По квантовой физике «Ядерная энергетика»

метки: Атомный, Ядерный, Электростанция, Топливо, Энергетик, Станция, Момент, Использование

Введение, Актуальность выбранной темы в том, что, Ядерная энергетика, Обычно для получения ядерной энергии используют

Хотя в любой области энергетики первичным источником является ядерная энергия (например, энергия солнечных ядерных реакций в гидроэлектростанциях и электростанциях, работающих на органическом топливе, энергия радиоактивного распада в геотермальных электростанциях), к ядерной энергетике относится лишь использование управляемых реакций в ядерных реакторах.

Ядерная энергия производится в, Цель данной работы – рассмотреть ядерную энергетику, Исходя из поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:

• рассмотреть теоретические основы ядерной энергетики
• изучить роль ядерной энергетики в мире

  Данная работа состоит из введения, основной части, заключения и списка использованной литературы.

  1.

Теоретические основы ядерной энергетики

1.1. Ядерное топливо

Ядерное топливо – материал, используемый в ядерных реакторах для проведения управляемой цепной реакции. Оно чрезвычайно энергоемко и небезопасно для человека, что накладывает ряд ограничений на его использование. Рассмотрим, что собой представляет топливо ядерного реактора, как оно классифицируется и производится, где применяется.

Во время цепной ядерной реакции, ядро делится на две части, которые называют осколками деления. Одновременно с этим выделяется несколько (2-3) нейтронов, которые впоследствии вызывают деление следующих ядер. Процесс происходит при попадании нейтрона в ядро исходного вещества .

Осколки деления имеют большую кинетическую энергию. Их торможение в веществе сопровождается выделением огромного количества тепла. Осколки деления, вместе с продуктами их распада, называют продуктами деления. Ядра, которые делятся нейтронами любой энергии, называют ядерным горючим. Как правило, они представляют собой вещества с нечетным количеством атомов. Некоторые ядра делятся сугубо нейтронами, энергия которых выше определенного порогового значения. Это преимущественно элементы с четным числом атомов. Такие ядра называют сырьевым материалом, так как в момент захвата нейтрона пороговым ядром образуются ядра горючего. Комбинация горючего и сырьевого материала называется тем самым ядерным топливом.

Ядерная энергия и ядерные энергетические установки

... энергии и эффективно использовать энергетические ресурсы. На ближайшем этапе развития энергетики (первые десятилетия XXI в.) наиболее перспективными останутся угольная энергетика и ядерная энергетика ... неконтролируемого процесса деления. 6 Ядерные реакторы. При делении тяжелых ядер образуется несколько свободных нейтронов. Это позволяет организовать так называемую цепную реакцию деления, когда ...

Ядерное топливо делится на два класса:

1. Природное урановое. Оно содержит делящиеся ядра урана-235 и сырье урана-238, которое способно образовывать плутоний-239 при захвате нейтрона.

2. Вторичное топливо, не встречающееся в природе. К нему, кроме всего прочего, относится плутоний-239, который получается из топлива первого вида, а также уран-233, образующийся при захвате нейтронов ядрами тория-232.

С точки зрения химического состава, бывают такие виды ядерного топлива

1. Металлическое (в том числе сплавы);

2. Оксидное (к примеру, UO2);

3. Карбидное (к примеру PuC1-x);

4. Смешанное;

5. Нитридное.

Топливо для ядерных реакторов используется в виде таблеток небольшого размера. Они помещаются в герметично-закрытые тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы), которые, в свою очередь, по несколько сотен объединяются в тепловыделяющие сборки (ТВС).

К ядерному топливу предъявляются высокие требования по совместимости с оболочками ТВЭЛов. Оно должно иметь достаточную температуру плавления и испарения, хорошую теплопроводность и не сильно увеличиваться в объеме при нейтронном облучении. Также во внимание берется технологичность производства.

На атомные электростанции и другие ядерные установки топливо приходит в виде ТВС. Они могут загружаться в реактор как во время его работы (на место выгоревших ТВС), так и во время ремонтной кампании. В последнем случае тепловыделяющие сборки меняют крупными группами. При этом лишь третья часть топлива заменяется полностью. Наиболее выгоревшие сборки выгружаются из центральной части реактора, а на их место ставятся частично выгоревшие сборки, которые ранее находились в менее активных областях. Следовательно, на место последних устанавливаются новые ТВС. Эта нехитрая схема перестановки считается традиционной и имеет ряд преимуществ, главным из которых является обеспечение равномерного энерговыделения. Конечно же, это условная схема, которая дает лишь общие представления о процессе.

После изъятия отработанного ядерного топлива из активной зоны реактора, его отправляют в бассейн выдержки, который, как правило, находится неподалеку. Дело в том, что в отработанных ТВС содержится огромное количество осколков деления урана. После выгрузки из реактора каждый ТВЭЛ содержит порядка 300 тысяч Кюри радиоактивных веществ, выделяющих 100 кВт/час энергии. За счет нее топливо саморазогревается и становится высокорадиоактивным.

Температура недавно выгруженного топлива может достигать 300°С. Поэтому его выдерживают на протяжении 3-4 лет под слоем воды, температура которой поддерживается в установленном диапазоне. По мере хранения под водой, радиоактивность топлива и мощность его остаточных выделений падает. Примерно через три года саморазогрев ТВС доходит уже до 50-60°С. Тогда топливо извлекают из бассейнов и отправляют на переработку или захоронение.

Уран как полезное ископаемое

... 150 °C смесь урановой руды с сульфидными минералами подают поток кислорода. При этом из сернистых минералов образуется серная кислота, которая и вымывает уран. На следующем этапе из полученного ... В результате этой операции образуется трёхокись урана UO3 , которую восстанавливают водородом до UO2 . На диоксид урана UO 2 при температуре от 430 до 600 °C воздействуют сухим ...

Металлический уран используется в качестве топлива для ядерных реакторов относительно редко. Когда вещество достигает температуры 660°С, происходит фазовый переход, сопровождающийся изменением его структуры. Попросту говоря, уран увеличивается в объеме, что может привести к разрушению ТВЭЛа. В случае длительного облучения при температуре 200-500°С вещество подвергается радиационному росту. Суть этого явления заключается в удлинении облученного уранового стержня в 2-3 раза .

Применение металлического урана при температуре более 500°С затрудняется из-за его распухания. После деления ядра образуется два осколка, суммарный объем которых превышает объем того самого ядра. Часть осколков деления представлена атомами газов (ксенон, криптон и др.).

Газ накапливается в порах урана и формирует внутреннее давление, которое растет по мере увеличения температуры. За счет увеличения объема атомов и повышения давления газов ядерное топливо начинает распухать. Таким образом, под этим подразумевается относительное изменение объема, связанное с делением ядер.

Сила распухания зависит от температуры ТВЭЛов и выгорания. С увеличением выгорания, возрастает количество осколков деления, а с увеличение температуры и выгорания – внутреннее давление газов. Если топливо обладает более высокими механическими качествами, то оно менее подвержено распуханию. Металлический уран к таким материалам не относится. Поэтому его применение в качестве топлива для ядерных реакторов ограничивает глубину выгорания, являющуюся одной из главных характеристик такого топлива .

Механические свойства урана и его радиационная стойкость улучшаются путем легирования материала. Это процесс предполагает добавление к нему алюминия, молибдена и других металлов. Благодаря легирующим добавкам, число нейтронов деления, необходимое на один захват, снижается. Поэтому для этих целей используются материалы, которые слабо поглощают нейтроны.

Хорошим ядерным топливом считаются некоторые тугоплавкие соединения урана: карбиды, окислы и интерметаллические соединения. Наиболее распространенным из них является диоксид урана (керамика).

Его температура плавления составляет 2800°С, а плотность – 10,2 г/см3.

Так как у этого материала нет фазовых переходов, он менее подвержен распуханию, нежели сплавы урана. Благодаря этой особенности температуру выгорания можно повысить на несколько процентов. На высоких температурах керамика не взаимодействует с ниобием, цирконием, нержавеющей сталью и прочими материалами. Ее главный недостаток заключается в низкой теплопроводности – 4,5 кДж (м*К), ограничивающей удельную мощность реактора. Кроме того, горячая керамика склонна к растрескиванию.

