Чем потенциально опасны атомные электростанции?

Воздействие АЭС на окружающую среду при соблюдении технологии строительства и эксплуатации может и должно быть значительно меньше, чем других технологических объектов: химических предприятий, ТЭЦ. Однако радиация в случае аварии – один из опасных факторов для экологии, человеческой жизни и здоровья. В этом случае выбросы приравниваются к возникающим при испытании ядерного оружия.

Каково воздействие АЭС в нормальных и нештатных условиях, можно ли предотвратить катастрофы и какие меры принимаются для обеспечения безопасности на ядерных объектах?

Развитие и значение атомных электростанций

Первые исследования по ядерной энергетике пришлись на 1890-е гг., а строительство крупных объектов началось с 1954 г. Атомные электростанции возводятся для получения энергии путем радиоактивного распада в реакторе.

Сейчас используются такие типы реакторов третьего поколения:

легководные (наиболее распространенные);
тяжеловодные;
газоохлаждаемые;
быстро-нейтронные.

В период с 1960 г. по 2008 г. в мире были введены в работу около 540 атомных реакторов. Из них около 100 закрылись по разным мотивам, в том числе из-за негативного воздействия АЭС на природу. До 1960 г. реакторы отличались высоким показателем аварийности из-за технологического несовершенства и недостаточной проработки регулирующей нормативной базы. В следующие годы требования ужесточались, а технологии совершенствовались. На фоне уменьшения запасов природных энергоресурсов, высокой энергоэффективности урана строились более безопасные и оказывающее меньшее негативное воздействие АЭС.

Для плановой работы атомных объектов добывается урановая руда, из которой обогащением получается радиоактивный уран. В реакторах вырабатывается плутоний – самое токсичное из существующих веществ, полученных человеком. Обработка, транспортировка и захоронение отходов деятельности АЭС требует тщательных мер предосторожности и безопасности.

Факторы воздействия АЭС на окружающий мир

Наряду с прочими промышленными комплексами атомные электростанции оказывают воздействие на природную среду и человеческую жизнедеятельность. В практике использования энергетических объектов нет на 100% надежных систем. Анализ воздействия АЭС проводится с учетом возможных последующих рисков и ожидаемой пользы.

При этом совершенно безопасной энергетики не существует. Воздействие АЭС на окружающую среду начинается с момента возведения, продолжается при эксплуатации и даже по ее окончании. На территории расположения станции по выработке электроэнергии и за ее пределами следует предусматривать возникновение таких негативных влияний:

Изъятие земельного участка под строительство и обустройство санитарных зон.
Изменение рельефа местности.
Уничтожение растительности из-за строительства.
Загрязнение атмосферы при необходимости взрывных работ.
Переселение местных жителей на другие территории.
Вред популяциям местных животных.
Тепловое загрязнение, влияющее микроклимат территории.
Изменение условий пользования землей и природными ресурсами на определенной территории.
Химическое воздействие АЭС – выбросы в водные бассейны, атмосферу и на поверхности почв.
Загрязнение радионуклидами, которое может вызвать необратимые изменения в организмах людей и животных.Радиоактивные вещества могут попадать в организм с воздухом, водой и пищей. Против этого и других факторов существуют специальные превентивные меры.
Ионизирующее излучение при выводе станции из эксплуатации с нарушением правил демонтажа и дезактивации.

Один из самых значительных загрязняющих факторов – тепловое воздействие АЭС, возникающее при функционировании градирен, охлаждающих систем и брызгальных бассейнов. Они влияют на микроклимат, состояние вод, жизнь флоры и фауны в радиусе нескольких километров от объекта. КПД атомных электростанций составляет около 33-35%, остальное тепло (65-67%) выделяется в атмосферу.

На территории санитарной зоны в результате воздействия АЭС, в частности водоемов-охладителей, выделяются тепло и влага, вызывая повышение температуры на 1-1,5° в радиусе нескольких сот метров. В теплое время года над водоемами образуются туманы, которые рассеиваются на значительное удаление, ухудшая инсоляцию и ускоряя разрушение зданий. При холодной погоде туманы усиливают гололедные явления. Брызговые устройства вызывают еще большее повышение температуры в радиусе нескольких километров.

