Avantajele și dezavantajele centralelor nucleare. Lucrări de cercetare în fizică „Energia nucleară: argumente pro și contra”

Avantaje și dezavantaje ale centralelor nucleare „Lăsați atomul să fie un muncitor, nu un soldat.” Avantaje și dezavantaje
Centrale nucleare
„Lasă atomul să fie un lucrător și
nu un soldat”.

Structura CNE

Centrala nucleara (CNE) - instalatie nucleara pentru producerea energiei

Centrală nucleară (CNE) instalație nucleară pt
producere de energie

Primul industrial din lume
centrală electrică - Obninsk (URSS) 1954
Putere 5 MW

Energia nucleară este una dintre cele mai multe
modalități promițătoare de a satisface energia
foamea omenirii în condiţii de energie
probleme legate de utilizare
combustibili fosili.

Avantajele și dezavantajele centralelor nucleare

Care sunt avantajele și dezavantajele centralelor nucleare?
Ce mai mult?

Avantajele centralelor nucleare

1. Consumă puțin combustibil:
2. Mai ecologic decât centralele termice
și centrale hidroelectrice (care funcționează cu păcură,
turba si alti combustibili): deoarece CNE
funcționează cu uraniu și parțial cu gaz.
3. Poate fi construit oriunde.
4. Nu depinde de suplimentare
sursa de energie:

Pentru a produce un milion de kilowați-oră
electricitatea necesită câteva sute
grame de uraniu, în loc de un tren de cărbune.

Mașină pentru transportul combustibilului nuclear

Cheltuieli pentru
transportul nuclear
combustibil, spre deosebire de
din tradițional
nesemnificativ. In Rusia
acest lucru este deosebit de important
în european
piese, din moment ce
livrarea cărbunelui
si din Siberia
drum.
Mașină pentru transportul combustibilului nuclear

10. Un mare avantaj al unei centrale nucleare este curățenia relativă a mediului.

La centralele termice, emisiile totale anuale de nocive
substanțe la 1000 MW de capacitate instalată
variază între aproximativ 13.000 și 165.000 de tone pe an.

11. Nu există astfel de emisii la centralele nucleare.

Centrală nucleară din Udomlya

12.

Centrala termica cu o capacitate de 1000 MW consuma 8
milioane de tone de oxigen pe an pt
oxidarea combustibilului, centralele nucleare nu consumă
oxigenul în general.

13. Cele mai puternice centrale nucleare din lume

"Fukushima"
"Brus"
"Graveline"
"Zaporojie"
"Pickering"
"Palo Verde"
„Leningradskaya”
"Trikasten"

14.

Fukushima
Graveline
cherestea
Zaporojie

15.

Pickering
Palo Verde
Tricasten
Leningradskaya

16. Dezavantajele centralelor nucleare

1. poluarea termică a mediului
mediu inconjurator;
2. scurgere de radioactivitate uzuală
(eliberare și descărcare radioactivă);
3. transportul radioactiv
deşeuri;
4. accidente de reactoare nucleare;

17.

În plus, un specific mai mare (pe unitate)
energie electrică produsă) emisii
cărbunele produce substanţe radioactive
statie. Cărbunele conține întotdeauna
substante radioactive naturale, cu
ard cărbune sunt aproape complet
intra in mediul extern. în care
activitate specifică a emisiilor centralei termice în
de câteva ori mai mare decât pentru centralele nucleare

18. Volumul deșeurilor radioactive este foarte mic, este foarte compact și poate fi depozitat în condiții care să garanteze că nu se vor scurge.

19. Centrala nucleară Bilibino este singura centrală nucleară din zona de permafrost.

Costurile construirii unei centrale nucleare sunt
aproximativ la acelaşi nivel cu
construirea de centrale termice, sau ceva mai mare.
CNE Bilibino este singura din zona eternă
centrală nucleară cu permafrost.

20.

Centralele nucleare sunt mai economice
termică convențională
stații și majoritatea
cel mai important, când
corecteaza-i
funcţionarea este
surse curate
energie.

21. Un atom pașnic trebuie să trăiască

Energia nucleară a învățat lecții grele
Cernobîl și alte accidente, continuă
dezvolta, maximizând siguranța
si fiabilitate! Centralele nucleare produc
electricitatea este cea mai ecologică
cale. Dacă oamenii sunt responsabili și
tratați în mod competent funcționarea centralelor nucleare, atunci
Viitorul este energia nucleară. Oamenii nu ar trebui
să fie frică de atomul pașnic, deoarece accidentele apar din cauza
vina persoanei.

