Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение

Климщинская средняя школа

Атомная энергетика: плюсы и минусы

исследовательская работа по физике

Серков Вадим,

обучающийся 10 класса

Руководитель: Голубцова Ирина

Викторовна, учитель физики

Климщина

2016

Оглавление

I .Введение.........................................................................................................3

II .Основная часть

Атомная энергетика……………………………………………………4

1.1.Получение атомной энергии………………………………………4

1.2. История развития атомной энергетики…………………………..7

1.3.Экономическое значение энергетики……………………………10

1.4. Объёмы производства атомной электроэнергии. ………..……12

1.5.Плюсы атомной энергетики……………………………………...14

1.6.Минусы атомной энергетики…………………………………….15

2.Результаты социологического опроса…………………………………19

III .Заключение……………………………………………………………..22

IV .Список использованной литературы………………………………….24

Введение

26 апреля исполняется 30 лет со дня катастрофы на Чернобыльской АЭС.

В небо взлетело и рассеялось огромное количество радиоактивных веществ. Люди в Чернобыле подверглись облучению в 90 раз большему, чем при падении бомбы на Хиросиму. По подсчетам Российской академии наук, чернобыльская катастрофа обернулась гибелью 60 тысяч человек в России и 140 тысяч в Беларуси и Украине.30 лет – большой срок для человека, но не для человечества. Эта трагедия заставила людей задуматься: «Атомная энергия-это добро или зло?»

Я тоже попытался найти ответ на этот вопрос, чтобы в дальнейшем помочь разобраться в нём моим сверстникам.

Цель исследования: выявить отношение людей к атомной энергетике.

Задачи:

- изучение процессов получения атомной энергии

Изучение истории развития атомной энергетики

Изучение значения атомной энергетики

Выявление проблем атомной энергетики

Разработка диагностического материала по проблеме исследования

Проведение соц.опроса среди людей разного возраста

Анализ результатов соц.опроса

Предмет исследования: отношение человека к вопросам атомной энергетики

1.Атомная энергетика

1.1.Получение атомной энергии

Атомная энергетика ( ядерная энергетика ) - это отрасль энергетики , занимающаяся производством электрической и тепловой энергии путём преобразования ядерной энергии.

Обычно для получения ядерной энергии используют или . Ядра делятся при попадании в них , при этом получаются новые нейтроны и осколки деления. Нейтроны деления и осколки деления обладают большой . В результате столкновений осколков с другими атомами эта кинетическая энергия быстро преобразуется в .

Топливный цикл

Атомная энергетика основана на использовании , совокупность промышленных процессов которого составляют топливный ядерный цикл. Хотя существуют различные типы топливных циклов, зависящие как от типа реактора, так и от характеристик конечной стадия цикла, в целом у него существуют общие этапы.

Добыча урановой руды.

Измельчение урановой руды

Отделение диоксида урана, т. н. жёлтого хека, идущих в отвал.

Преобразование в газообразный .

Процесс повышения концентрации урана-235, производится на специальных заводах по разделению изотопов.

Обратное превращение гексафторида урана в диоксид урана в виде топливных таблеток.

Изготовление из таблеток тепловыделяющих элементов (сокр. ), которые в скомпанованном виде вводятся в активную зону ядерного реактора АЭС.

Извлечение .

Охлаждение отработанного топлива.

Захоронение отработанного топлива в специальном хранилище.

В ходе эксплуатации в процессах технического обслуживания удаляются образующиеся низкорадиоактивные отходы. С окончанием срока службы производится самого реактора, демонтаж сопровождается дезактивацией и удалением в отходы деталей реактора.

Ядерный реактор

Ядерный реактор - устройство, предназначенное для организации управляемой самоподдерживающейся , которая всегда сопровождается выделением энергии.

Первый ядерный реактор построен и запущен в декабре 1942 года в под руководством . Первым реактором, построенным за пределами США, стал , запущенный в . В Европе первым ядерным реактором стала установка , заработавшая в Москве под руководством . К в мире работало уже около сотни ядерных реакторов различных типов.

Существуют разные типы реакторов, основные отличия в них обусловлены используемым топливом и теплоносителем, применяемым для поддержания нужной температуры активной зоны, и замедлителем, используемым для снижения скорости нейтронов, которые выделяются в результате распада ядер, для поддержания нужной скорости цепной реакции.

Наиболее распространенным типом является легководный реактор, использующий в качестве топлива обогащённый уран, в нём в качестве и теплоносителя, и замедлителя используется обычная или «легкая» вода. У него есть две основные разновидности:

1. Где пар, вращающий , образуется непосредственно в активной зоне.

