Prednosti i mane nuklearnih elektrana. Istraživački rad iz fizike "Nuklearna energija: za i protiv"

Prednosti i mane nuklearnih elektrana „Neka atom bude radnik, a ne vojnik.“ Za i protiv
Nuklearne elektrane
„Neka atom bude radnik, i
nije vojnik."

Projektovanje NPP

Nuklearna elektrana (NPP) - nuklearno postrojenje za proizvodnju energije

Nuklearna elektrana (NPP) nuklearno postrojenje za
proizvodnja energije

Prva industrijska na svijetu
elektrana - Obninsk (SSSR) 1954
Snaga 5 MW

Nuklearna energija je jedna od najvažnijih
obećavajući načini za zadovoljenje energije
glad čovečanstva u uslovima energije
problemi povezani sa upotrebom
fosilna goriva.

Prednosti i mane nuklearnih elektrana

Koje su prednosti i mane nuklearnih elektrana?
Sta jos?

Prednosti nuklearnih elektrana

1. Troši malo goriva:
2. Ekološki prihvatljiviji od termoelektrana
i hidroelektrane (koje rade na lož ulje,
treset i druga goriva): jer NPP
radi na uranijum i delimično na gas.
3. Može se graditi bilo gdje.
4. Ne zavisi od dodatnih
izvor energije:

Da proizvede milion kilovat-sati
za struju je potrebno nekoliko stotina
grama uranijuma, umjesto voza uglja.

Automobil za transport nuklearnog goriva

Troškovi za
transport nuklearnog
gorivo, za razliku od
od tradicionalnog
beznačajan. U Rusiji
ovo je posebno važno
na evropskom
dijelovi, pošto
dostava uglja
takođe iz Sibira
cesta.
Automobil za transport nuklearnog goriva

10. Ogromna prednost nuklearne elektrane je njena relativna ekološka čistoća.

U termoelektranama ukupne godišnje emisije štetnih
supstance po 1000 MW instalirane snage
kreću se od približno 13.000 do 165.000 tona godišnje.

11. U nuklearnim elektranama nema takvih emisija.

Nuklearna elektrana u Udomlji

12.

Termoelektrana snage 1000 MW troši 8
miliona tona kiseonika godišnje za
oksidacijom goriva, nuklearne elektrane ne troše
kiseonik uopšte.

13. Najmoćnije nuklearne elektrane na svijetu

"Fukushima"
"Brus"
"Graveline"
"Zaporožskaja"
"beranje"
"Palo Verde"
"Lenjingradskaja"
"Trikasten"

14.

Fukushima
Graveline
drvo
Zaporozhye

15.

Pickering
Palo Verde
Tricasten
Leningradskaya

16. Nedostaci nuklearnih elektrana

1. termičko zagađenje životne sredine
okruženje;
2. uobičajeno curenje radioaktivnosti
(radioaktivno oslobađanje i pražnjenje);
3. transport radioaktivnog
otpad;
4. nesreće nuklearnih reaktora;

17.

Osim toga, viši specifični (po jedinici)
proizvedena električna energija) emisije
ugalj proizvodi radioaktivne tvari
stanica. Ugalj uvijek sadrži
prirodne radioaktivne supstance, sa
sagorevajući ugalj oni su gotovo u potpunosti
ući u spoljašnje okruženje. Gde
specifična aktivnost emisija termoelektrana u
nekoliko puta veći nego za nuklearne elektrane

18. Količina radioaktivnog otpada je veoma mala, veoma je kompaktna i može se skladištiti u uslovima koji garantuju da neće iscuriti.

19. Nuklearna elektrana Bilibino je jedina nuklearna elektrana u zoni permafrosta.

Troškovi izgradnje nuklearne elektrane su
otprilike na istom nivou kao
izgradnje termoelektrana ili nešto više.
NE Bilibino jedina je u vječnoj zoni
nuklearna elektrana permafrost.

20.

Nuklearne elektrane su ekonomičnije
konvencionalne termalne
stanice, i većina
najvažnije, kada
ispravite ih
operacija je
čisti izvori
energije.

21. Mirni atom mora živjeti

Nuklearna energija je naučila teške lekcije
Černobilske i druge nesreće se nastavljaju
razvijati, maksimizirajući sigurnost
i pouzdanost! Nuklearne elektrane proizvode
električna energija je ekološki najprihvatljivija
način. Ako su ljudi odgovorni i
kompetentno tretirati rad nuklearnih elektrana, zatim
Budućnost leži u nuklearnoj energiji. Ljudi ne bi trebali
plašite se mirnog atoma, jer se nesreće dešavaju zbog
krivica osobe.