Avantajele și dezavantajele energiei nucleare
De-a lungul celor 40 de ani de dezvoltare a energiei nucleare în lume, aproximativ 400 de unități de putere au fost construite în 26 de țări cu o capacitate energetică totală de aproximativ 300 milioane kW. Principalele avantaje ale energiei nucleare sunt rentabilitatea finală ridicată și absența emisiilor de produse de ardere în atmosferă (din acest punct de vedere, poate fi considerată ecologică), principalele dezavantaje sunt potențialul pericol de contaminare radioactivă a mediu cu produse de fisiune ai combustibilului nuclear într-un accident (cum ar fi Cernobîl sau la stația americană Trimile Island) și problema reprocesării combustibilului nuclear uzat.
Să ne uităm mai întâi la avantaje. Rentabilitatea energiei nucleare constă din mai multe componente. Una dintre ele este independența față de transportul combustibilului. Dacă o centrală electrică cu o capacitate de 1 milion kW necesită aproximativ 2 milioane t.e. pe an. (sau aproximativ 5 milioane de cărbune de calitate scăzută), apoi pentru unitatea VVER-1000 va fi necesar să se livreze nu mai mult de 30 de tone de uraniu îmbogățit, ceea ce reduce practic costurile de transport al combustibilului la zero (la stațiile pe cărbune aceste costuri se ridică). până la 50% din cost). Utilizarea combustibilului nuclear pentru producerea de energie nu necesită oxigen și nu este însoțită de emisii constante de produse de ardere, care, în consecință, nu vor necesita construirea de instalații pentru purificarea emisiilor în atmosferă. Orașele situate în apropierea centralelor nucleare sunt în mare parte orașe ecologice prietenoase cu mediul în toate țările lumii, iar dacă nu este cazul, atunci acest lucru se datorează influenței altor industrii și instalații situate în aceeași zonă. În acest sens, TPP-urile oferă o imagine complet diferită. O analiză a situației mediului din Rusia arată că centralele termice reprezintă mai mult de 25% din toate emisiile nocive în atmosferă. Aproximativ 60% din emisiile de la centralele termice au loc în partea europeană și în Urali, unde încărcătura de mediu depășește semnificativ limita maximă. Cea mai gravă situație de mediu s-a dezvoltat în regiunile Ural, Central și Volga, unde încărcările create de depunerea de sulf și azot în unele locuri le depășesc pe cele critice de 2-2,5 ori.
Dezavantajele energiei nucleare includ pericolul potențial de contaminare radioactivă a mediului în cazul unor accidente grave precum Cernobîl. Acum, la centralele nucleare care utilizează reactoare de tip Cernobîl (RBMK), au fost luate măsuri suplimentare de siguranță, care, conform concluziei AIEA (Agenția Internațională pentru Energie Atomică), exclud complet un accident de o asemenea gravitate: precum durata de viață de proiectare. este epuizată, astfel de reactoare ar trebui înlocuite cu reactoare de nouă generație de securitate sporită. Cu toate acestea, un punct de cotitură în opinia publică cu privire la utilizarea în siguranță a energiei nucleare se pare că nu va avea loc în curând. Problema eliminării deșeurilor radioactive este foarte acută pentru întreaga comunitate mondială. Acum există deja metode de vitrificare, bitumare și cimentare a deșeurilor radioactive de la centralele nucleare, dar sunt necesare suprafețe pentru construirea de gropi unde aceste deșeuri vor fi depozitate pentru veșnicie. Țările cu un teritoriu mic și cu o densitate mare a populației întâmpină dificultăți serioase în rezolvarea acestei probleme. #2

Baza de combustibil și energie nucleară a Rusiei.

Lansarea primei centrale nucleare în 1954, cu o capacitate de doar 5.000 kW, a devenit un eveniment de importanță globală. A marcat începutul dezvoltării energiei nucleare, care poate furniza omenirii energie electrică și termică pentru o perioadă lungă de timp. În prezent, ponderea globală a energiei electrice generate de centralele nucleare este relativ mică și se ridică la aproximativ 17 la sută, dar într-un număr de țări ajunge la 50-75 la sută. În Uniunea Sovietică a fost creată o puternică industrie a energiei nucleare, care a furnizat combustibil nu numai propriilor centrale nucleare, ci și centralelor nucleare dintr-o serie de alte țări. În prezent, centralele nucleare din Rusia, țările CSI și Europa de Est operează 20 de unități cu reactoare VVER-1000, 26 de unități cu reactoare VVER-440, 15 unități cu reactoare RBMK și 2 unități cu reactoare cu neutroni rapizi. Furnizarea de combustibil nuclear acestor reactoare determină volumul producției industriale de bare de combustibil și ansambluri de combustibil în Rusia. Sunt fabricate la două fabrici: în Elektrostal - pentru reactoare VVER-440, RBMK și cu neutroni rapidi; în Novosibirsk - pentru reactoare VVER-1000. Peleții pentru elementele de combustibil VVER-1000 și RBMK sunt furnizați de o fabrică situată în Kazahstan (Ust-Kamenogorsk). #4
În prezent, din 15 centrale nucleare construite în URSS, 9 sunt situate pe teritoriul Rusiei; capacitatea instalată a celor 29 de unități de putere este de 21.242 megawați. Dintre unitățile de putere în funcțiune, 13 au reactoare cu vas VVER (un reactor de putere cu apă sub presiune, al cărui miez este situat într-o carcasă din metal sau beton precomprimat proiectată pentru presiunea maximă a lichidului de răcire), 11 reactoare cu canal bloc RMBK-1000 (RMBK - grafit- reactor cu apă fără o carcasă durabilă.Lichidul de răcire din acest reactor curge prin conducte, în interiorul cărora sunt elemente de combustibil), 4 unități - EGP (reactor cu canal apă-grafit cu lichid de răcire în fierbere) de 12 megawați fiecare instalat la Bilibino APEC și altul unitatea de putere este echipată cu un reactor BN-600 pe neutroni rapizi. Trebuie remarcat faptul că flota principală de reactoare cu vase sub presiune de ultimă generație a fost situată în Ucraina (10 unități VVER-1000 și 2 unități VVER-440). #9

Unități de putere noi.
Construcția unei noi generații de unități electrice cu reactoare cu apă sub presiune începe în acest deceniu. Primele dintre acestea vor fi unități VVER-640, al căror design și parametri iau în considerare experiența internă și mondială, precum și unitățile cu un reactor VVER-1000 îmbunătățit, cu indicatori de siguranță îmbunătățiți semnificativ. Unitățile de putere principale ale VVER-640 sunt situate pe amplasamentele din Sosnovy Bor, Regiunea Leningrad și CNE Kola, iar pe baza VVER-1000 - pe amplasamentul CNE Novovoronezh.
De asemenea, a fost dezvoltat un proiect pentru un reactor de vas sub presiune VPBER-600 de putere medie, cu un aspect integral. Centralele nucleare cu astfel de reactoare vor putea fi construite puțin mai târziu.
Tipurile de echipamente numite, cu implementarea la timp a tuturor lucrărilor de cercetare și experimentale, vor asigura nevoile de bază ale energiei nucleare pentru perioada de prognoză de 15-20 de ani.
Există propuneri de a continua lucrările la reactoarele cu canal de grafit-apă, de a trece la o putere electrică de 800 de megawați și de a crea un reactor care să nu fie inferior reactorului VVER din punct de vedere al siguranței. Astfel de reactoare ar putea înlocui reactoarele RBMK existente. În viitor, este posibil să se construiască unități de putere cu reactoare moderne cu neutroni rapidi BN-800. Aceste reactoare pot fi, de asemenea, utilizate pentru a implica plutoniu de calitate energetică și de calitate pentru arme în ciclul combustibilului și pentru a dezvolta tehnologii de ardere a actinidelor (elemente metalice radioactive, toți izotopii cărora sunt radioactivi). #9

