Проблемы атомной энергетики

 

Атомная энергетика лишена недостатков, имеющихся у  так называемых альтернативных источников энергии. Так, затраты на производство солнечной батареи превышают  все доходы от получаемой с ее помощью  энергии. А ветряки имеют невысокую  мощность, высокую стоимость и  экологические ограничения. Их установка  значительно изменяет ландшафт, а  инфразвуковой шум, который они  производят, опасен для людей и  животных, поэтому ветряки не могут  быть расположены вблизи населенных пунктов.

 

2.2 Текущее состояние  и перспективы развития.

 

В России сегодня  действует 31 энергоблок. Доля атомной  энергетики в энергобалансе страны составляет 16 %, к 2020 году планируется  увеличить этот показатель до 25–30 %. По оценкам экспертов МАГАТЭ, к 2020 году в мире может быть построено  до 130 новых энергоблоков общей мощностью  до 430 ГВт. Это должно компенсировать выбывание старых энергоблоков и  обеспечить повышение доли ядерной  составляющей в мировом энергобалансе  до 30 %.

 

В таких странах, как Россия, Китай, Индия, Республика Корея, США, Канада и Финляндия, разрабатываются  и реализуются программы интенсивного развития ядерной энергетики. В Индии  к 2020 году будут построены от 20 до 30 новых энергоблоков, а Китай  собирается увеличить общую мощность до 50 гигаватт. По оценкам WNA (World Nuclear Association), общая мощность всех энергоблоков в мире к 2060 году достигнет по меньшей мере 1100 гигаватт, а учитывая темпы развития ядерной энергетики на сегодняшний день, эта цифра может достичь и 3500 гигаватт.

 

По планам развития в США будет построено 115 реакторов, то есть 20,6 % от общемирового количества. В Китае за последние пять лет  было построено и введено в  эксплуатацию 8 реакторов. Еще около 20 реакторов на данный момент находятся в процессе строительства и еще 27 реакторов планируется построить к 2020 г. Также о своих намерениях развивать атомную энергетику заявили страны, до сих пор не имевшие АЭС: Турция, Белоруссия, Польша, Вьетнам, Индонезия, Марокко и другие.Всего в мире в стадии строительства находятся 56 новых реакторов, и до 2030 года планируется построить ещё 143 реактора.

 

А теперь обратим внимание на информацию, которую предлагают нам ученые.

 

1. Если бы развивающиеся  страны сумели добиться роста  потребления минеральных ресурсов  до уровня Соединенных Штатов, то разведанные запасы нефти  истощились бы через 7 лет, природного  газа - через 5 лет, угля - через  18 лет. Если учесть еще и  потенциальные запасы, до которых  пока не добрались геологи,  то природного газа должно  хватить на 72 года, нефти в обычных  скважинах на 60 лет, а в сланцах  и песках, откуда ее чрезвычайно  трудно и дорого выкачивать, - на 660 лет, угля на 350 лет.

 

2. Предположим, что на  нужды энергии можно использовать, как нефть, всю массу нашей  планеты. Если скорость увеличения  потребления энергии останется  такой же, как сегодня, это “горючее”  будет сожжено целиком всего  за 342 года. Допустим далее, что  мы располагаем запасами горючего, скажем, на миллион лет. Если  мы станем увеличивать размеры  его потребления всего на 2% в  год (а это - приблизительный  темп роста мирового народонаселения), то запасов хватит на 501 год…

 

3. При современных темпах  развития техники производство  энергии на Земле через 240 лет  превысит количество солнечной  энергии, падающей на нашу планету,  через 800 лет - всю энергию, выделяемую  солнцем, а через 1300 лет - полное излучение всей нашей галактики.

 

 

 

ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

3.1 Ресурсообеспеченность атомной промышленности

 

Развитие индустриального  общества опирается на постоянно  растущий уровень производства и  потребления различных видов  энергии.

 

Как известно, в основе производства тепловой и электрической энергии  лежит процесс сжигания ископаемых энергоресурсов – угла, нефти или  газа, а в атомной энергетике - деление ядер атомов урана и плутония при поглощении нейтронов.

Масштаб добычи и расходования энергоресурсов, металлов,  воды и  воздуха для производства необходимого человечеству количества энергии огромен, а запасы ресурсов стремительно сокращаются. Особенно остро стоит проблема быстрого исчерпания запасов органических природных энергоресурсов.

Мировые запасы энергоресурсов оцениваются величиной 355 Q, где Q - единица  тепловой энергии, равная Q=2,52¹⁰¹⁷ ккал = 36¹⁰⁹ тонн условного топлива /т.у.т./, топлива с калорийностью 7000 ккал/кг, так что запасы энергоресурсов составляют 12,8¹⁰¹² т.у.т.

