Министерство  науки и образования  Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования

Санкт-Петербургский  государственный 
университет сервиса и экономики

Институт  экономики и управления предприятиями сервиса   

Кафедра «Экономика природопользования и сервис экосистем» 
 

Реферат по дисциплине Экология

на  тему:

  Атомная энергетика и экологические последствия аварий

на  АЭС 
 
 
 
 
 
 

Выполнила: студентка 1го курса

заочной формы обучения

специальность: 080109 (0605)

Шилова  Анна Валерьевна 

                                                               Проверил(а):      
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2010 год

   Оглавление

   ВСТУПЛЕНИЕ 3

   ОСОБЕННОСТИ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ 6

   РЕСУРСЫ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ 7

   Воздействие атомных станций на окружающую среду 12

   Выбросы и сбросы вредных  веществ при эксплуатации АС Перенос радиоактивности в окружающей среде 13

   Воздействие радиоактивных выбросов на организм человека 13

   Ограничение опасных воздействий АС на экосистемы 15

   Уничтожение опасных отходов 17

   Заключение 22

   Используемая  литература 23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Вступление

   В настоящее время уже ни для  кого не является секретом то, что энергетика в настоящее время является важнейшей  отраслью народного хозяйства. Современная энергетика в настоящее время включает в себя разнообразные энергетические ресурсы, обеспечивает выработку, преобразование, передачу на расстояние и использование различных видов энергии. Таким образом высокий уровень развития энергетической системы вне всякого сомнения составляет фундаментальную основу экономики любого государства.

   На  протяжении всей своей истории эволюционное развитие человеческого сообщества теснейшим образом взаимосвязано  с использованием для удовлетворения своих потребностей природных ресурсов нашей планеты. Данный аспект напрямую обусловлен с непрерывным потреблением энергии, причем с каждым годом во все возрастающих масштабах. Однако, следует отметить, что подавляющее большинство природных ресурсов относится к категории не возобновляющихся.

   Проблемы  энергетики в прошлом столетии решались самым разнообразным способом. Бурное развитие промышленности потребовало  от человечества значительного количества энергии. Основным источником в прошлом  столетии стала электроэнергии. Соответственно, таким образом, в прошлом столетии произошло стимулирование бурного развития энергетики - отрасли, на которую ранее не обращали прежде столь значительного внимания.

   Основными источниками энергии исторически  были гидроэнергетика и тепловая энергетика. До середины прошлого столетия именно ГЭС и ТЭС были основными источниками электроэнергии в мире. Для таких электростанций было существенное ограничение в мощности и практически полной независимости от времени года. Подлинная революция в энергетике произошла после открытия энергии атомного ядра.

   В начале военные разработки в 40-е  годы прошлого века при создании принципиально  нового типа оружия, а затем при  создании ядерных реакторов открыли  перед человечеством огромные перспективы  по обеспечению электроэнергией. Эти перспективы до конца, по мнению некоторых аналитиков, еще не оценены.

   Не  смотря на все доводы "за" и "против" в настоящее время хорошо известно, что развитие атомной энергетики в первую очередь зависит от уровня общемировых энергетических потребностей, а также от научно-технического уровня развития той или иной конкретной страны .

   Высокая мощность атомных электростанций фактически сразу вывела АЭС в число наиболее важных стратегических объектов стран, где они располагаются.

   Однако, наряду с целым рядом, несомненно положительных качеств, которые несет с собой ядерная энергетика, существует целый ряд опасных аспектов, связанных с эксплуатацией атомных электростанций. Безопасная эксплуатация АЭС связана с громадной потенциальной опасностью, которая изначально обусловлена самой природой цепной реакции расщепления атомного ядра.

