Застосування ризик-орієнтованого підходу для побудови імовірнісних структурно-логічних моделей виникнення та розвитку

Вище описаний процес може мати практичне значення, якщо вдасться здійснити ланцюгову реакцію і зробити її керованою, тобто викликати швидке наростання процесу, зупинку наростання і створення стаціонарного процесу, рівень якого може встановлюватися експериментатором.

У цьому плані найбільш прийнятний ізотоп  -235, Тому що він ділиться як швидкими, так і повільними нейтронами, причому ймовірність поділу після захоплення нейтрона набагато більше, ніж у  238, здатного ділитися тільки під дією швидких нейтронів. У природному урані, що містить більше 99% ядер -238 І всього 0,72%  235, ланцюгова реакція мимоволі не виникає. Тому в ядерних реакторах (пристроях, у яких здійснюється ланцюгові ядерні реакції), що працюють на незбагаченому, природному урані, головна роль відводиться рідкісного ізотопу  235.

Перший ядерний реактор був побудований в грудні 1942 року в США під керівництвом Е. Фермі. Перший європейський ядерний реактор створений в СРСР в Москві під керівництвом М.В. Курчатова.

Деякі з, так званих, гетерогенних реакторів представляють систему графітових блоків, в які вставлені в певному порядку уранові стрижні. Між останніми поміщені керуючі стрижні, що містять кадмій. Уран є ядерним пальним; графіт - сповільнювач швидких нейтронів; кадмій, добре поглинає нейтрони, - поглинач. Завдяки саме кадмію можна регулювати інтенсивність процесу розподілу: для послаблення реакції керуючі стрижні всувають в реактор, для прискорення - висувають з нього. Область, де відбувається реакція, оточена шаром берилію, відбиває нейтрони, і бетонним шаром, що поглинає шкідливі для людини випромінювання.

На території колишнього Радянського Союзу використовуються гетерогенні реактори двох типів - ВВЕР і РБМК. Це реактори "на теплових нейтронах.

Абревіатура ВВЕР розшифровується як водо-водяний енергетичний реактор. У даному випадку це означає, що теп-'донощиків та сповільнювачем є вода.

РБМК - реактор великої потужності канальний (або киплячий). У реакторах цього типу сповільнювачем служить графіт, а теплоносієм - вода.

Основні характеристики РБМК наступні. Активна зона реактора - вертикальний циліндр еквівалентним діаметром 11,8 м, висотою 7 м. Боковий відбивач товщиною 1 м, торці-_ ші відбивачі - 0,5 м.

В якості вихідного палива в реакторах РБМК використовується збагачений уран, тобто зміст  -235 Становить 2%.

Реактор РБМК використовувався і на Чорнобильській АЕС.

Ядерний реактор замінює топку котла. В іншому ж АЕС містить всі елементи звичайної електростанції. Струм газу, наприклад гелію, передає тепло, звільнене в результаті поділу, в теплообмінник. Там же утворюється пара, що прямує на турбіну, до якої підключений генератор змінного струму.

АЕС має ряд переваг перед тепловими електростанціями, що працюють на вугіллі або нафтопродуктах:

1. 10 грам  незбагаченого урану замінює 0,43 м 3 нафти, що дозволяє економити  природні енергоресурси.

2. Оскільки  самого процесу спалювання як  такого не відбувається, вихлопні  гази відсутні і, отже, немає забруднення  навколишнього середовища двоокисом  сірки або вуглецю.

3. АЕС вимагає  обслуговуючого персоналу в 2-3 рази  менше, ніж теплові електростанції.

Крім електроенергії зазначений тип реакторів, що використовує суміш ізотопів урану  -235 І  -238, Виробляє Рі-239 - радіоактивний елемент, практично не зустрічається в природі.

Плутоній альфа-активний, період напіврозпаду - 24400 років. Цей ізотоп застосовується, головним чином, у військовій промисловості. Інакше його називають збройовий плутоній.

Одним з факторів опромінення людини, особливо після аварій на атомних електростанціях, є техногенний радіаційний фон атомної енергетики, який при нормальній роботі ядерної установки невеликий.

Після аварії на Чорнобильській АЕС в екологічному аспекті виникло різко негативне ставлення до перспектив розвитку ядерної енергетики, хоча і в процесі спалювання вугілля, з метою отримання електроенергії та опалення приміщень, відбувається радіоактивне забруднення навколишнього середовища. Слід зазначити, що в одному кілограмі вугілля міститься близько 70 Бк калію-40, 300 Бк торію і до 500 Бк урану. При спалюванні радіонукліди концентруються в золі. Зі сказаного випливає, що теплові електростанції є серйозним джерелом опромінення населення на прилеглих до станцій територіях. Радіоактивні викиди ТЕС у порівнянних відстанях формують в десятки - сотні разів більшу ефективну еквівалентну дозу, ніж технологічні викиди нормально працює атомної станції. Крім того, у викидах ТЕС небезпечні технічні канцерогени, особливо бензопил-рен, сірчистий газ, оксиди азоту, ртуть, свинець. Середні індивідуальні дози опромінення в районі розташування ТЕС в залежності від потужності та ступеня очищення викидів золи, за даними Холла, коливаються в межах 6-60 мкЗв / рік, тоді як викиди АЕС в залежності від типу реактора від 0,004 до 0,13 мкЗв / рік , що значно нижче (рис. 2.11).

За даними МАГАТЕ до 1993 р. в 29 країнах світу діяло 424 енергоблока АЕС. Їх потужність становила близько 20% сумарної потужності всіх джерел електроенергії. За кількістю діючих реакторів держави розподілилися наступним чином: США - 109 блоків, Франція - 56, Японія - 44, Великобританія - 37, Росія - 28, Німеччина і Канада - 21, Україні - 15, Швеція - 12 і ще 20 держав мають від 1 до 9 блоків (рис. 2.12).

Як видно АЕС розміщені в досить високорозвинених країнах. До особливої ​​групи можна віднести ряд країн центральної та східної Європи. Це Болгарія - 6 блоків, Угорщина - 4, Литва - 2, Словаччина - 4, Словенія - 1, Чехія - 4.

Ядерний паливний цикл включає в себе видобуток уранової руди і витяг з неї урану, переробку сировини в готове ядерне паливо, транспортування і хімічну регенерацію відпрацьованого палива, очищення останнього від радіоактивних відходів і домішок, а потім поховання відходів.

Відходи є головним довгоживучим джерелом опромінення населення, пов'язаним з розвитком ядерної енергетики.

Половину від загальної кількості уранової руди видобувають відкритим способом. Потім її збагачують на фабриці, зазвичай розташованої неподалік. Фабрики і створюють проблему довготривалого забруднення, утворюючи величезну кількість відходів, які будуть радіоактивні мільйони років.

За оцінками різних авторів до 2000 року в світі накопичиться 200 тисяч тонн урану, в той же час потужності з переробки відходів розраховані лише на 50 тисяч тонн.

У результаті переробки утворюються газоподібні і рідкі радіоактивні відходи, але вони дають відносно невеликий внесок у дози опромінення в порівнянні з іншими етапами паливного циклу.

Після збагачення ядерне паливо готово для спалювання. Величина радіоактивних викидів при цьому залежить від типу реактора і коливається в широких межах.

Викиди можуть істотно відрізнятися при роботі одного і того ж реактора в різні роки в залежності від поточних ремонтних робіт, під час яких і відбувається велика частина 'викидів.

Частина відпрацьованого ядерного палива направляється на переробку. В даний час це 10% використаного ядерного палива.

Останній етап паливного ядерного циклу - поховання високоактивних відходів, які становлять найбільшу небезпеку для екології. Цикл поховання вимагає величезних коштів, потребує досконало технології утилізації відходів.

У якості ядерних відходів слід розглядати і самі ядерні електростанції відслужили свій термін. В даний час ряд блоків у Західній і Східній Європі підходять до критичних термінів свого існування, тому це питання сьогодні також актуальне, оскільки демонтувати АЕС складніше, ніж її побудувати, і технологія демонтажу ще не відпрацьована.

Річна колективна ефективна доза опромінення від усього ядерного циклу в 1980 році склала 500 чел.-Зв. Очікується що до 2100 року вона зросте до 200000 чел.-Зв. Ця оцінка заснована на припущенні, що нинішній рівень викидів збережеться. Але навіть і в цьому випадку, середні дози будуть малі в порівнянні з дозами, що отримуються від зовнішніх джерел, в 2100 році вони складуть лише 1% від природного фону, хоча з урахуванням техногенних катастроф на атомних станціях і, особливо, на Чорнобильській АЕС це співвідношення істотно зміниться.

На сьогоднішній день в зруйнованому 4-му блоці Чорнобильської АЕС знаходиться 50 т урану. Уран знаходиться в застиглій лаві селікатної речовини при температурі 50-100 ° С, яка розплавила дві залізобетонні перекриття. За оцінками фахівців 120 т урану знаходиться між зруйнованим 4 блоком і саркофагом. Близько 40 т високорадіоактивних суміші з уранового палива, графіту, бетону знаходиться в шахті зруйнованого реактора.

Сам саркофаг знаходиться в аварійному стані і термін його> служби за попередніми оцінками - близько 5 років. Бетонна укриття навколо 4-го блоку має тріщини близько 1000 м 2. Верхнє бетонне перекриття порушено і в разі екстремальної ситуації 40 т радіоактивного пилу піднімається вгору.

У зв'язку з цим необхідно проводити щоденний радіаційний моніторинг за станом навколишнього середовища, дослідити ізотопний склад радіонуклідів, динаміку їх переміщення та своєчасно інформувати населення, щоб не повторився другий Чорнобиль.

У 1993 році відбувся міжнародний конгрес з розробки нового укриття і створенню екологічно безпечної системи. Було представлено близько 400 проектів з різних країн світу. У минулому році відбулося обговорення першого етапу проекту вартістю близько 300 млн. доларів, розрахованого на 5 років. Головним висновком етапу є підтвердження аварійного стану саркофага. Слід зазначити, що працюють 2-ий і третій енергоблоки Чорнобильської АЕС не відповідають міжнародним нормам радіаційної безпеки. У 1991 р. Верховна Рада Україна прийняла рішення про закриття Чорнобильської АЕС, проте в 1993 р. своє рішення скасував. У 1994 р. 7 країн Європейського співтовариства запропонували Україні 200 млн. доларів для закриття Чорнобильської АЕС.

За розрахунками дирекції Чорнобильської АЕС України вже витратила 300 млн. доларів на підвищення безпеки станції, а також добивається від світової спільноти фінансування витрат на закриття Чорнобильської АЕС та компенсації вироблення електроенергії за рахунок введення нових блоків на інших станціях (вартість близько 4,5 млрд. доларів ).

Сьогодні можна однозначно зробити висновок, що Чорнобильська катастрофа має глобальний характер. Республіка Білорусь завдасть непоправної шкоди і її територія стала зоною екологічного лиха. Поки існують атомні станції, атомну зброю, необхідно об'єднати зусилля всіх людей для вироблення ефективних заходів від ядерних аварій та подолання наслідків Чорнобильської катастрофи.

Залежно від характеру аварії на атомній електростанції, радіоактивні речовини, викинуті в атмосферу в результаті вибуху або нештатної ситуації, потрапляють у навколишнє середовище і переносяться повітряними потоками, в залежності від погодних умов, на різні відстані від епіцентру аварії. Вся середовище проживання, флора, фауна, яка перебуває у зоні вибуху, буде піддаватися опроміненню. Концентрація і якісний склад радіонуклідів, що знаходяться в радіоактивній хмарі, залежать від характеру вибуху. Якщо викид радіоактивних елементів стався в результаті вибуху активної зони реактора, то радіоактивні речовини піднімаються досить високо в атмосферу і можливо їх переміщення з повітряними масами повітря на великі відстані. Важливим чинником викиду є температура і стан реактора в момент аварії. Якщо реактор в момент аварії знаходився не в робочому стані, то викид короткоживучих радіонуклідів мало ймовірний, і навпаки, аварія в момент ядерної реакції супроводжується утворенням і викидом короткоживучих елементів. Поряд з викидом газоподібного фракції радіонуклідів з активної зони реактора Чорнобильської АЕС були викинуті осколки палива, графіт, елементи конструкції та інші матеріали з більш високою температурою плавлення. Радіоактивна хмара, що розповсюджується на великі відстані від місця аварії, осідає на землю з дощовими опадами, абсорбується на зважених порошинках повітря, змінює свою концентрацію і склад. У початковий період аварії короткоживучі радіонукліди, що переносяться повітряними потоками, є основними дозоутворюючими факторами зовнішнього опромінення. Надалі основний внесок в інтегральну дозу опромінення вносять довгоживучі радіонукліди цезій-134 і -137, церій-134, стронцій-90 та інші, які осідаючи на землю, рослини, водойми, будівлі і володіючи великими періодами напіврозпаду, є джерелами гамма-випромінювання. У безпосередній близькості до реактора (на відстані 100 км) концентрація перелічених вище радіонуклідів була набагато вище. У післяаварійні роки спектрометричні аналізи приземного повітря показали, що в атмосфері присутні у певній концентрації радіонукліди цезію-137, цезію-134, Беріл-7, стонція-90, церію-144, рубідію-106, актинія-228.

За оцінками різних авторів, збільшення гонадної дози становить близько 10 мБер на рік. Ця додаткова технічна доза також збільшує ризик отримання вад розвитку у дітей, що становить 1 випадок на 8000. У другому і третьому поколіннях цей стан буде рости.

З вище викладеного можна розрахувати кількість спадкових вад розвитку, які виникають від Чорнобильської аварії. Розрахунок, запропонований Дж. Гофманом, враховує багато факторів, в тому числі, дозові навантаження від радіації. Вважається, що 48% всієї колективної дози населення Землі одержало за перше десятиліття після Чорнобильської катастрофи, 69% - протягом перших 30 років і 75% - протягом 40 років після аварії. Решта 25% будуть отримані в наступні роки.

Для популяції людей 42 млн. чоловіків і жінок, кожен з яких отримали середню дозу 1 рад, буде спостерігатися 21000 випадків вад розвитку новонароджених із зростанням в наступних поколіннях. Загальна кількість випадків аномального розвитку від колективної дози 42 млн. людини-радий складе 210000 випадків.

У висновку слід зазначити, що методика і розрахунки Дж. Гофмана виходять з граничних оцінок ризику, що, на наш погляд, є виправданим для населення, яке постраждало від Чорнобильської катастрофи, так як здоров'я людей, спадковість - найважливіший фактор розвитку суспільства.

 Альтернативні  джерела енергії 

В даний час перспективними з екологічної точки зору є розробка альтернативних джерел енергії, таких як сонячні і вітряні електростанції.

У Білорусі, хоча вона і не південна республіка, є певні можливості використання енергії сонця. Тривалість сонячних днів для нашої республіки становить близько ста на рік, що становить в 1 кКал на 1 м 2. Ця енергія може бути використана як безпосередньо для теплових потреб, так і для перетворення в електричну енергію на сонячних електростанціях.

Незатребуваною сьогодні є також енергія вітру. За оцінками доктора В.І. Русана Республіка Білорусь має значними ресурсами енергії вітру. За умови використання вітроагрегатів 3000 годин річне вироблення енергії складе близько 20 млрд. кВт. год, а економія органічного палива 11-12 млн. т.

Перспективним джерелом енергії є особливо для сільської місцевості є гідроресурси. За Білорусі протікає 6 великих річок; їх середньорічний водотік в 854,6 тис. кВт. Використання енергії води може внести вагомий внесок у виробництво енергії республіки.

Не слід забувати і про тепло гарячих гірських порід. Загальні ресурси внутриземной тепла в РБ близько 17 трильйонів тонн умовного палива. Білорусь має можливість ефективного використання термальної води для сільськогосподарських, побутових і промислових об'єктів.