Prednosti i mane nuklearne energije
Tokom 40 godina razvoja nuklearne energije u svijetu izgrađeno je oko 400 elektrana u 26 zemalja s ukupnim energetskim kapacitetom od oko 300 miliona kW. Glavne prednosti nuklearne energije su visoka konačna isplativost i odsustvo emisija produkata izgaranja u atmosferu (sa ove tačke gledišta može se smatrati ekološki prihvatljivom), glavni nedostaci su potencijalna opasnost od radioaktivne kontaminacije okruženje sa produktima fisije nuklearnog goriva u nesreći (kao što je Černobil ili na američkoj stanici Trimile Island) i problem ponovne obrade iskorištenog nuklearnog goriva.
Pogledajmo prvo prednosti. Profitabilnost nuklearne energije sastoji se od nekoliko komponenti. Jedna od njih je nezavisnost od transporta goriva. Ako je elektrani snage 1 milion kW potrebno oko 2 miliona t.e godišnje. (ili oko 5 miliona niskokvalitetnog uglja), tada će za blok VVER-1000 biti potrebno isporučiti ne više od 30 tona obogaćenog uranijuma, što praktično smanjuje troškove transporta goriva na nulu (na stanicama na ugalj ovi troškovi iznose do 50% troškova). Korištenje nuklearnog goriva za proizvodnju energije ne zahtijeva kisik i nije praćeno stalnim emisijama produkata izgaranja, što, shodno tome, neće zahtijevati izgradnju postrojenja za prečišćavanje emisija u atmosferu. Gradovi koji se nalaze u blizini nuklearnih elektrana uglavnom su ekološki zeleni gradovi u svim zemljama svijeta, a ako to nije slučaj, onda je to zbog utjecaja drugih industrija i objekata koji se nalaze na istom području. U tom smislu, TE daju potpuno drugačiju sliku. Analiza ekološke situacije u Rusiji pokazuje da termoelektrane čine više od 25% svih štetnih emisija u atmosferu. Oko 60% emisija iz termoelektrana javlja se u evropskom dijelu i na Uralu, gdje opterećenje okoliša značajno premašuje maksimalnu granicu. Najteža ekološka situacija razvila se u regijama Urala, Centralne i Volge, gdje opterećenja nastala taloženjem sumpora i dušika na nekim mjestima premašuju kritična za 2-2,5 puta.
Nedostaci nuklearne energije uključuju potencijalnu opasnost od radioaktivne kontaminacije okoliša u slučaju teških nesreća kao što je Černobil. Sada su u nuklearnim elektranama koje koriste reaktore tipa Černobil (RBMK) poduzete dodatne sigurnosne mjere koje, prema zaključku IAEA (Međunarodne agencije za atomsku energiju), u potpunosti isključuju nesreću takve težine: kao što je projektni vijek je iscrpljen, takve reaktore treba zamijeniti reaktorima nove generacije povećane sigurnosti. Ipak, prekretnica u javnom mnijenju po pitanju bezbednog korišćenja nuklearne energije, po svemu sudeći, neće se dogoditi uskoro. Problem odlaganja radioaktivnog otpada veoma je akutan za čitavu svjetsku zajednicu. Sada već postoje metode za vitrifikaciju, bitumenizaciju i cementaciju radioaktivnog otpada iz nuklearnih elektrana, ali su potrebne površine za izgradnju groblja gdje će se ovaj otpad smjestiti za vječno skladište. Zemlje s malom teritorijom i velikom gustinom naseljenosti imaju ozbiljne poteškoće u rješavanju ovog problema. #2

Nuklearna goriva i energetska baza Rusije.

Puštanje u rad prve nuklearne elektrane 1954. godine, snage samo 5.000 kW, postalo je događaj od globalnog značaja. Označio je početak razvoja nuklearne energije, koja čovječanstvu može obezbijediti električnu i toplotnu energiju na duži period. Trenutno je globalni udio električne energije proizvedene u nuklearnim elektranama relativno mali i iznosi oko 17 posto, ali u nizu zemalja dostiže 50-75 posto. U Sovjetskom Savezu stvorena je moćna nuklearna energetska industrija, koja je opskrbljivala gorivom ne samo svoje nuklearne elektrane, već i nuklearne elektrane u nizu drugih zemalja. Trenutno, nuklearne elektrane u Rusiji, zemljama ZND i Istočne Evrope koriste 20 blokova sa reaktorima VVER-1000, 26 blokova sa reaktorima VVER-440, 15 blokova sa reaktorima RBMK i 2 bloka sa reaktorima na brzim neutronima. Opskrba nuklearnim gorivom za ove reaktore određuje obim industrijske proizvodnje gorivih šipki i gorivnih sklopova u Rusiji. Proizvode se u dva pogona: u Elektrostalu - za reaktore VVER-440, RBMK i brze neutrone; u Novosibirsku - za reaktore VVER-1000. Pelet za gorive elemente VVER-1000 i RBMK isporučuje postrojenje koje se nalazi u Kazahstanu (Ust-Kamenogorsk). #4
Trenutno, od 15 nuklearnih elektrana izgrađenih u SSSR-u, 9 se nalazi na teritoriji Rusije; Instalisana snaga njihovih 29 elektrana je 21.242 megavata. Među pogonskim jedinicama koje rade, 13 ima reaktore sa VVER-om (vodeni energetski reaktor pod pritiskom, čija je jezgra smještena u metalnom ili prednapregnutom betonskom kućištu predviđenom za puni pritisak rashladne tekućine), 11 blok kanalnih reaktora RMBK-1000 (RMBK - grafit- vodeni reaktor bez izdržljivog kućišta Rashladna tečnost u ovom reaktoru teče kroz cijevi unutar kojih se nalaze gorivi elementi), 4 agregata - EGP (vodeno-grafit kanalni reaktor sa kipućom rashladnom tekućinom) od po 12 megavata instaliran na APEC Bilibino i još jedan energetska jedinica je opremljena reaktorom BN-600 na brzim neutronima. Treba napomenuti da se glavni vozni park najnovije generacije reaktora sa posudama pod pritiskom nalazi u Ukrajini (10 jedinica VVER-1000 i 2 jedinice VVER-440). #9

Novi agregati.
Izgradnja nove generacije energetskih blokova sa reaktorima vode pod pritiskom počinje ove decenije. Prvi od njih će biti jedinice VVER-640, čiji dizajn i parametri uzimaju u obzir domaća i svjetska iskustva, kao i jedinice s poboljšanim reaktorom VVER-1000 sa značajno poboljšanim pokazateljima sigurnosti. Glavne jedinice VVER-640 nalaze se na lokacijama Sosnovy Bor, Lenjingradska oblast i NE Kola, a na bazi VVER-1000 - na lokaciji Novovoronješke NE.
Izrađen je i projekat reaktora sa posudom pod pritiskom srednje snage VPBER-600 sa integralnim tlocrtom. Nuklearne elektrane s takvim reaktorima moći će se graditi nešto kasnije.
Navedene vrste opreme, uz blagovremeno sprovođenje svih istraživačkih i eksperimentalnih radova, obezbediće osnovne potrebe nuklearne energije za prognozirani period od 15-20 godina.
Postoje prijedlozi za nastavak rada na reaktorima grafitno-vodenog kanala, prelazak na električnu snagu od 800 megavata i stvaranje reaktora koji po sigurnosti nije inferioran u odnosu na reaktor VVER. Takvi bi reaktori mogli zamijeniti postojeće RBMK reaktore. U budućnosti je moguća izgradnja energetskih blokova sa modernim sigurnim reaktorima na brzim neutronima BN-800. Ovi reaktori se takođe mogu koristiti za uključivanje plutonijuma za energiju i za oružje u ciklus goriva i za razvoj tehnologija za sagorevanje aktinida (radioaktivnih metalnih elemenata, čiji su svi izotopi radioaktivni). #9