Perspective pentru dezvoltarea energiei nucleare.
Când luăm în considerare perspectivele energiei nucleare în viitorul apropiat (înainte de sfârșitul secolului) și îndepărtat, este necesar să se țină cont de influența multor factori: rezervele limitate de uraniu natural, costul ridicat al construcției de capital a energiei nucleare. centrale comparativ cu centralele termice, opinia publică negativă, care a dus la adoptarea într-o serie de țări (SUA, Germania, Suedia, Italia) legi care restrâng dreptul industriei de energie nucleară de a utiliza o serie de tehnologii (de exemplu, utilizarea Pu, etc.), ceea ce a dus la restrângerea construcției de noi capacități și la retragerea treptată a celor uzate fără înlocuirea cu altele noi. În același timp, prezența unei mari rezerve de uraniu deja extras și îmbogățit, precum și a uraniului și plutoniului eliberate în timpul demontării focoaselor nucleare, prezența tehnologiilor avansate de reproducere (unde combustibilul descărcat din reactor conține mai mulți izotopi fisionali). decât a fost încărcat) elimină problema limitării rezervelor naturale de uraniu, mărind capacitățile energiei nucleare la 200-300 Q. Acest lucru depășește resursele de combustibil organic și face posibilă formarea bazei energiei mondiale pentru 200-300 de ani de acum înainte. .
Dar tehnologiile avansate de reproducere (în special reactoarele de reproducere rapidă) nu au trecut la stadiul de producție în masă din cauza rămânerii în urmă în domeniul reprocesării și reciclării (extragerea uraniului și plutoniului „util” din combustibilul uzat). Iar cele mai comune reactoare moderne de neutroni termici din lume folosesc doar 0,50,6% uraniu (în principal izotopul fisionabil U 238, a cărui concentrație în uraniu natural este de 0,7%). Cu o eficiență atât de scăzută a utilizării uraniului, capacitățile energetice ale energiei nucleare sunt estimate la doar 35 Q. Deși acest lucru se poate dovedi a fi acceptabil pentru comunitatea mondială în viitorul apropiat, ținând cont de relația deja stabilită dintre nuclear și tradițional. energie și stabilirea ratelor de creștere a centralelor nucleare din întreaga lume. În plus, tehnologia reproducerii extinse creează o povară suplimentară semnificativă pentru mediu. .Astăzi, specialiștilor le este destul de clar că energia nucleară, în principiu, este singura sursă reală și semnificativă de furnizare de energie electrică a umanității pe termen lung, ceea ce nu provoacă fenomene atât de negative pentru planetă precum efectul de seră, ploaia acide. , etc. După cum se știe, astăzi energia bazată pe combustibili fosili, adică pe arderea cărbunelui, petrolului și gazului, stă la baza producerii de energie electrică în lume.Dorința de a conserva combustibilii organici, care sunt și materii prime valoroase, obligația de a stabili limite pentru emisiile de CO; sau să reducă nivelurile acestora și perspectivele limitate de utilizare pe scară largă a surselor de energie regenerabilă indică toate necesitatea creșterii contribuției energiei nucleare.
Luând în considerare toate cele de mai sus, putem concluziona că perspectivele de dezvoltare a energiei nucleare în lume vor fi diferite pentru diferite regiuni și țări individuale, în funcție de nevoile și de electricitate, de amploarea teritoriului, de disponibilitatea de fosile. rezervele de combustibil, posibilitatea de a atrage resurse financiare pentru construirea și exploatarea unei astfel de tehnologii destul de costisitoare, influența opiniei publice într-o țară dată și o serie de alte motive. #2
Să luăm în considerare separat perspectivele energiei nucleare în Rusia. Complexul închis de cercetare și producție al întreprinderilor înrudite din punct de vedere tehnologic creat în Rusia acoperă toate domeniile necesare funcționării industriei nucleare, inclusiv extracția și prelucrarea minereului, metalurgia, chimia și radiochimia, ingineria mecanică și instrumentală și potențialul de construcție. Potențialul științific, tehnic și tehnic al industriei este unic. Potențialul industrial și al materiilor prime al industriei face posibilă asigurarea funcționării centralelor nucleare din Rusia și CSI pentru mulți ani de acum înainte; în plus, sunt planificate lucrări pentru a implica uraniu și plutoniu acumulat pentru arme în ciclul combustibilului. . Rusia poate exporta uraniu natural și îmbogățit pe piața mondială, în condițiile în care nivelul tehnologiei de extracție și prelucrare a uraniului în unele zone îl depășește pe cel mondial, ceea ce face posibilă menținerea poziției sale pe piața globală a uraniului în condițiile concurenței globale.
Dar dezvoltarea în continuare a industriei fără a reveni la ea încrederea publicului imposibil. Pentru a face acest lucru, este necesar să se formeze o opinie publică pozitivă bazată pe deschiderea industriei și să se asigure posibilitatea de funcționare în siguranță a centralelor nucleare sub controlul AIEA. Având în vedere dificultățile economice ale Rusiei, industria se va concentra în viitorul apropiat pe funcționarea în siguranță a capacităților existente cu înlocuirea treptată a unităților uzate de prima generație cu cele mai avansate reactoare rusești (VVER-1000, 500, 600) și o ușoară creștere. în capacitate va avea loc ca urmare a finalizării construcției centralelor deja începute. Pe termen lung, Rusia va experimenta probabil o creștere a capacității prin tranziția la noile generații de centrale nucleare, al căror nivel de siguranță și indicatori economici vor asigura dezvoltarea durabilă a industriei în viitor.

