http://www.zn.ua/2000/2200/55126/