Izgledi za razvoj nuklearne energije.
Kada se razmatraju izgledi za nuklearnu energiju u bliskoj (prije kraja stoljeća) i daljoj budućnosti, potrebno je uzeti u obzir utjecaj mnogih faktora: ograničene rezerve prirodnog uranijuma, visoke cijene kapitalne izgradnje nuklearne energije. elektrana u odnosu na termoelektrane, negativno javno mnijenje, što je dovelo do usvajanja u nizu zemalja (SAD, Njemačka, Švedska, Italija) zakona koji ograničavaju pravo industrije nuklearne energije na korištenje niza tehnologija (npr. korištenje Pu, itd.), što je dovelo do obustave izgradnje novih kapaciteta i postepenog povlačenja istrošenih bez zamjene novim. Istovremeno, prisustvo velike rezerve već iskopanog i obogaćenog uranijuma, kao i uranijuma i plutonija koji se oslobađaju prilikom demontaže nuklearnih bojevih glava, prisustvo naprednih tehnologija uzgoja (gde gorivo istovareno iz reaktora sadrži više fisionih izotopa). nego što je napunjeno) otklanja problem ograničavanja rezervi prirodnog uranijuma, povećavajući kapacitete nuklearne energije na 200-300 Q. Ovo prevazilazi resurse organskog goriva i omogućava formiranje temelja svjetske energije za 200-300 godina .
Ali napredne tehnologije uzgoja (posebno brzi reaktori za razmnožavanje) nisu prešle u fazu masovne proizvodnje zbog zaostajanja u području ponovne prerade i recikliranja (izvlačenje „korisnog“ uranijuma i plutonija iz istrošenog goriva). A najčešći moderni reaktori na termalnim neutronima na svijetu koriste samo 0,50,6% uranijuma (uglavnom fisivnog izotopa U 238, čija je koncentracija u prirodnom uranijumu 0,7%). Uz tako nisku efikasnost upotrebe uranijuma, energetske sposobnosti nuklearne energije se procjenjuju na samo 35 Q. Iako bi to moglo biti prihvatljivo za svjetsku zajednicu u bliskoj budućnosti, uzimajući u obzir već uspostavljen odnos između nuklearne i tradicionalne energije i postavljanje stopa rasta nuklearnih elektrana u cijelom svijetu. Osim toga, tehnologija proširene reprodukcije stvara značajno dodatno opterećenje okoliša. Danas je stručnjacima sasvim jasno da je nuklearna energija, u principu, jedini pravi i značajan izvor obezbjeđenja električne energije čovječanstvu na dugi rok, koji ne uzrokuje tako negativne pojave za planetu kao što su efekat staklene bašte, kisele kiše , itd. Kao što je poznato, danas je energija bazirana na fosilnim gorivima, odnosno na sagorevanju uglja, nafte i gasa, osnova za proizvodnju električne energije u svetu.Želja da se očuvaju organska goriva, koja su takođe dragocena sirovina, obaveza postavljanja ograničenja za emisije CO; ili smanjiti njihov nivo i ograničeni izgledi za korištenje obnovljivih izvora energije u velikim razmjerima ukazuju na potrebu povećanja doprinosa nuklearne energije.
Uzimajući u obzir sve navedeno, možemo zaključiti da će izgledi za razvoj nuklearne energije u svijetu biti različiti za različite regije i pojedine zemlje, na osnovu potreba i električne energije, obima teritorije, dostupnosti fosilnih izvora. rezerve goriva, mogućnost privlačenja finansijskih sredstava za izgradnju i rad ovako skupe tehnologije, uticaj javnog mnjenja u datoj zemlji i niz drugih razloga. #2
Razmotrimo odvojeno izgledi za nuklearnu energiju u Rusiji. Zatvoreni istraživačko-proizvodni kompleks tehnološki povezanih preduzeća stvoren u Rusiji pokriva sva područja neophodna za funkcionisanje nuklearne industrije, uključujući rudarstvo i preradu rude, metalurgiju, hemiju i radiohemiju, mašinstvo i instrumentalno inženjerstvo i građevinski potencijal. Naučni, inženjerski i tehnički potencijal industrije je jedinstven. Industrijski i sirovinski potencijal industrije omogućavaju da se osigura rad nuklearnih elektrana u Rusiji i ZND-u dugi niz godina; osim toga, planiran je rad na uključivanju akumuliranog uranijuma i plutonijuma za oružje u gorivni ciklus . Rusija može da izvozi prirodni i obogaćeni uranijum na svetsko tržište, s obzirom da nivo tehnologije iskopavanja i prerade uranijuma u pojedinim oblastima prevazilazi svetski, što joj omogućava da zadrži svoju poziciju na globalnom tržištu uranijuma u uslovima globalne konkurencije.
Ali dalji razvoj industrije bez vraćanja na nju poverenje javnosti nemoguće. Za to je potrebno formirati pozitivno javno mnijenje zasnovano na otvorenosti industrije i osigurati mogućnost sigurnog rada nuklearnih elektrana pod kontrolom IAEA. S obzirom na ekonomske poteškoće Rusije, industrija će se u bliskoj budućnosti fokusirati na siguran rad postojećih kapaciteta uz postepenu zamjenu istrošenih jedinica prve generacije najnaprednijim ruskim reaktorima (VVER-1000, 500, 600) i blago povećanje u kapacitet će nastati zbog završetka izgradnje već započetih postrojenja. Dugoročno, Rusija će vjerovatno doživjeti povećanje kapaciteta kroz prelazak na nove generacije nuklearnih elektrana, čiji će nivo sigurnosti i ekonomski pokazatelji osigurati održivi razvoj industrije u budućnosti.

