Основные типы атомных электростанций и их радиоактивные выбросы

Содержание

 

Введение

1 Основные типы атомных электростанций и их радиоактивные выбросы

2. Влияние АЭС на окружающую среду и особенности санитарно-гигиенических требований к их работе

3. Контроль выбросов АЭС. Опыт эксплуатации

Заключение

Список используемых источников

Введение

 

Актуальность. Загрязнение окружающей среды - нежелательное изменение ее свойств в результате антропогенного поступления различных веществ и соединений. Оно приводит или может привести в будущем к вредному воздействию на литосферу, гидросферу, атмосферу, на растительный и животный мир, на здания, конструкции, материалы, на самого человека. Оно подавляет способность природы к самовосстановлению своих свойств.

Загрязнение окружающей среды человеком имеет длительную историю. Еще жители Древнего Рима жаловались на загрязненность вод реки Тибр. Жителей Афин и Древней Греции беспокоило загрязнение акватории порта Пирей. Уже в средние века появились законы об охране окружающей среды.

Загрязнение атмосферы происходит в результате работы промышленности, транспорта, а также различных топок, которые в совокупности ежегодно выбрасывают "на ветер" миллиарды тонн твердых и газообразных частиц. Основные загрязнители атмосферы - окись углерода (СО) и сернистый газ (SO2), образующиеся, прежде всего, при сжигании минерального топлива, а также оксиды серы, азота, фосфора, свинец, ртуть, алюминий и другие металлы. При этом движущей силой любого производства является энергия.

Тот факт, что в распоряжении человека оказалось большое количество относительно дешевой энергии, в значительной степени способствовало индустриализации и развитию общества. Однако в настоящее время при огромной численности населения и производство, и потребление энергии становится потенциально опасным. Наряду с локальными экологическими последствиями, сопровождающимися загрязнением воздуха, воды и почвы, существует опасность изменения мирового климата в результате действия парникового эффекта.

Мы стоим перед дилеммой: с одной стороны, без энергии нельзя обеспечить благополучия людей, а с другой – сохранение существующих темпов ее производства и потребления может привести к разрушению окружающей среды, и как следствие - к снижению жизненного уровня и даже нанести серьезный ущерб человеческой популяции, влияя на генетический код человека.

Цель данной контрольной работы – рассмотреть влияние атомных электростанций на экологию.

В соответствии с поставленной целью, определяем следующие задачи:

- рассмотреть различные типы ядерных реакторов и определить их влияние на экологию;

- определить возможные способы снижения экологического вреда, наносимого деятельностью АЭС.

Заключение

 

Учитывая результаты существующих прогнозов по истощению к середине - концу следующего столетия запасов нефти, природного газа и других традиционных энергоресурсов, а также сокращение потребления угля (которого, по расчетам, должно хватить на 300 лет) из-за вредных выбросов в атмосферу, а также употребления ядерного топлива, которого при условии интенсивного развития реакторов-размножителей хватит не менее чем на 1000 лет можно считать, что на данном этапе развития науки и техники тепловые, атомные и гидроэлектрические источники будут еще долгое время преобладать над остальными источниками электроэнергии. Уже началось дорожание нефти, поэтому тепловые электростанции на этом топливе будут вытеснены станциями на угле.

Некоторые ученые и экологи в конце 1990-х гг. говорили о скором запрещении государствами Западной Европы атомных электростанции. Но исходя из современных анализов сырьевого рынка и потребностей общества в электрической энергии, эти утверждения выглядят неуместными.

Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г. свидетельствует о том, что случаи радиоактивного загрязнения атмосферы также нельзя полностью исключить.

Даже работая в штатном режиме, без аварий и инцидентов, любая АЭС наносит существенный (и далеко еще не познанный) вред биосфере и населению. Этот вред связан с неизбежными выбросами образующихся в реакторе радионуклидов:

· распространение радионуклидов с аэрозольными выбросами ("через трубу");

· распространение радионуклидов с жидкими отходами (водой);

· распространение радионуклидов с твердыми радиоактивными отходами.

Часто атомщики говорят: поскольку большая часть выбрасываемых АЭС радионуклидов короткоживущие (существуют несколько часов или суток), то за это время они не могут нанести существенного ущерба живой природе и человеку.

Считать короткоживущие радионуклидов безопасными только по причине их быстрого исчезновения наивно и ошибочно. В результате Чернобыльской катастрофы нескольких часов и дней хватило, чтобы радиоактивный йод (йод-133, период полураспада 21 час и йод-131, период полураспада 8 суток) попал в ткани щитовидной железы у многих тысяч детей и вызвал там изменения. Малые уровни облучения от АЭС могут оказывать большой эффект и потому, что они действуют постоянно, на протяжении длительного времени.

Содержание

 

Введение

1 Основные типы атомных электростанций и их радиоактивные выбросы

2. Влияние АЭС на окружающую среду и особенности санитарно-гигиенических требований к их работе

3. Контроль выбросов АЭС. Опыт эксплуатации

Заключение

Список используемых источников

Введение

 

Актуальность. Загрязнение окружающей среды - нежелательное изменение ее свойств в результате антропогенного поступления различных веществ и соединений. Оно приводит или может привести в будущем к вредному воздействию на литосферу, гидросферу, атмосферу, на растительный и животный мир, на здания, конструкции, материалы, на самого человека. Оно подавляет способность природы к самовосстановлению своих свойств.

Загрязнение окружающей среды человеком имеет длительную историю. Еще жители Древнего Рима жаловались на загрязненность вод реки Тибр. Жителей Афин и Древней Греции беспокоило загрязнение акватории порта Пирей. Уже в средние века появились законы об охране окружающей среды.

Загрязнение атмосферы происходит в результате работы промышленности, транспорта, а также различных топок, которые в совокупности ежегодно выбрасывают "на ветер" миллиарды тонн твердых и газообразных частиц. Основные загрязнители атмосферы - окись углерода (СО) и сернистый газ (SO2), образующиеся, прежде всего, при сжигании минерального топлива, а также оксиды серы, азота, фосфора, свинец, ртуть, алюминий и другие металлы. При этом движущей силой любого производства является энергия.

Тот факт, что в распоряжении человека оказалось большое количество относительно дешевой энергии, в значительной степени способствовало индустриализации и развитию общества. Однако в настоящее время при огромной численности населения и производство, и потребление энергии становится потенциально опасным. Наряду с локальными экологическими последствиями, сопровождающимися загрязнением воздуха, воды и почвы, существует опасность изменения мирового климата в результате действия парникового эффекта.

Мы стоим перед дилеммой: с одной стороны, без энергии нельзя обеспечить благополучия людей, а с другой – сохранение существующих темпов ее производства и потребления может привести к разрушению окружающей среды, и как следствие - к снижению жизненного уровня и даже нанести серьезный ущерб человеческой популяции, влияя на генетический код человека.

Цель данной контрольной работы – рассмотреть влияние атомных электростанций на экологию.

В соответствии с поставленной целью, определяем следующие задачи:

- рассмотреть различные типы ядерных реакторов и определить их влияние на экологию;

- определить возможные способы снижения экологического вреда, наносимого деятельностью АЭС.

Основные типы атомных электростанций и их радиоактивные выбросы

 

Атомная электростанция (АЭС) – электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Генератором энергии на АЭС является атомный реактор. Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжёлых элементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию. АЭС работает на ядерном горючем (в основном 233U, 235U. 239Pu). Установлено, что мировые энергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний и др.) существенно превышают энергоресурсы природных запасов органического топлива (нефть, уголь, природный газ и др.). Это открывает широкие перспективы для удовлетворения быстро растущих потребностей в топливе. Кроме того, необходимо учитывать всё увеличивающийся объём потребления угля и нефти для технологических целей мировой химической промышленности, которая становится серьёзным конкурентом тепловых электростанций. Несмотря на открытие новых месторождений органического топлива и совершенствование способов его добычи, в мире наблюдается тенденция к относительному увеличению его стоимости. Это создаёт наиболее тяжёлые условия для стран, имеющих ограниченные запасы топлива органического происхождения. Очевидна необходимость быстрейшего развития атомной энергетики, которая уже занимает заметное место в энергетическом балансе ряда промышленных стран мира.