Охлаждающие воду испарительные башни-градирни испаряют летом до 15%, а зимой до 1-2% воды, формируя пароконденсатные факелы, вызывая на 30-50% уменьшение солнечного освещения на прилегающей территории, ухудшая метеорологическую видимость на 0,5-4 км. Воздействие АЭС сказывается на экологическом состоянии и гидрохимическом составе воды прилегающих водоемов. После испарения воды из охладительных систем в последних остаются соли. Для сохранения стабильного солевого баланса часть жесткой воды приходится сбрасывать, заменяя ее свежей.

В нормальных условиях эксплуатации радиационное заражение и влияние ионизирующего излучения сведены к минимуму и не превышают допустимый природный фон. Катастрофическое воздействие АЭС на окружающую среду и людей может возникнуть при авариях и утечках.

Возможные техногенные воздействия АЭС

Не стоит забывать про техногенные риски, возможные в атомной энергетике. Среди них:

Внештатные ситуации с хранением ядерных отработанных веществ. Производство радиоактивных отходов, происходящее на всех этапах топливно-энергетического цикла, требует дорогостоящих и сложных процедур переработки и захоронения.
Так называемый «человеческий фактор», который может спровоцировать сбой в работе и даже серьезную аварию.
Утечки на предприятиях, перерабатывающих облученное топливо.
Возможный ядерный терроризм.

Нормативный срок функционирования АЭС составляет 30 лет. После вывода станции из эксплуатации требуется сооружение прочного, сложного и дорогостоящего саркофага, который придется обслуживать еще очень длительный промежуток времени.

Защита от негативных влияний, их контроль

Предполагается, что воздействие АЭС в виде всех перечисленных выше факторов должно контролироваться на каждом этапе проектирования и эксплуатации станции.Специальные комплексные меры призваны спрогнозировать и предотвратить выбросы, аварии и их развитие, минимизировать последствия.

Важно уметь прогнозировать геодинамические процессы на территории станции, нормировать электромагнитные излучение и шум, воздействующие на персонал. Для размещения энергетического комплекса участок выбирается после тщательного геологического и гидрогеологического обоснования, проводится анализ его тектонического строения. При строительстве предполагается тщательное соблюдение технологической последовательности работ.

Задача науки, обслуживающей и практической деятельности – не допустить чрезвычайных ситуаций, создать нормальные условия для эксплуатации атомных станций. Одним из факторов экозащиты от воздействия АЭС является нормирование показателей, то есть установление допустимых значений того или иного риска и следование им.

Для минимизации воздействия АЭС на окружающую территорию, природные ресурсы и людей проводится комплексный радиоэкологический мониторинг. Чтобы отвратить ошибочные действия работников электростанции, осуществляется многоуровневая подготовка, занятия на учебных тренажерах и другие мероприятия. Для предотвращения террористических угроз применяются физические защитные меры, а также ведется деятельность специальных государственных организаций.

Современные атомные станции создаются с высокими показателями защищенности и безопасности. Они должны соответствовать высочайшим требованиям надзорных органов, включая защиту от загрязнения радионуклидами и другими вредными веществами. Задача науки – снизить риск воздействия АЭС в результате аварии. Для ее решения проводится разработка более безопасных по конструкции реакторов, имеющих внушительные внутренние показатели самозащиты и самокомпенсации.

Насколько безопасно воздействие АЭС на окружающий мир?

В природе существует естественная радиация. Но для экологии опасно интенсивное радиационное воздействие АЭС в случае аварии, а также тепловое, химическое и механическое. Также весьма актуальна проблема с утилизацией ядерных отходов. Для безопасного существования биосферы нужны особые защитные меры и средства. Отношение к строительству атомных электростанций в мире крайне неоднозначно, особенно после ряда крупных катастроф на ядерных объектах.

Восприятие и оценка атомной энергетики в обществе никогда не будут прежними после Чернобыльской трагедии, произошедшей в 1986 году. Тогда в атмосферу попало до 450 разновидностей радионуклидов, включая короткоживущий йод-131 и долгоживущие цезий-131, стронций-90.

После аварии некоторые исследовательские программы в разных странах были закрыты, нормально функционирующие реакторы превентивно прекратили свое действие, а отдельные государства ввели мораторий на ядерную энергетику. Вместе с тем около 16% электроэнергии в мире вырабатывается с помощью АЭС. Заменить атомные электростанции способно развитие альтернативных источников энергии.