Nuklearna energija je jedini način da se zadovolji rastuća potreba čovječanstva za električnom energijom.

Nijedan drugi izvor energije ne može proizvesti dovoljno električne energije. Njegova globalna potrošnja porasla je za 39% od 1990. do 2008. i raste iz godine u godinu. Solarna energija ne može zadovoljiti industrijske potrebe za električnom energijom. Rezerve nafte i uglja se iscrpljuju. Od 2016. godine u svijetu je radila 451 nuklearna elektrana. Ukupno, elektrane su proizvele 10,7% svjetske proizvodnje električne energije. 20% sve električne energije proizvedene u Rusiji proizvodi se u nuklearnim elektranama.

Energija koja se oslobađa tokom nuklearne reakcije znatno premašuje količinu toplote koja se oslobađa tokom sagorevanja.

1 kg uranijuma obogaćenog na 4% oslobađa količinu energije koja je jednaka sagorijevanju 60 tona nafte ili 100 tona uglja.

Siguran rad nuklearnih elektrana u odnosu na termoelektrane.

Od izgradnje prvih nuklearnih objekata dogodilo se oko tri desetine nesreća, u četiri slučaja došlo je do ispuštanja štetnih materija u atmosferu. Broj incidenata vezanih za eksplozije metana u rudnicima uglja kreće se na desetine. Zbog zastarjele opreme, svake godine se povećava broj nesreća u termoelektranama. Posljednja velika nesreća u Rusiji dogodila se 2016. na Sahalinu. Tada je 20 hiljada Rusa ostalo bez struje. Eksplozija 2013. godine u termoelektrani Uglegorsk (regija Donjecka, Ukrajina) izazvala je požar koji nije mogao biti ugašen 15 sati. U atmosferu je ispuštena velika količina otrovnih tvari.

Nezavisnost od fosilnih izvora energije.

Rezerve prirodnog goriva se iscrpljuju. Ostaci uglja i nafte procjenjuju se na 0,4 IJ (1 IJ = 10 24 J). Rezerve uranijuma prelaze 2,5 IJ. Osim toga, uranijum se može ponovo koristiti. Nuklearno gorivo je lako za transport, a troškovi transporta su minimalni.

Komparativna ekološka prihvatljivost nuklearnih elektrana.

U 2013. godini, globalne emisije od korištenja fosilnih goriva za proizvodnju električne energije bile su 32 gigatona. To uključuje ugljikovodike i aldehide, sumpor dioksid, dušikove okside. Nuklearne elektrane ne troše kiseonik, ali termoelektrane koriste kiseonik za oksidaciju goriva i proizvode stotine hiljada tona pepela godišnje. Ispuštanja u nuklearnim elektranama događaju se u rijetkim prilikama. Nuspojava njihovog djelovanja je emisija radionuklida, koji se raspadaju u roku od nekoliko sati.

"Efekat staklene bašte" potiče zemlje da ograniče količinu uglja i nafte koju sagorevaju. Nuklearne elektrane u Evropi smanjuju emisiju CO2 za 700 miliona tona godišnje.

Pozitivan uticaj na ekonomiju.

Izgradnjom nuklearne elektrane otvaraju se radna mjesta u elektrani iu srodnim industrijama. Lenjingradska nuklearna elektrana, na primjer, obezbjeđuje lokalna industrijska preduzeća grijanjem i toplom vodom. Stanica je izvor medicinskog kiseonika za medicinske ustanove i tečnog azota za preduzeća. Hidraulična radionica snabdeva potrošače pitkom vodom. Količina energije koju proizvodi nuklearna elektrana direktno je povezana s povećanjem prosperiteta regije.

Male količine zaista opasnog otpada.

Istrošeno nuklearno gorivo je izvor energije. Radioaktivni otpad čini 5% istrošenog goriva. Od 50 kg otpada samo 2 kg treba dugotrajno skladištenje i ozbiljnu izolaciju.

Radioaktivne tvari se miješaju s tekućim staklom i sipaju u posude debelih stijenki od legiranog čelika. Željezni kontejneri spremni su za pouzdano skladištenje opasnih tvari 200-300 godina.

Izgradnjom plutajućih nuklearnih elektrana (FNPP) osigurat će se jeftina električna energija za teško dostupna područja, uključujući područja podložna potresima.

Nuklearne elektrane su od vitalnog značaja u teško dostupnim područjima Dalekog istoka i krajnjeg sjevera, ali izgradnja stacionarnih stanica nije ekonomski opravdana u rijetko naseljenim područjima. Rješenje će biti korištenje malih plutajućih nuklearnih termalnih stanica. Prva plutajuća nuklearna elektrana na svijetu Akademik Lomonosov bit će puštena u vodu u jesen 2019. na obali poluostrva Čukotka u Peveku. U toku je izgradnja plutajućeg pogona (FPU) u Baltičkom brodogradilištu u Sankt Peterburgu. Ukupno je planirano puštanje u rad 7 plutajućih nuklearnih elektrana do 2020. godine. Među prednostima korištenja plutajućih nuklearnih elektrana:

• obezbjeđivanje jeftine električne i toplotne energije;
• dobijanje 40-240 hiljada kubnih metara sveže vode dnevno;
• nema potrebe za hitnom evakuacijom stanovništva u slučaju nesreća u nuklearnoj elektrani;
• povećana otpornost na udarce pogonskih jedinica;
• potencijalni skok u ekonomskom razvoju regiona sa plutajućim elektranama.

Predložite svoju činjenicu

Nedostaci nuklearne energije

Veliki troškovi za izgradnju nuklearnih elektrana.

