Використання атомної енергії: переваги та недоліки

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ДЕРЖАВНОГО УПРАВЛІННЯ ПРИ ПРЕЗИДЕНТОВІ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ РЕГІОНАЛЬНИЙ ІНСТИТУТ ДЕРЖАВНОГО УПРАВЛІННЯ 

     Кафедра управління персоналом і економіки праці 
 
 

     Реферат

     з дисципліни «Регіональна економіка. Модуль2. Екологія»

     на  тему: «Використання атомної енергії: переваги та недоліки» 
 
 

Виконала:

Студентка групи УД2-07      Кришталь М.І. 
 

Перевірила:

к.е.н., доц. каф. управління персоналом     Крамарева О.С.

та економіки  праці 
 
 
 
 

     Харків - 2010

     План: 

     Вступ

     1. Плюси і мінуси галузі з точки зору екології

     2. Атомна енергетика XXI століття

     3. Проблеми енергетики 

     Висновок

     Використана література

 

      Вступ 

     Існує образний вираз, що ми живемо в епоху  трьох «Е»: економіка, енергетика, екологія. При цьому екологія як наука і  спосіб мислення залучає усе більш пильну увагу людства.

     Екологію  розглядають як науку і навчальну  дисципліну, що покликана вивчати  взаємини організмів і середовища у  всій їхній розмаїтості. При цьому  під середовищем розуміється  не тільки світ неживої природи, а  і вплив одних організмів чи їхніх співтовариств на інші організми і співтовариства.

     Термін  «екологія» був введений німецьким  натуралістом Э. Геккелем у 1866 році й  у дослівному перекладі з грецького  означає науку про будинок (ойкос - будинок, житло; логос - навчання).

     В даний час термін «екологія» істотно трансформувався. Вона стала більше орієнтована на людину в зв'язку з її винятково масштабним і специфічним впливом на середовище.

     Сказане дозволяє доповнити визначення «екології» і назвати задачі, які вона покликана  вирішувати в даний час. Сучасну екологію можна розглядати як науку, що займається вивченням взаємин організмів, у тому числі і людини, із середовищем, визначенням масштабів і припустимих меж впливу людського суспільства на середовище, можливостей зменшення цих впливів чи їхньої повної нейтралізації. У стратегічному плані - це наука про виживання людства і вихід з екологічної кризи, що здобувала глобальні масштаби - у межах усієї планети Земля.

     Стає  усе більш ясним, що людина дуже мало знає про середовище, у якому вона живе, особливо про механізми, що формують і зберігають середовище. Розкриття цих механізмів (закономірностей) - одна з найважливіших задач сучасної екології й екологічного утворення. Ясно, що вона може зважуватися лише за умови вивчення не тільки «Будинку», але і його мешканців, їхнього способу життя.

 

      1. Плюси і мінуси  галузі з точки  зору екології 

     Традиційно  людство для отримання енергії  користувалося лише двома джерелами. Спочатку це було спалювання деревини, пізніше — викопного палива, їх лише частково доповнювало використання енергії текучої води. Отримання енергії за рахунок спалювання викопного палива супроводжується значним забрудненням природного середовища. Тому наприкінці XX століття було висунуто на порядок денний пошук альтернативних засобів отримання енергії — перш за все, електрики та тепла. Але як традиційні, так і альтернативні енергоджерела мають свої плюси та мінуси з точки зору екології.

     Атомна  енергетика. Атомні електростанції (АЕС) мають чимало уявних переваг: займають мало площі, маловідходні, у них немає безпосередніх викидів пилу, вуглекислого газу, окислів сірки та азоту і т.п. Паливо, на якому вони працюють, має високу теплотворну здатність, має властивість бридінгу, тобто відтворюється в процесі роботи АЕС. За станом на 1990 рік у світі працювало 430 атомних реакторів, які виробляли приблизно 400 МВт енергії.

   Подивимося на енергетику через призму концепції сталого розвитку. У 1987 році Комісія Брундтланд дала загальноприйняте на сьогодні визначення, сформулювавши сталий розвиток як такий, що «задовольняє потреби і сподівання теперішнього покоління та не наражає на небезпеку здатність майбутніх поколінь задовольняти свої потреби». Згідно з цим принципом при оцінці сталості енерговиробництва необхідно враховувати такі фактори:

• доступність і ефективність палива;
• землекористування;
• екологічні наслідки розміщення відходів;
• можливості повторного енергетичного циклу;
• доступність і конкурентоспроможність, включаючи сюди зовнішні та соціальні витрати;
• кліматичні зміни.

   Проаналізуємо, чи враховує ці фактори атомна енергетика.

   Доступність і ефективність палива. Основа ядерного палива — уран, який, крім атомної енергетики, не має іншого конструктивного застосування. Природно-біологічні процеси спираються на кисень, водень, вуглець та азот. Використання урану не втручається до жодного з них і, таким чином, залишає цінні ресурси для інших застосувань. Україна має власні поклади урану. Також уранові родовища є в багатьох політично стабільних країнах. Величезна кількість урану міститься у морській воді. За оцінками фахівців, його світових запасів вистачить на декілька тисячоліть.

   Землекористування. Україна має високорозвинуте сільське господарство, а тому питання відчуження ґрунтів під промислові об’єкти є вельми гострим. АЕС вимагають найменшої площі у порівнянні з іншими електростанціями. Треба також зважати на те, що сонячна та вітрова енергії можуть з максимальною ефективністю використовуватися тільки у місцях із сприятливими природними умовами (в інших місцях потрібні великі вкладення у підтримуючі виробничі потужності). У нашій країні такі умови є лише у південних областях (Миколаївська, Херсонська, Одеська) та у Криму. Використання біомаси для широкомасштабного виробництва енергії можливе тільки у малонаселених країнах із сприятливими кліматичними умовами. Клімат у нас добрий, але, спрямовуючи свою політику землекористування переважно на виробництво продуктів харчування, Україна не може собі дозволити відводити великі площі для вирощування енергопостачальної біомаси.

   Екологічні  наслідки розміщення відходів. Технологічні відходи електростанцій або упаковують у контейнери, або «розсіюють». Досить малі за об’ємами відходи ядерної енергетики ніколи не викидали в повітря, у тепловій же енергетиці велика частина відходів розпорошується в атмосфері. При цьому оксиди сірки й азоту з’єднуються з атмосферною вологою і спричинюють кислотні дощі; вуглекислий газ сьогодні визнаний головною складовою парникових газів; а важкі метали і арсен (миш’як) осідають на ґрунт. Усі ці шкідливі речовини ми вдихаємо, споживаємо їх разом з овочами, годуємо забрудненим сіном домашніх тварин, отруюючи їхнє молоко і м’ясо. Окрім цього, треба пам’ятати, що тоді як рівень радіації з часом понижується і врешті-решт зникає зовсім, токсичні матеріали (важкі метали) існують вічно.

   Кліматичні  зміни. Зростання СO2 в атмосфері, пов’язане з людською діяльністю, на 75% викликане спаленням органічного палива, а значна частина решти 25% — масштабним зменшенням площі лісів. На сьогодні лише ядерна та гідроенергетика є серйозними джерелами безвуглецевого та економічного виробництва енергії. В той час, як росте наукове розуміння процесів глобального потепління, треба все більше спиратися на джерела енергії, що не викидають до атмосфери парникових газів – такі як поновлювані джерела та атомна енергія.

     Тут ураховується повний паливний цикл, у  тому числі автомобільні перевезення  палива й устаткування.

     Конкурентоспроможність. При економічній оцінці будь-якої технології енерговиробництва необхідно враховувати повні зовнішні та соціальні витрати, зокрема екологічні ефекти для паливного циклу, вплив на суспільство (в т. ч. на зайнятість, здоров’я тощо) у локальному, регіональному та глобальному вимірах.

     Експлуатаційні  та фінансові витрати для різних технологій залежать у різних країнах  від місцевих умов та прийнятих облікових ставок. Зовнішні витрати в атомній енергетиці покривають потенційні витрати у випадку великих аварій, при тому імовірність таких аварій не є великою.

     Якщо  враховувати лише експлуатаційні та фінансові витрати, то найдешевшими є атомна енергія та природний газ. Якщо брати до уваги ще й зовнішні витрати, то найпривабливішою стає атомна енергія.

     Негативні сторони ядерної енергетики.

     Однак у сучасної атомної енергетики є  й істотні недоліки. Є в атомної енергетики чимало вразливих місць. ККД сучасних АЕС щодо випалювання палива всього 30-40%. АЕС потужністю в 1 тисячу МВт за рік споживає 3 т урану й дає у вигляді відходів 300 кг плутонію і 1100 кг інших речовин, що розкладаються. До цього часу не розроблені способи їхнього знешкодження. При роботі АЕС вилучається досить багато води. Йдуть й експлуатаційні радіоактивні викиди. Відходи від АЕС по суті становлять велику небезпеку для людства, більшу, ніж навіть окремі аварії на них.

