Атомная энергетика и экология. 2

Санкт-Петербургский  Государственный Политехнический  Университет

Факультет Управления и Информационных Технологий

Кафедра «Компьютерные и Информационные Технологии в Проектировании» 
 
 

                        Реферат

Тема: «Атомная энергетика и экология » 
 
 
 
 
 

     Преподаватель: Андрианова М.Ю.

     Выполнила: Бабкина Майя

     гр. 2241/1 
 

                                Санкт - Петербург

                                             2010

Содержание 

Введение 

Выбросы и сбросы вредных веществ при эксплуатации АЭС

Воздействие радиоактивных  выбросов на организм человека

АЭС и окружающая среда

Уничтожение опасных  отходов

Способы хранения ядерных отходов

Заключение 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Атомная энергетика базируется на получении  энергии при делении атомных ядер. До начала восьмидесятых годов ядерная (атомная) энергетика рассматривалась как экологически чистая замена тепловых электростанций. Однако при этом не учитывались загрязнения и расходы энергии, связанные с добычей, транспортировкой, обогащением и захоронением отходов.

     Печальный опыт аварий на АЭС, особенно опыт Чернобыля, а также аварии в Челябинской  области, показали, сколь тяжелы могут быть последствия ядерных катастроф.

     Производство  ядерной энергии оправдывается  лишь в том случае, если будут  найдены надежные решения всех связанных  с ней проблем, в первую очередь  средств значительного повышения  безопасности существующих объектов ядерной  энергетики и проблема захоронения  ядерных отходов.

     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:

• локальное механическое воздействие на рельеф - при строительстве;
• повреждение особей в технологических системах - при эксплуатации;
• сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические и радиоактивные компоненты;
• изменение характера землепользования и обменных процессов в непосредственной близости от АЭС;
• 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. Общепризнанно, что АЭС при их нормальной эксплуатации намного - не менее чем в 5-10 раз "чище" в  экологическом отношении тепловых электростанций (ТЭС) на угле. Однако при авариях АЭС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей, экосистемы. Поэтому обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды от вредных воздействий АЭС – главная проблема и крупная научная и технологическая задача ядерной энергетики, обеспечивающая ее будущее.

Отметим важность не только радиационных факторов возможных вредных воздействий  АЭС на экосистемы, но и тепловое и химическое загрязнение окружающей среды, механическое воздействие на обитателей водоемов-охладителей, изменения  гидрологических характеристик  прилежащих к АЭС районов, т.е. весь комплекс техногенных воздействий, влияющих на экологическое благополучие окружающей среды.  

Выбросы и сбросы вредных  веществ при эксплуатации АЭС 

     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 АЭС.

     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.

Воздействие радиоактивных выбросов на организм человека

Рассмотрим  механизм воздействия радиации на организм человека: пути воздействия различных  радиоактивных веществ на организм, их распространение в организме, депонирование, воздействие на различные  органы и системы организма и  последствия этого воздействия. Существует термин "входные ворота радиации", обозначающий пути попадания  радиоактивных веществ и излучений  изотопов в организм. 
 
Радиоактивные изотопы могут проникать в организм вместе с пищей или водой. Через органы пищеварения они распространяются по всему организму. Радиоактивные частицы из воздуха во время дыхания могут попасть в легкие. Но они облучают не только легкие, а также распространяются по организму. Изотопы, находящиеся в земле или на ее поверхности, испуская гамма-излучение способны – облучить организм снаружи. Эти изотопы также переносятся атмосферными осадками.

АЭС и окружающая среда

При добыче и переработке урановой или ториевой руды отчуждаются значительные земельные  площади (под карьеры и для  размещения отвалов пустой породы и  отходов). На этапах переработки руды и топлива используется большое  количество химических реагентов, частично попадающих в окружающую среду.

На АЭС  при производстве энергии осуществляется тот же паротурбинный цикл преобразования тепла, что и на ТЭС, поэтому до 70% энергии, выделившейся в реакторе, поступает в окружающее пространство, приводя к тепловому загрязнению  биосферы.

Термоядерная  реакция идет с выделением тепла  – именно это положено в принцип  работы АЭС – в качестве передатчика  этого тепла, так называемого  теплоносителя, используются вода. Элементарные единицы активной зоны реактора –  твэлы часто деформируются и продукты деления поступают в теплоноситель. Он конечно проходит очистку прежде чем вернуться в пруд-охладитель, но часть радиоактивности все же остается.