Izgradnja moderne nuklearne elektrane procjenjuje se na 9 milijardi dolara. Prema nekim stručnjacima, troškovi bi mogli dostići 20-25 milijardi eura. Cijena jednog reaktora, ovisno o njegovom kapacitetu i dobavljaču, kreće se od 2-5 milijardi dolara. To je 4,4 puta više od cijene energije vjetra i 5 puta skuplje od solarne energije. Period otplate za stanicu je prilično dug.

Rezerve uranijuma-235, koji koriste gotovo sve nuklearne elektrane, ograničene su.

Rezerve uranijuma-235 trajaće 50 godina. Prelazak na kombinaciju uranijuma-238 i torijuma omogućit će nam da proizvodimo energiju za čovječanstvo još hiljadu godina. Problem je u tome što je za prelazak na uranijum-238 i torijum potreban uranijum-235. Korišćenje svih rezervi uranijuma-235 učiniće tranziciju nemogućom.

Troškovi proizvodnje nuklearne energije premašuju operativne troškove vjetroelektrana.

Istraživači Sajma energetike predstavili su izvještaj koji pokazuje ekonomsku nesvrsishodnost korištenja nuklearne energije. 1 MW/sat proizveden u nuklearnoj elektrani košta 60 funti (96 dolara) više od iste količine energije koju proizvode vjetrenjače. Rad nuklearnih fisijskih stanica košta 202 funte (323 dolara) po 1 MW/sat, a postrojenje za energiju vjetra košta 140 funti (224 dolara).

Teške posljedice nesreća u nuklearnim elektranama.

Rizik od nesreća na postrojenjima postoji tokom cijelog radnog vijeka nuklearnih reaktora. Upečatljiv primjer je nesreća u Černobilu, da eliminiše 600 hiljada ljudi. U roku od 20 godina nakon nesreće, umrlo je 5 hiljada likvidatora. Rijeke, jezera, šumska zemljišta, mala i velika naselja (5 miliona hektara zemlje) postali su nenaseljeni. Zagađeno je 200 hiljada km2. Nesreća je izazvala hiljade smrtnih slučajeva i povećanje broja pacijenata sa rakom štitnjače. U Evropi je naknadno zabeleženo 10 hiljada slučajeva dece rođene sa deformitetima.

Potreba za odlaganjem radioaktivnog otpada.

Svaka faza atomske fisije povezana je sa stvaranjem opasnog otpada. Skladišta se grade za izolaciju radioaktivnih supstanci prije njihovog potpunog raspadanja, zauzimajući velike površine na površini Zemlje, smještene u udaljenim područjima svjetskih okeana. 55 miliona tona radioaktivnog otpada zakopanog na površini od 180 hektara u Tadžikistanu je u opasnosti od curenja u životnu sredinu. Prema podacima iz 2009. godine, samo 47% radioaktivnog otpada iz ruskih preduzeća je u bezbednom stanju.

Upotreba nuklearne energije u modernom svijetu pokazala se toliko važnom da bi, kada bismo se sutra probudili i energija iz nuklearne reakcije nestala, svijet kakav poznajemo vjerojatno prestao postojati. Mir čini osnovu industrijske proizvodnje i života u zemljama kao što su Francuska i Japan, Njemačka i Velika Britanija, SAD i Rusija. A ako posljednje dvije zemlje još uvijek mogu zamijeniti izvore nuklearne energije termalnim stanicama, onda je za Francusku ili Japan to jednostavno nemoguće.

Upotreba nuklearne energije stvara mnoge probleme. U osnovi, svi ovi problemi se odnose na činjenicu da koristeći energiju vezivanja atomskog jezgra (koju nazivamo nuklearnom energijom) u svoju korist, čovjek dobija značajno zlo u vidu visoko radioaktivnog otpada koji se ne može jednostavno baciti. Otpad iz nuklearnih izvora energije mora se prerađivati, transportovati, zakopavati i skladištiti dugo vremena u sigurnim uslovima.

Za i protiv, koristi i štete korištenja nuklearne energije

Razmotrimo prednosti i nedostatke korištenja atomsko-nuklearne energije, njihove prednosti, štetu i značaj u životu čovječanstva. Očigledno je da je nuklearna energija danas potrebna samo industrijalizovanim zemljama. Odnosno, miroljubiva nuklearna energija se uglavnom koristi u objektima kao što su fabrike, prerađivački pogoni itd. Energetski intenzivne industrije koje su udaljene od izvora jeftine električne energije (kao što su hidroelektrane) koriste nuklearne elektrane za osiguranje i razvoj svojih internih procesa.

Agrarne regije i gradovi nemaju velike potrebe za nuklearnom energijom. Sasvim ga je moguće zamijeniti termalnim i drugim stanicama. Pokazalo se da je ovladavanje, stjecanje, razvoj, proizvodnja i korištenje nuklearne energije najvećim dijelom usmjereno na zadovoljavanje naših potreba za industrijskim proizvodima. Da vidimo kakve su to industrije: automobilska industrija, vojna proizvodnja, metalurgija, hemijska industrija, naftni i gasni kompleks itd.

Da li moderna osoba želi da vozi novi automobil? Želite li se obući u modnu sintetiku, jesti sintetiku i spakovati sve u sintetiku? Želite šarene proizvode u različitim oblicima i veličinama? Želi sve nove telefone, televizore, kompjutere? Da li želite da kupujete mnogo i često menjate opremu oko sebe? Da li želite da jedete ukusnu hemijsku hranu iz šarenih pakovanja? Želite li živjeti u miru? Želite da čujete slatke govore sa TV ekrana? Da li želi da ima mnogo tenkova, kao i projektila i krstarica, kao i granata i topova?

I dobija sve. Nije važno što na kraju nesklad između riječi i djela vodi u rat. Nema veze što je za recikliranje potrebna i energija. Za sada je čovjek miran. On jede, pije, ide na posao, prodaje i kupuje.

A za sve to je potrebna energija. A za to je također potrebno puno nafte, plina, metala itd. A svi ovi industrijski procesi zahtijevaju nuklearnu energiju. Dakle, ma šta ko pričao, dok se prvi industrijski termonuklearni fuzijski reaktor ne pusti u proizvodnju, nuklearna energija će se samo razvijati.

