Влияние работы атомных станций на окружающую природную среду

Определение, классификация и принцип работы атомных станций. Техногенное влияние атомных станций на окружающую среду. Загрязнение растительного и животного мира, атмосферы, воды, земель. Радиоактивные отходы атомных станций и методы обращения с ними.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Введение

Электроэнергетика является одной из ведущих отраслей эпохи НТР. Ее развитие во многом определяет уровень развития хозяйства в целом.

Большая часть энергии в мире производится тепловыми электростанциями. Второе место принадлежит ГЭС, на третьем месте -- атомная энергетика, однако в разных странах доли разных типов электростанций сильно отличаются. Так, в Польше почти вся электроэнергия производится на ТЭС, в Норвегии -- на ГЭС, а во Франции электроэнергетика на 3/4 базируется на АЭС.

В марте 2011 года в 30 странах мира действовали 443 атомных реактора, вырабатывая нетто 378 ГВт энергии в год (14% общемировых потребностей в энергии). Больше всего реакторов в США -- 104, установленная мощность АЭС составляет 90 млн кВт, на втором месте Франция (58 реакторов), на третьем Япония (55 реакторов). Россия (32 реактора) занимает четвертую строчку, с мощность АЭС более 22 млн кВт.

В противоречии со сложившимся общественным мнением, экспертами всего мира атомные станции признаны наиболее безопасными и экологически чистыми по сравнению с прочими традиционными способами производства энергии. Кроме того, уже разработано и устанавливается новое поколение ядерных реакторов, приоритетным для которого является полная безопасность эксплуатации.

Есть достаточно много преимуществ атомных электростанций. Они всецело не зависят от мест добычи урана. Ядерное топливо компактно, срок его использования довольно длителен. АЭС ориентированы на потребителя и становятся востребованы в тех местах, где существует острая нехватка органического топлива, а потребности в электроэнергии сильно эпохальны. Вновь одним их достоинством является небольшая стоимость полученной энергии, относительно незначительные затраты на строительство.

Выбранная тема является актуальной, особенно в связи с последними событиями в мире. Несмотря на то, что атомные станции наносят урон окружающей среде, особенно при аварийных ситуациях, они являются незаменимыми в настоящее время.

Работая в штатном режиме, атомные станции непосредственно наносят ущерб природной среде, но в сравнении с теплоэлектростанциями этот ущерб незначителен.

Таким образом, цель курсовой работы -- выявить влияние работы атомных станций на окружающую природную среду.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Рассмотреть общие сведения об атомных станциях, включая историю развития, классификацию, принцип работы;

2. Определить воздействие атомных станций на окружающую среду;

3. Изучить проблему радиоактивных отходов атомных станций и методы обращения с ними.

ГЛАВА 1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АТОМНЫХ СТАНЦИЯХ

1.1 История развития ядерной энергетики и атомных станций

20 декабря 1951 года, ядерный реактор впервые в истории произвел пригодное для использования количество электроэнергии -- в нынешней Национальной Лаборатории INEEL Департамента энергии США. Реактор выработал достаточную мощность, чтобы зажечь простую цепочку из четырех 100-ваттных лампочек.

Первая в мире атомная электростанция мощностью 5 МВт была запущена 27 июня 1954 года в СССР, в городе Обнинск, расположенном в Калужской области. В 1958 была введена в эксплуатацию 1-я очередь Сибирской АЭС мощностью 100 МВт (полная проектная мощность 600 МВт). В том же году развернулось строительство Белоярской промышленной АЭС, а 26 апреля 1964 генератор 1-й очереди дал ток потребителям. В сентябре 1964 был пущен 1-й блок Нововоронежской АЭС мощностью 210 МВт. Второй блок мощностью 350 МВт запущен в декабре 1969. В 1973 г. запущена Ленинградская АЭС. За пределами СССР первая АЭС промышленного назначения мощностью 46 МВт была введена в эксплуатацию в 1956 в Колдер-Холле (Великобритания).Через год вступила в строй АЭС мощностью 60 МВт в Шиппингпорте (США).Мировыми лидерами в производстве ядерной электроэнергии являются: США (788,6 млрд кВт·ч/год), Франция (426,8 млрд кВт·ч/год), Япония (273,8 млрд кВт·ч/год), Германия (158,4 млрд кВт·ч/год) и Россия (154,7 млрд кВт·ч/год).На начало 2004 года в мире действовал 441 энергетический ядерный реактор, российское ОАО «ТВЭЛ» поставляет топливо для 75 из них.