   Наиболее  опасные последствия представляют собой аварийные ситуации на атомных  станциях. Яркий пример катастрофы на Чернобыльской атомной электростанции, в результате которой в настоящее время целые регионы некогда благополучные, окажутся широкой полосой отчуждения, которые полностью лишены населения. Значительное число человеческих жертв среди спасателей и мирного населения в результате заражения также остаются основными причинами, по которым мировая общественность считает развитие атомной энергетики неоправданно опасным и дорогим способом получения электроэнергии во всем мире .

   Следует также отметить, что не смотря на бесприцедентные меры по восстановлению Чернобыльской АЭС производственная мощность самой станции снизилась после этого события снизилась более чем вдвое. А весь мир еще раз имел возможность осознать, какую же потенциальную опасность представляет собой атомная энергетика и какие последствия могут появиться в случае аварий на такого рода стратегических объектах.

   В этой связи вполне обосновано с самого начала развития атомной энергетики во всем мире стал вопрос о безопасности. Среди всех прочих аспектов особое место принадлежит вопросу об обеспечении медицинской безопасности при защите при авариях на атомных электростанциях.

   Чернобыльская катастрофа еще раз открыла миру всю пеструю картину сложности  решения задачи обеспечения медицинской  безопасности населения и обслуживающего станцию персонала в случае повторения такой ситуации. Чрезвычайная ситуация, которая возникла после событий 26 апреля 1986 года вместе с тем подарила миру огромное количество бесценного материала, который позволяет разработать комплекс эффективных мер по минимализации негативных последствий в случае проявления аналогичных аварий.

   В настоящее время разработка комплекса  мероприятий по обеспечению медицинской  защиты при авариях на атомных  станциях справедливо считаются  одним из важнейших направлений  исследования. Сейчас страны, на территории которых работают атомные электростанции усиленно ведут разработки комплекса медицинских мероприятий, которые обеспечили бы минимальные потери.

   Исходя  из вышесказанного мы сформулировали основную цель настоящей реферативной работы следующим образом: охарактеризовать основные разработанные мероприятия медицинской защиты при авариях на АЭС.

   Для достижения поставленной цели, в рамках настоящей работы мы решали следующие  составные задачи:

   1. Описать основные потенциальные  негативные последствия аварий  в результате аварий на атомных электростанциях;

   2. Охарактеризовать возможные направления  медицинских мероприятий в случае  возникновения аварий на атомных  электростанциях.

   В структурном плане настоящая  работа включает в себя введение, две  основные главы, заключения, а также список использованной литературы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Особенности атомной энергетики

   Энергия - это основа основ. Все блага цивилизации, все материальные сферы деятельности человека - от стирки белья до исследования Луны и Марса - требуют расхода  энергии. И чем дальше, тем больше.

     На сегодняшний день энергия  атома широко используется во  многих отраслях экономики. Строятся  мощные подводные лодки и надводные  корабли с ядерными энергетическими  установками. С помощью мирного  атома осуществляется поиск полезных ископаемых. Массовое применение в биологии, сельском хозяйстве, медицине, в освоении космоса нашли радиоактивные изотопы.

   В России имеется 9 атомных электростанций (АЭС), и практически все они  расположены в густонаселенной  европейской части страны. В 30-километровой зоне этих АЭС проживает более 4 млн. человек.

   Положительное значение атомных электростанций в  энергобалансе очевидно. Гидроэнергетика  для своей работы требует создание крупных водохранилищ, под которыми затапливаются большие площади  плодородных земель по берегам рек. Вода в них застаивается и теряет свое качество, что в свою очередь обостряет проблемы водоснабжения, рыбного хозяйства и индустрии досуга.

   Теплоэнергетические станции в наибольшей степени  способствуют разрушению биосферы и  природной среды Земли. Они уже истребили многие десятки тонн органического топлива. Для его добычи из сельского хозяйства и других сфер изымаются огромные земельные площади. В местах открытой добычи угля образуются «лунные ландшафты». А повышенное содержание золы в топливе является основной причиной выброса в воздух десятков миллионов тонн . Все тепловые энергетические установки мира выбрасывают в атмосферу за год до 250 млн. т золы и около 60 млн. т сернистого ангидрида.