Плутоний считается низкоплавким металлом. Он плавится при температуре 640°С. Из-за плохих пластических свойств он практически не поддается механической обработке. Токсичность вещества усложняет технологию изготовления ТВЭЛов. В атомной промышленности неоднократно предпринимались попытки использования плутония и его соединений, однако они не увенчались успехом. Использовать топливо для атомных электростанций, содержащее плутоний, нецелесообразно из-за примерно 2-кратного уменьшения периода разгона, на что не рассчитаны стандартные системы управления реакторами.

Преимущество и недостатки атомной энергетики

... сдавать. ядерный атомный энергетика электростанция 1. Ядерная энергетика Ядерная энергетика (Атомная энергетика) -- это отрасль энергетики, занимающаяся производством электрической и тепловой энергии путём преобразования ядерной энергии. Обычно для получения ядерной энергии используют цепную ядерную реакцию деления ядер урана-235 или плутония. ...

Для изготовления ядерного топлива, как правило, используют диоксид плутония, сплавы плутония с минералами, а также смесь карбидов плутония с карбидами урана. Высокими механическими свойствами и теплопроводностью обладают дисперсионные топлива, в которые частицы соединений урана и плутония размещаются в металлической матрице из молибдена, алюминия, нержавеющей стали и прочих металлов. От материала матрицы зависит радиационная стойкость и теплопроводность дисперсионного топлива. К примеру, на первой АЭС дисперсионное топливо состояло из частиц уранового сплава с 9% молибдена, которые были залиты молибденом .

Что касается ториевого топлива, то оно на сегодня не используется в силу трудностей производства и переработки ТВЭЛов.

Значительные объемы основного сырья для ядерного топлива – урана сконцентрированы в нескольких странах: Россия, США, Франция, Канада и ЮАР. Его залежи, как правило, находятся около золота и меди, поэтому все эти материалы добывают одновременно.

Здоровье людей, работающих на разработках, подвержено большой опасности. Дело в том, что уран является токсичным материалом, и газы, выделяющиеся в процессе его добычи, могут вызывать рак. И это притом, что в руде содержится не более 1% этого вещества.

Производство ядерного топлива из урановой руды включает в себя такие стадии, как

1. Гидрометаллургическая переработка. Включает в себя выщелачивание, дробление и экстракционное или сорбционное извлечение. Результатом гидрометаллургической переработки является очищенная взвесь закиси оксиурана, диураната натрия или диураната аммония.

2. Перевод вещества из оксида в тетрафторид или гексафторид, используемый для обогащения урана-235.

3. Обогащение вещества путем центрифугирования или газовой термодиффузии.

4. Перевод обогащенного материала в диоксид, из которого производят «таблетки» ТВЭЛов.

Во время работы ядерного реактора топливо не может полностью выгорать, поэтому воспроизводятся свободные изотопы. В этой связи отработанные ТВЭЛЫ подлежат регенерации с целью повторного использования.

На сегодня эту задачу решают путем пьюрекс-процесса, состоящего из таких этапов, как:

1. Разрезание ТВЭЛов на две части и растворение их в азотной кислоте;

2. Очистка раствора от продуктов деления и частей оболочки;

3. Выделение чистых соединений урана и плутония.

После этого полученный диоксид плутония идет на производство новых сердечников, а уран – на обогащение или также изготовление сердечников. Переработка ядерного топлива является сложным и дорогостоящим процессом. Ее стоимость оказывает существенное влияние на экономическую целесообразность использования атомных электростанций. То же самое можно сказать и про захоронение отходов ядерного топлива, не пригодных к регенерации.

История развития атомной энергетики

... годы упорной и самоотверженной работы ученых многих поколений и разных стран. Высвобождение внутриядерной энергии атома потребовало такого уровня развития ... одно из первых в истории естественных наук описание молекулярного ... теории – физики атома, ядерной физики. Мы и сегодня ... толчком к поискам энергии атомного ядра явился вывод ... накоплением знаний во многих отраслях науки. Атомистика в период ...

1.2. История развития ядерной энергетики, Впервые цепная реакция ядерного распада была осуществлена 2 декабря 1942 году в

9 мая 1954 года на ядерном реакторе в г.

Военные корабли, В декабре 1954 года в

В 1956 году в

Ядерная энергетика, как новое направление в энергетике, получила признание на проходившей в Женеве в августе 1955 года 1-й Международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии, положившей начало международному сотрудничеству в области мирного использования ядерной энергии и ослабившей завесу секретности над ядерными исследованиями, существовавшей со времён Второй мировой войны .

В 1960-х годах в США происходил перевод ядерной энергетики на коммерческую основу. Первой коммерческой АЭС стала «Yankee Rowe» мощностью 250 МВТ, проработавшая с 1960 до 1992 года. Первой атомной станцией в США, строительство которой финансировалось из частных источников, стала АЭС Дрезден.

В СССР в 1964 году вступили в строй

В начале 1970-х годов существовали видимые предпосылки для развития ядерной энергетики. Потребность в электроэнергии росла, гидроэнергетические ресурсы большинства развитых стран были практически полностью задействованы, соответственно росли цены на основные виды топлива. Ситуацию усугубляло введение эмбарго на поставки нефти арабскими странами в 1973–1974 годах. Предполагалось снижение стоимости строительства АЭС.

Тем не менее к началу 1980-х годов обозначились серьёзные экономические трудности, причинами которых стали стабилизация спроса на электроэнергию, прекращение роста цен на природное топливо, удорожание, вместо прогнозируемого удешевления, строительства новых АЭС.

Ядерная энергетика остаётся предметом острых дебатов. Сторонники и противники ядерной энергетики резко расходятся в оценках её безопасности, надёжности и экономической эффективности. Опасность связана с проблемами утилизации отходов, авариями, приводящими к экологическим и катастрофам, а также с возможностью использовать повреждение этих объектов (наряду с другими: ГЭС , химзаводами и т. п.) обычным оружием или в результате теракта — как оружие массового поражения . «Двойное применение» предприятий ядерной энергетики, возможная утечка (как санкционированная, так и преступная) ядерного топлива из сферы производства электроэнергии и его теоретическое использование для производства ядерного оружия служат постоянными источниками общественной озабоченности, политических интриг и поводов к военным акциям (например, Операция «Опера» , Иракская война ) ⁸ .

Перспективы развития атомной энергетики в России

... этому времени атомных энергомощностей. Для их решения потребуются разведка и освоение новых месторождений урана на территории России, использование накопленных оружеййного и энергетического плутония и урана, развитие атомной энергетики на альтернативных видах ядерного топлива. ...

Вместе с тем, выступающая за продвижение ядерной энергетики

2. Роль ядерной энергетики в мире

2.1. Атомная энергетика и ее роль в экономике страны

Как отрасль атомная энергетика начала развиваться со второй половины XX века. На сегодняшний день, АЭС пользуются большой популярностью во всем в мире. Это связано с тем, что атомные электростанции обладают рядом преимуществ по сравнению со станциями другого типа. Во-первых, АЭС работают на ядерном топливе, которое по сравнению с другими видами топлива более компактно и имеет более длительный период использования. Помимо этого, ядерное топливо на данный момент существует в природе в изобилии и его можно сравнивать с неисчерпаемыми полезными ископаемыми. На данный момент в мире множество стран испытывает дефицит органического топлива и большую потребность в электроэнергии .

В основном это страны Западной Европы (Великобритания, Франция, ФРГ и другие) и наиболее развитые Восточно-Азиатские (КНР, Япония).

Атомные электростанции являются для них более дешевым источником энергии. Благодаря компактности топлива и существующему уровню научно-технического прогресса, ядерное топливо может быть перевезено по океану и строительство АЭС доступно странам, не имеющим собственных месторождений урана и расположенным на отдаленных от материка территориях (Соединенное Королевство Великобритании, Япония).

Вторым основным преимуществом атомных электростанций является относительная экологичность использования. Вредными на АЭС являются лишь отходы, которые даже после истечения срока использования остаются радиоактивными. Для обеспечения безопасности производят захоронение отработанного ядерного топлива.