Из этого количества примерно одня треть (что составляет ~ 4,3¹⁰¹² т.у.т.) может быть извлечена с использованием современной техники при умеренной стоимости топливодобычи. С другой стороны, современные потребности в энергоносителях составляют 1,1¹⁰¹⁰т.у.т./год и растут со скоростью 3-4% в год, то есть удваиваются каждые 20 лет.

Не составляет никакого труда  догадаться, что органические ископаемые ресурсы, даже при вероятном замедлении темпов роста энергопотребления, будут  в значительной мере израсходованы  в самом ближайшем будущем.

Отметим также, что при  сжигании ископаемых углей и нефти, обладающих сернистостью около 2,5 %, ежегодно образуется до 400 млн тонн сернистого газа и окислов азота, что составляет 70 кг вредных веществ на каждого жителя Земли в год.

 

Действительно, открытие деления  тяжелых ядер при захвате нейтронов, сделавшее наш век атомным, прибавило  к запасам энергетического ископаемого  топлива существенный клад ядерного горючего. Запасы урана в земной коре оцениваются огромной цифрой 10¹⁴ тонн. Однако основная масса этого богатства находится в рассеяном состоянии - в гранитах, базальтах. В водах мирового океана количество урана достигает 4*10⁹ тонн. Однако богатых месторождений урана, где добыча была бы недорога, известно сравнительно немного. Поэтому массу ресурсов урана,которую можно добыть при современной технологии и при умеренных ценах, оценивают в 10⁸ тонн. Ежегодные потребности в уране составляют, по современным оценкам, 10⁴ тонн естественного урана. Так что эти запасы позволяют, как сказал академик А.П.Александров, "убрать Дамоклов меч топливной недостаточности практически на неограниченное время".

 

Другая важная проблема современного индустриального общества - обеспечение  сохранности природы, чистоты воды и воздуха.

Известна озабоченность  ученых по поводу "парникового эффекта", возникающего из-за выбросов углекислого  газа при сжигании органического  топлива, и соответствующего глобального  потепления климата на нашей планете. Проблемы загазованности воздушного бассейна, "кислых" дождей, отравления рек  приблизились во многих районах к  критической черте.

Атомная энергетика не потребляет кислорода и имеет ничтожное  количество выбросов при нормальной эксплуатации, что позволяет устранить  возможность возникновения парникового  эффекта с тяжелыми экологическими последствиями глобального потепления.

Чрезвычайно важным обстоятельством  является тот факт, что атомная  энергетика доказала свою экономическую  эффективность практически во всех районах земного шара. Кроме того, даже при большом масштабе энергопроизводства на АЭС, атомная энергетика не создаст особых транспортных проблем, поскольку требует минимальных транспортных расходов, что освобождает общество от бремени постоянных перевозок огромных количеств органического топлива

 

3.2 Проблемы безопасности 

Чеpнобыльская катастpофа, авария на Фукусиме и дpугие аваpии ядеpных pеактоpов в 1970-е и 1980-е годы, помимо прочего, ясно показали, что такие аваpии часто непpедсказуемы. Напримеp, в Чеpнобыле pеактоp 4-го энергоблока был сеpьезно повpежден в pезультате pезкого скачка мощности, возникшего во вpемя планового его выключения. Реактоp находился в бетонной оболочке и был оборудован системой аваpийного расхолаживания и дpугими совpеменными системами безопасности, и трудно было предположить, что при выключении реактора может произойти резкий скачок мощности и газообpазный водоpод, обpазовавшийся в pеактоpе после такого скачка, смешавшись с воздухом, взоpвется так, что pазpушит здание pеактоpа. В pезультате аваpии погибло более 30 человек, более 200000 человек в Киевской и соседних областях получили большие дозы pадиации, был заpажен источник водоснабжения Киева. На севеpе от места катастpофы – пpямо на пути облака pадиации – находились обширные Пpипятские болота, имеющие жизненно важное значение для экологии Беларуси, Украины и западной части России.

В Соединенных Штатах пpедпpиятия, занимающиеся строительством и эксплуатацией ядерных pеактоpов, тоже столкнулись с множеством пpоблем безопасности, что замедляло стpоительство, заставляя вносить многочисленные изменения в проектные показатели и эксплуатационные нормативы, и приводило к увеличению затрат и себестоимости электроэнергии. По-видимому, было два основных источника этих тpудностей. Один из них – недостаток знаний и опыта в этой новой отрасли энергетики. Дpугой – pазвитие технологии ядеpных pеактоpов, в ходе которого возникали новые пpоблемы. Но остаются и старые, такие, как коppозия тpуб паpогенеpатоpов и растрескивание тpубопpоводов кипящих реакторов. Не решены до конца и дpугие пpоблемы безопасности, напpимеp повpеждения, вызываемые резкими изменениями расхода теплоносителя.

 

3.3 Отказаться от атомной энергетики?

 

Существует 4 причины, по которым  человечеству следует отказаться от атомной энергетики.