Energia nucleară este singura modalitate de a satisface nevoia în creștere a umanității de energie electrică.

Nicio altă sursă de energie nu poate produce suficientă energie electrică. Consumul său global a crescut cu 39% din 1990 până în 2008 și crește anual. Energia solară nu poate satisface nevoile industriale de electricitate. Rezervele de petrol și cărbune se epuizează. În 2016, în lume funcționau 451 de unități nucleare. În total, unitățile electrice au generat 10,7% din producția mondială de energie electrică. 20% din toată energia electrică produsă în Rusia este produsă de centrale nucleare.

Energia eliberată în timpul unei reacții nucleare depășește semnificativ cantitatea de căldură eliberată în timpul arderii.

1 kg de uraniu îmbogățit la 4% eliberează o cantitate de energie echivalentă cu arderea a 60 de tone de petrol sau a 100 de tone de cărbune.

Funcționarea în siguranță a centralelor nucleare în comparație cu cele termice.

De la construirea primelor instalații nucleare au avut loc aproximativ trei duzini de accidente, în patru cazuri s-a produs o eliberare de substanțe nocive în atmosferă. Numărul incidentelor legate de exploziile de metan din minele de cărbune este de zeci. Din cauza echipamentelor învechite, numărul accidentelor la centralele termice crește în fiecare an. Ultimul accident major din Rusia a avut loc în 2016 pe Sahalin. Atunci 20 de mii de ruși au rămas fără electricitate. O explozie din 2013 la termocentrala Uglegorsk (regiunea Donețk, Ucraina) a provocat un incendiu care nu a putut fi stins timp de 15 ore. O mare cantitate de substanțe toxice au fost eliberate în atmosferă.

Independență față de sursele de energie fosilă.

Rezervele de combustibil natural se epuizează. Resturile de cărbune și petrol sunt estimate la 0,4 IJ (1 IJ = 10 24 J). Rezervele de uraniu depășesc 2,5 IJ. În plus, uraniul poate fi reutilizat. Combustibilul nuclear este ușor de transportat, iar costurile de transport sunt minime.

Economie comparativă a centralelor nucleare.

În 2013, emisiile globale generate de utilizarea combustibililor fosili pentru a genera electricitate au fost de 32 de gigatone. Acestea includ hidrocarburi și aldehide, dioxid de sulf, oxizi de azot. Centralele nucleare nu consumă oxigen, dar centralele termice folosesc oxigenul pentru a oxida combustibilul și pentru a produce sute de mii de tone de cenușă pe an. Emisiile la centralele nucleare au loc rareori. Un efect secundar al activităților lor este emisia de radionuclizi, care se degradează în câteva ore.

„Efectul de seră” încurajează țările să limiteze cantitatea de cărbune și petrol pe care le ard. Centralele nucleare din Europa reduc emisiile de CO2 cu 700 de milioane de tone anual.

Impact pozitiv asupra economiei.

Construcția unei centrale nucleare creează locuri de muncă la uzină și în industriile conexe. Centrala nucleară Leningrad, de exemplu, oferă întreprinderilor industriale locale încălzire și apă caldă de serviciu. Stația este o sursă de oxigen medical pentru instituțiile medicale și azot lichid pentru întreprinderi. Atelierul hidraulic furnizează apă potabilă consumatorilor. Volumul de energie produs de o centrală nucleară este direct legat de creșterea prosperității regiunii.

Cantități mici de deșeuri cu adevărat periculoase.

Combustibilul nuclear uzat este o sursă de energie. Deșeurile radioactive reprezintă 5% din combustibilul uzat. Din 50 kg de deșeuri, doar 2 kg au nevoie de depozitare pe termen lung și necesită izolare serioasă.

Substanțele radioactive sunt amestecate cu sticlă lichidă și turnate în recipiente cu pereți groși din oțel aliat. Containerele de fier sunt gata să ofere depozitare fiabilă a substanțelor periculoase timp de 200-300 de ani.

Construcția de centrale nucleare plutitoare (FNPP) va furniza energie electrică ieftină în zonele greu accesibile, inclusiv în zonele predispuse la cutremure.

Centralele nucleare sunt vitale în zonele greu accesibile din Orientul Îndepărtat și Nordul Îndepărtat, dar construcția de stații staționare nu este justificată din punct de vedere economic în zonele slab populate. Soluția va fi folosirea unor centrale termice nucleare plutitoare mici. Prima centrală nucleară plutitoare din lume, Akademik Lomonosov, va fi lansată în toamna anului 2019 pe coasta peninsulei Chukotka din Pevek. Construcția unei unități de putere plutitoare (FPU) este în curs de desfășurare la șantierul naval Baltic din Sankt Petersburg. În total, 7 centrale nucleare plutitoare sunt planificate să fie puse în funcțiune până în 2020. Printre avantajele utilizării centralelor nucleare plutitoare:

• furnizarea de energie electrică și căldură ieftine;
• obținerea a 40-240 mii metri cubi de apă dulce pe zi;
• nu este nevoie de evacuare urgentă a populației în caz de accidente la centrala nucleară;
• rezistență crescută la șocuri a unităților de putere;
• un potențial salt în dezvoltarea economică a regiunilor cu centrale electrice flotante.

Sugerează-ți fapta

Dezavantajele energiei nucleare

Costuri mari pentru construcția centralelor nucleare.

Construcția unei centrale nucleare moderne este estimată la 9 miliarde de dolari. Potrivit unor experți, costurile ar putea ajunge la 20-25 de miliarde de euro. Costul unui reactor, în funcție de capacitatea și furnizorul acestuia, variază între 2-5 miliarde de dolari. Acesta este de 4,4 ori mai mare decât costul energiei eoliene și de 5 ori mai scump decât energia solară. Perioada de rambursare a stației este destul de lungă.