Sve ono na što smo navikli možemo sa sigurnošću navesti kao prednosti nuklearne energije. Loša strana je tužna mogućnost neminovne smrti zbog kolapsa iscrpljivanja resursa, problema nuklearnog otpada, rasta stanovništva i degradacije obradivog zemljišta. Drugim riječima, nuklearna energija je omogućila čovjeku da počne još više da preuzima kontrolu nad prirodom, silujući je preko svake mjere do te mjere da je za nekoliko decenija prešao prag reprodukcije osnovnih resursa, pokrenuvši proces kolapsa potrošnje između 2000. i 2010. Ovaj proces objektivno više ne zavisi od osobe.

Svi će morati manje jesti, manje živjeti i manje uživati ​​u prirodnom okruženju. Ovdje leži još jedan plus ili minus nuklearne energije, a to je da će zemlje koje su ovladale atomom moći učinkovitije preraspodijeliti oskudne resurse onih koji nisu ovladali atomom. Štaviše, samo razvoj programa termonuklearne fuzije omogućit će čovječanstvu da jednostavno preživi. Sada ćemo detaljno objasniti kakva je to "zvijer" - atomska (nuklearna) energija i čime se jede.

Masa, materija i atomska (nuklearna) energija

Često čujemo izjavu da su “masa i energija ista stvar” ili takve sudove da izraz E = mc2 objašnjava eksploziju atomske (nuklearne) bombe. Sada kada ste prvi put razumjeli nuklearnu energiju i njene primjene, bilo bi zaista nerazumno zbuniti vas izjavama poput „masa jednaka energiji“. U svakom slučaju, ovakav način tumačenja velikog otkrića nije najbolji. Očigledno, ovo je samo duhovitost mladih reformista, “Galilejaca novog vremena”. U stvari, predviđanje teorije, koje je potvrđeno mnogim eksperimentima, samo kaže da energija ima masu.

Sada ćemo objasniti savremeno gledište i dati kratak pregled istorije njegovog razvoja.
Kada se energija bilo kojeg materijalnog tijela povećava, njegova masa se povećava, a tu dodatnu masu pripisujemo povećanju energije. Na primjer, kada se zračenje apsorbira, apsorber postaje topliji i njegova masa se povećava. Međutim, povećanje je toliko malo da ostaje izvan točnosti mjerenja u običnim eksperimentima. Naprotiv, ako supstanca emituje zračenje, tada gubi kap svoje mase, koju zračenje odnese. Postavlja se šire pitanje: nije li čitava masa materije određena energijom, tj. ne postoji li ogromna rezerva energije sadržana u cijeloj materiji? Prije mnogo godina radioaktivne transformacije su pozitivno reagirale na ovo. Kada se radioaktivni atom raspadne, oslobađa se ogromna količina energije (uglavnom u obliku kinetičke energije), a mali dio mase atoma nestaje. Mjerenja to jasno pokazuju. Dakle, energija sa sobom nosi masu, smanjujući tako masu materije.

Shodno tome, dio mase materije je zamjenjiv s masom zračenja, kinetičke energije itd. Zato kažemo: „energija i materija su djelimično sposobne za međusobne transformacije“. Štaviše, sada možemo stvoriti čestice materije koje imaju masu i koje se mogu u potpunosti pretvoriti u zračenje, koje također ima masu. Energija ovog zračenja može se transformisati u druge oblike, prenoseći na njih svoju masu. Suprotno tome, zračenje se može pretvoriti u čestice materije. Dakle, umjesto „energija ima masu“, možemo reći „čestice materije i radijacije su međusobno konvertibilne i stoga sposobne za međukonverziju s drugim oblicima energije“. Ovo je stvaranje i uništavanje materije. Takvi destruktivni događaji ne mogu se dogoditi u području obične fizike, kemije i tehnologije, već ih se mora tražiti ili u mikroskopskim, ali aktivnim procesima koje proučava nuklearna fizika, ili u visokotemperaturnom loncu atomskih bombi, na Suncu i zvijezdama. Međutim, bilo bi nerazumno reći da je "energija masa". Kažemo: "energija, kao i materija, ima masu."

Masa obične materije

Kažemo da masa obične materije sadrži u sebi ogromnu količinu unutrašnje energije, jednaku proizvodu mase (brzinom svjetlosti)2. Ali ova energija je sadržana u masi i ne može se osloboditi bez nestanka barem njenog dijela. Kako je nastala tako nevjerovatna ideja i zašto nije otkrivena ranije? Predlagano je i ranije - eksperiment i teorija u različitim oblicima - ali sve do dvadesetog veka promena energije nije primećena, jer u običnim eksperimentima ona odgovara neverovatno maloj promeni mase. Međutim, sada smo uvjereni da leteći metak, zbog svoje kinetičke energije, ima dodatnu masu. Čak i pri brzini od 5000 m/sec, metak koji je u mirovanju težio tačno 1 g imaće ukupnu masu od 1,00000000001 g. Užarena platina od 1 kg će dodati samo 0,000000000004 kg i praktično nikakvo vaganje neće moći da ih registruje promjene. Tek kada se iz atomskog jezgra oslobode ogromne rezerve energije, ili kada se atomski "projektili" ubrzaju do brzina bliskih brzini svjetlosti, masa energije postaje primjetna.

S druge strane, čak i suptilna razlika u masi označava mogućnost oslobađanja ogromne količine energije. Dakle, atomi vodonika i helijuma imaju relativne mase 1,008 i 4,004. Kada bi se četiri jezgra vodonika mogla spojiti u jedno jezgro helijuma, masa od 4,032 promijenila bi se na 4,004. Razlika je mala, svega 0,028, odnosno 0,7%. Ali to bi značilo gigantsko oslobađanje energije (uglavnom u obliku zračenja). 4,032 kg vodonika proizvelo bi 0,028 kg zračenja, koje bi imalo energiju od oko 600000000000 Cal.