 

1. Каждая атомная электростанция, независимо от степени надежности, является по сути стационарной атомной бомбой, которая может быть в любой момент взорвана путем диверсии, бомбардировкой с воздуха, обстрелом ракетами или обычными артиллерийскими снарядами, играющими в данном случае роль детонатора. В сегодняшнем мире, где террористы и фанатики бьют из ракетных установок по больницам и детским садам и не задумываются, снести ли с лица земли город противника, если на то появится хоть малейшая возможность, это реальная, а не теоретическая опасность.

 

2. На примере Чернобыля  мы на собственном опыте убедились,  что авария на атомной электростанции  может произойти и просто по  чьей-то небрежности. К примеру,  по материалам доклада сенатора  Гленна (США), опубликованного в мае 1986 года, с 1971 по 1984 г. на АЭС мира произошла 151 серьезная авария, при каждой из которых имел место “значительный выброс радиоактивных материалов с опасным воздействием на людей”. С тех пор года не проходило, чтобы в той или иной стране мира не происходило серьезной аварии на АЭС.

 

3. Реальной опасностью  являются радиоактивные отходы  атомных электростанций, которых  за прошедшие десятилетия накопилось  довольно много и накопится  еще больше, если атомная энергетика  займет доминирующее положение  в мировом энергобалансе. Сейчас  отходы атомного производства  в специальных контейнерах зарывают  глубоко в землю или опускают  на дно океана. Оба способа  не являются безопасными: с  течением времени защитные оболочки  разрушаются и радиоактивные  элементы попадают в воду и  почву, а значит и в организм  человека.

 

4. Не стоит забывать, что  атомное горючее может быть  с одинаковой эффективностью  использовано и в АЭС, и в  атомной бомбе. Совет безопасности  ООН не зря пресекает попытки  развивающихся тоталитарных государств ввозить атомное горючее якобы для развития атомной энергетики. Одно это закрывает атомной энергетике дорогу в будущее в качестве доминирующей части мирового энергобаланса.

С другой стороны без атомных  электростанций не обойтись.

Как оказалось, атомная энергетика имеет и немаловажные достоинства. Американские специалисты подсчитали, что если к началу 90-х годов в СССР все атомные электростанции заменили бы на угольные той же мощности, то загрязнение воздуха стало бы настолько велико, что это привело бы к 50-кратному увеличению преждевременных смертей в XXI в. в сравнении с самыми пессимистическими прогнозами последствий чернобыльской катастрофы.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Энергия – это движущая сила любого производства. Тот факт, что в распоряжении человека оказалось  большое количество относительно дешевой  энергии, в значительной степени  способствовало индустриализации и  развитию общества. Однако в настоящее  время при огромной численности  населения и производство, и потребление  энергии становится потенциально опасным. Наряду с локальными экологическими последствиями, сопровождающимися  загрязнением воздуха и воды, эрозией  почвы, существует опасность изменения  мирового климата в результате действия парникового эффекта.

 

Человечество стоит перед  дилеммой: с одной стороны, без  энергии нельзя обеспечить  благополучия людей, а с другой – сохранение существующих темпов ее производства и потребления может привести к разрушению окружающей среды, серьезному ущербу здоровья человека.

 

Сегодня около половины мирового энергобаланса приходится на долю нефти, около трети - на долю газа и атома (примерно по одной шестой) и около  одной пятой - на долю угля. На все  остальные источники энергии  остается всего несколько процентов. Совершенно очивидно, что без тепловых и атомных электростанций на современном этапе человечество обойтись не в состоянии, и все же по возможности там, где есть, следует внедрять альтернативные источники энергии, чтобы смягчить неизбежный переход от традиционной энергетики к альтернативной. Тогда будет жизненно важно, сколько солнечных батарей успеет вступить в действие, сколько заработает “мини-ГЭС” и приливных станций, открывающих дорогу тысячам других, сколько цепочек ветряков встанет по горам и сколько цепочек волновых буйков закачается у побережий.

 

Ядерная энергия играет исключительную роль в современном мире: ядерное  оружие оказывает влияние на политику, оно нависло угрозой над всем, живущим на Земле. А пока человечество стремится утолить свои непрерывно растущие потребности в энергии  путем беспредельного развития ядерной  энергетики, радиоактивные отходы загрязняют нашу планету. В действительности жизнь  на Земле всегда зависела от ядерной  энергии: ядерный синтез питает энергией Солнце, радиоактивные процессы в  недрах Земли нагревают ее жидкое ядро, влияют на подвижность материковых  плит.

 

Первая половина 20 века ознаменовалась крупнейшей победой науки – техническим  решением задачи использования громадных  запасов энергии тяжелых атомных  ядер – урана и тория. Этого  вида топлива, сжигаемого в атомных  котлах, не так уж много в земной коре. Если всю энергетику земного  шара перевести на него, то при современных  темпах роста потребления энергии  урана и тория хватит лишь на 100 – 200 лет. За этот же срок исчерпаются  запасы угля и нефти.