Rezervele de uraniu-235, care este folosit de aproape toate centralele nucleare, sunt limitate.

Rezervele de uraniu-235 vor dura 50 de ani. Trecerea la o combinație de uraniu-238 și toriu ne va permite să generăm energie pentru omenire pentru încă o mie de ani. Problema este că pentru a trece la uraniu-238 și toriu aveți nevoie de uraniu-235. Utilizarea tuturor rezervelor de uraniu-235 va face tranziția imposibilă.

Costurile de producere a energiei nucleare depășesc costurile de exploatare ale parcurilor eoliene.

Cercetătorii Târgului de Energie au prezentat un raport care demonstrează inutilitatea economică a utilizării energiei nucleare. 1 MW/oră produs de o centrală nucleară costă cu 60 de lire sterline (96 USD) mai mult decât aceeași cantitate de energie produsă de morile de vânt. Funcționarea stațiilor de fisiune nucleară costă 202 de lire sterline (323 USD) pe 1 MW/oră, iar o instalație de energie eoliană costă 140 de lire sterline (224 USD).

Consecințele grave ale accidentelor la centralele nucleare.

Riscul de accidente la instalații există pe toată durata de funcționare a reactoarelor nucleare. Un exemplu izbitor este accidentul de la Cernobîl, pentru eliminarea căruia au fost trimiși 600 de mii de oameni. În 20 de ani de la accident, 5 mii de lichidatori au murit. Râurile, lacurile, terenurile forestiere, așezările mici și mari (5 milioane de hectare de teren) au devenit nelocuibile. 200 mii km2 au fost poluați. Accidentul a provocat mii de morți și o creștere a numărului de pacienți cu cancer tiroidian. În Europa, au fost înregistrate ulterior 10 mii de cazuri de copii născuți cu deformări.

Nevoia de eliminare a deșeurilor radioactive.

Fiecare etapă a fisiunii atomice este asociată cu generarea de deșeuri periculoase. Se construiesc depozite pentru a izola substanțele radioactive înainte de descompunerea lor completă, ocupând suprafețe mari de pe suprafața Pământului, situate în zone îndepărtate ale oceanelor lumii. 55 de milioane de tone de deșeuri radioactive îngropate pe o suprafață de 180 de hectare în Tadjikistan riscă să se scurgă în mediu. Conform datelor din 2009, doar 47% din deșeurile radioactive de la întreprinderile rusești sunt în condiții de siguranță.

Utilizarea energiei nucleare în lumea modernă se dovedește a fi atât de importantă, încât dacă mâine ne-am trezi și energia din reacția nucleară ar fi dispărut, probabil că lumea așa cum o știm noi ar înceta să mai existe. Pacea stă la baza producției industriale și a vieții în țări precum Franța și Japonia, Germania și Marea Britanie, SUA și Rusia. Și dacă ultimele două țări sunt încă capabile să înlocuiască sursele de energie nucleară cu stații termice, atunci pentru Franța sau Japonia acest lucru este pur și simplu imposibil.

Utilizarea energiei nucleare creează multe probleme. Practic, toate aceste probleme sunt legate de faptul că, folosind energia de legare a nucleului atomic (pe care o numim energie nucleară) în beneficiul cuiva, o persoană primește un rău semnificativ sub formă de deșeuri foarte radioactive care nu pot fi pur și simplu aruncate. Deșeurile din sursele de energie nucleară trebuie procesate, transportate, îngropate și depozitate pentru o lungă perioadă de timp în condiții de siguranță.

Avantaje și dezavantaje, beneficii și daune ale utilizării energiei nucleare

Să luăm în considerare avantajele și dezavantajele utilizării energiei atomo-nucleare, beneficiile, daunele și semnificația acestora în viața Omenirii. Este evident că energia nucleară este astăzi necesară doar țărilor industrializate. Adică, energia nucleară pașnică este utilizată în principal în instalații precum fabrici, fabrici de procesare etc. Sunt industriile mari consumatoare de energie care sunt îndepărtate de sursele de energie electrică ieftină (cum ar fi centralele hidroelectrice) care utilizează centrale nucleare pentru a-și asigura și dezvolta procesele interne.

Regiunile și orașele agrare nu au mare nevoie de energie nucleară. Este foarte posibil să-l înlocuiți cu stații termice și alte stații. Se dovedește că stăpânirea, achiziția, dezvoltarea, producerea și utilizarea energiei nucleare are ca scop în cea mai mare parte satisfacerea nevoilor noastre de produse industriale. Să vedem ce fel de industrii sunt: ​​industria auto, producția militară, metalurgia, industria chimică, complexul de petrol și gaze etc.

Dorește o persoană modernă să conducă o mașină nouă? Vrei să te îmbraci în materiale sintetice la modă, să mănânci materiale sintetice și să împachetezi totul în materiale sintetice? Vrei produse colorate în diferite forme și dimensiuni? Vrei toate telefoanele, televizoarele, computerele noi? Vrei să cumperi multe și să schimbi des echipamentul din jurul tău? Vrei să mănânci alimente chimice delicioase din pachete colorate? Vrei să trăiești în pace? Vrei să auzi discursuri dulci de pe ecranul televizorului? Vrea să existe o mulțime de tancuri, precum și rachete și crucișătoare, precum și obuze și tunuri?

Și el primește totul. Nu contează că în cele din urmă discrepanța dintre cuvânt și faptă duce la război. Nu contează că reciclarea necesită și energie. Deocamdată omul este calm. Mănâncă, bea, merge la muncă, vinde și cumpără.

Și toate acestea necesită energie. Și asta necesită, de asemenea, mult petrol, gaz, metal etc. Și toate aceste procese industriale necesită energie nucleară. Prin urmare, indiferent de ce ar spune cineva, până când primul reactor industrial de fuziune termonucleară nu va fi pus în producție, energia nucleară se va dezvolta doar.