Uporedite ovo sa 140.000 kalorija oslobođenih kada se ista količina vodika spoji sa kiseonikom u hemijskoj eksploziji.
Obična kinetička energija daje značajan doprinos masi vrlo brzih protona proizvedenih u ciklotronima, a to stvara poteškoće pri radu sa takvim mašinama.

Zašto još uvijek vjerujemo da je E=mc2

Sada to doživljavamo kao direktnu posledicu teorije relativnosti, ali prve sumnje su se pojavile krajem 19. veka, u vezi sa svojstvima zračenja. Tada se činilo vjerovatnim da radijacija ima masu. A kako se zračenje, kao na krilima, nosi brzinom sa energijom, odnosno ono je samo energija, pojavio se primjer mase koja pripada nečemu „nematerijalnom“. Eksperimentalni zakoni elektromagnetizma predviđali su da bi elektromagnetski valovi trebali imati "masu". Ali prije stvaranja teorije relativnosti, samo je neobuzdana mašta mogla proširiti omjer m=E/c2 na druge oblike energije.

Sve vrste elektromagnetnog zračenja (radio talasi, infracrveno, vidljivo i ultraljubičasto svetlo, itd.) imaju neke zajedničke karakteristike: sve se šire u vakuumu istom brzinom i prenose energiju i zamah. Zamišljamo svjetlost i druga zračenja u obliku valova koji se šire velikom, ali određenom brzinom c = 3*108 m/sec. Kada svjetlost udari u apsorbirajuću površinu, stvara se toplina, što ukazuje da tok svjetlosti nosi energiju. Ova energija se mora širiti zajedno sa protokom istom brzinom svjetlosti. U stvari, brzina svjetlosti se mjeri upravo na ovaj način: po vremenu potrebnom dijelu svjetlosne energije da pređe veliku udaljenost.

Kada svjetlost udari u površinu nekih metala, ona izbacuje elektrone koji izlete kao da ih je pogodila kompaktna lopta. , očigledno, distribuira se u koncentrisanim porcijama, koje nazivamo „kvantima“. Ovo je kvantna priroda zračenja, uprkos činjenici da su ovi delovi očigledno stvoreni talasima. Svaki komadić svjetlosti iste talasne dužine ima istu energiju, određeni "kvant" energije. Takvi dijelovi jure brzinom svjetlosti (u stvari, oni su lagani), prenoseći energiju i zamah (moment). Sve to omogućava pripisivanje određene mase zračenju - određena masa se dodjeljuje svakom dijelu.

Kada se svjetlost reflektira od ogledala, toplina se ne oslobađa, jer reflektirani snop odnosi svu energiju, ali je ogledalo podložno pritisku sličnom pritisku elastičnih kuglica ili molekula. Ako, umjesto ogledala, svjetlost udari u crnu apsorbirajuću površinu, pritisak postaje upola manji. Ovo ukazuje da snop nosi količinu kretanja koju rotira ogledalo. Stoga se svjetlost ponaša kao da ima masu. Ali postoji li neki drugi način da se zna da nešto ima masu? Postoji li masa sama po sebi, kao što je dužina, zelena boja ili voda? Ili je to umjetni koncept definiran ponašanjem poput Modesty? Misa nam je, naime, poznata u tri manifestacije:

• A. Nejasna izjava koja karakteriše količinu „supstancije“ (masa je sa ove tačke gledišta inherentna materiji – entitetu koji možemo videti, dodirnuti, potisnuti).
• B. Određene izjave koje ga povezuju sa drugim fizičkim veličinama.
• B. Masa je očuvana.

Ostaje odrediti masu u smislu impulsa i energije. Tada svaka pokretna stvar sa zamahom i energijom mora imati "masu". Njegova masa bi trebala biti (moment)/(brzina).

Teorija relativnosti

Želja da se poveže niz eksperimentalnih paradoksa koji se tiču ​​apsolutnog prostora i vremena dovela je do teorije relativnosti. Dvije vrste eksperimenata sa svjetlom dale su oprečne rezultate, a eksperimenti sa elektricitetom dodatno su pogoršali ovaj sukob. Zatim je Einstein predložio promjenu jednostavnih geometrijskih pravila za dodavanje vektora. Ova promjena je suština njegove “specijalne teorije relativnosti”.

Za male brzine (od najsporijeg puža do najbrže rakete), nova teorija se slaže sa starom.
Pri velikim brzinama, uporedivim sa brzinom svjetlosti, naše mjerenje dužina ili vremena se mijenja kretanjem tijela u odnosu na posmatrača, posebno, masa tijela postaje veća što se brže kreće.

Tada je teorija relativnosti objavila da je ovo povećanje mase potpuno opšte. Pri normalnim brzinama nema promjene, a samo pri brzini od 100.000.000 km/h masa se povećava za 1%. Međutim, za elektrone i protone koje emituju radioaktivni atomi ili moderni akceleratori, dostiže 10, 100, 1000%... Eksperimenti sa tako visokoenergetskim česticama pružaju odličnu potvrdu odnosa između mase i brzine.

Na drugoj ivici je zračenje koje nema masu mirovanja. Nije supstanca i ne može se držati u mirovanju; jednostavno ima masu i kreće se brzinom c, pa je njegova energija jednaka mc2. O kvantima govorimo kao o fotonima kada želimo da uočimo ponašanje svjetlosti kao struje čestica. Svaki foton ima određenu masu m, određenu energiju E=ms2 i impuls (moment).

Nuklearne transformacije

U nekim eksperimentima s jezgrama, mase atoma nakon nasilnih eksplozija ne predstavljaju istu ukupnu masu. Oslobođena energija nosi sa sobom dio mase; izgleda da je komad atomskog materijala koji nedostaje nestao. Međutim, ako izmjerenoj energiji dodijelimo masu E/c2, nalazimo da je masa očuvana.

