Исследование аспектов применения атомной энергии для решения проблем энергоснабжения районов Крайнего Севера - Экология - Скачать бесплатно

Исследование аспектов применения атомной энергии для решения

               проблем энергоснабжения районов Крайнего Севера

                                             Выполнила ученица 11 «Г» класса
                                                                   531 школы
                                                         Убранцева Екатерина



                               Москва 2004 г.
                                    План:

1. Введение:
  -  экономическая   ситуация   северных   районов   России,   необходимость
эффективного электроснабжения;
 - сложности на пути развития; возможные и  наиболее  перспективные  способы
преодоления возникающих проблем;
2. Возможные проекты станций. Аспекты их деятельности;
   - АЭС с реактором естественной безопасности БРЕСТ;
   - Блочно-транспортабельная атомная станция «Унитерм»;
   - Плавучая атомная электростанция;
3. Биологические и экологические аспекты использования атомной энергии:
   - радиационная ситуация в Северных районах;
   - круговорот химических соединений в экосистемах;
   - биологическое воздействие  излучения  на  клетки  высших  млекопитающих
   организмов;
  - данные медицинских исследований;
  -  соответствие естественному радиационному фону;
  -  химические загрязнения, возможные последствия;
4. Проект ПАЭС
  - пути минимализации общих влияний;
  - Положения по экологической безопасности;
  - Основные предвидящиеся проблемы эксплуатации ПАЭС. Разработка решений;
  - Целесообразность использования ПАЭС;
5. Заключение. Выводы.



        Исследование аспектов применения атомной энергии для решения
               проблем энергоснабжения районов Крайнего Севера

1 Введение
  (слайд 1)
  По мере развития человечества дальнейший технический прогресс требует все
больших затрат энергии.  Потому  каждый  раз  поднимаясь  на  новую  ступень
развития,  человек  старается  применить  свои  знания  для   поиска   новых
источников и создании новых проектов по использованию уже открытых.  В  наше
время остро встает вопрос  об  отказе  от  традиционного  способа  получения
энергии  путем  сжигания  углеводородов.  Все  чаще  звучат  предостережения
экологов о загрязнении атмосферы пылью, двуокисью серы,  углерода,  окислами
азота  и  многими  прочими   ядовитыми   соединениями,   образующимися   при
переработке  нефти  и  угля.  Кроме  того,  прогнозы   геологов   также   не
утешительны.  По   их   подсчетам,   в   среднем,   нефти   в   обнаруженных
месторождениях, при сохранении темпов потребления, хватит  примерно  еще  на
пятьдесят лет.
  Вместе с  этим  электричество  настолько  вошло  в  жизнь  человека,  что
полноценное развитие хозяйства и промышленности, эффективное освоение  новых
территорий невозможно без доступа к электроэнергии.
     1.1. Сложности на пути развития. Возможные и наиболее перспективные
                  способы преодоления возникающих проблем.
  В нашей стране особо проблемными регионами являются северные  территории.
Таковыми считаются (или к ним  приравниваются)  районы  лежащие  на  землях,
подверженных  вечной  мерзлоте.  Если  учитывать,  что  южная   граница   её
распространения начинается от Кольского полуострова, спускается  до  Байкала
и заканчивается в Комсомольске-на-Амуре, то становится ясно  что  речь  идет
едва ли не о половине территории страны. В богатой гидроресурсами  Сибири  и