Энергетика является важнейшей отраслью, без которой в современных условиях не представляется деятельность людей. Постоянное развитие электроэнергетики приводит к росту количества электростанций, которые оказывают непосредственное воздействие на окружающую среду.

Нет оснований полагать, что в скором будущем значительно изменятся темпы потребления электроэнергии. Поэтому очень важно найти ответы на ряд сопутствующих вопросов:

Какое влияние оказывают самые распространенные виды нынешней энергетики и будет ли изменяться в дальнейшем соотношение этих видов в суммарном энергетическом балансе
Возможно ли сократить негативное влияние современных метод выработки и потребления энергии
Какие максимальные возможности производства энергии их альтернативных источников, которые являются абсолютно экологически чистыми и неисчерпаемыми

Результат действия ТЭС

Каждый отдельный оказывает различное воздействие. По большей части, негативная энергетика вырабатывается от работы тепловых электрических станций. В ходе их функционирования атмосфера загрязняется небольшими элементами золы, поскольку преимущественная часть ТЭС применяет в качестве топлива измельченный уголь.

В целях борьбы с выбросами вредных частиц организовано массовое производство фильтров с КПД 95-99%. Однако это не помогает в полной мере решить проблему, поскольку на многих тепловых станциях, функционирующих на угле, фильтры пребывают в плохом состоянии, в результате чего их КПД сокращается до 80%.

Также воздействуют на окружающую среду, хотя еще несколько десятков лет назад считалось, что ГЭС не способны оказывать негативное влияние. С течением времени стало понятно, что в ходе возведения и последующей эксплуатации ГЭС наносится значительный вред.

Возведение любой гидроэлектростанции подразумевает создание искусственного водохранилища, существенную часть которого при этом занимает мелководье. Вода на мелководье сильно нагревается от солнца и в сочетании с наличием биогенных веществ создает условия для роста водорослей и прочих эвтрофикационных процессов. По этой причине возникает необходимость осуществления очистки воды, в ходе которой очень часто образовывается большая зона подтопления. Таким образом происходит переработка территории берегов и их постепенное обрушение, и подтопления способствуют заболачиванию территорий, расположенных в непосредственной близости к водохранилищам ГЭС.

Влияние АЭС

Осуществляют большое количество выбросов теплоты в водные источники, что значительно увеличивает динамику теплового загрязнения водоемов. Сложившаяся проблема при этом является разносторонней и весьма тяжелой.

На сегодняшний день ключевым источником вредной радиации служит горючее. Для обеспечения безопасности жизнедеятельности необходимо достаточно надежно изолировать горючее.

Для решения данной задачи в первую очередь топливо распределяется по специальным брикетам, благодаря материалу изготовления которых задерживается значительная доля продуктов деления радиоактивных веществ.

Кроме того, брикеты располагаются в тепловыделяющих отделениях, произведенных из сплава циркония. В случае утечки радиоактивных веществ они поступают в охлаждающий реактор, способный претерпевать большое давление. В качестве дополнительной меры обеспечения безопасности для жизнедеятельности людей, атомные электростанции располагаются на определенном расстоянии от жилых массивов.

Возможные варианты решения проблем энергетики

Несомненно, в ближайшей перспективе энергетическая область будет планомерно развиваться и преобладающей останется . Существует большая вероятность повышения доли угля и прочих разновидностей топлива в производстве энергии.

Негативное влияние энергетики на жизнедеятельность требуется снижать? и для этой цели уже разработано несколько способов решения проблемы. Все способы базируются на модернизации технологий подготовки топлива и извлечения опасных отходов. В том числе, для снижения воздействия негативной энергетики предлагается:

