Контрольная работа по "Концепциям современного естествознания"

выходов из энергетического тупика. Только за 20 лет  (с середины 60-х  до

середины 80-х годов) мировая доля энергетики, получаемой на АЭС, возросла

практически с нулевых значений до 15-17%, а в ряде стран она стала

превалирующей. Ни один другой вид  энергетики не имел таких темпов роста. До

недавнего времени основные экологические  проблемы АЭС связывались с

захоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих  АЭС после

окончания допустимых сроков эксплуатации. Имеются данные, что стоимость  таких

ликвидационных работ составляет от 1/6 до 1/3 от стоимости самих АЭС.

Некоторые параметры воздействия  АЭС и ТЭС на среду представлены в таблице.

     Сравнение АЭС и ТЭС по расходу топлива и воздействию на среду. Мощность

электростанций  по 1000 мВт, работа в течение года ; (Б. Небел, 1993)

    

Факторы воздействия на среду	ТЭС	АЭС
Топливо	3,5 млн.т угля	1 ,5 т урана или 1000 тонны урановой руды
Отходы: углекислый газ сернистый ангидрид и другие соединения зола радиоактивные	10 млн.т 400 тыс.т 100 тыс.т -	- - - 2 т

 

При нормальной работе АЭС выбросы  радиоактивных элементов в среду  крайне

незначительны. В среднем они  в 2-4 раза меньше, чем от ТЭС одинаковой

мощности.

К маю 1986г. 400 энергоблоков, работавших в мире и дававших ; более 17%

электроэнергии, увеличили природный  фон радиоактивности не более  чем на

0,02%. До Чернобыльской катастрофы  в нашей стране никакая отрасль

производства не имела меньшего уровня производственного травматизма, чем АЭС.

За 30 лет до трагедии при авариях, и то по нерадиационным причинам, погибло

17 человек. После 1986 г. главную  экологическую опасность АЭС  стали связывать

с возможностью аварий. Хотя вероятность  их на современных АЭС и невелика, но

она и не исключается. К наиболее крупным авариям такого плана  относится

случившаяся на четвертом блоке  Чернобыльской АЭС.

По различным данным, суммарный  выброс продуктов деления от содержащихся в

реакторе составил от 3,5% (63 кг) до 28% (50 т). Для сравнения отметим, что

бомба, сброшенная на Хиросиму, дала только 740 г радиоактивного вещества.

В результате аварии на Чернобыльской  АЭС радиоактивному загрязнению

подверглась территория в радиусе  более 2 тыс. км, охватившая более 20

государств. В пределах бывшего  СССР пострадало 11 областей, где проживает 17

млн. человек. Общая площадь загрязненных территорий превышает 8 млн. га, или

80000 км2. В России наиболее значительно  пострадали Брянская, Калужская,

Тульская и Орловская области. Пятна загрязнений имеются в  Белгородской,

Рязанской, Смоленской, Ленинградской  и других областях. В результате аварии

погиб 31 человек и более 200 человек  получили дозу радиации, приведшую  к

лучевой болезни. 115 тыс. человек было эвакуировано из наиболее опасной (30-

километровой) зоны сразу после  аварии. Число жертв и количество

эвакуированных жителей увеличивается, расширяется зона загрязнения в

результате перемещения радиоактивных  веществ ветром, при пожарах, с

транспортом и т. п. Последствия  аварии будут сказываться на жизни  нескольких

поколений.

После аварии на Чернобыльской АЭС  отдельные страны приняли решение  о полном

запрете на строительство АЭС. В  их числе Швеция, Италия, Бразилия, Мексика.

Швеция, кроме того, объявила о намерении  демонтировать все действующие

реакторы (их 12), хотя они и давали около 45% всей электроэнергии страны.

Резко замедлились темпы развития данного вида энергетики в других странах.

Приняты меры по усилению защиты от аварий существующих, строящихся и

планируемых к строительству АЭС. Вместе с тем человечество осознает, что без

атомной энергетики на современном  этапе развития не обойтись. Строительство  и

ввод в строй новых АЭС  постепенно увеличивается. В настоящее  время в мире

действует более 500 атомных реакторов. Около 100 реакторов находится в  стадии

строительства.