Крупнейшая АЭС в мире Касивадзаки-Карива по установленной мощности (на 2008 год) находится в Японском городе Касивадзаки префектуры Ниигата -- в эксплуатации находятся пять кипящих ядерных реакторов (BWR) и два продвинутых кипящих ядерных реакторов (ABWR), суммарная мощность которых составляет 8,212 ГигаВатт. 6

1.2 Определение, классификация и принцип работы атомных станций

Атомная станция (АС) -- комплекс технических сооружений, предназначенных для выработки электрической энергии путем использования энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции.

Классификация атомных станций

Атомные станции по виду отпускаемой энергии можно разделить на:

1. Атомные электростанции (АЭС);

2. Атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ);

3. Атомные станции теплоснабжения (АСТ).

Атомные электростанции -- это станции, предназначенные для выработки только электроэнергии.

В качестве распространенного топлива для атомных электростанций применяется U -- уран. Реакция деления осуществляется в основном блоке атомной электростанции -- ядерном реакторе. При цепной реакции деления ядерного вещества выделяется значительное количество тепловой энергии, используемое для генерации электроэнергии. 3

Существует несколько типов ядерных реакторов. Наибольшее распространение получили три основных типа реакторов, различающихся, главным образом, топливом, теплоносителем, применяемым для поддержания нужной температуры активной зоны, и замедлителем, используемым для снижения скорости нейтронов, выделяющихся в процессе распада необходимых для поддержания цепной реакции.

Среди них первый и наиболее распространенный тип -- это реактор на обогащенном уране, в котором и теплоносителем, и замедлителем является обычная, или «легкая» вода (легководный реактор). Существуют две основные разновидности легководного реактора: реактор, в котором пар, вращающий турбины, образуется непосредственно в активной зоне (кипящий реактор, в России -- РБМК -- реактор большой мощности, канальный), и реактор в котором пар образуется во внешнем или втором контуре, связанным с первым контуром теплообменника и парогенератора (водо-водяной энергетический реактор - ВВЭР).

Рисунок 1.1 -- Схема работы атомной электростанции

На рисунке 1.2 показана схема работы атомной электростанции с двухконтурным водо-водяным энергетическим реактором. Энергия, выделяемая в активной зоне реактора, передаётся теплоносителю первого контура. Далее теплоноситель поступает в теплообменник (парогенератор), где нагревает до кипения воду второго контура. Полученный при этом пар поступает в турбины, вращающие электрогенераторы. На выходе из турбин пар поступает в конденсатор, где охлаждается большим количеством воды, поступающим из водохранилища.

Второй тип реактора -- газоохлаждаемый реактор (с графитовым замедлителем).

Третий тип реактора, -- это реактор, в котором и теплоносителем, и замедлителем является тяжелая вода, а топливом природный уран.

Существует также реактор на быстрых нейтронах (БН).

Принцип работы. При делении ядер урана образуются быстрые нейтроны. Скорость деления -- цепная реакция, на АЭС регулируется замедлителями: тяжелой водой или графитом. Нейтроны содержат большое количество тепловой энергии. Через теплоноситель энергия поступает в парогенератор. Пар высокого давления направляется в турбогенераторы. Полученная электроэнергия идет на трансформаторы и далее на распределительные устройства. Часть электроэнергии направляется на обеспечение собственных потребностей станции. Избытки тепла АЭС направляются на градирни --специальные охладительные башни. В случае невозможности использования большого количества воды для конденсации пара, вместо использования водохранилища. 5

Атомная теплоэлектроцентраль -- атомная электростанция, предназначенная для производства электрической энергии и тепла. В настоящее время в России действует только одна атомная теплоэлектроцентраль -- Билибинская АЭС.

По схеме стационарной атомной теплоэлектроцентрали была создана Билибинская АТЭЦ с четырьмя блоками электрической мощностью по 12 МВт. Технологическая схема Билибинской АТЭЦ была упрощена (без перегрева пара и с естественной циркуляцией теплоносителя), что позволило обеспечить надежное энергоснабжение изолированной энергосистемы.

Проектом атомной теплоэлектростанции (АТЭС) малой мощности на базе плавучего энергоблока (ПЭБ) с двумя реакторными установками КЛТ-40С вплотную занялись с 1994 года. К тому времени проект плавучей АЭС был наиболее проработан, а используемая в нем реакторная установка являлась усовершенствованной модификацией реактора, широко используемого в отечественном ледокольном флоте.

Помимо ПЭБа, в состав АТЭС малой мощности входят гидротехнические сооружения для установки ПЭБа у берега и береговые сооружения и устройства, обеспечивающие распределение и передачу электрической и тепловой энергии потребителям. При суммарной тепловой мощности реакторов 300 МВт энергоблок способен выдавать 70 МВт электрической мощности. Атомная теплоэлектростанция имеет два назначения: она способна обеспечить не только электричеством, но и теплом горо...