Использовать усовершенствованное очистное оборудование. В данное время на большинстве ТЭС улавливаются твердые выбросы при помощи установки фильтров. При этом наиболее вредные загрязнители улавливаются в небольшом количестве.
Сократить поступление соединений серы в атмосферный воздух путем предварительной десульфурации наиболее часто используемых разновидностей топлива. Химические или физические методики позволят извлечь из топливных ресурсов свыше половины серы до начала их сжигания.
Реальная перспектива сокращения негативного воздействия энергетики и уменьшения выбросов связана с простой экономией. Это возможно осуществить за счет использования новых технологий, базирующихся на эксплуатации автоматизированного компьютерного оборудования.
Экономить электроэнергию в быту возможно путем улучшения изоляционных характеристик домов. Добиться высокой экономии энергии позволит смена электрических ламп с КПД не более 5% флуоресцентными.
Заметно повысить КПД топлива и снизить негативный эффект энергетики можно посредством использования топливных ресурсов вместо ТЭС на ТЭЦ. В такой ситуации объекты получения электроэнергии приближаются к местам ее использования и сокращаются потери, возникающие при направлении на большое расстояние. Вместе с электроэнергией на ТЭЦ активно эксплуатируется улавливаемое охлаждающими агентами тепло.

Использование вышеперечисленных способов в определенной мере позволит снизить последствия отрицательного воздействия энергетики. Постоянное развитие энергетической области требует комплексного подхода к решению проблемы и внедрения новых технологий.

Образующиеся продукты сгорания передают основную часть теплоты рабочему телу энергетической установки, часть теплоты рассеивается в окружающую среду, а часть - уносится с продуктами сгорания через дымовую трубу в атмосферу. Продукты сгорания, выбрасываемые в атмосферу, содержат оксиды азота, углерода, серы, углеводорода, пары воды и др. вещества в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Удаляемые из топки зола и шлак образуют золошлакоотвалы на поверхности литосферы. В паропроводах от парогенератора к турбогенератору, в самом турбогенераторе происходит потеря тепла в окружающую среду. В конденсаторе, а также в системе регенеративного подогрева питательной воды теплота конденсации и переохлаждения конденсата воспринимается охлаждаемой водой внешнего водоема. Кроме конденсаторов турбогенераторов,

потребителями охлаждающей воды являются маслоохладители, системы смыва золы и шлака и другие вспомогательные системы, выделяющие сливы на поверхность воды или в гидросферу.

Одним из факторов воздействия угольных станций на окружающую среду являются выбросы систем складирования топлива, его транспортировки, пылеприготовления и золоудаления. При транспортировке и складировании возможны не только пылевое загрязнение, но и выделения продуктов окисления топлива на складах.

Распространение перечисленных выбросов в атмосферу зависит от рельефа местности, скорости ветра, перегрева их по отношению к температуре окружающей среды, высоты облачности, фазового состояния осадков и их интенсивности. Так, крупные градирни в системе охлаждения конденсаторов электростанций существенно увлажняют микроклимат в районе станций, способствуют образованию низкой облачности, туманов, снижению солнечной освещенности, вызывают моросящие дожди, а в зимнее время - иней и гололед. Взаимодействие выбросов с туманом приводит к образованию устойчивого сильно загрязненного мелкодисперсного облака - смога, наиболее плотного у поверхности земли. Одним из видов воздействия станций на атмосферу является всё возрастающее потребление воздуха, необходимого для сжигания топлива.

Взаимодействие тепловой станции с гидросферой характеризуется в основном потреблением воды системами технического водоснабжения, в том числе безвозвратным потреблением воды.

Основными потребителями воды на ТЭС и АЭС являются конденсаторы турбин. Расход воды зависит от начальных и конечных параметров пара и от системы технического водоснабжения.

При промывке поверхностей нагрева котлоагрегатов образуются разбавленные растворы соляной кислоты, едкого натра, аммиака, солей аммония, железа и других веществ.

Основными факторами воздействия ТЭС на гидросферу являются выбросы теплоты, следствиями которых могут быть: локальное постоянное повышение температуры в водоеме; временное общее повышение температуры; изменение условий ледостава, зимнего гидрологического режима; изменение условий паводков; изменение распределения осадков, испарений, туманов. Наряду с нарушением климата тепловые выбросы приводят к зарастанию водоемов водорослями, нарушению кислородного баланса, что создает угрозу для жизни обитателей рек и озер.

Вырубка лесов, добыча топлива, изъятие из сельскохозяйственного оборота пахотных земель и лугов под строительство ТЭС и для устройства золоотвалов. Следствием этих преобразований является изменение ландшафта.