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. Собственно ядерная реакция  происходит в активной зоне реактора. Реакция представляет собой сложные  превращения одних атомов в другие. В результате таких превращений  образуется спектр радиоактивных изотопов различных химических элементов. Первыми  реактор покидают радиоактивные  благородные газы. Эти газы задерживаются  некоторое время в фильтре-адсорбере, где теряют свою активность и лишь очень небольшая их часть попадает в атмосферу. В атмосферу также  выбрасывается небольшое количество трития, йода и аэрозоли, которые  составляют некоторые твердые продукты деления и активации.

В комплексе  сложных вопросов по защите окружающей среды большую общественную значимость имеют проблемы безопасности атомных  станций. Общепризнанно, что АЭС  при их нормальной эксплуатации намного - не менее чем в 5-10 раз «чище» в экологическом отношении тепловых электростанций (ТЭС) на угле. Для сравнения: вклад от рентгено-диагностических процедур для всего населения в год в 1000 раз больше. Однако при авариях АЭС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей, экосистемы. Поэтому обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды от вредных воздействий АЭС - крупная научная и технологическая задача ядерной энергетики, обеспечивающая ее будущее.

Уничтожение опасных отходов

Особое  внимание следует уделять такому мероприятиям, как накопление, хранение, перевозка и захоронение токсичных  и радиоактивных отходов.

Радиоактивные отходы, являются не только продуктом  деятельности АС но и отходами применения радионуклидов в медицине, промышленности, сельском хозяйстве и науке. Сбор, хранение, удаление и захоронение отходов, содержащих радиоактивные вещества, регламентируются следующими документами:

1. Санитарные правила проектирования и эксплуатации атомных станций (СП АС-03)
2. Основные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-02)
3. Правила радиационной безопасности при эксплуатации атомных станций (ПРБ АС-99)
4. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)
5. Федеральный закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения».

В результате своей деятельности ядерная промышленность порождает ядерные отходы. Проблема отходов в том понимании, как она воспринимается, в основном относится к долгоживущим отходам среднего и высокого уровня активности (долгоживущие ILW/HLW), которые в настоящее время содержатся и размещаются во временных хранилищах. Технические решения для сдерживания и удаления долгоживущих отходов были разработаны в целом ряде стран. Они обеспечивают преобразование отходов в стабильную, безопасную форму, которая обеспечивает сдерживание, а затем изоляцию полученной формы отходов от окружающей среды благодаря использованию разнообразных барьеров.

     Радиоактивные отходы на атомной станции находятся в твердой, жидкой и         газообразной формах. Твердые материалы включают в себя облученное ядерное топливо и низкоактивные отходы, такие как смолы водоочистки или рабочая одежда. Жидкие отходы содержат тритий - охлаждающая реактор вода, в которой радиоактивные элементы либо растворены, либо находятся в виде взвесей. Газообразные продукты в основном содержат радиоактивные инертные газы (криптон, ксенон, иод).

Любые жидкие отходы обычно переводятся в  твердое состояние посредством  выпаривания жидкой компоненты и  смешиванием с матрицей, формирующей  сплав.

     Твердые отходы в дальнейшем упаковываются  в стальные контейнеры для безопасного  хранения, транспортировки и изоляции. В тех случаях, когда отходы остаются в виде стержней отработанного топлива, сборки могут герметизироваться  в стальных контейнерах, которые  иногда обшиваются медью. В обоих  случаях контейнерам затем придают  форму, которая может размещаться  глубоко под землей, в горной выработке.

     Отходы  низкой активности захораниваются на территории АЭС. Отходы средней и высокой активности захораниваются в централизованных хранилищах на длительное время. Принимаемые меры по очистке и локализации твердых, жидких и газообразных отходов позволяют обеспечить надежную защиту окружающей среды от радиоактивного заражения при эксплуатации АЭС.

Сейчас  в мире имеется два различных  подхода к вопросу об обращении  с радиоактивными отходами: первый заключается в переработке отработанного  топлива с целью отделения  высокоуровневых отходов с их последующим остекловыванием (или битумированием) и захоронением, а второй - в прямом захоронении отработанных тепловыделяющих элементов вместе с содержащимися в них отходами высокого уровня радиации. В России созданы технологии и реализуется первый метод обращения с ОЯТ. Переработка предотвращает излишний расход ценных ресурсов, потому что в своем большинстве отработанное топливо содержит до 1 процента делящегося изотопа U-235 и несколько меньшее количество плутония.

Способы хранения ядерных  отходов

1) Отходы  очень низкого уровня активности (LLW) и большая часть отходов  среднего уровня активности (ILW).

     Приповерхностные  захоронения на уровне земли. Эти  захоронения находятся на или  ниже поверхности, где толщина защитного  покрытия составляет примерно несколько  метров. Контейнеры с отходами размещаются  в построенных камерах для  хранения, и когда камеры заполняются, они забутовываются (засыпаются). В конечном счете, они будут закрыты и покрыты непроницаемой перегородкой и верхним слоем почвы.

     Приповерхностные  захоронения в пещерах ниже уровня земли. Захоронение располагается  на глубине нескольких десятков метров ниже поверхности земли и доступно через слабонаклонную горную выработку.

На эти  захоронения могут воздействовать долгосрочные изменения климата (например оледенение), и этот эффект должен приниматься  во внимание при рассмотрении аспектов безопасности, так как такие изменения  способны вызывать разрушение этих захоронений.

     2) Существуют технологии для окончательного  захоронения наиболее высокоактивных  отходов (HLW), и они успешно развиваются  в ряде стран. Отходы высокого  уровня активности (HLW) в настоящее  время безопасно помещаются в  контейнеры и размещаются во временных хранилищах, которые в настоящее время позволяет обеспечивать надлежащую безопасность окружающей среды.

Временные хранилища. Специально разработанные временные поверхностные или приповерхностные хранилища отходов используются, чтобы обеспечить безопасное хранение радиоактивных отходов до того момента, когда станет возможным долговременное обращение с отходами и их хранение.

3) В  долгосрочной перспективе, однако, требуются соответствующие меры  по удалению HLW, обусловленные их  длительной радиоактивностью. Технологические решения по удалению, являются безопасными, экологически приемлемыми и допустимыми с точки зрения общественности. Одним из таких рассматриваемых является глубокое геологическое захоронение.

Глубокое  геологическое захоронение. Продолжительный масштаб времени, в течение которого некоторые из отходов остаются радиоактивными, привел к идее глубокого геологического захоронения в подземных хранилищах в устойчивых геологических формациях. Изоляция обеспечивается комбинацией инженерных и естественных барьеров (горная порода, соль, глина), при этом никаких обязательств по активному обслуживанию такого захоронения не передается будущим поколениям. Этот метод часто называют многобарьерной концепцией с учетом того, что упаковка отходов, инженерное оборудование хранилища и сама геологическая среда – все это обеспечивает барьеры по предотвращению достижения радионуклидами людей и окружающей среды. Хранилище включает в себя пройденные в горных породах туннели или пещеры, в которых размещаются упакованные отходы.

Важнейшей гарантией безопасности при транспортировке  ядерных материалов является способ их упаковки. Контейнеры, в которых  хранятся отходы во время транспортировки, разработаны так, чтобы гарантировать  экранирование от радиации и сдерживание  отходов даже в условиях самых  экстремальных аварий. 
 

Заключение

В конечном итоге  можно сделать следующие выводы: 
Факторы «За» атомные станции:

1. Атомная энергетика  является на сегодняшний день  лучшим видом получения энергии.  Экономичность, большая мощность, экологичность при правильном использовании.

2. Атомные станции  по сравнению с традиционными  тепловыми электростанциями обладают  преимуществом в расходах на  топливо, что особо ярко проявляется  в тех регионах, где имеются  трудности в обеспечении топливно-энергетическими  ресурсами, а также устойчивой  тенденцией роста затрат на  добычу органического топлива.

3. Атомным станциям  не свойственны также загрязнения  природной среды золой, дымовыми  газами с CO2, NOх, SOх, сбросными водами, содержащими нефтепродукты.

 
Факторы «Против» атомных станций:

1. Ужасные последствия  аварий на АЭС.

2. Локальное  механическое воздействие на  рельеф - при строительстве.

3. Повреждение  особей в технологических системах - при эксплуатации.

4. Сток поверхностных  и грунтовых вод, содержащих  химические и радиоактивные компоненты.

5. Изменение  характера землепользования и  обменных процессов в непосредственной  близости от АЭС.

6. Изменение  микроклиматических характеристик  прилежащих районов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список литературы:

1. Ольсевич О.Я., Гудков А.А. Критика экологической критики. - М.:  Мысль,

    1990. - 213с.

2. Маргулова Т.Х. Атомная энергетика сегодня и завтра. М.: Высшая школа, 1989

3 . Ядерная и термоядерная энергетика будущего/Под ред.  Чуянова В.А. - М.:

    Энергоатомиздат, 1987. - 192с. 

4. Ефимова Н. Ядерная безопасность: у кого искать защиты? /  "Экономика  и

    время", №11 от 20 марта 1999г.