Putem enumera în siguranță tot ceea ce suntem obișnuiți ca avantaje ale energiei nucleare. Dezavantajul este perspectiva tristă a morții iminente din cauza prăbușirii epuizării resurselor, problemelor legate de deșeurile nucleare, creșterea populației și degradarea terenurilor arabile. Cu alte cuvinte, energia nucleară a permis omului să înceapă să preia controlul asupra naturii și mai mult, violând-o peste măsură în așa măsură încât în ​​câteva decenii a depășit pragul de reproducere a resurselor de bază, declanșând procesul de colaps al consumului între 2000. și 2010. Acest proces nu mai depinde în mod obiectiv de persoană.

Toată lumea va trebui să mănânce mai puțin, să trăiască mai puțin și să se bucure mai puțin de mediul natural. Aici se află un alt plus sau minus al energiei nucleare, și anume că țările care au stăpânit atomul vor putea redistribui mai eficient resursele rare ale celor care nu au stăpânit atomul. Mai mult, doar dezvoltarea programului de fuziune termonucleară va permite omenirii să supraviețuiască pur și simplu. Acum să explicăm în detaliu ce fel de „fiară” este aceasta - energia atomică (nucleară) și cu ce se mănâncă.

Masa, materia si energia atomica (nucleara).

Auzim adesea afirmația că „masa și energia sunt același lucru” sau astfel de judecăți în care expresia E = mc2 explică explozia unei bombe atomice (nucleare). Acum că aveți o primă înțelegere a energiei nucleare și a aplicațiilor sale, ar fi cu adevărat neînțelept să vă confundați cu afirmații precum „masa este egală cu energie”. În orice caz, acest mod de a interpreta marea descoperire nu este cel mai bun. Aparent, acesta este doar inteligența tinerilor reformiști, „galileenii timpului nou”. De fapt, predicția teoriei, care a fost verificată de multe experimente, spune doar că energia are masă.

Vom explica acum punctul de vedere modern și vom oferi o scurtă privire de ansamblu asupra istoriei dezvoltării sale.
Când energia oricărui corp material crește, masa acestuia crește și atribuim această masă suplimentară creșterii energiei. De exemplu, atunci când radiația este absorbită, absorbantul devine mai fierbinte și masa acestuia crește. Cu toate acestea, creșterea este atât de mică încât rămâne dincolo de acuratețea măsurătorilor din experimentele obișnuite. Dimpotrivă, dacă o substanță emite radiații, atunci își pierde o picătură din masă, care este purtată de radiație. Apare o întrebare mai largă: nu este întreaga masă a materiei determinată de energie, adică nu există o rezervă uriașă de energie conținută în toată materia? Cu mulți ani în urmă, transformările radioactive au răspuns pozitiv la acest lucru. Când un atom radioactiv se descompune, o cantitate uriașă de energie este eliberată (mai ales sub formă de energie cinetică) și o mică parte din masa atomului dispare. Măsurătorile arată clar acest lucru. Astfel, energia duce masa cu ea, reducând astfel masa materiei.

În consecință, o parte din masa materiei este interschimbabilă cu masa radiației, a energiei cinetice etc. De aceea spunem: „energia și materia sunt parțial capabile de transformări reciproce”. Mai mult, acum putem crea particule de materie care au masă și care sunt capabile să fie complet transformate în radiație, care are și masă. Energia acestei radiații se poate transforma în alte forme, transferându-și masa acestora. În schimb, radiațiile se pot transforma în particule de materie. Deci, în loc de „energia are masă”, putem spune „particulele de materie și radiații sunt interconvertibile și, prin urmare, capabile de interconversie cu alte forme de energie”. Aceasta este crearea și distrugerea materiei. Astfel de evenimente distructive nu pot avea loc în domeniul fizicii, chimiei și tehnologiei obișnuite, ele trebuie căutate fie în procesele microscopice, dar active, studiate de fizica nucleară, fie în creuzetul de temperatură ridicată al bombelor atomice, în Soare și stele. Cu toate acestea, ar fi nerezonabil să spunem că „energia este masă”. Spunem: „energia, ca și materia, are masă”.

Masa de materie obisnuita

Spunem că masa materiei obișnuite conține în sine o uriașă sursă de energie internă, egală cu produsul masei cu (viteza luminii)2. Dar această energie este conținută în masă și nu poate fi eliberată fără dispariția a cel puțin unei părți din ea. Cum a apărut o idee atât de uimitoare și de ce nu a fost descoperită mai devreme? Fusese propus înainte - experiment și teorie sub diferite forme - dar până în secolul al XX-lea schimbarea energiei nu a fost observată, deoarece în experimentele obișnuite ea corespunde unei modificări incredibil de mică a masei. Cu toate acestea, acum suntem încrezători că un glonț zburător, datorită energiei sale cinetice, are o masă suplimentară. Chiar și la o viteză de 5000 m/sec, un glonț care cântărea exact 1 g în repaus va avea o masă totală de 1,00000000001 g. Platina încinsă cu o greutate de 1 kg va adăuga doar 0,000000000004 kg și practic nicio cântărire nu le va putea înregistra. schimbări. Numai atunci când rezervele enorme de energie sunt eliberate din nucleul atomic sau când „proiectilele” atomice sunt accelerate la viteze apropiate de viteza luminii, masa de energie devine vizibilă.

Pe de altă parte, chiar și o diferență subtilă de masă marchează posibilitatea eliberării unei cantități uriașe de energie. Astfel, atomii de hidrogen și heliu au mase relative de 1,008 și 4,004. Dacă patru nuclee de hidrogen s-ar putea combina într-un singur nucleu de heliu, masa de 4,032 s-ar schimba la 4,004. Diferența este mică, doar 0,028 sau 0,7%. Dar ar însemna o eliberare gigantică de energie (în principal sub formă de radiație). 4,032 kg de hidrogen ar produce 0,028 kg de radiație, care ar avea o energie de aproximativ 600000000000 Cal.