При нормальной эксплуатации АЭС дают значительно меньше вредных выбросов в атмосферу, чем ТЭС, работающие на органическом топливе. Так, работа АЭС не влияет на содержание кислорода и углеродного газа в атмосфере, не меняет её химического состояния. Основными факторами загрязнения окружающей среды здесь выступают радиационные показатели. Радиоактивность контура ядерного реактора обусловлена активизацией продуктов коррозии и проникновением продуктов деления в теплоноситель, а также наличием трития. Наведенной активности подвергаются практически все вещества, взаимодействующие с радиоактивными излучениями. Прямой выход радиоактивных отходов ядерных реакций в окружающую среду предотвращается многоступенчатой системой радиационной защиты. Наибольшую опасность представляют аварии на АЭС и неконтролируемое распространение радиации.

Вторая проблема эксплуатации АЭС - тепловое загрязнение. Основное тепловыделение АЭС в окружающую среду, как и на ТЭС, происходит в конденсаторах паротурбинных установок. Однако большие удельные расходы пара у АЭС определяют

и большие удельные расходы воды. Сбросы охлаждающей воды ядерных энергетических установок не исключают их радиационного воздействия на водную среду, в частности, поступления радионуклидов в гидросферу.

Важными особенностями возможного воздействия АЭС на окружающую среду являются переработка"радиоактивных отходов, которые образуются не только на АЭС, но и на всех предприятиях топливного цикла, а также необходимость демонтажа и захоронения элементов оборудования, обладающих радиоактивностью.

ГЭС оказывают существенное влияние на природную среду, которое проявляется как в период строительства, так и при эксплуатации. Сооружение водохранилищ перед плотинами ГЭС приводит к затоплению территорий. Изменение гидрологического режима и затопление территорий вызывают изменения гидрохимического, гидробиологического и гидрогеологического режимов водных масс. При интенсивном испарении влаги с поверхности водохранилищ возможны локальные изменения климата: повышение влажности воздуха, образование туманов, усиление ветров и т.п.

Сооружения ГЭС существенно влияют на ледовый режим водных масс: на сроки ледостава, толщину ледяного покрова и т.п.

При сооружении крупных водохранилищ ГЭС создаются условия для развития сейсмической активности, что обусловлено возникновением дополнительной нагрузки на земную кору и интенсификацией тектонических процессов.

Взаимодействие энергетического предприятия с окружающей средой происходит на всех стадиях добычи и использования топлива, преобразования и передачи энергии. Тепловой электростанцией активно потребляется воздух. Образующиеся продукты сгорания передают основную часть теплоты рабочему телу энергетической установки, часть теплоты рассеивается в окружающую среду, а часть - уносится с продуктами сгорания через дымовую трубу в атмосферу. Продукты сгорания, выбрасываемые в атмосферу, содержат оксиды азота, углерода, серы, углеводорода, пары воды и др. вещества в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Кроме конденсаторов турбогенераторов,

Основными факторами воздействия ТЭС на литосферу является осаждение на её поверхности твердых частиц и жидких растворов - продуктов выбросов в атмосферу, потребление ресурсов литосферы, в т.ч. вырубка лесов, добыча топлива, изъятие из сельскохозяйственного оборота пахотных земель и лугов под строительство ТЭС и для устройства золоотвалов. Следствием этих преобразований является изменение ландшафта.

Основными факторами загрязнения окружающей среды здесь выступают радиационные показатели. Радиоактивность контура ядерного реактора обусловлена активизацией продуктов коррозии и проникновением продуктов деления в теплоноситель, а также наличием трития. Наведенной активности подвергаются практически все вещества, взаимодействующие с радиоактивными излучениями. Прямой выход радиоактивных отходов ядерных реакций в окружающую среду предотвращается многоступенчатой системой радиационной защиты. Наибольшую опасность представляют аварии на АЭС и неконтролируемое распространение радиации.

Введение

Производство энергии, являющееся необходимым средством для существования и развития человечества, оказывает воздействие на окружающую среду и здоровье человека. С одной стороны в быт и производственную деятельность человека настолько твердо вошла тепло- и электроэнергия, что человек даже и не мыслит своего существования без нее и потребляет само собой разумеющиеся неисчерпаемые ресурсы. С другой стороны, человек все больше и больше свое внимание заостряет на экономическом аспекте энергетики и требует экологически чистых энергетических производств. Это говорит о необходимости решения комплекса вопросов, среди которых перераспределение средств на покрытие нужд человечества, практическое использование в народном хозяйстве достижений, поиск и разработка новых альтернативных технологий для выработки тепло- и электроэнергии и т.д.

Энергетическое воздействие на окружающую среду

Каждая из отраслей энергетики (гидроэнергетика, теплоэнергетика и атомная энергетика) оказывает своё специфическое воздействие на окружающую среду.

Ш Теплоэнергетика.

Продукты сгорания топлива на ТЭС являются основным источником загрязнения окружающей среды. Энергетические установки всего мира ежегодно выбрасывают около 1 млрд. тонн золы и около 400 млн. тонн оксида серы. В результате сжигания топлива концентрация углекислого газа в атмосфере ежегодно увеличивается на 0,03%. В состав выбросов входит сернистый газ, который является очень сильным ядом. В местах, прилегающих к ТЭС, концентрация токсичных веществ превышает норму в 5 раз. Так же серьёзной экологической проблемой является сброс сточных вод в водоёмы. Со сточными водами сбрасывается целый комплекс загрязняющих веществ (нефтепродукты, хлориды, сульфаты и т.д.) .

ТЭС потребляют огромное количество кислорода. При современном топливном балансе потребление кислорода ТЭСами примерно в 5 раз превосходит его потребление всем населением Земли для дыхания. ТЭС, работающие на углу являются источником радиоактивности, а угольная зола содержит большое количество токсичных металлов (барий, мышьяк, марганец и др.).

Ш Гидроэнергетика.

Не вызывает загрязнения окружающей среды в обычном понимании. Однако плотины и создаваемые при них водохранилища нарушают экологический баланс водоёмов. Сегодня в мире насчитывается около 30000 водохранилищ. Процессы, происходящие в самом водохранилище, приводят к трансформации речных вод в полупроточные водные массы. Влияние водохранилищ на климат распространяется на 10-15 км.

На прилегающих к водохранилищу территориях повышается уровень грунтовых вод, что приводит к заболачиванию, трансформации почв, нарушению обитания животных и растений. Водохранилища влияют так же на тектонические процессы, способствуя возникновению и увеличению частоты землетрясений. В результате эксплуатации водохранилищ нарушается качество воды, а это оказывает влияние на использование всех видов водных ресурсов. Решением является развитие т.н. «малых» ГЭС (впервые в США). Возведение малых ГЭС происходит на высоком технологическом уровне, они рассчитаны на сравнительно небольшой расход воды. Малые ГЭС почти не изменяют природных условий.

Ш Ядерная энергетика.

Для выработки энергии необходима урановая руда, а в процессе работы образуются радиоактивные отходы. Очень актуальна проблема влияния АЭС на прилегающие территории, а так же проблема последствий аварий на АЭС. Радиоактивные материалы, используемые на АЭС имеют твёрдую, жидкую и газообразную форму. Твёрдые - это отработанное ядерное топливо.

Жидкие - это охлаждающая ядерный реактор вода, в которой находятся радионуклиды. Газообразные - радиоактивные инертные газы (криптон, ксенон).

Отходы низкой радиоактивности утилизируются на хранилищах на территории АЭС, а отходы высокой радиоактивности помещаются в специальные могильники. Радиоактивному воздействию подвергается персонал АЭС, а так же население территорий, прилегающих к ним.

1. Решение проблемы радиоактивного загрязнения окружающей среды при эксплуатации АЭС сводится к созданию замкнутых систем водопользования с многократными этапами очистки и следующим её возвратом.

Снижение газо-аэрозольных выбросов.

Снижение объёма поступающих на захоронение твёрдых отходов.

Создание максимально эффективной и многобарьерной защиты.

Так же весьма актуальной является проблема теплового загрязнения. Современные ТЭС и АЭС имеют КПД 33-40%, это значит, что около 60% тепла отводится водой системы охлаждения. Экологическая приемлемость АЭС тесно связана с выводом АЭС из эксплуатации в связи с аварией и модернизацией.

Как влияют предприятия энергетики на окружающую среду. Влияние электроэнергетики на окружающую среду

Результат действия ТЭС

Влияние АЭС

Возможные варианты решения проблем энергетики

Введение

Энергетическое воздействие на окружающую среду