168786 (582692), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Перетворення ядерної енергії в електричну відбувається на АЕС, основною частиною яких є ядерний реактор. У світі розроблено багато типів ядерних реакторів, що різняться за видами ядерного палива (за засобами і ступенем його збагачення), сповільнювачів, теплоносіїв, за використанням нейтронів та ін. Перевагу у використанні отримали ядерні реактори на теплових нейтронах, як більш прості. У так званій активній зоні реактора ядерне паливо під упливом нейтронів вступає в ланцюгову реакцію. Енергія, що при цьому виділяється, відводиться за допомогою теплоносія (води, органічної рідини, розплавленого металу, газу та ін.).
Навколо активної зони розміщено відображувач нейтронів. Управління ланцюговою реакцією здійснюється за допомогою стержнів-поглиначів, які підтримують виділення енергії на потрібному рівні, забезпечують рівномірність її розподілу по об'єму реактора. Ядерне паливо знаходиться в реакторі у вигляді стержнів - ТВЕЛів (тепловиділяючих елементів).
У міру "вигорання" компонента ядерного палива, що ділиться, умови, необхідні для роботи реактора, погіршуються (зникають активні атоми, накопичуються осколки поділу, поглинаються нейтрони). Щоб збільшити строк експлуатації ТВЕЛів, до активної зони реактора вводять стержні з речовин, які сильно поглинають нейтрони (Вr, Са та ін.). Спочатку їх занурюють глибоко, потім поступово виводять з активної зони. Таким чином підтримується стаціонарний ("критичний") режим. Переміщуючи стержні близько положення, що відповідає критичному стану, регулюють ланцюговий процес, посилюючи чи послаблюючи його. Таким чином регулюється потужність ядерного реактора.
Якщо видалити керуючі стержні з активної зони, реактор стане надкритичним, а значить і вибухонебезпечним. З цієї точки зору ніякий з існуючих реакторів не можна назвати абсолютно безпечним.
Як паливо для ядерних реакторів використовують уран, плутоній, торій. На шляху використання атомної енергії перед людством постає все більше й більше проблем. На першому плані стоять заходи щодо гарантування безпеки навколишнього середовища та населення, проблема поховання високорадіоактивних відходів, проблеми роботи АЕС в енергосистемах і багато інших. Системи забезпечення безпеки АЕС постійно розвиваються і вдосконалюються. Але незважаючи на це, атомна енергетика повністю екологічно безпечною вважатися не може.
Зараз учені всього світу працюють над отриманням екологічно безпечної і дешевої термоядерної енергії. Ідея термоядерного реактора - токамака належить видатним російським фізикам А.Д. Сахарову й І.Є. Тамму. За найбільш оптимістичними прогнозами, термоядерна електростанція почне виробляти енергію у 2050 р.
4. Наслідки аварії на Чорнобильській АЕС
Найбільша аварія за всю історію розвитку атомної енергетики сталася на Чорнобильській АЕС 26 квітня 1986 р. Під час вибуху її четвертого блоку був повністю зруйнований ядерний реактор.
Вибух на ЧАЕС був механічним, а не ядерним. У реакторі 4-го енергоблоку на момент вибуху було близько 180-200 тонн ядерного палива - урану (U-235, U-238), 400 кг плутонію-239 (Рu-239), 170 кг плутонію-240 (Рu-240). Близько 8 т (4% цієї кількості) було викинуто в навколишнє середовище.
Загальна активність викинутих речовин становила 6,2 млрд. кюрі. Під час вибуху виникла пожежа. Горіння графіту спричинило підвищення температури всередині зруйнованого реактора. Тому та частина радіонуклідів, що потрапила в навколишнє середовище під час пожежі, була у вигляді оксидів і карбідів рідкісноземельних металів.
Радіонукліди не розпорошилися до атомного рівня в повітрі, а були зв'язані в аерозольних частинках - хімічно активних і нерозчинних у воді. На зараженій поверхні, де ґрунт не перекопувався, радіонукліди й досі перебувають у верхньому 5-санти-метровому його шарі. Тому вони легко переносяться вітром, пиловими бурями і навіть бризками від крапель дощу.
В атмосферу було викинуто близько 450 типів радіонуклідів, які, зазнавши ядерних перетворень, створювали радіоактивне опромінення середовища. У 1986 р. 50-70% загальної радіоактивності створював йод-131 (I-131) з періодом напіврозпаду 8,04 доби.
Протягом трьох днів після аварії кияни дихали повітрям, у кожному кубічному метрі якого було до 10 гарячих частинок (залишків ядерного палива).
Лише за рахунок внутрішнього бета- і гамма-опромінення жителі Києва протягом 1986 р. одержали дозу опромінення до 5 бер на людину.