Uništenje materije

Navikli smo da o masi razmišljamo kao o neizbježnom svojstvu materije, tako da prijelaz mase iz materije u zračenje – od lampe do zraka svjetlosti koji izlazi – izgleda gotovo kao uništenje materije. Još jedan korak - i bićemo iznenađeni kada otkrijemo šta se zapravo dešava: pozitivni i negativni elektroni, čestice materije, spajajući se, potpuno se pretvaraju u zračenje. Masa njihove materije pretvara se u jednaku masu zračenja. Ovo je slučaj nestanka materije u najbukvalnijem smislu. Kao u fokusu, u bljesku svjetlosti.

Mjerenja pokazuju da je (energija, zračenje tokom anihilacije)/ c2 jednaka ukupnoj masi oba elektrona - pozitivnog i negativnog. Antiproton se kombinuje sa protonom i anihilira, obično oslobađajući lakše čestice visoke kinetičke energije.

Stvaranje materije

Sada kada smo naučili upravljati visokoenergetskim zračenjem (ultrakratkotalasno rendgensko zračenje), možemo pripremiti čestice materije iz zračenja. Ako je meta bombardirana takvim zracima, oni ponekad proizvode par čestica, na primjer pozitivne i negativne elektrone. A ako opet koristimo formulu m=E/c2 i za zračenje i za kinetičku energiju, tada će masa biti očuvana.

Jednostavno o kompleksu – Nuklearna (atomska) energija

• Galerija slika, slika, fotografija.
• Nuklearna energija, atomska energija - osnove, mogućnosti, perspektive, razvoj.
• Zanimljive činjenice, korisne informacije.
• Zelene vijesti – Nuklearna energija, atomska energija.
• Veze prema materijalima i izvorima – Nuklearna (atomska) energija.

Prednosti i mane nuklearne energije. Tokom 40 godina razvoja nuklearne energije u svijetu izgrađeno je oko 400 elektrana u 26 zemalja s ukupnim energetskim kapacitetom od oko 300 miliona kW. Glavne prednosti nuklearne energije su visoka konačna isplativost i odsustvo emisija produkata izgaranja u atmosferu; s ove tačke gledišta, može se smatrati ekološki prihvatljivom; glavni nedostaci su potencijalna opasnost od radioaktivne kontaminacije okoliša s produktima fisije nuklearnog goriva u nesreći kao što je Černobil ili na američkoj stanici Three Mile Island i problem ponovne obrade iskorištenog nuklearnog goriva.

Pogledajmo prvo prednosti. Profitabilnost nuklearne energije sastoji se od nekoliko komponenti.

Jedna od njih je nezavisnost od transporta goriva. Ako je elektrani snage 1 milion kW potrebno oko 2 miliona t.e godišnje. ili oko 5 miliona niskokvalitetnog uglja, tada će za blok VVER-1000 biti potrebno isporučiti ne više od 30 tona obogaćenog uranijuma, što praktično svodi troškove transporta goriva na ugljenim stanicama na nulu; ovi troškovi iznose do do 50 puta veći trošak. Korištenje nuklearnog goriva za proizvodnju energije ne zahtijeva kisik i nije praćeno stalnim emisijama produkata izgaranja, što, shodno tome, neće zahtijevati izgradnju postrojenja za prečišćavanje emisija u atmosferu.

Gradovi koji se nalaze u blizini nuklearnih elektrana su uglavnom ekološki zeleni gradovi u svim zemljama svijeta, a ako to nije slučaj, onda je to zbog utjecaja drugih industrija i objekata koji se nalaze na istom području. U tom smislu, TE daju potpuno drugačiju sliku. Analiza ekološke situacije u Rusiji pokazuje da termoelektrane čine više od 25 svih štetnih emisija u atmosferu.

Oko 60 emisija iz termoelektrana javlja se u evropskom dijelu i na Uralu, gdje opterećenje okoliša značajno premašuje maksimalnu granicu. Najteža ekološka situacija razvila se u regijama Urala, Centralne i Volge, gdje opterećenja nastala taloženjem sumpora i dušika na nekim mjestima premašuju kritična za 2-2,5 puta. Nedostaci nuklearne energije uključuju potencijalnu opasnost od radioaktivne kontaminacije okoliša u slučaju teških nesreća kao što je Černobil.

Sada su u nuklearnim elektranama koje koriste reaktore poput Černobilskog RBMK poduzete dodatne sigurnosne mjere, koje, prema zaključku Međunarodne agencije za atomsku energiju IAEA, u potpunosti isključuju nesreću takve težine jer takvi reaktori dođu do kraja svog projektnog vijeka i moraju biti zamijenjeni reaktorima nove generacije povećane sigurnosti. Ipak, prekretnica u javnom mnijenju po pitanju bezbednog korišćenja nuklearne energije, po svemu sudeći, neće se dogoditi uskoro.

Problem odlaganja radioaktivnog otpada veoma je akutan za čitavu svjetsku zajednicu. Sada već postoje metode za vitrifikaciju, bitumenizaciju i cementaciju radioaktivnog otpada iz nuklearnih elektrana, ali su potrebne površine za izgradnju groblja gdje će se ovaj otpad smjestiti za vječno skladište. Zemlje s malom teritorijom i velikom gustinom naseljenosti imaju ozbiljne poteškoće u rješavanju ovog problema. 2

Kraj rada -

Ova tema pripada sekciji:

Izgledi za razvoj nuklearne energije u Rusiji

Rusija je postala jedna od vodećih svetskih energetskih sila, pre svega zahvaljujući stvaranju jedinstvene proizvodne, naučno-tehničke i... Proizvodnja primarnih energetskih resursa je 1993. godine iznosila 82 od nivoa iz 1990. godine i... Nedostatak potrebnih investicija nije dozvolio 90-ih da se nadoknadi prirodno odlaganje proizvodnje...

Ako vam je potreban dodatni materijal na ovu temu, ili niste pronašli ono što ste tražili, preporučujemo da koristite pretragu u našoj bazi radova:

Šta ćemo sa primljenim materijalom:

Ako vam je ovaj materijal bio koristan, možete ga spremiti na svoju stranicu na društvenim mrežama: