Мировые тенденции в сфере энергетике Нетрадиционные виды энергетики Солнечная коллектор Обзор зарубежного опыта строительства АЭС Реакторная установка БН-600 Экологические проблемы гидроэнергетики Атомная энергетика

Экологические проблемы энергетики

Продукты ядерного деления

(ПЯД) представляют собой сложную смесь более чем 200 радиоактивных изотопов 36 элементов (от цинка до гадолиния). Большую часть активности составляют короткоживущие радионуклиды. Так, через 7, через 49 и через 343 суток после взрыва активность ПЯД снижается соответственно в 10, 100 и 1000 раз по сравнению с активностью через час после взрыва. Выход наиболее биологически значимых радионуклидов приведен в таблице 23. Кроме ПЯД радиоактивное загрязнение обусловлено радионуклидами наведенной активности ( 3Н, 14С., 28Al, 24Nа, 56Mn, 59Fe, 60Cо и др.) и неразделившейся частью урана и плутония. Особенно велика роль наведенной активности при термоядерных взрывах.

При ядерных взрывах в атмосфере значительная часть осадков (при наземных взрывах до 50%) выпадает вблизи района испытаний. Часть радиоактивных веществ задерживается в нижней части атмосферы и под действием ветра перемещается на большие расстояния, оставаясь примерно на одной и той же широте. Находясь в воздухе примерно месяц, радиоактивные вещества во время этого перемещения постепенно выпадают на Землю. Большая часть радионуклидов выбрасывается в стратосферу (на высоту 10-15 км), где происходит их глобальное рассеивание и в значительной степени распад. Нераспавшиеся радионуклиды выпадают по всей поверхности Земли. Дозы облучения населения от глобальных выпадений незначительны

Дозы облучения населения от глобальных выпадений в год.

  Зона

Индивидуальная ожидаемая доза, мЗв

Вклады отдельных видов облучения, %

внешнее

внутреннёе.

пища

воздух

Умеренный пояс Северного полушария

4.5

24

71

5

Умеренный пояс Южного полушария

3.1

8

90

2

Весь земной шар

3.8

18

79

3

    

Годовые дозы облучения населения коррелируют с частотой испытаний. Так, в 1963 году коллективная среднегодовая доза, связанная с ядерными испытаниями, составила ../simages/neaeq.gif (64 bytes)7% дозы облучения от естественных источников. К 1966 году она снизилась до 2%, а к началу 80-ых годов уменьшилась до 1%. В дальнейшем формирование доз будет происходить практически только за счет 14C.

Суммарная ожидаемая коллективная эффективная доза от всех испытаний, произведенных к настоящему времени, составит в будущем около 3 *107 чел-Зв. К 1980г. человечество получило лишь ../simages/neaeq.gif (64 bytes)12% этой дозы. Из этой суммарной дозы основной вклад дадут следующие радионуклиды:

14C

Т1/2 = 5730 лет

69% общей дозы;

137Сs

Т1/2 = 30 лет

14%;

95Zr

Т1/2 = 65 дней

5.3%;

90Sr

Т1/2 = 28 лет

3.2%;

106Ru

Т1/2 = 373 дня

2.2%;

144Ce

Т1/2 = 285 дней

1.4%;

3H

Т1/2 = 12 лет

1.2%;

131I

Т1/2 = 8 дней

0.9%;

 

Атомная энергетика

    Источником облучения, вокруг которого ведутся наиболее интенсивные споры, являются атомные электростанции. Преимущество атомной энергетики состоит в том, что она требует существенно меньших количеств исходного сырья и земельных площадей, чем тепловые станции, не загрязняет атмосферу дымом и сажей. Опасность состоит в возможности возникновения катастрофических аварий реактора, а также в реально не решенной проблеме утилизации радиоактивных отходов и утечке в окружающую среду небольшого количества радиоактивности.

Расход природных ресурсов для производства 1 ГВт в год электроэнергии в угольном и ядерном топливных циклах

Ресурс

Ядерный
топливный цикл

Угольный топливный цикл

Земля, га

20-60

100-400

Вода, млн. м3

32

21

Материалы (без топлива), тыс. т

16

12

Кислород, млн. т

8

 *- При содержании урана в руде менее 0.1%.
**- При прямоточном охлаждении.

      К концу 20 века . в 26 странах работало 345 ядерных реакторов, вырабатывающих электроэнергию. Их мощность составляла 220 ГВт или 13% суммарной мощности всех источников электроэнергии. К 1994 году в мире работало 432 атомных реактора, их суммарная мощность составила 340 ГВт.

    Производство электроэнергии на АЭС является одним из звеньев ядерного топливного цикла, производственная и дозовая структура которого показана в таблице

Ядерный топливный цикл.

Основные этапы

Оценки ожидаемой коллективной эффективной эквивалентной дозы (мкЗв) на 1ГВт электроэнергии

Персонал

Население

Добыча топлива

0.9

0.5

Обогащение

0.1

0.04

Изготовление ТВЭЛов *

1

0.0002

Реакторы

10

4

Регенерация

10

1

Захоронение отходов

?

?

* ТВЭЛ - тепловыделяющий элемент.В процессе работы ядерных реакторов в них накапливается огромное количество продуктов ядерного деления и трансурановых элементов

   В условиях нормальной эксплуатации АЭС выбросы радионуклидов во внешнюю среду незначительны и состоят в основном из радионуклидов йода и инертных радиоактивных газов (Хе, Сг), периоды полураспада которых (за исключением изотопа 85Кг) в основном не превышают нескольких суток. Эти нуклиды образуются в процессе деления урана и могут просачиваться через микротрещины в оболочках твэлов (тепловыделяющие элементы, содержащие внутри себя уран). Так, в течении 1992 года максимальные среднесуточные радиоактивные выбросы на АЭС России в процентах от допустимой нормы составили (ИРГ - инертные радиоактивные газы):

    1. На АЭС с ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор):
        -     йода от 0.02 до 54%,
        -     ИРГ от О.15 до 10%.
    2. На АЭС с РБМК (реактор большой мощности канальный):
        -     йода от 0.02 до 24%,
        -     ИРГ от 0.02 до 55%.
    Среднесуточный допустимый выброс равен :
        -     по йоду 0.01 Ки/сут • 1000 МВт,
        -     по ИРГ 500 Ки/сут • 1000 МВт.
    90% всей дозы облучения, возможной в результате выброса на атомной станции и обусловленной короткоживущими изотопами (йод, ИРГ), население получает в течение года после выброса, 98% - в течение 5 лет. Почти вся доза приходится на людей, живущих вблизи АЭС. Дозы облучения обычно значительно ниже установленных пределов для отдельных лиц из населения (0.5 бэр/год).

Вклады различных источников радиации

      Долгоживущие продукты выброса (137Сз, 90Ce,85Кг и др.) распространяются по всему земному шару. Оценка ожидаемой коллективной эквивалентной дозы от облучения такими изотопами составляет 670 чел-Зв на каждый ГигаВатт вырабатываемой электроэнергии.

      Приведенные выше оценки получены в предположении, что ядерные реакторы работают нормально. Вклады различных источников облучения в этом случае приведены на рисунке. Количество радиоактивных веществ, поступивших в окружающую среду при аварии, существенно больше. Известно, что за период с 1971 по 1984 гг. в 14 странах мира произошла 151 авария на АЭС.


Конструкция реакторной установки БРЕСТ-1200