Проблемы безопасности ядерной энергетики, захоронение отходов

 ПРИАМУРСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОЭКОНОМИКИ И БИЗНЕСА

 

 

 

 

 

 

Наименование дисциплины: «Экология»

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по теме: Проблемы безопасности ядерной энергетики, захоронение отходов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент 1 курса

заочного отделения  группы  ЭКО-32т

Нечаева Наталья Викторовна

 

Проверил___________ Е.П. Киселёв                                                                                                                                                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хабаровск 2014

 

 

 

                                               Содержание

 

1.   Введение

2.  Воздействие атомных электростанций на окружающую среду

2.1 Атомные электростанции

2.2 Выбросы и сбросы вредных веществ при эксплуатации АЭС

2.3 АЭС и окружающая среда

3.   Ограничение опасных воздействий АЭС на экосистемы

4.   Радиационная безопасность АЭС

5.   Захоронение опасных ядерных отходов

5.1 Откуда появляются отходы?

5.2 Обращение с отходами

5.3 Способы хранения ядерных отходов

6.   Заключение

7.   Список  литературы

 

 

1. ВВЕДЕНИЕ

Атомная энергетика базируется на получении энергии при делении атомных ядер. До начала восьмидесятых годов ядерная (атомная) энергетика рассматривалась как экологически чистая замена тепловых электростанций. Однако при этом не учитывались загрязнения и расходы энергии, связанные с добычей, транспортировкой, обогащением и захоронением отходов. Эти вопросы окутывались тайной.

Печальный опыт аварий на АЭС, особенно опыт Чернобыля, а также аварии в Челябинской области, показали, сколь тяжелы могут быть последствия ядерных катастроф. Одномоментно потеряны на столетия, а возможно, и на тысячелетия, обширные территории обжитых мест, лесных, водных и других природных богатств. Пострадало население этих территорий. Значительный удар получила экономика страны и пострадавших регионов.

Единственной страной, продолжающей активно развивать атомную энергетику, является Франция. Под давлением общественности Швейцария, Австрия и Италия отказались от дальнейшего развития атомной энергетики, не планируют строительство АЭС Бельгия и Финляндия. В нашей стране идет усиленная борьба между общественностью, населением областей, в которых планируется строительство АЭС, и ведомствами, с самого начала "атомной эры" монопольно владеющими всеми ядерными ресурсами и промышленными объектами.

Производство ядерной энергии оправдывается лишь в том случае, если будут найдены надежные решения всех связанных с ней проблем, в первую очередь средств значительного повышения безопасности существующих объектов ядерной энергетики и проблема захоронения ядерных отходов.

Техногенные воздействия на окружающую среду при строительстве и эксплуатации атомных электростанций многообразны. Обычно говорят, что имеются физические, химические, радиационные и другие факторы техногенного воздействия эксплуатации АЭС на объекты окружающей среды. Наиболее существенные факторы:

• локальное механическое воздействие на рельеф - при строительстве;
• повреждение особей в технологических системах - при эксплуатации;
• сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические и радиоактивные компоненты;
• изменение характера землепользования и обменных процессов в непосредственной близости от АЭС;
• изменение микроклиматических характеристик прилежащих районов.

Возникновение мощных источников тепла в виде градирен, водоемов - охладителей при эксплуатации АЭС обычно заметным образом изменяет микроклиматические характеристики прилежащих районов. Движение воды в системе внешнего теплоотвода, сбросы технологических вод, содержащих разнообразные химические компоненты оказывают травмирующее воздействие на популяции, флору и фауну экосистем.

Особое значение имеет распространение радиоактивных веществ в окружающем пространстве. В комплексе сложных вопросов по защите окружающей среды большую общественную значимость имеют проблемы безопасности атомных станций. Общепризнанно, что АЭС при их нормальной эксплуатации намного - не менее чем в 5-10 раз "чище" в экологическом отношении тепловых электростанций (ТЭС) на угле. Однако при авариях АЭС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей, экосистемы. Поэтому обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды от вредных воздействий АЭС – главная проблема и крупная научная и технологическая задача ядерной энергетики, обеспечивающая ее будущее.