     Вона  дає значно менше відходів, ніж  інші енергогенеруючі технології (а потім ще й ізолює їх), але відходи все ж такі існують. Безпека поховання великої кількості радіоактивних відходів на десятки і сотні тисяч років викликає сумнів через надійність таких довготривалих фізично-геологічних прогнозів. Невідомо також, яку роль ці штучні поклади небезпечних речовин відіграють у життєдіяльницьких процесах наступних земних цивілізацій. 

     2. Атомна енергетика XXI століття

     Щоб продуктивно розвиватися далі, атомна енергетика має відповідати цілій  низці вимог, серед яких:

1. необмежене забезпечення людства паливними ресурсами шляхом ефективного використання природного урану, а надалі і торію;
2. унеможливлення важких аварій із радіаційними викидами (які тягнуть за собою евакуацію населення) за будь-яких відмов устаткування, помилок персоналу та зовнішніх впливів;
3. екологічно безпечні виробництва енергії й утилізації відходів шляхом замкнення паливного циклу зі спаленням у реакторі довгоживучих актиноїдів і продуктів ділення;
4. перекриття каналу поширення ядерної зброї, пов’язаного з ядерною енергетикою, через поступове виключення з неї технологій вилучення плутонію, а також через забезпечення фізичного захисту ядерного палива від крадіжок;
5. економічна конкурентноздатність за рахунок зниження вартості та відтворення палива, підвищення ефективності термодинамічного циклу, розв’язання проблем безпеки АЕС без ускладнення їхніх конструкцій і висунення особливо жорстких вимог до персоналу та устаткування.

     Сьогодні  в різних країнах ведеться активний пошук ядерних технологій для  майбутнього. Багато хто повернувся до реакторних концепцій, від яких раніше відмовився на користь швидких реакторів.

     Це  такі концепції, як:

• циркулювання рідкосольового палива;
• використання підкритичних реакторів з прискорювальними або іншими джерелами нейтронів тощо.

   Інші продовжують роботу над швидкими реакторами традиційного типу, розраховуючи на зниження їхньої вартості шляхом оптимізації конструкції і переходу до серійного будівництва. Але навряд чи можна сподіватися на технічну розробку і демонстрацію усієї величезної кількості досліджуваних варіантів. Малоймовірно також, що розрізнені, не об’єднані хоча б єдиним розумінням мети, дослідження «самі собою» приведуть до оптимального варіанту. Отож зусилля вчених світу щодо розробки нової довгострокової концепції ядерної енергетики треба скоординувати та сконцентрувати.

     В ідеалі треба було б сподіватися  на вироблення концептуальної технології, згідно з якою паливом слугував би природний незбагачений уран, а рівень радіаційної небезпеки отримуваних  відходів не перевищував відповідного початкового рівня руди (і водночас при всьому цьому щоб не було аварій).

     Теоретична  можливість створення великомасштабної ядерної енергетики, яка б відповідала  згаданим критеріям, є вельми реальною. За основу такої енергетики могли  б послужити великопотужні швидкі реактори в циклі U-Pu з коефіцієнтом відтворення КВ»1. Тобто у такий реактор завантажується так зване рівноважне паливо із суміші природного урану та плутонію. У процесі роботи плутоній вигоряє як паливо, а під дією утворюваних нейтронів із 238U напрацьовується знову ж таки плутоній. Таким чином, після закінчення роботи у відпрацьованому паливі виявляється стільки Pu, скільки було завантажено, а тому при новому завантаженні реактора плутоній не треба ні витягати, ані додавати. Для коригування складу палива слід лише додавати U — задля компенсації спаленої частини. Отже, технологія зводиться тут в основному до очищення палива від продуктів ділення. При цьому довгоживучі радіонукліди повертаються в реактор для трансмутації, а високоактивні Sr та Cs повинні витримуватися у тимчасовому сховищі 100-200 років. Після зниження активності ці відходи навічно ховатимуться згідно із згадуваним вище принципом радіаційно-міграційної еквівалентності. Окрім усього іншого, у швидкому реакторі можна допалювати і радіоактивні відходи з теплових (“повільних”) реакторів.