   Атомные электростанции – третий «кит» в системе современной мировой энергетики. Техника АЭС, бесспорно, является крупным достижением НТП. В случае безаварийной работы атомные электростанции не производят практически никакого загрязнения окружающей среды, кроме теплового. Правда в результате работы АЭС (и предприятий атомного топливного цикла) образуются радиоактивные отходы, представляющие потенциальную опасность. Однако объем радиоактивных отходов очень мал, они весьма компактны, и их можно хранить в условиях, гарантирующих отсутствие утечки наружу. 

   АЭС экономичнее обычных тепловых станций, а, самое главное, при правильной их эксплуатации – это чистые источники  энергии.

   Вместе  с тем, развивая ядерную энергетику в интересах экономики, нельзя забывать о безопасности и здоровье людей, так как ошибки могут привести к катастрофическим последствиям.

   Всего с момента начала эксплуатации атомных  станций в 14 странах мира произошло  более 150 инцидентов и аварий различной  степени сложности. Наиболее характерные  из них: в 1957 г. – в Уиндскейле (Англия), в 1959 г. – в Санта-Сюзанне (США),  в 1961 г. –  в  Айдахо-Фолсе  (США), в 1979 г. – на АЭС Три-Майл-Айленд (США), в 1986 г. – на Чернобыльской АЭС (СССР).

     РЕСУРСЫ АТОМНОЙ  ЭНЕРГЕТИКИ

   Естественным  и немаловажным представляется вопрос о ресурсах самого ядерного топлива. Достаточны ли его запасы, чтобы обеспечить широкое развитие ядерной энергетики? По оценочным данным, на всем земном шаре в месторождениях, пригодных для разработки, имеется несколько миллионов тонн урана. Вообще говоря, это не мало, но нужно учесть, что в получивших ныне широкое распространение АЭС с реакторами на тепловых нейтронах практически лишь очень небольшая часть урана (около 1%) может быть использована для выработки энергии. Поэтому оказывается, что при ориентации только на реакторы на тепловых нейтронах ядерная энергетика по соотношению ресурсов не так уж много может добавить к обычной энергетике - всего лишь около 10%. Глобального решения надвигающейся проблемы энергетического голода не получается.

   Совсем  иная картина, иные перспективы появляются в случае применения АЭС с реакторами на быстрых нейтронах, в которых используются практически весь добываемый уран. Это означает, что потенциальные ресурсы ядерной энергетики с реакторами на быстрых нейтронах примерно в 10 раз выше по сравнению с традиционной (на органическом топливе). Больше того, при полном использовании урана становится рентабельной его добыча и из очень бедных по концентрации месторождений, которых довольно много на земном шаре. А это в конечном счете означает практически неограниченное (по современным масштабам) расширение потенциальных сырьевых ресурсов ядерной энергетики. 

   Итак, применение реакторов на быстрых  нейтронах значительно расширяет  топливную базу ядерной энергетики. Однако может возникнуть вопрос: если реакторы на быстрых нейтронах так хороши, если они существенно превосходят реакторы на тепловых нейтронах по эффективности использования урана, то почему последние вообще строятся? Почему бы с самого начала не развивать ядерную энергетику на основе реакторов на быстрых нейтронах?

   Прежде  всего следует сказать, что на первом этапе развития ядерной энергетики, когда суммарная мощность АЭС  была мала и U 235 хватало, вопрос о воспроизводстве не стоял так остро. Поэтому основное преимущество реакторов на быстрых нейтронах - большой коэффициент воспроизводства - еще не являлся решающим.