За последние годы было высказано множество мнений и беспокойств относительно ядерной промышленности и, в особенности, ее отходов. Поднимался даже вопрос, имеет ли право вообще существовать ядерная энергетика, если проблема обращения с ее отходами пока не решена должным образом. Выражались также сомнения по поводу безопасного сдерживания отходов при их удалении.

Отметим важность не только радиационных факторов возможных вредных воздействий АЭС на экосистемы, но и тепловое и химическое загрязнение окружающей среды, механическое воздействие на обитателей водоемов-охладителей, изменения гидрологических характеристик прилежащих к АЭС районов, т.е. весь комплекс техногенных воздействий, влияющих на экологическое благополучие окружающей среды.

2. Воздействие  атомных электростанций на окружающую среду

2.1 Атомные электростанции

Атомная электростанция (АЭС) — комплекс технических сооружений, предназначенных для выработки электрической энергии путём использования энергии, выделяемой при контролируемой ядерной реакции. АЭС классифицируются в соответствии с установленными на них реакторами.

Рис. 1. Схема работы атомной электростанции

Энергия, выделяемая в активной зоне реактора, передаётся теплоносителю первого контура. Далее теплоноситель подаётся насосами 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, поступающей из водохранилища. Компенсатор давления представляет собой довольно сложную и громоздкую конструкцию, которая служит для выравнивания колебаний давления в контуре во время работы реактора, возникающих за счёт теплового расширения теплоносителя. Давление в 1-м контуре может доходить до 160 атмосфер.

Помимо воды, в различных реакторах в качестве теплоносителя может применяться также расплавленный натрий или газ. Использование натрия позволяет упростить конструкцию оболочки активной зоны реактора (в отличие от водяного контура, давление в натриевом контуре не превышает атмосферное), избавиться от компенсатора давления, но создаёт свои трудности, связанные с повышенной химической активностью этого металла.

Общее количество контуров может меняться для различных реакторов, схема на рисунке 1 приведена для реакторов типа ВВЭР. В случае невозможности использования большого количества воды для конденсации пара, вместо использования водохранилища, вода может охлаждаться в специальных охладительных башнях (градирнях), которые благодаря своим размерам обычно являются самой заметной частью атомной электростанции.

2.2 Выбросы и  сбросы вредных веществ при эксплуатации АЭС

Исходными событиями, которые, развиваясь во времени, в конечном счете могут привести к вредным воздействиям на человека и окружающую среду, являются выбросы и сбросы радиоактивности и токсических веществ из систем АЭС.

Эти выбросы делят на газовые и аэрозольные, выбрасываемые в атмосферу через трубу, и жидкие сбросы, в которых вредные примеси присутствуют в виде растворов или мелкодисперсных смесей, попадающие в водоемы. Возможны и промежуточные ситуации, как при некоторых авариях, когда горячая вода выбрасывается в атмосферу и разделяется на пар и воду.

Выбросы могут быть как постоянными, находящимися под контролем эксплуатационного персонала, так и аварийными, залповыми. Включаясь в многообразные движения атмосферы, поверхностных и подземных потоков, радиоактивные и токсические вещества распространяются в окружающей среде, попадают в растения, в организмы животных и человека. На рисунке 2 показаны воздушные, поверхностные и подземные пути миграции вредных веществ в окружающей среде. Вторичные, такие как ветровой перенос пыли и испарений, как и конечные потребители вредных веществ на рисунке не показаны.

 

Рис. 2. Пути миграции вредных веществ в окружающей среде

2.3 АЭС и окружающая  среда

Вредным воздействием на человека и окружающую среду, являются выбросы и сбросы радиоактивных и токсических веществ из систем АЭС.

При добыче и переработке урановой или ториевой руды отчуждаются значительные земельные площади (под карьеры и для размещения отвалов пустой породы и отходов). На этапах переработки руды и топлива используется большое количество химических реагентов, частично попадающих в окружающую среду.

На АЭС при производстве энергии осуществляется тот же паротурбинный цикл преобразования тепла, что и на ТЭС, поэтому до 70% энергии, выделившейся в реакторе, поступает в окружающее пространство, приводя к тепловому загрязнению биосферы.