Comparați acest lucru cu cei 140.000 de calorii eliberați atunci când aceeași cantitate de hidrogen se combină cu oxigenul într-o explozie chimică.
Energia cinetică obișnuită are o contribuție semnificativă la masa de protoni foarte rapizi produși în ciclotroni, iar acest lucru creează dificultăți atunci când se lucrează cu astfel de mașini.

De ce mai credem că E=mc2

Acum percepem acest lucru ca o consecință directă a teoriei relativității, dar primele suspiciuni au apărut spre sfârșitul secolului al XIX-lea, în legătură cu proprietățile radiațiilor. Părea probabil că radiația avea masă. Și din moment ce radiația poartă, ca pe aripi, cu o viteză cu energie, sau mai bine zis, ea însăși este energie, a apărut un exemplu de masă care aparține ceva „imaterial”. Legile experimentale ale electromagnetismului au prezis că undele electromagnetice ar trebui să aibă „masă”. Dar înainte de crearea teoriei relativității, doar imaginația nestăpânită putea extinde raportul m=E/c2 la alte forme de energie.

Toate tipurile de radiații electromagnetice (unde radio, lumină infraroșie, vizibilă și ultravioletă etc.) au câteva caracteristici comune: toate se propagă în vid cu aceeași viteză și toate transferă energie și impuls. Ne imaginăm lumina și alte radiații sub formă de unde care se propagă cu o viteză mare, dar sigură, c = 3*108 m/sec. Când lumina lovește o suprafață absorbantă, se generează căldură, ceea ce indică faptul că fluxul de lumină transportă energie. Această energie trebuie să se propagă împreună cu fluxul cu aceeași viteză a luminii. De fapt, viteza luminii se măsoară exact în acest fel: în momentul în care este nevoie de o porțiune de energie luminoasă pentru a parcurge o distanță lungă.

Când lumina lovește suprafața unor metale, ea elimină electronii care zboară exact ca și cum ar fi fost loviți de o minge compactă. , aparent, este distribuită în porțiuni concentrate, pe care le numim „quanta”. Aceasta este natura cuantică a radiației, în ciuda faptului că aceste porțiuni sunt aparent create de unde. Fiecare bucată de lumină cu aceeași lungime de undă are aceeași energie, un anumit „cuantum” de energie. Astfel de porțiuni se grăbesc cu viteza luminii (de fapt, sunt ușoare), transferând energie și impuls (momentum). Toate acestea fac posibilă atribuirea unei anumite mase radiației - o anumită masă este atribuită fiecărei porțiuni.

Când lumina este reflectată dintr-o oglindă, nu se eliberează căldură, deoarece fasciculul reflectat transportă toată energia, dar oglinda este supusă unei presiuni similare presiunii bilelor sau moleculelor elastice. Dacă, în loc de o oglindă, lumina lovește o suprafață neagră absorbantă, presiunea devine la jumătate. Aceasta indică faptul că fasciculul poartă cantitatea de mișcare rotită de oglindă. Prin urmare, lumina se comportă ca și cum ar avea masă. Dar există vreo altă modalitate de a ști că ceva are masă? Există masa în sine, cum ar fi lungimea, culoarea verde sau apa? Sau este un concept artificial definit de un comportament precum Modestia? Masa, de fapt, ne este cunoscută în trei manifestări:

• A. O afirmație vagă care caracterizează cantitatea de „substanță” (Masa din acest punct de vedere este inerentă materiei - o entitate pe care o putem vedea, atinge, împinge).
• B. Anumite afirmații care îl leagă de alte mărimi fizice.
• B. Masa este conservată.

Rămâne de determinat masa în termeni de impuls și energie. Atunci orice lucru în mișcare cu impuls și energie trebuie să aibă „masă”. Masa sa ar trebui să fie (impuls)/(viteză).

Teoria relativitatii

Dorința de a lega împreună o serie de paradoxuri experimentale privind spațiul și timpul absolut a dat naștere teoriei relativității. Două tipuri de experimente cu lumină au dat rezultate contradictorii, iar experimentele cu electricitate au agravat și mai mult acest conflict. Apoi Einstein a propus schimbarea regulilor geometrice simple pentru adăugarea vectorilor. Această schimbare este esența „teoriei sale speciale a relativității”.

Pentru viteze mici (de la cel mai lent melc la cea mai rapidă dintre rachete), noua teorie este de acord cu cea veche.
La viteze mari, comparabile cu viteza luminii, măsurarea lungimii sau a timpului este modificată de mișcarea corpului față de observator, în special, masa corpului devine mai mare cu cât se mișcă mai repede.

Atunci teoria relativității a declarat că această creștere a masei a fost complet generală. La viteze normale nu există nicio schimbare, iar doar la o viteză de 100.000.000 km/h masa crește cu 1%. Cu toate acestea, pentru electronii și protonii emiși de la atomii radioactivi sau acceleratorii moderni, ajunge la 10, 100, 1000%... Experimentele cu astfel de particule de înaltă energie oferă o confirmare excelentă a relației dintre masă și viteză.

La cealaltă margine există radiații care nu au masă de repaus. Nu este o substanță și nu poate fi ținută în repaus; pur și simplu are masă și se mișcă cu viteza c, deci energia sa este egală cu mc2. Vorbim despre cuante ca fotoni atunci când vrem să observăm comportamentul luminii ca flux de particule. Fiecare foton are o anumită masă m, o anumită energie E=mс2 și impuls (momentum).

Transformări nucleare

În unele experimente cu nuclee, masele atomilor după explozii violente nu se adună la aceeași masă totală. Energia eliberată poartă cu ea o parte din masă; piesa lipsă de material atomic pare să fi dispărut. Totuși, dacă atribuim masa E/c2 energiei măsurate, constatăm că masa este conservată.