   Где пар образуется в контуре, связанном с активной зоной теплообменниками и парогенераторами.

С графитовым замедлителем получил широкое распространения благодаря возможности эффективно вырабатывать оружейный плутоний и возможности использовать необогащённый уран.

В в качестве и теплоносителя, и замедлителя используется тяжелая вода, а топливом является необогащённый уран, используется в основном в Канаде, имеющей собственные месторождения урановых руд.

1.2.История развития атомной энергетики

Впервые цепная реакция ядерного распада была осуществлена 2 декабря 1942 году в с использованием урана в качестве топлива и графита в качестве замедлителя. Первая электроэнергия из энергии ядерного распада была получена 20 декабря 1951 года в Национальной лаборатории Айдахо с помощью реактора на быстрых нейтронах EBR-I (Experimental Breeder Reactor-I). Произведённая мощность составляла около 100 кВт.

9 мая 1954 года на ядерном реакторе в г. была достигнута устойчивая цепная ядерная реакция. Реактор мощностью 5 МВт работал на обогащённом уране с графитом в качестве замедлителя, для охлаждения использовалась вода с обычным изотопным составом. 26 июня в 17:30 энергия, выработанная здесь, стала поступать в потребительскую .

А́томная электроста́нция (АЭС) - для производства в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определённой проектом территории, на которой для осуществления этой цели используются (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений с необходимыми работниками (), предназначенная для производства электрической энергии).

Атомная транспортная энергетика

Атомоход (атомное судно) - общее название с , обеспечивающей ход судна. Различают атомоходы гражданские ( , транспортные суда) и ( , тяжёлые).

Военные корабли - атомные и , и первый в мире авианосец , самое длинное в мире военное , в 1964 году во время рекордного кругосветного путешествия, в течение которого они преодолели 49,190 км за 65 дней без дозаправки.

В декабре 1954 года в вошла в строй первая .

Российский 1994 г.

В 1958 начала выдавать электроэнергию первая очередь второй советской АЭС - , мощностью 100 Мвт. В 1959 году в спущено на воду первое в мире невоенное атомное судно - .

Атомная энергетика, как новое направление в энергетике, получила признание на проходившей в Женеве в августе 1955 года 1-й Международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии, положившей начало международному сотрудничеству в области мирного использования ядерной энергии.

В начале 1970-х годов существовали видимые предпосылки для развития ядерной энергетики. Потребность в электроэнергии росла, гидроэнергетические ресурсы большинства развитых стран были практически полностью задействованы, соответственно росли цены на основные виды топлива.

В 1975 году в Смоленской области (г.Десногорск) было начато строительство атомной электростанции, которая была введена в эксплуатацию в 1982 году.

В промышленной эксплуатации на САЭС находится три с уран-графитовыми канальными реакторами . Электрическая мощность каждого энергоблока - 1 ГВт, тепловая 3,2 ГВт. Энергоблоки с реакторами РБМК-1000 одноконтурные. Связь с осуществляется шестью напряжением 330 кВ (Рославль-1, 2), 500 кВ ( , ), 750 кВ (Ново-Брянская, Белорусская).

1.3.Экономическое значение атомной энергетики

Доля атомной энергетики в общем производстве электроэнергии в различных странах.

В 2014 году ядерная энергия обеспечивала 2,6 % всей потребляемой человечеством энергии. Ядерный сектор энергетики наиболее значителен в промышленно развитых странах, где недостаточно природных во , и . Эти страны производят от 20 до 74 % (во Франции) электроэнергии на .

В 2013 году мировое производство ядерной энергии выросло впервые с 2010 года - по сравнению с 2012 годом произошёл рост на 0,5 % - до 6,55 млрд МВт ч (562,9 млн тонн нефтяного эквивалента). Наибольшее потребление энергии атомных станций в 2013 году составило в США - 187,9 млн тонн нефтяного эквивалента. В России потребление составило 39,1 млн тонн нефтяного эквивалента, в Китае - 25 млн тонн нефтяного эквивалента, в Индии - 7,5 млн тонн.

Согласно отчёту (МАГАТЭ), на 2013 год насчитывалось436 действующих ядерных энергетических , то есть производящих утилизируемую электрическую и/или тепловую энергию, реакторов в 31 стране мира (кроме энергетических, существуют также исследовательские и некоторые другие).

Примерно половина мирового производства электроэнергии на АЭС приходится на две страны - США и Францию. на АЭС производят только 1/8 своей электроэнергии, однако это составляет около 20 % мирового производства.