Термоядерная реакция идет с выделением тепла – именно это положено в принцип работы АЭС – в качестве передатчика этого тепла, так называемого теплоносителя, используются вода. Элементарные единицы активной зоны реактора – твэлы часто деформируются и продукты деления поступают в теплоноситель. Он конечно проходит очистку прежде чем вернуться в пруд-охладитель, но часть радиоактивности все же остается.

Возникновение мощных источников тепла в виде градирен, водоемов - охладителей при эксплуатации АЭС обычно заметным образом изменяет микроклиматические характеристики прилежащих районов. Движение воды в системе внешнего теплоотвода, сбросы технологических вод, содержащих разнообразные химические компоненты оказывают травмирующее воздействие на популяции, флору и фауну экосистем.

Особое значение имеет распространение радиоактивных веществ в окружающем пространстве. Собственно ядерная реакция происходит в активной зоне реактора. Реакция представляет собой сложные превращения одних атомов в другие. В результате таких превращений образуется спектр радиоактивных изотопов различных химических элементов. Первыми реактор покидают радиоактивные благородные газы. Эти газы задерживаются некоторое время в фильтре-адсорбере, где теряют свою активность и лишь очень небольшая их часть попадает в атмосферу. В атмосферу также выбрасывается небольшое количество трития, йода и аэрозоли, которые составляют некоторые твердые продукты деления и активации.

В комплексе сложных вопросов по защите окружающей среды большую общественную значимость имеют проблемы безопасности атомных станций. Общепризнанно, что АЭС при их нормальной эксплуатации намного - не менее чем в 5-10 раз «чище» в экологическом отношении тепловых электростанций (ТЭС) на угле. Для сравнения: вклад от рентгено-диагностических процедур для всего населения в год в 1000 раз больше. Однако при авариях АЭС могут оказывать существенное радиационное воздействие на людей, экосистемы. Поэтому обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды от вредных воздействий АЭС - крупная научная и технологическая задача ядерной энергетики, обеспечивающая ее будущее.

К сожалению, все сектора ядерного топливного цикла в ходе их повседневной деятельности, которая регламентируется строгими нормами и правилами, производят незначительные выбросы радиоактивных отходов в воздух и воду. Эти выбросы обычно значительно ниже согласованных международных предельно допустимых норм.

Средняя доза, получаемая населением от ядерной энергетики, включая дозы от выбросов, составляет 0,0002 мЗв/год. Это эквивалентно небольшой доле всего в 1% общей ежегодно получаемой населением дозы от фонового излучения (в среднем 2,4 мЗв/год).

3. Ограничение  опасных воздействий АЭС на экосистемы

Атомные станции региона оказывают разнообразные воздействия на совокупность природных экосистем, составляющих экосферный регион АЭС. Под влиянием этих постоянно действующих или аварийных воздействий АЭС, других техногенных нагрузок происходит эволюция экосистем во времени, накапливаются и закрепляются изменения состояний динамического равновесия. Нормирование антропогенных нагрузок на экосистемы и предназначено для того, чтобы предотвращать все неблагоприятные изменения в них, а в лучшем варианте направлять эти изменения в благоприятную сторону. Чтобы разумно регулировать отношения АЭС с окружающей средой нужно конечно знать реакции биоценозов на возмущающие воздействия АЭС. Подход к нормированию антропогенных воздействий может быть основан на эколого-токсикогенной концепции, т.е. необходимости предотвратить "отравление" экосистем вредными веществами и деградацию из-за чрезмерных нагрузок.

Чтобы избежать травмирования экосистем должны быть определены и нормативно зафиксированы некоторые предельные поступления вредных веществ в организмы особей, другие пределы воздействий, которые могли бы вызвать неприемлемые последствия на уровне популяций, т.е. должны быть известны экологические емкости экосистем, величины которых не должны превышаться при техногенных воздействиях. Экологические емкости экосистем для различных вредных веществ следует определять по интенсивности поступления этих веществ, при которых хотя бы в одном из компонентов биоценоза возникнет критическая ситуация, т.е. когда накопление этих веществ приблизится к опасному пределу, будет достигаться критическая концентрация.