Після аварії на ЧАЕС сумарна активність забруднення за стронцієм і цезієм становить 500 млн. кюрі. Значний "внесок" у забруднення роблять також більш живучі ізотопи ніобію-95, цезію-141, рутенію-101, стронцію-89, цирконію-95, цезію-144, ру-тенію-106, цезію-134, свинцю-210, ксенону-133, криптону-85.
Період напіврозпаду йоду-131 становить 8,04 доби. Через 8 днів після аварії на ЧАЕС його залишилося половина від попередньої кількості, ще через 8 днів - 1/4, потім 1/8, 1/16 і т.д. Тобто через 2 місяці активність йоду знизилася практично до нуля. Його ж біологічна дія на організм людини виявилася лише через 3 роки.
За офіційними даними, внаслідок аварії на ЧАЕС було забруднено радіонуклідами 3,5 млн. га сільськогосподарських угідь, 2,5 млн. га орних земель, 1,5 млн. га лісів і садів у 12 областях України. Через 10 років після аварії на ЧАЕС у зв'язку з високим рівнем забруднення (понад 15 Кі/км2) з користування вилучено 180 тис. га орних земель і 157 тис. га лісу.
На нове місце було переселено 186 населених пунктів (116 тис. жителів). Зона відчуження складає 2044 км2, її більша частина - 1856 км2 - забруднена радіоактивним цезієм, стронцієм і плутонієм. Повне розпадання плутонію настане через 23 тис. років, період напіврозпаду інших трансуранових елементів буде тривати 300 років. Спостерігається підвищення радіаційного фону проти природного на третині території України, забруднення цезієм-137 понад 1 Кі/км2 охоплює 7% території, 15% лісів і сільськогосподарських угідь. Сильне забруднення стронцієм-90 і цезієм-137 зареєстровано на площі, що перевищує 3 400 км2.
Від аварії на ЧАЕС постраждало 4,8 млн. людей. У районах жорсткого контролю близько 170 тисяч людей отримали дозу загального опромінення від 1 до 5 бер, біля 90 тисяч - від 5 до 10 бер.
Великі дози місцевого опромінення окремих органів були обумовлені дією радіоактивного йоду: з 1,5 млн. людей, які проживали в зоні радіоактивного забруднення, приблизно 1,2 млн. дорослого населення отримали дозу внутрішнього опромінення щитовидної залози до 300 бер, близько 150 тисяч чоловік - від 30 до 100 бер, майже 30 тисяч - більше 100 бер. Ще більш високими були дози опромінення щитовидної залози в дітей. Отримані дози ведуть до ризику виникнення злоякісних пухлин щитовидної залози з імовірністю 1 на 50 тисяч чоловік для дорослого населення і 1 на 12 тисяч - для дітей. За десять років померло 167653 особи з числа ліквідаторів (повідомлення прес-служби Кабінету Міністрів України в газеті "Урядовий кур'єр" № 77-78 від 25 квітня 1996 р.) У 4229 випадках встановлено причинний зв'язок смерті з радіаційним ураженням. Здоров'я ліквідаторів поступово погіршується: кількість здорових людей серед них зменшилася з 78% у 1987 році, до 20% у 1994 році. Збільшилася кількість серцево-судинних захворювань, хвороб крові і щитовидної залози.
Відділом неврології НЦРМ АМН України було проведено дослідження психічного здоров'я учасників ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС обох статей у віці 25-60 років. У всіх обслідуваних людей спостерігається виражений стрес з ознаками дезінтеграції інтелектуальної та емоціональної сфер. У 72,4% обстежених сприйняття радіаційного ризику як можливості виникнення віддалених генетичних наслідків опромінення стало потужним психотравмуючим фактором, що приводить до формування синдрому негарантованого або безнадійного майбутнього. Депресивний ефект виявляється в поєднанні зі зниженням загального рівня психічної активності.
У результаті досліджень виявилося, що для появи функціональних змін у нервовій системі достатньо дози опромінення 0,025-0,05 Грей. Зафіксовані випадки суїцидів. У ліквідаторів, що були в самому епіцентрі аварії, відмічені випадки пострадіаційної атрофії мозку.
За прогнозами загальне опромінення жителів районів жорсткого контролю може призвести до збільшення кількості уражень лейкемією (1-1,5 випадки на 1 млн. людей за рік) і онкологічних захворювань (5-7 випадків на 100 випадків звичайної смертності від раку).
Радіоактивне забруднення від ЧАЕС було виявлено і в інших країнах - Білорусії (уражено 500 тис. га землі, 215 тис. га стали зоною), Росії, Австрії, Угорщині, Італії, Польщі, Румунії, Туреччині, Німеччині, Англії, радіонукліди виявлені в Бразилії.
Щорічно витрати України на ліквідацію наслідків від ЧАЕС складають 1 млрд. доларів. Економічна "вартість" Чорнобиля за 10 років склала 200 млрд. доларів.