Абсолютным лидером по использованию ядерной энергии являлась . Единственная , расположенная на её территории, вырабатывала электрической энергии больше, чем потребляла вся республика (например, в 2003 году в Литве всего было выработано 19,2 млрд , из них - 15,5 Игналинской АЭС). Обладая её избытком (а в Литве есть и другие электростанции), «лишнюю» энергию отправляли на экспорт.
Однако, под давлением (из-за сомнений в её безопасности - ИАЭС использовала энергоблоки того же типа, что и ), с Игналинская АЭС была окончательно закрыта (предпринимались попытки добиться продолжения эксплуатации станции и после 2009 года, но они не увенчались успехом), сейчас решается вопрос о строительстве на той же площадке АЭС современного типа.

1.4.Объёмы производства атомной электроэнергии по странам

Страны с атомными электростанциями.

Эксплуатируются АЭС, строятся новые энергоблоки. Эксплуатируются АЭС, планируется строительство новых энергоблоков. Нет АЭС, станции строятся. Нет АЭС, планируется строительство новых энергоблоков. Эксплуатируются АЭС, строительство новых энергоблоков пока не планируется. Эксплуатируются АЭС, рассматривается сокращение их количества. Гражданская ядерная энергетика запрещена законом. Нет АЭС.

На 2014 год суммарно АЭС мира выработали 2,410 энергии, что составило 10,8 % всемирной генерации электричества.

Мировыми лидерами в производстве ядерной электроэнергии на 2014 год являются:

Атомная энергетика в основном ассоциируется с Чернобыльской катастрофой, случившейся в 1986 году. Тогда весь мир был потрясен последствиями взрыва атомного реактора, в результате чего тысячи людей получили серьезные проблемы со здоровьем или погибли. Тысячи гектаров загрязненной территории, на которой нельзя жить, работать и выращивать урожай или же экологический способ добывания энергии, который станет шагом в светлое будущее для миллионов людей?

Плюсы атомной энергетики

Строительство атомных электростанций остается прибыльными за счет минимальных расходов на производство энергии. Как известно для работы ТЭС нужен уголь, причем ежедневно его расход составляет около миллиона тонн. К себестоимости угля добавляются расходы на транспортировку топлива, что также стоит немало. Что же касается АЭС это обогащенный уран, в связи с чем происходит экономия и на расходы на транспортировку топлива и на его покупку.


Также нельзя не отметить экологичность работы АЭС, ведь долгое время считалось, что именно атомная энергетика положит конец загрязнению окружающей среды. Города, которые строятся вокруг атомных станций, экологически чистые, так как работа реакторов не сопровождается постоянным выбросом вредных веществ в атмосферу, к тому же использование ядерного топлива не требует кислорода. Как результат, экологическая катастрофа городов может страдать только от выхлопных газов и работы других промышленных объектов.

Экономия средств в данном случае происходит и за счет того, что не требуется строить очистные сооружения для уменьшения выбросов продуктов сгорания в окружающую среду. Проблема с загрязнением больших городов на сегодняшний день становится все более актуальной, так как нередко уровень загрязнения в городах, в которых построены ТЭС, превышает в 2 – 2,5 раза критические показатели загрязнения воздуха серой, золовой пыли, альдегидами, оксидами углерода и азотом.

Чернобыльская катастрофа стала большим уроком для мирового сообщества в связи с чем можно сказать о том, что работа атомных электростанций с каждым годом становится все безопаснее. Практически на всех АЭС были установлены дополнительные меры безопасности, которые во много раз уменьшили возможность того, что произойдет авария, подобная Чернобыльской катастрофе. Реакторы типа Чернобыльского РБМК были заменены реакторами нового поколения, имеющими повышенную безопасность.

Минусы атомной энергетики

Самым главным минусом атомной энергетики является память о том, как почти 30 лет тому назад на реакторе , взрыв на котором считался невозможным и практически нереальным, произошла авария, ставшая причиной всемирной трагедии. Случилось так потому что авария коснулась не только СССР, но и всего мира – радиоактивное облако со стороны нынешней Украины пошло сначала в сторону Белоруссии, после Франции, Италии и так достигло США.

Даже мысль о том, что однажды такое может повториться становится причиной того, что множество людей и ученых выступают против строительства новых АЭС. Кстати Чернобыльская катастрофа считается не единственной аварией подобного рода, еще свежи в памяти события аварии в Японии на АЭС Онагава и АЭС Фукусима – 1 , на которых в результате мощнейшего землетрясения начался пожар. Он стал причиной расплавления ядерного топлива в реаторе блока № 1, из-за чего началась утечка радиации. Это стало последствием эвакуации населения, которое проживало на расстоянии 10 км от станций.

