Атомные электростанции Ковальчук Галина Петровна Учитель физики МОУ средняя общеобразовательная школа с. Новиковки

2007 год 111 лет со времени открытия Анри Беккерелем естественной радиоактивности. 21 год с того момента, когда человек увидел катастрофическую мощь атома.

ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР. ЧЕРНОБЫЛЬСКАЯ ТРАГЕДИЯ – 20 ЛЕТ

АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

АЭС представляет собой ТЭС, на которой для получения пара или горячего газа используется тепловая энергия, выделяющаяся в ядерном реакторе в результате цепной ядерной реакции. Достоинства Не потребляют дефицитного органического топлива; Не потребляют дефицитного органического топлива; Не загружают перевозками угля и нефтепродуктами железнодорожный транспорт; Не загружают перевозками угля и нефтепродуктами железнодорожный транспорт; Не потребляют атмосферный кислород; Не потребляют атмосферный кислород; Не засоряют среду золой, шлаками и продуктами сгорания; Не засоряют среду золой, шлаками и продуктами сгорания; Не способствует ни парниковому эффекту, ни кислотным дождям; Не способствует ни парниковому эффекту, ни кислотным дождям; Низкая себестоимость электроэнергии. Низкая себестоимость электроэнергии. Недостатки Радиоактивное загрязнение; Радиоактивное загрязнение; Высокая стоимость утилизации отходов т. е. захоронения радиоактивных отходов и демонтаж отслуживших свой срок АЭС (срок службы около 40 лет); Высокая стоимость утилизации отходов т. е. захоронения радиоактивных отходов и демонтаж отслуживших свой срок АЭС (срок службы около 40 лет); Человеческий фактор (ошибки персонала и просчеты в конструкциях. Человеческий фактор (ошибки персонала и просчеты в конструкциях.

Какое государство лидирует на мировом уровне по доле ядерной энергетики в производстве электричества?

Что входит в состав ядерного топливного цикла? Что входит в состав ядерного топливного цикла? Это рудники и карьеры по добыче урановых руд, фабрики по их обогащению, заводы по обогащению ядерного топлива ураном-235, металлургические заводы, изготавливающие тепловыделяющие элементы и тепловыделяющие сборки, радиохимические заводы с хранилищами отработавшего ядерного топлива, хранилища радиоактивных отходов.

Что входит в состав ядерного топливного цикла? Что входит в состав ядерного топливного цикла? Из-за большой эффективности урана объемы материалов его топливного цикла в 50 тысяч раз меньше, чем для ТЭЦ, а затраты живого труда в 8 раз меньше.

АТОМНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Где была размещена первая АЭС и в каком году была запущена в эксплуатацию? Первая АЭС была построена в 1954 году в г.Обнинске. Тепловая мощность составила 30 тыс. к Вт, а электрическая - 5 тыс. к Вт. В 1964 году были введены в эксплуатацию первые энергоблоки на Белоярской АЭС (мощностью 100 тыс. к Вт электрических, с канальным водо-графитовым реактором) и на Нововоронежской АЭС (мощностью 210 тыс. к Вт электрических). Сегодня эти реакторы сняты с эксплуатации. На АЭС России эксплуатируются следующие типы реакторов: ВВЭР - водо-водяной энергетический реактор; ВВЭР - водо-водяной энергетический реактор; РБМК - реактор большой мощности, канальный; РБМК - реактор большой мощности, канальный; БН - реакторы на быстрых нейтронах; БН - реакторы на быстрых нейтронах; ЭГП - графитовый реактор с естественной циркуляцией теплоносителя. ЭГП - графитовый реактор с естественной циркуляцией теплоносителя.