Таким чином, у процесі використання ядерної енергії у мирних цілях назва "мирний атом" була досить швидко втрачена. За прогнозами, що робили вчені в 60-х роках, імовірність аварій на АЕС мала бути дуже малою: одна аварія протягом 500000 років роботи реактора. Аварія на Чорнобильській АЕС довела протилежне. Ніякими аргументами про економічну ефективність АЕС жертви Чорнобильської АЕС не можуть бути виправдані.
5. Геліоенергетика
Одним із найбільш перспективних джерел енергії є "чисте" і практично невичерпне випромінювання Сонця. Сонячна радіація - електромагнітне випромінювання Сонця - основне джерело енергії для всіх процесів, що відбуваються в природі. Сонце завдяки високій температурі його плазми, зумовленій термоядерними реакціями, випромінює в міжпланетний простір величезну кількість теплової енергії - понад 4 • 1033ерг/сек. Як вважають фахівці, є всі підстави сподіватися, що завдяки прогресу науки і техніки сонячна енергія найближчим часом буде поставлена на службу людині.
Земна поверхня одержує сонячної енергії в 14-20 тис. разів більше нинішнього рівня світового енерговикористання.
Переваги сонячної енергії добре відомі: доступність, практична невичерпність, відсутність другорядних, забруднюючих навколишнє середовище, впливів. У той же час відомі і недоліки: низька щільність і переривчатість надходження, чергування дня і ночі.
Сонячна енергія може широко використовуватися в народному господарстві. Сонячна енергія може нагрівати воду для різних підприємств, господарств і домашніх потреб. Але найефективніше використовувати сонячну енергію для вироблення електричної. Найбільшого практичного застосування набули фотоелектричні і термодинамічні системи перетворення із застосуванням теплових двигунів.
Для розміщення геліоелектростанцій найбільш придатними є посушливі і пустельні зони, в яких річна кількість опадів не перевищує 250 мм. При ефективному перетворенні сонячної енергії в електричну, рівному 10%, достатньо використовувати всього 1% території пустельних зон для розміщення геліоелектростанцій, щоб забезпечити сучасний рівень енергоспоживання.
В Україні перша геліоелектростанція потужністю 5 МВт була споруджена в 1985 р. в Криму. За підрахунками, ділянка Кримського півострова площею в 100 км2 здатна забезпечити за рахунок використання сонячної енергії половину енергетичних потреб автономії. Сьогодні в Криму працює 36 геліостанцій, загальна площа сонячних колекторів складає понад 100 тис. м2. Більшість із них працює без накопичувачів енергії, яку б можна було використовувати в хмарну погоду або вночі.
6. Вітроенергетика
Енергія вітру залежить від його швидкості, а швидкість - від величини градієнта тиску. В місцях, де середня річна швидкість вітру дорівнює 4 м/с, вигідно використовувати вітродвигуни. Якщо швидкість вітру більша, то доцільно будувати вітроелектростанції. Найбільш придатними є степова і лісостепова зона Європейської частини СНД і Західного Сибіру, деякі райони Східного Сибіру і Далекого Сходу. Особливо сильні вітри (понад 6 м/с) на Крайній Півночі.
Від вітроелектростанцій на території СНД можна одержувати стільки електроенергії, скільки дадуть її ТЕС від спалювання 10 млрд. тонн нафти.
Невичерпні запаси енергії вітру людина може мати від освоєння стратосфери, де є струминні повітряні течії величезної швидкості.
В Україні перша вітроелектростанція потужністю 100 кВт була побудована в 1931 р. поблизу Севастополя. Фахівці вважають, що на одній тільки Арабатській стрілці (Сиваш) можна встановити 30 тис. вітроелектростанцій і одержати 2 млн. кВт електроенергії. Перспективними зонами будівництва групових вітроелектростанцій є яйли від Керчі до Севастополя. Вітроенергетика є екологічно чистим видом виробництва енергії, за винятком низькочастотного шуму працюючих вітряків та спорадичної загибелі птахів у лопатях вітродвигунів (Білявський та ін., 1993).
7. Біоенергетика
Перспективним напрямком є створення технологій енергетичного використання біомаси. Біомаса - органіка, яка утворюється в результаті фотосинтезу. її можна спалювати, перетворювати на метан або спирт.
Біомасу одержують на деревопереробних підприємствах і харчових виробництвах шляхом спалювання відходів рослинного походження. Ще один приклад - одержання шляхом спалювання відходів паперу. За деякими оцінками, дрова та відходи деревопереробної промисловості могли б на 20% задовольняти енергетичні проблеми. Але для задоволення цих потреб хоча б на кілька відсотків потрібно вирубувати ліс, що завдасть серйозних збитків навколишньому середовищу.
Спалювання деревини допустиме лише тоді, коли її можна одержувати без порушення екосистем (лісових), але й у цьому випадку вона забезпечить не більше 50% енергетичних потреб.
Використання біогазу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