     В то же время вначале реакторы  на быстрых нейтронах оказались  еще не готовыми к внедрению.  Дело в том, что при своей  кажущейся относительной простоте (отсутствие замедлителя) они технически более сложны, чем реакторы на тепловых нейтронах. Для их создания необходимо было решить ряд новых серьезных задач, что, естественно, требовало соответствующего времени. Эти задачи связаны в основном с особенностями использования ядерного топлива, которые, как и способность к воспроизводству, по-разному проявляются в реакторах различного типа. Однако в отличие от последней эти особенности сказываются более благоприятно в реакторах на тепловых нейтронах.

   Первая  из этих особенностей заключается в том, что ядерное топливо не может быть израсходовано в реакторе полностью, как расходуется обычное химическое топливо. Последнее, как правило, сжигается в топке до конца. Возможность протекания химической реакции практически не зависит от количества вступающего в реакцию вещества. Ядерная же цепная реакция не может идти, если количество топлива в реакторе меньше определенного значения, называемого критической массой.

   Уран (плутоний) в количестве, составляющем критическую массу, не является топливом в собственном смысле этого слова. Он на время как бы превращается в некоторое инертное вещество наподобие железа или других конструкционных материалов, находящихся в реакторе. Выгорать может лишь та часть топлива, которая загружается в реактор сверх критической массы. Таким образом, ядерное топливо в количестве, равном критической массе, служит своеобразным катализатором процесса, обеспечивает возможность протекания реакции, не участвуя в ней.

   Естественно, что топливо в количестве, составляющем критическую массу, физически неотделимо в реакторе от выгорающего топлива. В тепловыделяющихся элементах, загружаемых в реактор, с самого начала помещается топливо как для создания критической массы, так и для выгорания. Значение критической массы неодинаково для различных реакторов и в общем случае относительно велико.

   Так, для серийного отечественного энергетического  блока с реактором на тепловых нейтронах ВВЭР-440 (водо-водяной энергетический реактор мощностью 440 МВт) критическая  масса U 235 составляет 700 кг. Это соответствует количеству угля около 2 млн. тонн. Иными словами, применительно к электростанции на угле той же мощности это как бы означает обязательное наличие при ней такого довольно значительного неприкосновенного запаса угля. Ни один кг из этого запаса не расходуется и не может быть израсходован, однако без него электростанция работать не может.

   Наличие такого крупного количества "замороженного" топлива, хотя и сказывается отрицательно на экономических показателях, но в  силу реально сложившегося соотношения затрат для реакторов на тепловых нейтронах оказывается не слишком обременительным. В случае же реакторов на быстрых нейтронах с этим приходится считаться более серьезно.

   Реакторы  на быстрых нейтронах обладают существенно  большей критической массой, чем реакторы на тепловых нейтронах (при заданных размерах реактора). Это объясняется тем, что быстрые нейтроны при взаимодействии со средой оказываются как бы более "инертными", чем тепловые. В частности, вероятность вызвать деление атома топлива (на единицы длины пути) для них значительно (в сотни раз) меньше, чем для тепловых. Для того чтобы быстрые нейтроны не вылетали без взаимодействия за пределы реактора и не терялись, их "инертность" необходимо компенсировать увеличением количества закладываемого топлива с соответствующим возрастанием критической массы.

   Чтобы реакторы на быстрых нейтронах не проигрывали  по сравнению с реакторами на тепловых нейтронах, нужно повышать мощность, развиваемую при заданных размерах реактора. Тогда количество "замороженного" топлива на единицу мощности будет соответственно уменьшаться. Достижение высокой плотности тепловыделения в реакторе на быстрых нейтронах и явилось главной инженерной задачей.

   Заметим, что сама по себе мощность непосредственно  не связана с количеством топлива, находящегося в реакторе. Если это количество превышает критическую массу, то в нем за счет созданной нестационарности цепной реакции можно развить любую требуемую мощность. Все дело в том, чтобы обеспечить достаточно интенсивный теплоотвод из реактора. Речь идет именно о повышении плотности тепловыделения, ибо увеличение, например, размеров реактора, способствующее увеличению теплоотвода, неизбежно влечет за собой и увеличение критической массы, т.е. не решает задачи.

     Положение осложняется тем, что для теплоотвода из реактора на быстрых нейтронах такой привычный и хорошо освоенный теплоноситель, как обычная вода, не подходит по своим ядерным свойствам. Она, как известно, замедляет нейтроны и, следовательно, понижает коэффициент воспроизводства. Газовые теплоносители (гелий и другие) обладают в данном случае приемлемыми ядерными параметрами. Однако требования интенсивного теплоотвода приводят к необходимости использовать газ при высоких давлениях (примерно 150 ат, или Па), что вызывает свои технические трудности.

   В качестве теплоносителя для теплоотвода  из реакторов на быстрых нейтронах  был выбран обладающий прекрасными  теплофизическими и ядерно-физическими  свойствами расплавленный натрий. Он позволил решить поставленную задачу достижения высокой плотности тепловыделения.

   Следует указать, что в свое время выбор "экзотического" натрия казался  очень смелым решением. Не было никакого не только промышленного, но и лабораторного  опыта его использования в  качестве теплоносителя. Вызывала опасения высокая химическая активность натрия при взаимодействие с водой, а также с кислородом воздуха, которая, как представлялось, могла весьма неблагоприятно проявиться в аварийных ситуациях.

   Потребовалось проведение большого комплекса научно-технических исследований и разработок, сооружение стендов и специальных экспериментальных реакторов на быстрых нейтронах, для того, чтобы убедиться в хороших технологических и эксплутационных свойствах натриевого теплоносителя. Как было при этом показано, необходимая высокая степень безопасности обеспечивается следующими мерами: во-первых, тщательностью изготовления и контроля качества всего оборудования, соприкасающегося с натрием; во-вторых, созданием дополнительных страховочных кожухов на случай аварийной протечки натрия; в-третьих, использованием чувствительных индикаторов течи, позволяющих достаточно быстро регистрировать начало аварии и принимать меры к ее ограничению и ликвидации.

   Кроме обязательного существования критической  массы есть еще одна характерная  особенность использования ядерного топлива, связанная с теми физическими условиями, в которых оно находится в реакторе. Под действием интенсивного ядерного излучения, высокой температуры и, в особенности, в результате накопления продуктов деления происходит постепенное ухудшение физико-математических, а также ядерно-физических свойств топливной композиции (смеси топлива и сырья). Топливо, образующее критическую массу, становится непригодным для дальнейшего использования. Его приходится периодически извлекать из реактора и заменять свежим. Извлеченное топливо для восстановления первоначальных свойств должно подвергаться регенерации. В общем случае - это трудоемкий, длительный и дорогой процесс.

   Для реакторов на тепловых нейтронах  содержание топлива в топливной композиции относительно небольшое - всего несколько процентов. Для реакторов на быстрых нейтронах соответствующая концентрация топлива значительно выше. Частично это связано с уже отмеченной необходимостью увеличивать вообще количество топлива в реакторе на быстрых нейтронах для создания критической массы в заданном объеме. Главное же заключается в том, что отношение вероятностей вызвать деление атома топлива или быть захваченным в атоме сырья различно для разных нейтронов. Для быстрых нейтронов оно в несколько раз меньше, чем для тепловых, и, следовательно, содержание топлива в топливной композиции реакторов на быстрых нейтронах должно быть соответственно больше. Иначе слишком много нейтронов будет поглощаться атомами сырья и стационарная цепная реакция деления в топливе окажется невозможной.

   Причем  при одинаковом накоплении продуктов  деления в реакторе на быстрых  нейтронах выгорит в несколько  раз меньшая доля заложенного  топлива, чем в реакторах на тепловых нейтронах. Это приведет соответственно к необходимости увеличить регенерацию ядерного топлива в реакторах на быстрых нейтронах. В экономическом отношении это даст заметный проигрыш.

   Но  кроме совершенствования самого реактора перед учеными все время  встают вопросы о совершенствовании  системы безопасности на АЭС, а также изучение возможных способов переработки радиоактивных отходов, преобразования их в безопасные вещества. Речь идет о методах превращения стронция и цезия, имеющих большой период полураспада, в безвредные элементы путем бомбардировки их нейтронами или химическими способами.  Теоретически это возможно, но в настоящий момент времени при современной технологии экономически нецелесообразно. Хотя может быть уже в ближайшем будущем будут получены реальные результаты этих исследований, в результате которых атомной энергии станет не только самым дешевым видом энергии, но и действительно экологически чистым.

   Воздействие атомных станций на окружающую сред

   Техногенные воздействия на окружающую среду  при строительстве и эксплуатации атомных электростанций многообразны. Обычно говорят, что имеются физические, химические, радиационные и другие факторы техногенного воздействия  эксплуатации АЭС на объекты окружающей среды.  
Наиболее существенные факторы -

1. локальное механическое воздействие на рельеф - при строительстве,
2. повреждение особей в технологических системах - при эксплуатации,
3. сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические и радиоактивные компоненты,
4. изменение характера землепользования и обменных процессов в непосредственной близости от АЭС,
5. изменение микроклиматических характеристик прилежащих районов.

   Возникновение мощных источников тепла в виде градирен, водоемов - охладителей при эксплуатации АЭС обычно заметным образом изменяет микроклиматические характеристики прилежащих районов. Движение воды в системе внешнего теплоотвода, сбросы технологических вод, содержащих разнообразные химические компоненты оказывают травмирующее воздействие на популяции, флору и фауну экосистем.

   Особое  значение имеет распространение  радиоактивных веществ в окружающем пространстве. В комплексе сложных  вопросов по защите окружающей среды  большую общественную значимость имеют  проблемы безопасности атомных станций (АС), идущих на смену тепловым станциям на органическом ископаемом топливе. Общепризнанно, что АС при их нормальной эксплуатации намного - не менее чем в 5-10 раз "чище" в экологическом отношении тепловых электростанций (ТЭС) на угле. Однако при авариях АС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей, экосистемы. Поэтому обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды от вредных воздействий АС - крупная научная и технологическая задача ядерной энергетики, обеспечивающая ее будущее. 
Отметим важность не только радиационных факторов возможных вредных воздействий АС на экосистемы, но и тепловое и химическое загрязнение окружающей среды, механическое воздействие на обитателей водоемов-охладителей, изменения гидрологических характеристик прилежащих к АС районов, т.е. весь комплекс техногенных воздействий, влияющих на экологическое благополучие окружающей среды.

   Выбросы и сбросы вредных  веществ при эксплуатации АС 
Перенос радиоактивности в окружающей среде

   Исходными событиями, которые развиваясь во времени, в конечном счете могут привести к вредным воздействиям на человека и окружающую среду, являются выбросы и сбросы радиоактивности и токсических веществ из систем АС. Эти выбросы делят на газовые и аэрозольные, выбрасываемые в атмосферу через трубу, и жидкие сбросы, в которых вредные примеси присутствуют в виде растворов или мелкодисперсных смесей, попадающие в водоемы. Возможны и промежуточные ситуации, как при некоторых авариях, когда горячая вода выбрасывается в атмосферу и разделяется на пар и воду.  
Выбросы могут быть как постоянными, находящимися под контролем эксплуатационного персонала, так и аварийными, залповыми. Включаясь в многообразные движения атмосферы, поверхностных и подземных потоков, радиоактивные и токсические вещества распространяются в окружающей среде, попадают в растения, в организмы животных и человека. На рисунке показаны воздушные, поверхностные и подземные пути миграции вредных веществ в окружающей среде. Вторичные, менее значимые для нас пути, такие как ветровой перенос пыли и испарений, как и конечные потребители вредных веществ на рисунке не показаны.