Атомная энергия используется в качестве источника электрической энергии. Первый атомный реактор был построен в декабре 1942 года в городе Чикаго (США) под руководством итальянского физика Энрико Ферми. Этот реактор создавался в условиях строжайшей секретности, так как конечной целью его работы было изготовление тех самых атомных бомб, которые потом сбросили на мирных жителей городов Хиросима и Нагасаки. Бомбы назывались "Малыш" (г. Хиросима, массой 4100 кг, начиненная 7 кг урана -235) и "Толстяк" (г. Нагасаки, массой 4500 кг, начиненная 1,3 кг плутония -239). Примерно в то же время в СССР возобновились работы физиков по овладению энергии атома, прерванные нападением фашистов. Руководил научными исследованиями И.В. Курчатов. 27 июня 1954 года в СССР была пущена первая атомная электростанция в городе Обнинске Калужской Области. Ее мощность была 5 МВт. Чернобыльская АЭС до катастрофы... Прав ли был Прометей, давший людям огонь, Мир рванулся вперёд, Мир сорвался с пружин, Из прекрасного лебедя вырос дракон Из запретной бутылки выпущен джин...

Четвертый блок ЧАЭС начал свою работу в декабре 1983 г. и к 26 апреля 1986 г. проработал 865 календарных дней. Его ядерное топливо – обогащенный диоксид урана (U2O) – размещалось в 1658 ТВС (тепловыделяющих сборках, в каждой из которой содержится 18 твэлов – тепловыделяющих элементов, ядерного топлива в каждой сборке 114,7 кг). Полная загрузка собственно урана составляла 190,2 т. Более чем три четверти кассет выработали свой ресурс, и именно они определили значительное содержание в активной зоне долгоживущих, биологически опасных радионуклидов.

Хронология событий 25 и 26 апреля 1986 года на Чернобыльской АЭС 25 апреля :06 Началось планируемое постепенное снижение мощности реактора 03:47 Мощность реактора остановлена на уровне 1600 MW(t)

Хронология событий 25 и 26 апреля 1986 года на Чернобыльской АЭС 25 апреля :00 Изолирована аварийная система охлаждения ядра (часть программы теста). Мощность должна была быть понижена еще больше, однако из Киева пришел запрос оставить мощность на прежнем уровне (1600 MW(t)). Тестовая программа отсрочена 23:10 Повторное уменьшение мощности

26 апреля :32 Оператор пытается восстановить мощность, вынимая стержни управления реакцией. Для того, чтобы оставить менее 26 стержней, требуется разрешение главного инженера, однако уже на это время их количество меньше требуемого. 01:07 В правый рукав системы охлаждения включен дополнительный насос (входит в программу теста). Дополнительные насосы удаляли тепло из ядра быстрее. Уровень воды в паровом разделителе уменьшился 01:19 Некоторые стержни управления убраны, чтобы увеличить мощность и поднять температуру и давление в паровом разделителе. Правила не позволяют оставлять менее 15 стержней управления, однако на этот момент их было, вероятно, всего восемь

26 апреля :22:10 Началось образование пара в ядре 01:22:45 Несмотря на полученные предупреждения об аварийной обстановке, состояние реактора было стабильным 01:23:10 Из ядра убираются автоматические стержни управления 01:23:21 Образование пара резко возрастает. Это должно привести к увеличению мощности 01:23:35 Количество пара в ядре начинает увеличиваться бесконтрольно 01:23:40 Нажата аварийная кнопка. Автоматические стержни управления возвращены в ядро

26 апреля :23:44 Реакторная мощность превысила номинальную в 100 раз 01:23:45 Реакция топлива с охлаждающей водой производит импульс высокого давления в топливных каналах 01:23:49 Топливные каналы разрушены 01:24 Произошли два взрыва. Они сорвали крышу реактора, открыв доступ воздуху, который способствовал образованию огнеопасного газа и вызвал пожар

САРКОФАГ Сильно пострадала территория, находящаяся в непосредственной близости от 4-го блока. От мощного облучения короткоживущими изотопами погибла часть хвойного леса. Умершая хвоя была рыжего цвета, а сам лес таил в себе смертельную опасность для всех, кто в нем находился. После осыпания хвои из голых ветвей проглядывали редкие зеленые листья березы – это говорило о большей устойчивости лиственных деревьев к радиации.

САРКОФАГ У выживших хвойных деревьев летом 1986 г. наблюдалось ингибирование роста, некроз точек роста, рост спящих почек, уплощение хвои, иголки ели по длине напоминали сосновые. Вместе с тем наблюдались компенсаторные реакции: увеличение продолжительности жизни хвои в ответ на снижение митотической активности и рост спящих почек в связи со смертью точек роста.

