Плюсы и минусы атомной энергетики.
реклама
Абзалова Ильнара МОУ «СОШ»№ 1 10 Г класс Предметом исследования в данной работе является выяснение важнейших факторов развития атомной энергетики. Объект исследования- получение энергии на атомных электростанциях. Задача исследования- рассмотрение преимущества АЭС перед другими станциями, а так же какую опасность они представляют для всего человечества. Введение Что такое энергетика? Энергет ика - это область народного хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии. Ядерная энергетика является отраслью энергетики, которая использует атомную энергию (ядерную энергию) в целях выработки электрического тока и параллельно тепловой энергии. Атомное ядро любого химического элемента состоит из протонов и нейтронов, связанных между собой ядерными силами. Ядра, имеющие одинаковое число протонов, но разное число нейтронов, называются изотопами. У легких и средних ядер число протонов и нейтронов примерно одинаково. Ядра с одинаковым массовым числом А называются изобарами, а с одинаковым числом нейтронов изотонами. Экспериментальные измерения масс атомных ядер, выполненные с большой точностью, показывают, что масса ядра всегда меньше суммы масс составляющих его нуклонов. Энергия связи - это энергия, которую необходимо затратить, чтобы разделить ядро на составляющие его нуклоны. Основными видами радиоактивного распада являются: • α-распад – испускание ядрами α-частиц, Радиоактивность – свойство атомных ядер самопроизвольно изменять свой состав в результате испускания частиц или ядерных фрагмен • β-распад – испускание (или поглощение) лептонов, • γ-распад – испускание γ-квантов. Радиоактивность Радиоактивность – свойство атомных ядер самопроизвольно изменять свой состав в результате испускания частиц или ядерных фрагментов. Основными видами радиоактивного распада являются: • α-распад – испускание ядрами αчастиц, • β-распад – испускание (или поглощение) лептонов, • γ-распад – испускание γ-квантов. При реакции деления выделяется очень большая энергия. Энергия деления высвобождается в виде кинетической энергии ядеросколков, кинетической энергии испускаемых ядрами-осколками электронов, гамма-квантов, нейтрино, нейтронов. Основная часть энергии деления приходится на энергию ядеросколков, поскольку под действием кулоновских сил отталкивания они приобретают большую кинетическую энергию. Основная часть энергии деления выделяется в виде кинетической энергии ядер-осколков. При захвате нейтрона ядро деформируется, образуется перетяжка, в которой кулоновское отталкивание положительно заряженных осколков оказывается большим, чем взаимное притяжение, обусловленное ядерными силами. В результате осколки разделяются с большими скоростями, при этом выбрасываются один три нейтрона. Различные частицы (нейтроны, протоны, электроны, гаммакванты и т.д.) могут взаимодействовать с атомными ядрами. В процессе экспериментальных исследований энергетической зависимости сечения взаимодействующих частиц и различных атомных ядер было обнаружено, что при определенных энергиях значения сечений резко возрастают, а при дальнейшем увеличении энергии снова уменьшаются. Это явление называется резонансом. При делении тяжелых ядер образуется несколько свободных нейтронов. Это позволяет организовать так называемую цепную реакцию деления, когда нейтроны, распространяясь в среде, содержащей тяжелые элементы, могут вызвать их деление с испусканием новых свободных нейтронов. Если среда такова, что число вновь рождающихся нейтронов увеличивается, то процесс деления лавинообразно нарастает. В случае, когда число нейтронов при последующих делениях уменьшается, цепная ядерная реакция затухает. Для получения стационарной цепной ядерной реакции, очевидно, необходимо создать такие условия, чтобы каждое ядро, поглотившее нейтрон, при делении выделяло в среднем один нейтрон, идущий на деление второго тяжелого ядра. Особенность ядерного реактора состоит в том, что 94% энергии деления превращается в теплоту мгновенно, т.е. за время, в течение которого мощность реактора или плотность материалов в нем не успевает заметно измениться. Поэтому при изменении мощности реактора тепловыделение следует без запаздывания за процессом деления топлива. Однако при выключении реактора, когда скорость деления уменьшается более чем в десятки раз, в нем остаются источники запаздывающего тепловыделения (гамма- и бета-излучение продуктов деления), которые становятся преобладающими. Энергетический ядерный реактор - это устройство, в котором осуществляется управляемая цепная реакция деления ядер тяжелых элементов, а выделяющаяся при этом тепловая энергия отводится теплоносителем. Технические требования: 1)простота конструкции; 2)механическая устойчивость и прочность в потоке теплоносителя, обеспечивающая сохранение размеров и герметичности; 3)малое поглощение нейтронов конструкционным материалом твэла и минимум конструкционного материла в активной зоне; 4)отсутствие взаимодействие ядерного топлива и продуктов деления с оболочкой твэлов, теплоносителем и замедлителем при рабочих температурах. Реакторы классифицируют: 1)по уровню энергии нейтронов, участвующих в реакции деления; 2)по принципу размещения топлива и замедлителя; 3)по целевому назначению; 4)по виду замедлителя и теплоносителя и их физическому состоянию. Ядерные реакторы делятся на несколько групп: 1)по конструктивным особенностям активной зоны - на корпусные и канальные; 2)по типу теплоносителя водяные, тяжеловодные, натриевые; 3)по типу замедлителя на водяные, графитовые, тяжеловодные и др. Для энергетических целей, для производства электроэнергии применяются: 1)водо-водяные реакторы с некипящей или кипящей водой под давлением; 2)уран-графитовые реакторы с кипящей водой или охлаждаемые углекислым газом; 3)тяжеловодные канальные реакторы В зависимости от назначения ядерные реакторы бывают: 1)энергетические; 2)конверторы и размножители; 3)исследовательские и многоцелевые; 4)транспортные и промышленные. Атомная электростанция (АЭС), электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Генератором энергии на АЭС является атомный реактор. Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжёлых элементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию. В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горючем (в основном 233U, 235U. 239Pu). При делении 1 г изотопов урана или плутония высвобождается 22 500 квт ч, что эквивалентно энергии, содержащейся в 2800 кг условного топлива. Ядерное топливо, вещество, которое используется в ядерных реакторах для осуществления ядерной цепной реакции деления. Существует только одно природное Я. т. — урановое, которое содержит делящиеся ядра 235U, обеспечивающие поддержание цепной реакции (ядерное горючее), и т. н. "сырьевые" ядра 238U, способные, захватывая нейтроны, превращаться в новые делящиеся ядра 239Ри, не существующие в природе (вторичное горючее): Вторичным горючим являются также не встречающиеся в природе ядра 233U, образующиеся в результате захвата нейтронов сырьевыми ядрами 232Th: Ядерное топливо используется в ядерных реакторах, тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) которых представляют собой обычно металлические оболочки различной формы и длины, содержащие Я. т. и герметично заваренные. По химическому составу ядерное топливо может быть металлическим (включая сплавы), окисным, карбидным, нитридным. Доза облучения(Гр) Степень лучевой болезни От 0,25 до 1 Видимых нарушений нет. Возможны изменения в крови. Трудоспособность нарушена. 1-2 Легкая (1) Через 2-3 часа Несильная тошнота с рвотой. Проходит в день облучения 100% выздоровление без отсутствия лечения 2-4 Средняя(2) Через 1-2 часа Длится 1 сутки Рвота, слабость, недомогание. 100% выздоровление при условии лечения 4-6 Тяжелая (3) Через 20-40 минут Сильное недомогание, очень высокая температура Выздоровление у 50-80% при условии спец. лечения Более 6 Крайне тяжелая(4) Через 20-30 минут Эритема кожи, высокая температура Выздоровление у 30-50% при условии спец. лечения. 6-10 Более 10 Начало проявления первичной реакции Характер первичной реакции Переходная форма( исход не предсказуем) Встречается крайне редко (100%-ный смертный исход) Последствия облучения Дозовые пределы Группа и название критических органов человека Предельно допустимая доза для категории А за год (бэр) I. Всё тело, красный костный мозг 5 0,5 II. Мышцы, щитовидная железа, печень, жировая ткань, лёгкие, селезёнка, хрусталик глаза, желудочно-кишечный тракт 15 1,5 30 3 III. Кожный покров, кисти, костная ткань, предплечья, стопы, лодыжки Предел дозы для категории Б за год,(бэр) За 40 лет развития атомной энергетики в мире построено около 400 энергоблоков в 26 странах мира с суммарной энергетической модностью около 300 млн. кВт. Основными преимуществами атомной энергетики являются высокая конечная рентабельность и отсутствие выбросов в атмосферу продуктов сгорания (с этой точки зрения она может рассматриваться как экологически чистая), основными недостатками потенциальная опасность радиоактивного заражения окружающей среды продуктами деления ядерного топлива при аварии (типа Чернобыльской или на американской станции Тримайл Айленд) и проблема переработки использованного ядерного топлива.