горных  районах  энергетические  проблемы  успешно  решаются   эксплуатацией
гидроэлектростанций, однако, в районах  прилегающих  к  побережью  Северного
Ледовитого  океана  подобный  вариант  теряет   свои   преимущества   (из-за
замерзания зимой рек), а местами неосуществим из-за слишком малого  перепада
высот (необходимого для деятельности гидростанции).
  Практически  все  эти  регионы  находятся  в  зоне  децентрализированного
энергоснабжения т.к.  энергетическая  система  страны  охватывает  лишь  15%
территории страны. И в то же  время  эти  регионы  обладают  третьей  частью
мировых запасов никеля, десятой частью  меди  и  кобальта.  Здесь  находится
большинство  российских  месторождений  алмазов,  золота,   почти   половина
деловой древесины, около 80% запасов нефти, практически весь  природный  газ
с учетом  месторождений  на  шельфе  морей,  прилегающих  к  побережью.  Для
эффективного использования этих  ресурсов  необходима  энергетическая  база,
которой  во  многих   важных   регионах   практически   нет.   Строительство
электростанций на  органическом  топливе  в  условиях  полярного  климата  и
вечной мерзлоты становится экономически неоправданным,  слишком  долог  срок
их окупаемости, кроме того месторождения нефти и  газа  могут  находится  на
значительном удалении от мест, где требуется электроэнергия. Таким  образом,
во многие прибрежные районы топливо завозится морем.
  (слайд 2 )
      1.2. Сложности на пути развития электроэнергетики Крайнего Севера
   Очевидно, что зависимость района  от  периодических  поставок  не  может
позволить регионам развиваться в полную силу. В рамках этого  проекта  далее
рассматривается  несколько  способов  получения  энергии  непосредственно  в
нуждающихся  областях  (или  как  минимум  в  наиболее  приближенных  к  ним
подходящих  местах),  что  позволит  открыть  новые   перспективы   развития
объектов расположенных на Крайнем Севере.
  В настоящий момент вопрос товаро- и энергоснабжения  решается  с  помощью
подвоза по Северному Морскому Пути топлива и продовольствия. Для этих  целей
используется надводный  атомный  ледокольный  флот,  требующий,  однако,  на
данный момент определенной модернизации. С учетом  предполагаемого  ввода  в
2005 году атомного ледокола «50  лет  Победы»  он  будет  состоять  из  пяти
судов, три из которых уже  к  2006  году  исчерпают  назначенный  ресурс.  В
дополнение к этим перевозкам  рассматриваются  подводные  перевозки  грузов,
которые, тем не менее,  в  настоящий  момент  находятся  лишь  на  начальных
стадиях разработки.
  Известно, что в сложных климатических условиях с  круглогодично  холодным
климатом живет более  10  млн.  человек.  И  можно  приблизительно  оценить
потребную мощность энергообеспечения.  По  мнению  академика  Моисеева  для
создания на Севере среднеевропейского уровня жизни и  технологии  требуется
18 т. условного топлива в год на человека; а среднероссийского –  около  6.
Понятно, что столько топлива на Север  завезти  невозможно.  Потому  еще  в
марте 1995 года ряд министерств, государственных  организаций  совместно  с
научным  советом   «нетрадиционная   энергетика»   попытались   разработать
предложения в Федеральную  программу  развития  энергообеспечения  северных
территорий на пять лет за счет возобновляемых и местных видов  топлива.  По
результатам  расчетов,   выполненных   при   подготовке   этой   программы,
определенно,   что   завоз   топлива   приводит   к   повышению   стоимости
вырабатываемой электроэнергии в среднем до 15-30 центов за кВт-ч.