Также стоит вспомнить о крупной аварии на , когда от раскаленного пара от турбины третьего реактора погибло 4 человека и пострадало свыше 200 человек. Ежедневно по вине человека или в результате действия стихии возможны аварии на АЭС, в результате чего радиоактивные отходы попадут в продукты, воду и окружающую среду, отравляя миллионы людей. Именно это считается самым главным минусом атомной энергетики на сегодняшний день.

Кроме того очень остро стоит проблема утилизации радиоактивных отходов, для сооружения могильников нужны большие территории, что является большой проблемой для маленьких стран. Несмотря на то, что отходы битумируются и скрываются за толщей железа и цемента, никто не может с точностью уверить всех в том, что они будут оставаться безопасными для людей много лет. Также не стоит забывать, что утилизация радиоактивных отходов очень дорого обходится, вследствие экономии затрат на остекловывание, сжигание, уплотнение и цементирование радиоактивных отходов, возможны их утечки. При стабильном финансировании и большой территории страны этой проблемы не существует, но этим может похвастаться не каждое государство.

Также стоит отметить, что при работе АЭС, как и на каждом производстве, происходят аварии, что становится причиной выброса радиоактивных отходов в атмосферу, землю и реки. Мельчайшие частицы урана и других изотопов присутствуют в воздухе городов, в которых построены АЭС, что становится причиной отравления окружающей среды.

Выводы

Хотя атомная энергетика остается источником загрязнения и возможных катастроф, все же следует отметить, что ее развитие будет происходить и дальше, хотя бы по той причине, что это дешевый способ получения энергии , а месторождения углеводородного топлива постепенно исчерпываются. В умелых руках атомная энергетика действительно может стать безопасным и экологически чистым способом добывания энергии, однако стоит все же отметить, что большинство катастроф произошло именно по вине человека.

В проблемах, касающихся утилизации радиоактивных отходов, очень важно международное сотрудничество, ведь только оно может дать достаточное финансирование для безопасного и долгосрочного захоронения радиационных отходов и использованного ядерного топлива.

В чем же преимущества АЭС перед другими видами выработки энергии

Главное преимущество - практическая независимость от источников топлива из-за небольшого объёма используемого топлива, например 54 тепловыделяющих сборки общей массой 41 тонна на один энергоблок с реактором ВВЭР-1000 в 1-1,5 года (для сравнения, одна только Троицкая ГРЭС мощностью 2000 МВт сжигает за сутки два железнодорожных состава угля). Расходы на перевозку ядерного топлива, в отличие от традиционного, ничтожны. В России это особенно важно в европейской части, так как доставка угля из Сибири слишком дорога.
Огромным преимуществом АЭС является её относительная экологическая чистота. На ТЭС суммарные годовые выбросы вредных веществ, в которые входят сернистый газ, оксиды азота, оксиды углерода, углеводороды, альдегиды и золовая пыль, на 1000 МВт установленной мощности составляют от примерно 13 000 тонн в год на газовых до 165 000 на пылеугольных ТЭС. Подобные выбросы на АЭС полностью отсутствуют. ТЭС мощностью 1000 МВт потребляет 8 миллионов тонн кислорода в год для окисления топлива, АЭС же не потребляют кислорода вообще. Кроме того, больший удельный (на единицу произведенной электроэнергии) выброс радиоактивных веществ даёт угольная станция. В угле всегда содержатся природные радиоактивные вещества, при сжигании угля они практически полностью попадают во внешнюю среду. При этом удельная активность выбросов ТЭС в несколько раз выше, чем для АЭС. Также некоторые АЭС отводят часть тепла на нужды отопления и горячего водоснабжения городов, что снижает непродуктивные тепловые потери, существуют действующие и перспективные проекты по использованию «лишнего» тепла в энергобиологических комплексах (рыбоводство, выращивание устриц, обогрев теплиц и пр.). Кроме того, в перспективе возможно осуществление проектов комбинирования АЭС с ГТУ, в том числе в качестве «надстроек» на существующих АЭС, которые могут позволить добиться аналогичного с тепловыми станциями КПД.
Для большинства стран, в том числе и России, производство электроэнергии на АЭС не дороже, чем на пылеугольных и тем более газомазутных ТЭС. Особенно заметно преимущество АЭС в стоимости производимой электроэнергии во время так называемых энергетических кризисов, начавшихся с начала 70-х годов. Падение цен на нефть автоматически снижает конкурентоспособность АЭС.
Затраты на строительство АЭС находятся примерно на таком же уровне, как и строительство ТЭС, или несколько выше.