На территории России расположено 9 АЭС, включающих 29 реакторов. Из них 22

реактора приходится на наиболее населенную европейскую часть страны. 11

реакторов относится к типу РБМК. На Чернобыльской АЭС произошло  разрушение

реактора этого типа. Много реакторов (по количеству больше, чем АЭС)

установлено на подводных лодках, ледоколах и даже на космических  Объектах.

В процессе ядерных реакций выгорает лишь 0,5-1,5% ядерного топлива. Ядерный

реактор мощностью 1000 МВт за год  работы

1ет около 60 т радиоактивных  отходов. Часть их подвергается  переработке, а

основная масса требует захоронения. Технология Захоронения довольно сложна и

дорогостояща. Отработанное топливо  обычно перегружается в бассейны выдержки,

где за несколько лет существенно  снижается радиоактивность и  тепловыделение.

Захоронение обычно проводится на глубинах не менее 500-600 шурфах. Последние

располагаются друг от друга на таком  растоянии, чтобы исключалась возможность

атомных реакций.

Неизбежный результат работы АЭС - тепловое загрязнение. На единицу  получаемой

энергии здесь оно в 2-2,5 раза больше, чем на ТЭС, где значительно больше

тепла отводится в атмосферу. Выработка 1 млн. кВт электроэнергии на ТЭС  дает

1,5 [КМ3 подогретых вод, на АЭС  такой же мощности объем подогретых  вод

достигает 3-3,5 км3.

Следствием больших потерь тепла  на АЭС является более низ-Кий  коэффициент их

полезного действия по сравнению с  ТЭС. На последних он равен 35^Ю%, а  на АЭС

- только 30-31 %.

В целом можно назвать следующие  воздействия АЭС на среду:

·         разрушение экосистем и их элементов (почв, грунтов, водоносных

структур и т. п.) в местах добычи руд (особенно при I открытом способе);

·         изъятие  земель под строительство самих  АЭС. Особенно значительные

территории отчуждаются под  строительство сооружений для подачи, отвода и

охлаждения подогретых вод. Для  электростанции мощностью 1000 МВт требуется

пруд-охладитель площадью около 800-900 га. Пруды могут заменяться гигантскими

градирнями с диаметром у  основания 100-120 м и высотой, равной 40-этажному

зданию;

·         изъятие  значительных объемов вод из различных  источников и Ш сброс

подогретых вод. Если эти воды попадают в реки и другие источники, в них

наблюдается потеря кислорода, увеличивается  вероятность цветения, возрастают

явления теплового стресса у  гидробионтов;

·         не исключено  радиоактивное загрязнение атмосферы, вод и почв в

процессе добычи и транспортировки  сырья, а также при работе АЭС,

складировании и переработке отходов, их захоронениях.

    

Некоторые пути решения  проблем современной энергетики

 

Несомненно, что в ближайшей  перспективе тепловая энергетика будет  оставаться

преобладающей в энергетическом балансе  мира и отдельных стран. Велика

вероятность увеличения доли углей  и других видов менее чистого  топлива в

получении энергии. В этой связи  рассмотрим некоторые пути и способы  их

использования, позволяющие существенно  уменьшать отрицательное воздействие  на

среду. Эти способы базируются в  основном на совершенствовании технологий

подготовки топлива и улавливания  вредных отходов. В их числе можно  назвать

следующие.

1. Использование и совершенствование  очистных устройств. В настоящее  время на

многих ТЭС улавливаются в основном твердые выбросы с помощью  различного вида

фильтров. Наиболее агрессивный загрязнитель - сернистый ангидрид на многих

ТЭС не улавливается или улавливается в ограниченном количестве. В то же время

имеются ТЭС (США, Япония), на которых  производится практически полная очистка

от данного загрязнителя, а также  от окислов азота и других вредных

полютантов. Для этого используются специальные десульфурационные (для

улавливания диоксида и триоксида  серы) и денитрификационные (для  улавливания

окислов азота) установки. Наиболее широко улавливание окислов серы и азота

осуществляется посредством пропускания  дымовых газов через раствор  аммиака.

Конечными продуктами такого процесса являются аммиачная селитра, используемая

как минеральное удобрение, или  раствор сульфита натрия (сырье для  химической

промышленности). Такими установками  улавливается до 96% окислов серы и  более

80% оксидов азота. Существуют  и другие методы очистки от  названных газов.

2. Уменьшение поступления соединений  серы в атмосферу посредством

предварительного обессеривания (десульфурации) углей и других видов топлива

(нефть, газ, горючие сланцы) химическими  или физическими методами. Этими

методами удается извлечь из топлива от 50 до 70% серы до момента  его

сжигания. ' 3. Большие и реальные возможности уменьшения или стабилизации

поступления загрязнений в среду  связаны с экономией электроэнергии. Особенно

велики такие возможности для  России за счет снижения энергоемкости  получаемых

изделий. Например, в США на единицу  получаемой продукции расходовалось  в

среднем в 2 раза меньше энергии, чем  в бывшем СССР. В Японии такой  расход был

меньшим в три раза. Не менее  реальна экономия энергии за счет уменьшения

металлоемкости продукции, повышения  ее качества и увеличения

продолжительности жизни изделий. Перспективно энергосбережение за счет

перехода на наукоемкие технологии, связанные с использованием компьютерных и

других устройств.

4. Не менее значимы возможности  экономии энергии в быту и  на производстве за

счет совершенствования изоляционных свойств зданий. Реальную экономию энергии

дает замена ламп накаливания с  КПД около 5% флуоресцентными, КПД  которых в

несколько раз выше.

Крайне расточительно использование  электрической энергии для получения  тепла.

Важно иметь в виду, что получение  электрической энергии на ТЭС  связано с

потерей примерно 60-65% тепловой энергии, а на АЭС - не менее 70% энергии.

Энергия теряется также при передаче ее по проводам на расстояние. Поэтому

прямое сжигание топлива для  получения тепла, особенно газа, намного

рациональнее, чем через превращение  его в электричество, а затем  вновь в

тепло.

5. Заметно повышается также КПД  топлива при его использовании  вместо ТЭС на

ТЭЦ. В последнем случае объекты  получения энергии приближаются к местам ее

потребления и тем самым уменьшаются  потери, связанные с передачей  на

расстояние. Наряду с электроэнергией  на ТЭЦ используется тепло, которое

улавливается охлаждающими агентами. При этом заметно сокращается  вероятность

теплового загрязнения водной среды. Наиболее экономично получение энергии  на

небольших установках типа ТЭЦ (иогенирование) непосредственно в зданиях. В

этом случае потери тепловой и электрической  энергии снижаются до минимума.

Такие способы в отдельных странах  находят все большее применение.

    

Альтернативные  источники получения энергии

 

Основные современные источники  получения энергии (особенно ископаемое

топливо) можно рассматривать в  качестве средства решения энергетических

проблем на ближайшую перспективу. Это связано с их исчерпанием  и неизбежным

загрязнением среды. В этой связи  важно познакомиться с возможностями

использования новых источников энергии, которые позволили бы заменить

существующие. К таким источникам относится энергия солнца, ветра, вод,

термоядерного синтеза и других источников.

    

Солнце как  источник тепловой энергии

 

Это практически неисчерпаемый  источник энергии. Ее можно использовать прямо

(посредством улавливания техническими  устройствами) или опосредствованно

через продукты фотосинтеза, круговорот воды, движение воздушных масс и  другие

процессы, которые обусловливаются  солнечными явлениями.

Использование солнечного тепла - наиболее простой и дешевый путь решения

отдельных энергетических проблем. Подсчитано, что в США для обогрева

помещений и горячего водоснабжения  расходуется около 25% производимой в

стране энергии. В северных странах, в том числе и в России, эта  доля заметно

выше. Между тем значительная доля тепла, необходимого для этих целей, может

быть получена посредством улавливания  энергии солнечных лучей. Эти

возможности тем значительнее, чем  больше прямой солнечной радиации поступает

на поверхность земли.

Наиболее распространено улавливание  солнечной энергии посредством  различного

вида коллекторов. В простейшем виде это темного цвета поверхности  для

улавливания тепла и приспособления для его накопления и удержания. Оба блока

могут представлять единое целое. Коллекторы помещаются в прозрачную камеру,

которая действует по принципу парника. Имеются также устройства для

уменьшения рассеивания энергии (хорошая изоляция) и ее отведения, например,

потоками воздуха или воды.

Еще более просты нагревательные системы  пассивного типа. Циркуляция

теплоносителей здесь осуществляется в результате конвекционных токов:

нагретый воздух или вода поднимаются  вверх, а их место занимают более