САРКОФАГ Весь мертвый лес площадью в несколько гектаров был вырублен, вывезен и навсегда погребен в бетоне. В оставшихся лесах предполагается замена хвойных деревьев на лиственные. В результате катастрофы погибли все мелкие грызуны. Исчез с лица земли целый биоценоз хвойного леса, а сейчас там – буйное разнотравие случайной растительности.

Монумент на ул. Чернобыльской (Киев) 2004

Проблемы безопасности Чеpнобыльская катастpофа 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. Но никому и в голову не приходило, 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 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 – находятся обширные Пpипятские болота, имеющие жизненно важное значение для экологии Беларуси, Украины и западной части России. Чеpнобыльская катастpофа 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. Но никому и в голову не приходило, 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 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 – находятся обширные Пpипятские болота, имеющие жизненно важное значение для экологии Беларуси, Украины и западной части России.

Схема загрязненной территории в районе Чернобыльской АЭС Схема загрязненной территории в районе Чернобыльской АЭС условная граница загрязненной территории.

СЕВЕРСК Город Северск (до 1994 года Томск-7) образован в 1949 году как поселок при Сибирском химическом комбинате (СКХ). Город на берегу реки Томь к северу от областного центра Томск. Из объектов хозяйственной деятельности особое место занимают объекты СХК, одного из крупнейших в мире промышленных комплексов по производству плутония и урана.

Комплекс СХК включает завод разделения изотопов; завод разделения изотопов; реакторный завод, все три реактора которого в настоящее время остановлены; реакторный завод, все три реактора которого в настоящее время остановлены; реакторный завод с двумя работающими в настоящее время реакторами; реакторный завод с двумя работающими в настоящее время реакторами; химико-металлургический завод; химико-металлургический завод; радиохимический завод; радиохимический завод;

За десятилетия эксплуатации на комбинате накопилось большое количество твердых радиоактивных отходов, сконцентрированных на многих хранилищах. Кроме того, на СХК с начала шестидесятых годов производилась закачка жидких радиоактивных отходов в глубинные подземные горизонты ( м). Хотя общая накопленная активность составляет несколько сотен МКи, выход радионуклидов за отведенные места хранения современными средствами контроля не обнаружен.

Радиационная обстановка в городе Северске практически определяется уровнем глобального радиационного фона. Происшедший в 1993 году радиационный инцидент носил локальный характер и заметным образом не повлиял на радиационную обстановку в городе и области. Радиационная обстановка в районе расположения комбината, обусловленная выбросами радиоактивных веществ в атмосферу, является стабильной на протяжении многих лет с естественным для этих мест уровнем радиационного фона. Данные по контролю подземных вод показывают, что за пределами территории полигонов подземного захоронения и поверхностных хранилищ радиоактивных отходов радионуклиды в пробах подземных вод не обнаруживаются. Как показывают многолетние данные, содержание радионуклидов в почве населенных пунктов, расположенных около комбината, близко к значению глобального фона в стране.

РАДИАКТИВНЫЕ ОТХОДЫ. ЕСТЬ ЛИ ОПАСНОСТЬ? К настоящему времени во всем мире работает 450 ядерных энергетических реакторов. Хотя в последние годы ядерно-энергетические программы несколько сокращены, к началу третьего тысячелетия накопилось около т облученного ядерного топлива. Безопасность атомной электростанции. За состоянием всех атомных станций мира следят представители Международной Организации по Использованию Атомной Энергии - МАГАТЭ.

Какое развитие атомной энергетики России планируется до 2015 года? С учетом реального состояния экономики России предусматриваются два этапа в развитии атомной энергетики: в период до 2005 года происходила модернизация действующих АЭС для повышения их безопасности и незначительный ввод новых энергоблоков за счет заделов в строительстве на площадках Ростовской, Калининской, Курской или Балаковской АЭС. На период гг. предусматривается ввод АЭС с реакторами нового поколения - повышенной безопасности и экономичности суммарной мощностью 8 млн. к Вт. За этот период будут сняты с эксплуатации отработавшие блоки на 7 млн.к Вт.