|Год      |Суммарный ввод    |Источник                 |Мощность,         |
|         |мощностей, МВт    |                         |МВт               |
|         |                  |                         |                  |
|1996 –   |603               |Малые ветроэлектростанции|100               |
|1998     |                  |                         |                  |
|         |                  |                         |134               |
|         |                  |Малые ГЭС                |                  |
|         |                  |                         |169               |
|         |                  |Солнечные коллекторы     |                  |
|         |                  |                         |                  |
|         |                  |Малые ТЭЦ на древесных   |60                |
|         |                  |отходах                  |                  |
|         |                  |                         |130               |
|         |                  |Малые ТЭЦ на торфе       |                  |
|         |                  |                         |2                 |
|         |                  |ГеоТЭС                   |                  |
|         |                  |                         |1                 |
|         |                  |Фотоэлектрические        |                  |
|         |                  |установки                |                  |
|         |                  |                         |3,2               |
|1999 -   |246               |Биоэнергетические        |                  |
|2000     |                  |установки                |                  |


  По этой статистике наибольшую мощность дают солнечные коллекторы, которые
тем не менее не  подходят  для  постоянного  использования,  как  основного
источника. В условиях, когда половину году составляет  полярная  ночь,  они
будут требовать затрат на обслуживание, не давая при этом никакого вклада в
энергетику.   Потому   мы   не   будем    подробно    останавливаться    на
фотоэлектрических  и  солнечных  станциях.  Которые  не  смотря  на  прочие
достоинства не всегда актуальны в рассматриваемых  условиях,  а  потому  не
смогут обеспечить районы бесперебойным электроснабжением.
  Наиболее серьезно из станций использующих  «нетрадиционные»  источники  в
конструкторских бюро рассматриваются приливные станции (высота  приливов  в
некоторых местах побережья Северного Ледовитого океана достигает нескольких
метров) и геотермальные для западных районов (преимущественно Камчатки).
  Но  согласно  всем  этим,  довольно  оптимистичным  подсчетам,  с  учетом
солнечных коллекторов и фотоэлектрических станций, возобновляемые источники
энергии могут составить в энергообеспечении Севера лишь небольшую долю.
  (слайд 4)
  Выше было показано, что подвоз к удаленным ТЭС  топлива  весьма  дорог  и
сложен. Может возникнуть вопрос, возможна ли организация  местных  тепловых
станций на местном же топливе: известно что северный шельф  богат  горючими
углеводородами. На самом  деле  да,  возможна.  Такие  проекты  существуют,
однако  далеки  от  завершения.  В  настоящий  момент  сложно  говорить   о
преимуществах таких проектов, или недостатках. В рамках этого обзора  стоит
сказать о главных проблемах, стоящих перед разработчиками. В первую очередь
это обеспечение постоянного подводного автоматического обслуживания станции
вне зависимости от  сезонной  смены  толщины  льда.  Не  второстепенным  по
важности и сложности является процесс  перекачивания  сырья  и  обеспечение
надежности  этой  системы.  В  истории  человечества  уже  было  достаточно
примеров не позволяющих недооценить опасность утечек нефти.
   В приведенной таблице видно, что  станции  с  альтернативным  источником
энергии способны обеспечивать  лишь  необходимый  минимум  для  поддержания
жизни и производства. В таких условиях логично прибегнуть  к  использованию
атомной  энергетики.  Уже  известно,  что  она  может  удовлетворить  самых
разнообразных потребителей при  этом  поможет  существенно  снизить  объемы
северного завоза топлива,  обеспечивая  потребности  населения  в  тепле  и
электроэнергии.
  Атомные энергетические установки  являются  наиболее  перспективными  для
удаленных регионов со значительными промышленными и  бытовыми  потребителями
энергии. Это безопасные, надежные и экологически чистые  источники  энергии,
одним из важных преимуществ которых  перед  традиционными  станет  замещение
труднодоступного органического  топлива  в  топливном  балансе  региона.  Их
размещение в удаленных районах приведет к исключению сложной схемы  доставки
органического топлива и затрат на его приобретение  и  транспортировку,  что
станет одним из важных  способов  решения  социально-экономических  проблем.
Разработчики проектов утверждают,  что   предлагаемые  решения  экологически
чисты и не несут в себе фатальной опасности.
2. Возможные проекты станций. Аспекты их деятельности.
В настоящее время наиболее реалистичны следующие проекты АЭС:
            2.1. АЭС с реактором естественной безопасности БРЕСТ.
(слайд 5)
Данная разработка предлагает создание АЭС с пристанционным топливным  циклом
и  комплексом  по  переработке  радиоактивных  отходов.  Создание   реактора
основывается  на  философии  естественной  безопасности.  Т.е.  безопасность
обеспечивается   не   увеличением   инженерных   барьеров   и   систем,    а
использованием   фундаментальных   физических   и   химических   свойств   и
закономерностей,  присущих  топливу,  теплоносителю  и  другим   компонентам
реактора. Использование свинца в качестве  теплоносителя  исключает  аварии,
связанные  с   кипением,   проявлением   пустотного   эффекта   реактивности
(связанного  с   возможной   неоднородностью   жидких   теплоносителей,   не
исключающих пузырей с паром), потерей охлаждения активной зоны,  пожарами  и
взрывами. Такая АЭС обеспечивает:
  -   «сжигание»  радиоактивных  отходов  и  их  захоронение  без  нарушения
природного радиационного баланса;
  -  создание  на  плутонии,  накапливаемом  в  топливе  АЭС  первого  этапа
энергетики большого масштаба, не имеющей ограничений  по  ресурсам  дешевого
топлива;
 -  исключение  из  ядерной  энергетики  из  ядерной  энергетики  технологий
обогащения   урана   и   извлечения   плутония,   наиболее    опасных    для
распространения ядерного оружия.
АЭС  типа  БРЕСТ  спроектированы  на  мощность  300  МВт  и  1200  МВт.  Они
предусматривают значительный объем капитального строительства и их  создание
в необжитых районах не всегда целесообразно и достаточно проблематично,
          2.2. Блочно-транспортабельная атомная станция «Унитерм».
(слайд 6)
Данная установка обеспечивает производство электрической и тепловой  энергии
(до  6  МВт  и  17  Гкал/час  соответственно)   при   очень   невысокой   ее
себестоимости. Транспортабельная станция предельно  проста  в  эксплуатации,
не требует обслуживания  при  работе  и  способна  работать  без  перегрузки
топлива до 20 лет.
                    2.3. Плавучая атомная электростанция.
  (слайд 7)
  Совсем  недавно  Минатом  России  утвердил  технический  проект  плавучей
атомной станции малой мощности на базе освоенных судовых технологий с  двумя
реакторными установками КЛТ-40С.  В  данном  проект  электрическая  мощность
плавучего  энергоблока  составляет  77  МВт,  мощность  теплофикации  –   84
Гкал/час.    Строительство     плавучего     энергоблока     возможно     на
«Севмашпредприятии»  (г.  Северодвинск).  Размещение  таких  станций  должно
решить проблемы энергетики во  многих  северных  районах.  В  частности  для
размещения атомных станций малой  мощности  в  настоящее  время  разработаны
площадки в городах  Северодвинск  (Архангельская  обл.),  Дудинка  (Долгано-
Ненецкий  АО,  Красноярский  край),  Вилючинск  (Камчатская   обл.),   Певек
(Чукотский  АО).  Сооружение  АТЭС  ММ  на  базе  плавучего  энергоблока   с
реакторными установками КЛТ-40С в г.  Северодвинск  включено  в  Федеральную
целевую программу «Энергоэффективная экономика».
  ПАЭС рассчитаны на  использование  ядерных  установок  АБВ-67  и  КЛТ-40,
воплотивших опыт эксплуатации и технологию изготовления  морских  реакторов.
КЛТ-47  уже   далеко   не   новый   реактор,   успевший   подтвердить   свои
характеристики и надежность в течение более чем 25 лет при  эксплуатации  на
атомных ледоколах. При этом последние современные  модификации,  коснувшиеся
в частности охладительной системы повысили её безопасность.
   3. Биологические и экологические аспекты использования атомной энергии
  Стоит рассмотреть аргументы, приводимые ими в  опровержение  традиционных
обвинений экологов. В первую очередь сомнения природозащитников основаны  на
влиянии  штатных  радиоактивных  выбросов  на  хрупкую  экосистему  крайнего
севера.
                 3.1. Радиационная ситуация Северных районов
  Сначала надо дать хотя бы краткую характеристику радиоактивной ситуации в
Северных районах. При этом отметим, что Арктический  регион  России  в  силу
своих географических и социологических особенностей в  значительной  степени
подвержен опасности радиоактивного  загрязнения  и  степень  этой  опасности
постоянно возрастает. Это во многом связано с наличием  в  регионе  большого
количества военных объектов связанных с ядерным оружием и ядерным  топливом.
В  настоящее  время  отдельные  территории   Арктического   региона   России
относятся к числу экологически  неблагоприятных.  Можно  выделить  следующие
источники  потенциальной  опасности  радиоактивного  загрязнения  окружающей
среды на примере региона Кольского полуострова:
  (слайд 8)
—  атомный ледокольный флот;
 . Северный флот, оснащенный подводными и надводными  кораблями  с  ядерными
   энергетическими установками  и  несущий  ядерное  оружие;  (В  результате
   эксплуатации военного  и  гражданского  атомных  флотов,  базирующихся  в
   Мурманской  и  Архангельской  областях,  ежегодно  образуется  до  тысячи
   кубических метров твердых и 5000 м3 жидких радиоактивных отходов.)
 . судоремонтные и судостроительные заводы как гражданского, так и  военного
   профиля  и   предприятия,   занимающиеся   переработкой   и   утилизацией
   радиоактивных  отходов  и  списанных  подводных  лодок   (Суда   «Лотта»,
   «Серебрянка», «Лепсе»,  «Володарский»  и  «Имандра»,  использующиеся  для
   хранения радиоактивных отходов и отработанного ядерного топлива);
 .  пункты  захоронения  радиоактивных  отходов  (на  Кольском  полуострове,
   находится пять мест для утилизации ядерных отходов);
— испытания ядерного оружия на  Новой  Земле;  (уже  проведено  132  ядерных
взрыва, из них 86 — в атмосфере и 8 — в Баренцевом и Карском морях.)
 . последствия выпадения радиоактивных осадков после аварии на Чернобыльской
   АЭС,  которые  сказываются  даже  в  этих   районах,   чем   доказывается
   практическая необратимость и недопустимость аварий;
 .  энергетические  ядерные  установки,  в  числе  которых  —   Кольская   и
   Билибинская атомные станции;
 . добыча и переработка естественно-радиоактивного сырья (лопарит, беделлит,
   перовскит);
 .  РИТЭГи  (радиоизотопные  термоэнерго-генераторы).  Вышедшие   из   строя
   установки представляют опасность аварийного радиоактивного  облучения  не
   только человека и животных, а и наземных и морских участков территории. И
   вопреки Европейским закону  России  о  радиационной  безопасности  доступ
   посторонних лиц ко многим РИТЭГам не ограничен.
  Мурманская область по количеству  ядерных  реакторов  на  душу  населения
превосходит  все  другие  области  и  страны.  Здесь  широко  распространены
объекты, применяющие различные ядерные  технологии.  На  58  предприятиях  и
учреждениях   области   используются   различные   радиоизотопные    приборы
технологического контроля. В Мурманске на РТП «Атомфлот» базируются 9  судов
с 13-ю водо-водяными реакторами под давлением.
             3.2. Круговорот химических соединений в экосистемах
  Все перечисленные предприятия приводят к  появлению  в  окружающей  среде
техногенных радионуклидов, влияние  которых  на  здоровье  человека  изучено
слабо. Но влиянием этих выбросов на среду не следует пренебрегать. В  первую
очередь оно будет пагубно сказываться на уникальной флоре и  фауне  северных
побережий и морей.
  Очень важно, что имеет  место  миграция  радионуклидов  по  экологическим
цепям. За время долгой арктической зимы (снежный  покров  более  9  месяцев)
газо-аэрозольные выбросы будут частично осаждаться  на  снег.  Во  время  же
бурной  арктической  весны  все  накопленные   зимой   в   снежном   покрове
радионуклиды превратятся в залповый сброс радиоактивности. Каков  путь  этих
радиоактивных потоков в арктической экосистеме?
  Радионуклиды,  выпадающие  из  атмосферы,  постепенно   накапливаются   в
почвенно-растительном покрове. В  ходе  накопления  нуклидов  происходит  их
радиоактивный  распад,   миграция   в   глубь   почвы   и   частичный   смыв
поверхностными водами в реки,  озера  и  моря.  Достаточно  мощным  является
загрязнение  радионуклидами  морей  при  различного  рода  захоронениях  РАО
(радиоактивных отходов). Многие морские  организмы  способны  накапливать  в
себе  радиоактивные  вещества,  даже  если  они  находятся  в  очень  низкой
концентрации. Следует заметить,  что  некоторые  радионуклиды  свинца-210  и
полония-210, поступают в организм с пищей.  Они  концентрируются  в  рыбе  и
моллюсках, поэтому люди, потребляющие много  рыбы  и  других  морепродуктов,
могут получить относительно высокие дозы внутреннего облучения.
  Даже  незначительные,   на   первый   взгляд,   количества   долгоживущих
радионуклидов, благодаря высокой степени накопления и концентрации, с  одной
стороны, и суммирования  эффекта  действия  в  череде  поколений,  с  другой
стороны, способны привести к негативным результатам.
  Известно, что арктические народы из-за этого получали  значительные  дозы
внутреннего  облучения  через  цепочку  ягель-олень-человек.  Это  в  первую
очередь   объясняется   концентрацией   радиоактивных   веществ   в   данной
трофической цепи и тяжело протекающим  выводом  радиоактивного  стронция  из
костной ткани организма человека.
  Однако, по мере более полного изучения указанных процессов люди научились
контролировать их и не  допускать  наступления  неблагоприятных  последствий
использования ядерного топлива.

                  3.3. Биологическое воздействие излучения
  В последние годы заметно увеличилось внимание к вопросам  безопасности  и
воздействия  на  окружающую  среду  ядерных  реакторов.  В  странах   запада
строительство ведется в условиях жесткого контроля уполномоченных органов  и
общественности. Это связано с различными  аспектами  ядерной  энергетики,  в
том числе такими, как возможность распространения ядерного  оружия.  Однако,
основная полемика сосредоточена вокруг потенциально  возможного  воздействия
ионизирующего излучения на население, не  только