Anihilarea materiei

Suntem obișnuiți să ne gândim la masă ca pe o proprietate inevitabilă a materiei, așa că trecerea masei de la materie la radiație - de la o lampă la o rază de lumină care evadează - arată aproape ca distrugerea materiei. Încă un pas - și vom fi surprinși să descoperim ce se întâmplă de fapt: electronii pozitivi și negativi, particulele de materie, care se unesc, sunt complet transformați în radiații. Masa materiei lor se transformă într-o masă egală de radiație. Acesta este un caz de dispariție a materiei în sensul cel mai literal. Ca în focalizare, într-un fulger de lumină.

Măsurătorile arată că (energie, radiații în timpul anihilării)/ c2 este egal cu masa totală a ambilor electroni - pozitivi și negativi. Un antiproton se combină cu un proton și se anihilează, de obicei eliberând particule mai ușoare cu energie cinetică mare.

Crearea materiei

Acum că am învățat să gestionăm radiațiile de înaltă energie (razele X cu undă ultrascurtă), putem pregăti particule de materie din radiație. Dacă o țintă este bombardată cu astfel de raze, acestea produc uneori o pereche de particule, de exemplu electroni pozitivi și negativi. Și dacă folosim din nou formula m=E/c2 atât pentru radiație, cât și pentru energia cinetică, atunci masa se va conserva.

Pur și simplu despre complex – Energia nucleară (atomică).

• Galerie de imagini, poze, fotografii.
• Energia nucleară, energia atomică - fundamente, oportunități, perspective, dezvoltare.
• Fapte interesante, informații utile.
• Știri verzi – Energie nucleară, energie atomică.
• Legături către materiale și surse – Energie nucleară (atomică).

Avantajele și dezavantajele energiei nucleare. De-a lungul celor 40 de ani de dezvoltare a energiei nucleare în lume, aproximativ 400 de unități de putere au fost construite în 26 de țări cu o capacitate energetică totală de aproximativ 300 milioane kW. Principalele avantaje ale energiei nucleare sunt rentabilitatea finală ridicată și absența emisiilor de produse de ardere în atmosferă; din acest punct de vedere, poate fi considerată ecologică; principalele dezavantaje sunt potențialul pericol de contaminare radioactivă a mediului. cu produse de fisiune ai combustibilului nuclear într-un accident precum Cernobîl sau la stația americană Three Mile Island și problema reprocesării combustibilului nuclear uzat.

Să ne uităm mai întâi la avantaje. Rentabilitatea energiei nucleare constă din mai multe componente.

Una dintre ele este independența față de transportul combustibilului. Dacă o centrală electrică cu o capacitate de 1 milion kW necesită aproximativ 2 milioane t.e. pe an. sau aproximativ 5 milioane de cărbune de calitate scăzută, apoi pentru unitatea VVER-1000 va fi necesar să se livreze nu mai mult de 30 de tone de uraniu îmbogățit, ceea ce reduce practic costul de transport al combustibilului la stațiile de cărbune la zero; aceste costuri se ridică la până la zero. de 50 de ori mai mult decât costul. Utilizarea combustibilului nuclear pentru producerea de energie nu necesită oxigen și nu este însoțită de emisii constante de produse de ardere, care, în consecință, nu vor necesita construirea de instalații pentru purificarea emisiilor în atmosferă.

Orașele situate în apropierea centralelor nucleare sunt în mare parte orașe ecologice prietenoase cu mediul în toate țările lumii, iar dacă nu este cazul, atunci acest lucru se datorează influenței altor industrii și instalații situate în aceeași zonă. În acest sens, TPP-urile oferă o imagine complet diferită. O analiză a situației mediului din Rusia arată că centralele termice reprezintă mai mult de 25 din toate emisiile nocive în atmosferă.

Aproximativ 60 de emisii de la centralele termice au loc în partea europeană și în Urali, unde încărcătura de mediu depășește semnificativ limita maximă. Cea mai gravă situație de mediu s-a dezvoltat în regiunile Ural, Central și Volga, unde încărcările create de depunerea de sulf și azot în unele locuri le depășesc pe cele critice de 2-2,5 ori. Dezavantajele energiei nucleare includ pericolul potențial de contaminare radioactivă a mediului în cazul unor accidente grave precum Cernobîl.

Acum, la centralele nucleare care utilizează reactoare precum RBMK de la Cernobîl, au fost luate măsuri suplimentare de siguranță, care, conform concluziei Agenției Internaționale pentru Energie Atomică a AIEA, exclud complet un accident atât de grav, încât astfel de reactoare ajung la sfârșitul duratei de viață. și trebuie înlocuite cu reactoare de nouă generație cu siguranță sporită. Cu toate acestea, un punct de cotitură în opinia publică cu privire la utilizarea în siguranță a energiei nucleare se pare că nu va avea loc în curând.

Problema eliminării deșeurilor radioactive este foarte acută pentru întreaga comunitate mondială. Acum există deja metode de vitrificare, bitumare și cimentare a deșeurilor radioactive de la centralele nucleare, dar sunt necesare suprafețe pentru construirea de gropi unde aceste deșeuri vor fi depozitate pentru veșnicie. Țările cu un teritoriu mic și cu o densitate mare a populației întâmpină dificultăți serioase în rezolvarea acestei probleme. 2

Sfârșitul lucrării -

Acest subiect aparține secțiunii:

Perspective pentru dezvoltarea energiei nucleare în Rusia

Rusia a devenit una dintre principalele puteri energetice ale lumii, în primul rând datorită creării unei unități de producție unice, științifice, tehnice și... Producția de resurse energetice primare în 1993 s-a ridicat la 82 din nivelul anului 1990 și... Lipsa investițiilor necesare nu a permis în anii 90 să compenseze eliminarea naturală a producției...

Dacă aveți nevoie de material suplimentar pe această temă, sau nu ați găsit ceea ce căutați, vă recomandăm să utilizați căutarea în baza noastră de date de lucrări:

Ce vom face cu materialul primit:

Dacă acest material ți-a fost util, îl poți salva pe pagina ta de pe rețelele sociale: