Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования «Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» (ВЛГУ) Колледж инновационных технологий и предпринимательства ВЛГУ Реферат По дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» «Радиационная опасность». Выполнил: Ст.гр. ПКспк-220 Жариков Иван Проверил: Косян М. А. Владимир, 2021 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………3 1. РАДИАЦИОННАЯ ОПАСНОСТЬ…………………………………....……..4 2. ПРОБЛЕМА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АЭС……………………………………..6 2.1. Общая характеристика АЭС………………………………………………..6 2.2. Экологические проблемы АЭС…………………………………………….8 2.3. Аварийные ситуации АЭС. Чернобыльская катастрофа………………...10 2.4. Пути решения проблем использования АЭС……………………………..11 ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….13 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………….14 Введение Данная тема была, есть и будет актуальной во все времена, так как ее значение для общества велико. Известно каждому, что используемыми источниками энергии в настоящее время являются: источники органического происхождения – это древесное топливо и т.д., также гидравлическая энергия – реки, водоемы. Однако, запасы полезных ископаемых распределяются не равномерно. Но в итоге, широкое использование этих ресурсов может привести к экологической катастрофе. Как любая крупномасштабная техногенная деятельность человека и как любой другой энергетический объект, атомные электростанции влияют на состояние экосистемы. Быстрое развитие ядерной энергетики и широкое внедрение источников ионизирующих излучений в различных областях науки, техники и народного хозяйства создали потенциальную угрозу радиационной опасности для человека и загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами. Аварии на предприятиях этих отраслей могут привести к массовому поражению людей на больших территориях. Цель данной работы – рассмотреть радиационную опасность и проблему использования АЭС. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1. Изучить радиационную опасность. 2. Дать общую характеристику АЭС. 3. Охарактеризовать экологические проблемы АЭС. 4. Рассмотреть аварийные ситуации АЭС, чернобыльскую катастрофу. 5. Выявить пути решения проблем использования АЭС. 1. Радиационная опасность Радиация – это способность отдельных частиц к излучению или распространению энергии в пространство. Сила такой энергии является очень мощной и оказывает воздействие на вещества, в результате чего появляются новые ионы с разными зарядами. Радиоактивность – это свойство веществ и предметов выделять ионизирующее излучение, т.е. они становятся источниками радиации.Источники радиации имеют естественное, природное и искусственное происхождение. К природным источникам облучения относятся: радиоактивные вещества, расположенные в недрах земной коры; излучение из космического пространства; каменный уголь в печи; многочисленные терриконы. К искусственным источникам облучения относятся: атомные реакторы АЭС, атомных подводных лодок и исследовательских лабораторий; склады радиоактивных веществ; захоронения атомных отходов; ядерные боеприпасы; рентгеновские лучи в медицине [3, c. 128]. По результатам проведенных научных экспериментов и исследований, опасность радиации и вред ионизирующего излучения на человека заключается в следующем: заряженные ионы, которые проникают в ткани и части человеческого организма, вступают в постоянное взаимодействие с молекулами, из-за чего последние приобретают положительный заряд и разрывают естественные природные химические связи и крепления. Почему ионизирующие излучения вредны для человека? По этой причине измененные ионным путем молекулы и ткани человеческого организма могут мутировать, видоизменять свою биологическую структуру, увеличиваться в размерах, провоцировать кровотечения и другие побочные процессы. По причине усиленного воздействия на человеческий организм ионизирующих веществ у человека могут развиваться онкологические проблемы, множественные опухоли. Также из-за облучения радиацией выпадают волосы, сжигается критическая масса тела, наступает анемия, повреждается костный мозг. Радиационное воздействие на человека заключается в нарушении жизненных функций различных органов (главным образом органов кроветворения, нервной системы, желудочно-кишечного тракта) и развитии лучевой болезни под влиянием ионизирующих излучений. Радиоактивное загрязнение вызывается воздействием альфа-, бета- и гамма- ионизирующих излучений и обуславливается выделением при аварии непрореагированных элементов и продуктов деления ядерной реакции (радиоактивный шлак, пыль, осколки ядерного продукта), а также образованием различных радиоактивных материалов и предметов (например, грунта) в результате их облучения [7, c. 141]. Рассмотрим дозу облучения и ее влияние на организм (табл. 1). Таблица 1 – Доза облучения и ее воздействие на человека Значение поглощенной дозы, рад Степень воздействия на человека 10000 рад (100 Гр.) Летальная доза, смерть наступает через несколько часов или дней от повреждения центральной нервной системы. 1000 – 5000 рад (10-50 Гр.) Летальная доза, смерть наступает через одну-две недели от внутренних кровотечений (истончаются клеточные мембраны), в основном в желудочно-кишечном тракте. 300-500 рад (3-5 Гр.) Летальная доза, половина облученных умирают в течение одного-двух месяцев от поражения клеток костного мозга. 150-200 рад (1,5-2 Гр.) Первичная лучевая болезнь (склеротические процесс, изменения в половой системе, катаракта, иммунные болезни, рак). Тяжесть и симптомы зависят от дозы излучения и его типа. 100 рад (1 Гр) Кратковременная стерилизация: потеря способности иметь потомство. 30 рад Облучение при рентгене желудка (местное). 25 рад (0,25 Гр.) Доза оправданного риска в чрезвычайных обстоятельствах. 10 рад (0,1 Гр.) Вероятность мутации увеличивается в 2 раза. 3 рад Облучение при рентгене зубов. 2 рад (0,02 Гр) в год Доза облучения, получаемая персоналом, работающим с источником ионизирующего излучения. 0,2 рад (0,002 Гр. или200 миллирад) в год Доза облучения, которую получают сотрудники промышленных предприятий, объектов радиационно-ядерных технологий. 0,1 рад (0,001 Гр.) в год Доза облучения, получаемая средним россиянином. 0,1-0,2 рад в год Естественный радиационный фон Земли. 84 микрорад/час Полёт на самолёте на высоте 8 км. 1 микрорадПросмотр одного хоккейного матча по телевизору. Вред радиоактивных элементов и воздействие радиации на человеческий организм активно изучается учёными всего мира. Доказано, что в ежедневных выбросах из АЭС содержится радионуклид «Цезий-137», который при попадании в организм человека вызывает саркому (разновидность рака), «Стронций-90» замещает кальций в костях и грудном молоке, что приводит к лейкемии (раку крови), раку кости и груди. А даже малые дозы облучения «Криптоном-85» значительно повышают вероятность развития рака кожи [2, c. 103]. 2. Проблема использования АЭС 2.1. Общая характеристика АЭСАтомные электростанции (АЭС) – это ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях применения, располагающаяся в пределах определенной проектом территорий, на которой для осуществления этой цели используется ядерный реактор и комплекс необходимых систем, устройств, оборудований, сооружений с необходимым персоналом. Во второй половине 40 – ых годов была создана первая атомная бомба (испытания проходили 29 августа 1949 года), советские ученые разрабатывали первые проекты использования атомной энергии, главным направлением стала электроэнергетика. В 1948 году И. В. Курчатов вместе с партией и правительством предложили начать первые работы на практике. В 1950 году в мае, около поселка Обнинск Калужской области начала строится первая в мире АЭС. Именно на этом месте, спустя 4 года, 27 июня 1954 года была запущен первая промышленная атомная электростанция с мощностью 5 МВт. Однако, уже в 1958 году создана Сибирская АЭС мощностью 100 МВт, а позже было достигнуто до 600 МВт. Разработкой АЭС занимались не только на территории СССР, но и за ее пределами. В 1956 году была запущена первая АЭС мощностью 46 МВт в Колдер – Холле (Великобритания). Спустя год, стартовала следующая АЭС мощностью 60 МВт в Шиппингпорте (США). В 1979 году после серьезной аварии на Три – Майл – Айленд (США), они прекратили строительство АЭС до 2017 года, хотя в планах постройка двух новых реакторов. В 1986 году на территории России в Чернобыле произошла огромная катастрофа, которая повлекла за собой гибель большого числа людей. Она заставила специалистов пересмотреть проблему безопасности АЭС и задуматься о повышении безопасности. Хочется отметить, что крупнейшая АЭС находится в Японском городе – работают пять кипящих ядерных реакторов и два усовершенствованных, с мощностью 8, 212 ГВт. Последняя крупнейшая авария, произошедшая в Японии в марте 2011 года. Причиной стало сильное землетрясения, после чего последовало цунами. Доля атомной энергетики в мировом производстве электрической энергии составляет 17 % (около 2000 млрд. кВт*ч). По данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) мировую атомную энергетику представляют 450 атомных реакторов, работающих в 31 стране. Три страны мира, в которых доля атомных электростанций (АЭС) в общей выработке электроэнергии наибольшая – это Франция (77 %), Бельгия (56 %) и Швеция (56 %). В США она составляет 19 %, а в России – 11 % (~120 млрд. кВт*ч). На территории России расположены 9 наиболее крупных электростанций из числа построенных до 90-х гг. Из них 8 – в Европейской части России: это Курская, Тверская, Нововоронежская, Ленинградская, Балаковская, Белоярская, Кольская АЭС и Билибинская АСТ. Самая крупная АЭС России – Курская – имеет мощность 4000 МВт. На этих станциях установлено 29 энергоблоков с реакторами различного типа, в том числе 11 реакторов устаревшего типа РБМК-1000, такие, как на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС) [7, c. 146]. Далее хотелось бы затронуть достоинства АЭС. Главное преимущество - это независимость от источников топлива, так как его используют небольшими объемами; Большой плюс в том, что малые затраты уходят на перевозку ядерного топлива, в сравнении с традиционным. Для России это очень выгодно, потому что доставка из Сибири дорого; Еще одно преимущество АЭС, сказалось в стоимости производимой электроэнергии, во времена энергетических кризисов, которые происходили с начала 70 – х годов. Падают цены на нефть, автоматически снижается конкурентоспособность АЭС; По подсчетам, составленных на основе проектов в 2000 – х годах, затраты на строительство АЭС составляют 2300 $ за кВт. Прогнозы на стоимость проектов в настоящее время равны 2000$ за кВт (на 35% выше, чем для угольных; на 45% - газовых ТЭС) [3, c. 135]. 2.2. Экологические проблемы АЭС О вреде атомных электростанций можно говорить вечно. Последствия, произошедшие под влиянием АЭС, оказались, губительны для людей и окружающей среды. Все прекрасно понимают, насколько это серьезно, но так и ничего не предпринимают, слышны только последующие действия, которые так и не воспроизводят в реальность. АЭС имеют ограниченный временной ресурс работы: ~ 25-30 лет. Такой короткий срок службы АЭС объясняется тем, что со временем, несмотря на все меры защиты, оборудование станции становится опасным в радиационном отношении. Наблюдается также явление «охрупчивания», когда под влиянием нейтронного облучения металлические конструкции теряют прочность и становятся хрупкими. До недавнего времени основные экологические проблемы АЭС связывались с захоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих АЭС после окончания допустимых сроков эксплуатации. Имеются данные, что стоимость таких ликвидационных работ составляет от 1/6 до 1/3 от стоимости самих АЭС. При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в среду крайне незначительны. Суммарный выброс продуктов деления от содержащихся в реакторе составил от 3,5% (63 кг) до 28% (50 т). В процессе ядерных реакций выгорает лишь 0,5-1,5% ядерного топлива. Ядерный реактор мощностью 1000 МВт за год работы выделяет около 60 тонн радиоактивных отходов. Часть их подвергается переработке, а основная масса требует захоронения. Технология захоронения довольно сложная и дорогостоящая. Отработанное топливо обычно перегружается в бассейны выдержки, где за несколько лет существенно снижается радиоактивность и тепловыделение. Захоронение обычно проводится на значительных глубинах, которые располагаются друг от друга на таком расстоянии, чтобы исключалась возможность атомных реакций. Неизбежный результат работы АЭС - тепловое загрязнение. На единицу получаемой энергии здесь оно в 2- 2,5 раза больше, чем на ТЭС (табл. 2). Таблица 2 – Воздействие АЭС на окружающую среду [1, c. 2] Факторы воздействия на среду АЭС Топливо 1 ,5 тонн урана или 1000 тонн урановой руды Отходы: углекислый газ, сернистый ангидрид и другие соединения 60 тонн 2 тонны Радиоактивные излучения (РИ). Это самая главная опасность атомной энергетики. РИ оказывает пагубное влияние на все живые организмы. Специфическая особенность радиоактивных излучений: они не воспринимаются органами чувств человека и даже при смертельных дозах не вызывают болевых ощущений в момент облучения; в этом их «коварство» [5, c. 41]. В целом можно перечислять следующие воздействия АЭС на среду: - разрушение экосистем и их элементов (почв, грунтов, водоносных структур и т. п.) в местах добычи руд (особенно при открытом способе); - изъятие земель под строительство самих АЭС. Особенно значительные территории отчуждаются под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется прудохладитель площадью около 800-900 га. Пруды могут заменяться гигантскими градирнями с диаметром у основания 100-120 м и высотой, равной 40-этажному зданию; - изъятие значительных объемов вод из различных источников и сброс подогретых вод. В случае попадания этих вод в реки и другие источники, в них наблюдается потеря кислорода, увеличивается вероятность цветения, возрастают явления теплового стресса у гидробионтов; - не исключено радиоактивное загрязнение атмосферы, вод и почв в процессе добычи и транспортировки сырья, а также при работе АЭС, складировании и переработке отходов, их захоронениях [4, c. 37]. 2.3. Аварийные ситуации АЭС. Чернобыльская катастрофаГлавную экологическую опасность АЭС стали связывать с возможностью аварий. Хотя вероятность их на современных АЭС и невелика, но и она не исключается. Взрыв четвертого энергоблока Чернобыльской атомной электростанции – одна из таких ситуаций. 9 сентября 1982 года на ЧАЭС произошла первая авария – во время пробного пуска 1-го энергоблока разрушился один из технологических каналов реактора, была деформирована графитовая кладка активной зоны. Пострадавших не было, ликвидация последствий ЧП заняла около трех месяцев. В ночь на 26 апреля 1986 года на 4-м энергоблоке ЧАЭС проводились испытания турбогенератора. Планировалось остановить реактор (при этом планово была отключена система аварийного охлаждения) и замерить генераторные показатели. Безопасно заглушить реактор не удалось. В 1 час 23 минуты мск на энергоблоке произошел взрыв и пожар [8]. Авария на Чернобыльской АЭС вызвала крупномасштабное радиоактивное заражение местности, зданий, сооружений, дорог, лесных массивов и водоемов не только на Украине, но и далеко за еѐ пределами. На волю вырвалось более 8 тонн топлива, которое содержало плутоний и другие высокорадиоактивные продукты распада, а также радиоактивное графитовое вещество. ЧП стало крупнейшей катастрофой в истории атомной энергетики: была полностью разрушена активная зона реактора, здание энергоблока частично обрушилось, произошел значительный выброс радиоактивных материалов в окружающую среду. Интенсивный пожар продолжался 10 суток, за это время суммарный выброс радиоактивных материалов в окружающую среду составил около 380 млн кюри. Радиоактивному загрязнению подверглось более 200 тыс. кв. км, из них 70% – на территории Украины, Белоруссии и России. Впоследствии загрязнение было отмечено в арктических областях СССР, Норвегии, Финляндии и Швеции. Последствия радиоактивного заражения: - мутации; - раковые заболевания (щитовидной железы, молочной железы, легкого, желудка, кишечника, лейкоз); - наследственные нарушения; - стерильность яичников у женщин; - слабоумие и др. Итог Чернобыльской катастрофы: погибло 80 тыс. человек; пострадало более 3 млн. человек, из которых 1 млн. – дети. Чернобыль принес убытки, сравнимые с бюджетами целых государств [6]. 2.4. Пути решения проблем использования АЭС 1) Концептуальные основы обращения с РАО. Надёжная защита биосферы от жидких РАО возможна со значительно меньшими затратами, если использовать геологические барьеры безопасности. В мире накоплен опыт эксплуатации десятков тысяч скважин, через которые в подземные горизонты, залегающие на глубинах от нескольких сотен до нескольких тысяч метров, закачивались различные промышленные, токсические и радиоактивные отходы. При подборе благоприятных геологических условий недра планеты способны удерживать в ограниченных объёмах различные вещества в твёрдом и жидком виде, сохраняя стабильность своих структур в течение миллионов лет. Обезвреживание радиоактивных отходов сводится в основном к трем задачам: - к совершенствованию технологий с целью уменьшения образования отходов при работе реакторов; - к переработке отходов для их консолидации (то есть скрепления, связывания) и уменьшения опасности от распространения в окружающей среде; - к надежной изоляции отходов от биосферы и человека за счет создания могильников разных типов. 2) Отработавшее ядерное топливо. Для обеспечения безопасного хранения ОЯТ необходимо поддержание подкритичности в местах его массового хранения, а также соблюдать требования теплоотвода и водно-химического или газохимического режима с наружной стороны оболочек твэлов, поскольку оболочки представляют собой основной барьер на пути выхода радиоактивных продуктов. В США, Канаде, Швеции, Швейцарии, Финляндии разработана концепция удаления отработавшего ядерного топлива в глубокие геологические формации, в вертикальные буровые скважины (или штреки) в кристаллических породах и соляных пластах. Захоронение планируется на глубинах не менее 500-600 м в шурфах, которые располагаются друг от друга на таком расстоянии, чтобы исключалась возможность ядерной реакции. Все способы, относящиеся к этому варианту, могут быть объединены в три группы: хранение в поверхностных сооружениях, захоронение в глубокие геологические формации, и захоронение на дно морей и океанов. Каждое из этих направлений в свое время считалось надежным. Однако последнее из них в настоящее время уже запрещено, поскольку ненадежность его стала очевидной [1, c. 4]. 3) Демонтаж АЭС. Геоэкологи предлагают такое решение проблемы: минимум дезактивации, минимум разборки оборудования, фиксация в здании реактора барьерами безопасности остатков радиоактивного оборудования, включая корпус реактора и основные трубопроводы, и создание на его месте «техногенного месторождения» металлов. Теплоноситель реактора и дезактивационные воды, если позволяют геологические условия в месте расположения АЭС, можно удалить в глубинные пласты коллекторы. Планируемые к строительству АЭС должны размещаться с учётом потребностей в энергии, наличия соответствующей инфраструктуры, транспорта, промышленности, кадров и т.п. Игнорирование условий обращения с РАО в период эксплуатации АЭС и после её останова приведёт к потерям примерно в миллиард долларов. При выборе места строительства АЭС нужно учитывать также геологические условия для сооружения полигона, предназначенного для изоляции жидких РАО. 4) Мониторинг. К объектам экологического мониторинга АЭС относятся: окружающая среда в пределах санитарно-защитной зоны и зоны наблюдения АЭС, в том числе атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, земли (почва); источники поступления загрязняющих веществ в результате основной деятельности АЭС; источники антропогенного воздействия на окружающую среду, в том числе производственные объекты, пускорезервные котельные, автотранспортные хозяйства, агропромышленные хозяйства, ремонтно-строительные цеха; размещение опасных отходов (нерадиоактивных); иные виды деятельности на атомных станциях, способные оказать прямое или косвенное воздействие на окружающую среду и человека [9]. Заключение Таким образом, атомные электростанции более экологичны для окружающей среды, чем ГЭС и ТЭС. Но АЭС могут нанести большой вред, если халатно относиться к своей работе на АЭС. Принцип работы атомных электростанций заключается в делении атома с помощью нейтрона. В результате этого процесса высвобождается колоссальный объем энергии. Казалось бы, атомная энергетика - это исключительное благо для человечества. Однако история доказала обратное. В частности, крупная трагедии - авария на советской Чернобыльской АЭС в 1986 году продемонстрировала опасность, которую несет в себе «мирный» атом. Развитие ядерной энергетики ставит перед человечеством качественно новые экологические задачи: применять новые технологии при строительстве АЭС; необходимо вкладывать деньги в разработку новых, более безопасных атомных реакторов; применять новые методы захоронения радиоактивных отходов. Предотвращение быстро надвигающегося эколого-экономического кризиса возможно лишь при переходе к широкому прямому использованию нетрадиционных источников энергии – энергии ветра, приливов, Солнца и внутренней энергии Земли. Список использованной литературы 1. Афанасьева, Е. А. Основные проблемы энергетики и возможные способы их решения / Е. А. Афанасьева, М. Д. Кислякова // Молодой ученый. — 2017. — № 40 (174). — С. 1-4. 2. Брюхань, Ф.Ф. Промышленная экология: Учебник / Ф.Ф. Брюхань, М.В. Графкина, Е.Е. Сдобнякова. - М.: Форум, 2017. - 208 c. 3. Воронков, Н.А. Экология: общая, социальная, прикладная. Учебник для студентов вузов / Н.А. Воронков.- М.: Агар, 2016. – 424 с. 4. Данилов, П. В. Характеристика продуктов аварии при радиоактивном загрязнении местности при авариях на АЭС и других РОО / П. В. Данилов, К. В. Жиганов, А. В. Пронин, Е. С. Титова // Молодой ученый. — 2017. — № 15 (149). — С. 35-38. 5. Данилов, П. В. Использование ионизирующих излучений в промышленности, медицине и других областях / Данилов П. В., Жиганов К. В., Пронин А. В // Молодой ученый. – 2016. — № 23 (127). — С. 40–43. 6. Катастрофа на Чернобыльской АЭС. [Сайт] – Режим доступа: http://ochaes.ru/ (дата обращения: 05.10.2020). 7. Михнюк, Т.Ф. Охрана труда и основы экологии / Т.Ф. Михнюк. - М.: Минск: Вышэйшая школа, 2018. - 356 c. 8. Чернобыль [сайт] – Режим доступа: http://nepoznannoe.org/HTM/chernobil.htm (дата обращения: 05.10.2020). 9. Энергетическая безопасность России // Государственная информационная система в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. URL: http://gisee.ru/articles/smi/1279/ (дата обращения: 05.10.2020).