Первая в мире АЭС опытно-промышленного назначения мощностью 5 Мвт была пущена в СССР 27 июня 1954 г. в г. Обнинске. До этого энергия атомного ядра использовалась преимущественно в военных целях. Пуск первой АЭС ознаменовал открытие нового направления в энергетике, получившего признание на 1-й Международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии (август 1955, Женева).

Наиболее часто на АЭС применяются 4 типа реакторов на тепловых нейтронах: 1) водо-водяные с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя; 2) графито-водные с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем; 3) тяжеловодные с водяным теплоносителем и тяжёлой водой в качестве замедлителя; 4) графито-газовые с газовым теплоносителем и графитовым замедлителем.

Выбор преимущественно применяемого типа реактора определяется, главным образом, накопленным опытом в реакторостроении, а также наличием необходимого промышленного оборудования, сырьевых запасов и т. д.

На АЭС, тепловой реактор которой охлаждается водой, обычно пользуются низкотемпературными паровыми циклами. Реакторы с газовым теплоносителем позволяют применять относительно более экономичные циклы водяного пара с повышенными начальными давлением и температурой. При работе реактора концентрация делящихся изотопов в ядерном топливе постепенно уменьшается. Поэтому со временем их заменяют свежими. Ядерное горючее перезагружают с помощью механизмов и приспособлений с дистанционным управлением. Отработавшие ТВЭЛы переносят в бассейн выдержки, а затем направляют на переработку.

При авариях в системе охлаждения реактора для исключения перегрева и нарушения герметичности оболочек ТВЭЛов предусматривают быстрое (в течение несколько секунд) глушение ядерной реакции; аварийная система расхолаживания имеет автономные источники питания.

Экономичность АЭС определяется её основными техническими показателями: единичная мощность реактора, кпд, энергонапряжённость активной зоны, глубина выгорания ядерного горючего, коэффициент использования установленной мощности АЭС за год. Для экономики АЭС характерно, что доля топливной составляющей в себестоимости вырабатываемой электроэнергии 30-40% (на ТЭС 60-70%).

Из-за аварии в Чернобыле в 1986 году программа развития атомной энергетики была сокращена. После значительного увеличения производства электроэнергии в 80-е годы темпы роста замедлились, а в 1992-1993 гг. начался спад. При правильной эксплуатации, АЭС – наиболее экологически чистый источник энергии. Их функционирование не приводит к возникновению “парникового” эффекта, выбросам в атмосферу в условиях безаварийной работы, и они не поглощают кислород.

Радиоактивные отходы появляются на АЭС из двух источников: главным является основной технологический контур АЭС, другим источником является вспомогательные установки, например, газовый контур, контур охлаждения. Источники радиоактивных отходов активационного происхождения, например, радиоактивные продукты коррозии или образующийся в процессах деления тритий (сверхтяжелый изотоп водорода), имеют активность, строго меняющуюся во времени по известному закону. Случайным источником являются продукты деления, попадающие в теплоноситель. Их активность в теплоносителе в каждый момент времени зависит от того, сколько негерметичных ТВЭЛов в этот момент эксплуатируется в активной зоне, какова степень их негерметичности. Поскольку этот процесс случаен, данный факт учитывается на АЭС при организации постоянного радиационного контроля за состоянием теплоносителя, количеством и темпом образования радиоактивных отходов.

Технологический процесс на атомной станции предусматривает постоянное удаление из теплоносителя присутствующих и образующихся в нем газов. Газообразные отходы образуются и при дегазации различных протечек теплоносителя, в бассейнах выдержки отработанного топлива, при дегазации растворов в баках выдержки.

Отводимые из контура и технологического оборудования газы состоят обычно из азота и водорода, содержат примеси водяного пара и содержат газообразные продукты деления - радионуклиды Kr, Xe, Ar. Перед выбросом в атмосферу газы вначале подвергают выдержке, в течение которой их активность уменьшается за счет распада радиоактивных нуклидов. Для исключения образования взрывоопасных смесей с водородом газы разбавляют азотом и сжигают в специальных устройствах.

Могут также образовываться радиоактивные отходы в форме аэрозолей - это микрокапли жидких радиоактивных сред и уносимые газовым потоком твердые микрочастицы. Аэрозоли могут также появляться в результате протечек теплоносителя. Радиоактивные аэрозоли и изотопы радиоактивного йода, которые также могут возникать при истечении теплоносителя, удаляются из помещений вентиляционными системами.Перед выбросом в атмосферу воздух, содержащий газы и аэрозоли, проходит очистку на аэрозольных и йодных фильтрах, а также на угольных фильтрах-адсорберах. Дозиметрический контроль за содержанием радионуклидов в удаляемом воздухе, контроль за работой систем вентиляции и эффективностью фильтров обязательно сопровождает процесс выведения газов из помещений АЭС.

 

2 Влияние АЭС на окружающую среду и особенности санитарно-гигиенических требований к их работе

 

Основное воздействие АЭС на живые организмы сказывается через канцерогенное влияние возникших и распространяемых от нее радионуклидов. Общее свойство радионуклидов - мощное мутагенное действие. Они могут вызывать мутации, т.е. изменять генетическое строение клетки, нарушать течение биохимических процессов и инициировать раковые заболевания.

Многие по-прежнему считают важным лишь общий уровень облучения, т.е. когда энергия атома рассматривается с точки зрения быстрого поражения живых организмов. Действительно, в случае с АЭС такое быстрое поражение случается лишь при авариях и катастрофах, однако при обычных условиях эксплуатации станции происходит постепенное накопление каждодневно небольших доз облучения. радионуклидов способны накапливаться в органах, тканях, почвах, водоемах и т.п. При этом их концентрация может возрастать в тысячи, и даже сотни тысяч раз. Это хорошо изученное в экологии явление так называемой биоаккумуляции радиоактивности.

Дополнительную сложность выяснению эффекта биоаккумуляции придает тот факт, что внутри организма радионуклидов распределены обычно неравномерно. Одни (например, тритий, радиоуглерод, рубидий-87, цезий-137) распределяются более или менее равномерно, другие концентрируются в определенных органах (например, стронций - в скелете, йод - в щитовидной железе).

Необходимо отметить, что концентрация радионуклидов зависит от множества факторов, а это значит, что даже незначительные исходные выбросы и концентрации радионуклидов могут непредсказуемо стать значимыми и опасными.

Один из самых обычных в выбросах АЭС радионуклид цезий-137. Он быстро "движется" в пищевых цепочках, и, попадая в организм человека, задерживается в мускульных клетках, являясь причиной одного из разновидностей раковых заболеваний саркомы.

Кроме того, к недостаткам АЭС можно отнести трудности, связанные с захоронением ядерных отходов, катастрофические последствия аварий и тепловое загрязнение используемых водоемов.

Безопасная работа АЭС может быть обеспечена при соблюдение следующих требований:

1) соблюдение принципа глубоко эшелонированной защиты, основанной на применении систем и барьеров на пути возможного выхода радиоактивных продуктов в окружающую среду и системы технических и организационных мер по защите барьеров и сохранению их эффективности;

2) существовании система локализации аварии, которая включает в себя герметичные ограждения - защитную оболочку (гермооболочку) и спринклерную систему. Защитная оболочка представляет собой строительную конструкцию с необходимым набором герметичного оборудования для транспортировки грузов при ремонте и прохода через оболочку трубопроводов, электрокабелей и людей (люки, шлюзы, герметичные проходки труб и кабелей и т.д.).

3) наличие массивных строительных конструкций, которые обеспечивают надежную защиту персонала и населения от ионизирующего излучения.

4) постоянный контроль параметров среды в гермооболочке в процессе эксплуатации (давления, температуры, активности).

5) наличие спринклерной системы, которая разбрызгивает холодную воду внутри гермооболочки, конденсирует образующийся при течах первого контура пар и тем самым снижает давление и температуру в оболочке. Спринклерная система используется также для организации связывания йода, содержащегося в паре и воздухе герметичных помещений, для Чего на всос спринклерных насосов добавляется специальный раствор с метаборатом калия. Система состоит из 3-х независимых каналов подачи спринклерного раствора под оболочку, каждый из которых состоит из спринклерного насоса, водоструйного насоса, бака химреагентов, арматуры и трубопроводов.

6) существование система обеспечения радиационной безопасности персонала АЭС и населения.