В настоящий момент атомная энергетика играет огромную роль. В мире насчитывается 194 атомных электростанций и вырабатывается 14% электроэнергии. Мировым лидером по количеству вырабатываемой электроэнергии на АЭС является США. В 2016 году на их территории функционировало 65 атомных станций в 31 штате. И по заявлению Барака Обамы, в ближайшем будущем США планировалась постройка новых реакторов в штате Джорджия. Что касается Европы, то из 27 стран, входящих в ЕС, свои имеет 15 стран. Европейским лидером в атомной энергетике является Франция. На текущий момент во Франции действует 58 атомных блоков, которые вырабатывают 75% от общей произведенной электроэнергии. Финляндия, например, к 2020 году намерена экспортировать атомную электроэнергию. В КНР на данный момент эксплуатируется 4 АЭС, совокупной мощностью 10 тыс. МВт, 25 электростанций находятся на стадии строительства. К 2020 году Китай планирует наличие 54 работающих в стране АЭС, что составит 6% от вырабатываемой мощности. На территории нашей страны функционирует 10 атомных электростанций и большинство из них расположено в Западной и Центральной части.

Таблица 1 – Перечень ведущих стран по использованию атомной энергетики по состоянию на март 2017 года

Не смотря на наличие таких весомых преимуществ и широкое распространение АЭС в мире, атомная промышленность остается самой опасной промышленностью на земле. На любой атомной электростанции в ходе эксплуатации образуются радионуклиды, которые, в свою очередь, отрицательно воздействуют на окружающую среду на мутагенном уровне. Такое воздействие приводит к генетическому изменению строения клеток, раковым заболеваниям, нарушению биохимических процессов. Это может привести к вымиранию всех живых организмов на земле. Экологическая катастрофа такого масштаба произойдет при единовременной аварии на нескольких станциях. Для предотвращения возможной угрозы необходимо учитывать тот факт, что, во-первых, площадка для строительства АЭС должна удовлетворять определенным критериям безопасности. Площадки атомных станций нельзя располагать в районах тяжелых оползней и селевых потоков, возможного действия снежных лавин, заболоченных и переувлажненных с постоянным притоком грунтовых вод, поверженных воздействию катастрофических явлений, как цунами, землетрясения (этим условием можно пренебречь, так как сейчас проектировщики научились строить сейсмоустойчивые объекты), в районах залегания полезных ископаемых. Во-вторых, на станции должен осуществлять контроль только высококвалифицированный персонал, поэтому строительство станций недопустимо в странах с низким уровнем образования и испытывающих дефицит в кадрах соответствующих профессий. И наконец, развитие атомной промышленности требует наличие системы радиационной безопасности персонала АЭС и населения. Все вышеперечисленное препятствует развитию атомной энергетики .

Современное состояние и перспективы развития мировой энергетики

... долей атомной энергии. Это Франция, Бельгия и Республика Корея. 1.2 Топливная промышленность мира Основу мировой энергетики составляют 3 отрасли топливной промышленности. Нефтяная промышленность мира На современном этапе это ведущая отрасль мировой топливно-энергетической ...

Говоря о перспективах развития атомной промышленности в мире, следует отметить, что существует два направления развития в этой отрасли. Первое направление основано на непрерывных научных исследованиях и разработках «технологически предельно безопасного реактора», а также возможности получения энергии в результате ядерных реакций нерадиоактивных элементов. Примером этому может послужить проектирование термоядерного реактора, работа которого основана на синтезе простых элементов таблицы Менделеева, в частности водороде, и их изотопов. Такие электростанции менее радиоактивны, так как ресурсы, используемые на станции, не являются радиоактивными. Радиоактивными являются лишь продукты, получаемые в ходе реакции. Данное направления развития атомной промышленности предполагает устранение недоверия общества к безопасному использованию АЭС, что в настоящее время невозможно из-за событий, произошедших в марте 2011 года. Землетрясение, обрушившееся на Японию, повредило АЭС Фукусима Дайичи, на ней нарушилась система охлаждения ядерных энергоблоков, что грозило взрывом реактора на атомной станции. Для снижения температуры реактора производится залив морской воды. По состоянию на 25 марта того же года уровень угрозы на японской АЭС сохранялся стабильно тяжелым. Это событие повлекло за собой психологическое воздействие на население других стран: люди, живущие близ АЭС, стали испытывать страх за свою жизнь, семьи и друзей. Например, резонансом на это событие является демонстрация акции протеста против атомной энергетики, которая прошла 26го марта 2011 года в Германии. Для того чтобы успокоить волнения в обществе правительства стран планируют провести стресс-тесты на функционирующих АЭС. Россия и США договорились провести совместные стресс-тесты в обеих странах с участием специалистов двух государств. В Европе было принято решение о проверке исправной работы всех АЭС, расположенных на территории стран, входящих в ЕС. Мероприятия планируются провести до конца этого года .

Происходящие события в этом году могут привести к глубокому кризису в атомной энергетике. И это подтверждает прогнозы не столь оптимистичного направления развития атомной энергетики. Сторонники этого направления убеждены в том, что при эффективном использовании энергии возобновляемых источников (ГЭС, солнечные, геотермальные, ветряные, приливные ЭС, а также биогазовые установки) и проведении энергосберегающей программы мир может обойтись без атомных электростанций. На сегодняшний день альтернативной замены АЭС нет. Станции, работающие на возобновляемых энергетических ресурсах, не смогут покрыть и части электроэнергии, производимой атомными станциями, особенно это касается развитых стран.

Ядерная энергетика

... в энергетике, получившего признание на 1-й Международной научно-технической конференции по мирному использованию атомной энергии ... 60 МВт в Шиппингпорте (США). Основы ядерной энергии, Атомное ядро Явление радиоактивности, или спонтанного распада ядер, ... ядерной реакции. Затем в 1945 г. была изготовлена и испытана атомная бомба, а в 1954 г. в нашей стране была пущена в эксплуатацию первая в мире атомная ...

Для России атомная энергетика является передовой отраслью. Именно в нашей стране была спроектирована и запущена первая в мире атомная электростанция, которая проработала 48 лет и была отключена по истечении срока эксплуатации. В 2016 году АЭС было выработано около 170 млрд. кВт·ч электроэнергии, что составляет 16% от общего объема выработанной энергии за этот год. Темпы роста атомной промышленности в стране с каждым годом увеличиваются.

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Рис. 1. Выработка электроэнергии на российских АЭС, млрд кВт.ч.

Российскими учеными разрабатываются новые более безопасные типы реакторов, преобразовывается технология более длительного использования ядерного топлива. К последним новейшим разработкам отечественных инженеров относится плавучая атомная электростанция «Академик Ломоносов». Это будет первая в мире электростанция, которая сможет перемещаться по воде. Такой тип станции может быть использован как для выработки тепловой и электрической энергии, так и для опреснения морской воды (40-240 тыс. тонн в сутки).

Ввод АЭС в эксплуатацию планируется в 2013 году. Также в ближайшем будущем планируется проект по строительству термоядерного реактора в Московской области прототипа знаменитого ИТЭР, который по подсчетам аналитиков будет реализован раньше своего предшественники. Термоядерный реактор будет работать на синтезе лития. Проект находится на стадии поиска инвесторов. К 2020 мощность, вырабатываемую АЭС, планируется увеличить в 2 раза, а к 2030 – в 4 раза. Помимо развития атомной энергетики в нашей стране российская корпорация «Росатом» активно участвует в проектах строительства атомных электростанций за ее пределами. Согласно интернет- источникам, доля «Росатома» на мировом рынке по оказанию услуг строительства и эксплуатации станций составляет 16%, по обогащению урана – 40%, по его доставке 17%.

В настоящее время Россия имеет крупные контракты с Индией, Бангладеш, Китаем, Вьетнамом, Турцией и рядом стран Восточной Европы. Все перечисленное свидетельствует о высоких достижениях атомной энергетики и ее мировых признаниях.

В связи с аварией на японской АЭС Фукусима Дайичи существует угроза расторжения контрактов по строительству станций, а также дополнительных энергоблоков со многими странами. Это может привести к кризису в корпорации «Росатом», что может отрицательно отразиться на экономике в самой стране, так как атомная энергетика – это одна из немногих отраслей, на которой основана экономика России и ее взаимоотношения с другими странами. Для того чтобы избежать кризиса в атомной промышленности, необходимо разработать ряд мероприятий. К первоочередным задачам относится разработка, проектирование и внедрение реакторов нового поколения с большим уровнем надежности и безопасности при их эксплуатации; развитие отраслевой и инвестиционной политики и целевых программ, направленных на реализацию этих проектов. Для устранения недоверия населения стран, которые могли бы являться потенциальными заказчиками строительства АЭС, необходимо проводить программы по обмену опыта в отношении формирования радиационной системы безопасности населения и работников станции, а также проведении презентаций об экологичном мирном использовании атомной энергии и эффективном функционировании таких станций в других странах .

Атомная энергетика

... оpужием. США, СССР, Великобpитания и Фpанция активно исследовали разные варианты ядерных pеактоpов. Однако впоследствии в атомной энергетике стали доминировать тpи основных типа pеактоpов, различающиеся, главным обpазом, ... тpудностей. Один из них – недостаток знаний и опыта в этой новой отрасли энергетики. Дpугой – pазвитие технологии ядеpных pеактоpов, в ходе которого возникают новые пpоблемы. ...

И наконец, хотелось бы сказать, что атомная энергетика в России имеет огромный потенциал для развития. У атомной промышленности есть все шансы прийти на смену добывающей промышленности и стать лидирующей отраслью, на которой будет специализироваться наша страна и принимать активное участие в мировом экспорте товаров, работ и услуг.

2.2. Будущее ядерной энергетики

Во второй половине XX века многие видели в ядерной энергетике залог успешного будущего человечества. При этом такие происшествия, как авария на АЭ Три-Майл-Айленд и даже Чернобыль, воспринимались энтузиастами лишь как неприятность на пути к ядерному процветанию.

Однако в 2011 году произошли две вещи. Во-первых цунами привело к аварии на АЭС Фукусима, из-за которой властям Японии пришлось эвакуировать местных жителей и потратить сотни миллиардов долларов на ликвидацию последствий. Во- вторых, прогресс в области солнечной энергетики оказался гораздо более стремительным, чем ожидалось.

Два этих фактора заставили задуматься о целесообразности строительства новых ядерных электростанций. Проведя анализ, ряд экспертов пришли к выводу, что фантазии о мире будущего с ядерной энергетикой в ближайшее время не сбудутся.

Отчасти виной тому проблема с безопасностью – однако она не столь существенна, чем полагает большинство людей. В результате аварии на Фукусиме пришлось эвакуировать населенные пункты, располагавшиеся в радиусе 20 километров – в общей сложности около 160 тыс. человек. Но недавние исследования показали, что власти, возможно, перестаралась, и заражение оказалось менее масштабным, чем многие думали.

В то же время другие страны улучшают технологию захоронения своих ядерных отходов. Финляндия хоронит отходы глубоко под землей в контейнерах, которые обеспечат безопасность отработанного ядерного топлива в течение 100 тысяч лет. Франция, которая активно использует атомные станции, также хранит отходы глубоко под землей .

Таким образом ядерная опасность хоть и значительная, но, вероятно, меньше, чем многие полагают. И по сравнению с ископаемым топливом — которое превращает целые города в токсичные ловушки, загрязняет атмосферу гигатоннами углекислого газа и может привести к огромным разливы нефти — ядерная энергия выглядит совершенно чистой.

Самая большая проблема с атомными электростанциями это не их безопасность, а их стоимость. Многие источники энергии требуют относительно небольших первоначальных затрат. Для увеличения объемов генерации солнечной энергии необходимо просто строить больше панелей. Фрекинг также имеет более низкие стартовые затраты, чем традиционное бурение нефтяных скважин. Но постоянные издержки атомной энергетики огромны. На строительство новой АЭС в США необходимо порядка $9 млрд, в 1000 раз больше стартовых затрат на начало добычи сланцевых углеводородов, и в 3000 раз больше, чем потрачено на строительство самой большой в мире солнечной электростанции.

Расходы в $9 млрд являются серьезным препятствием. Это больше, чем Apple Inc., самая дорогая компания в США, привлекла в виде кредитов в 2016 году. Атомные станции могут построить лишь гигантские корпорации, такие как General Electric Co. и Toshiba Corp., и только при серьезной помощи правительства в виде кредитных гарантий.

Трудно собрать деньги для проектов с гигантскими постоянными затратами и длительными сроками погашения, потому что они по своей природе весьма рискованны. Если что-то пойдет не так, все выделенные средства будут потеряны. Если конкуренция выведет проект ООН на самоокупаемость в течение 5-10 лет, финансисты понесут большие потери.

Для ядерной энергетики это главный риск — быстрый прогресс конкурирующих технологий. Солнечная энергия уже дешева, и продолжает дешеветь, в то же время аккумуляция энергии также становится намного более доступной. Если эти тенденции сохранятся, то атомная электростанция, которая экономически целесообразна сегодня, окажется на обочине в течение нескольких лет. Другими словами вернуть затраченные средства будет практически невозможно.

Что еще хуже, атомная энергетика не дешевеет. Недавнее исследование показывает, что в большинстве стран затраты производство атомной энергии практически не изменились за последние десятилетия.

Неизменная или повышающаяся стоимость строительства АЭС, в сочетании с резко дешевеющими альтернативными источниками энергии, означает, что любой, кто решиться вложить $9 млрд в строительство атомной станции, сильно рискует .

Еще одним риском является безопасность – возможные аварии и утечки. Если террористы смогут проникнуть на АЭС и взорвать ее, или хакеры найдут «дыру» в программном обеспечении и вызовут сбой в работе реактора, разрушение может иметь катастрофические последствия. Но никто не знает, насколько будут существенны последствия этих угроз через 10 лет. И даже если эти риски можно предотвратить, то это, вероятно, потребует еще больших расходов.

Так что ядерная энергетика не стала футуристической технологией мечты, какой ее рисовали авторы старых научно-фантастических романов. Вместо этого, это огромный, рискованный, субсидирумый правительством бесполезный корпоративный труд. Когда-нибудь человечество, возможно, создаст маленькие и дешевые реакторы, и старая мечта о ядерной энергетике будет реализована. Но если подобные технологий не появятся, у атомной энергетики нет будущего.

Заключение

Итак, в целях ядерной энергетики используют ядерное топливо – материал, используемый в ядерных реакторах для проведения управляемой цепной реакции. Оно чрезвычайно энергоемко и небезопасно для человека, что накладывает ряд ограничений на его использование.

Ядерное топливо делится на два класса:

1. Природное урановое.

2. Вторичное топливо, не встречающееся в природе.

Топливо для ядерных реакторов используется в виде таблеток небольшого размера. Они помещаются в герметично-закрытые тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы), которые, в свою очередь, по несколько сотен объединяются в тепловыделяющие сборки.

Для изготовления ядерного топлива, как правило, используют диоксид плутония, сплавы плутония с минералами, а также смесь карбидов плутония с карбидами урана.

Впервые цепная реакция ядерного распада была осуществлена 2 декабря 1942 году в

Как отрасль атомная энергетика начала развиваться со второй половины XX века. На сегодняшний день, АЭС пользуются большой популярностью во всем в мире. Это связано с тем, что атомные электростанции обладают рядом преимуществ по сравнению со станциями другого типа. Во-первых, АЭС работают на ядерном топливе, которое по сравнению с другими видами топлива более компактно и имеет более длительный период использования. Помимо этого, ядерное топливо на данный момент существует в природе в изобилии и его можно сравнивать с неисчерпаемыми полезными ископаемыми. На данный момент в мире множество стран испытывает дефицит органического топлива и большую потребность в электроэнергии. В основном это страны Западной Европы (Великобритания, Франция, ФРГ и другие) и наиболее развитые Восточно-Азиатские (КНР, Япония).

Атомные электростанции являются для них более дешевым источником энергии.

В настоящий момент атомная энергетика играет огромную роль. В мире насчитывается 194 атомных электростанций и вырабатывается 14% электроэнергии. Мировым лидером по количеству вырабатываемой электроэнергии на АЭС является США. В 2016 году на их территории функционировало 65 атомных станций в 31 штате.

Самая большая проблема с атомными электростанциями это не их безопасность, а их стоимость. Многие источники энергии требуют относительно небольших первоначальных затрат. Для увеличения объемов генерации солнечной энергии необходимо просто строить больше панелей. Фрекинг также имеет более низкие стартовые затраты, чем традиционное бурение нефтяных скважин. Но постоянные издержки атомной энергетики огромны. На строительство новой АЭС в США необходимо порядка $9 млрд, в 1000 раз больше стартовых затрат на начало добычи сланцевых углеводородов, и в 3000 раз больше, чем потрачено на строительство самой большой в мире солнечной электростанции.

Еще одним риском является безопасность – возможные аварии и утечки. Если террористы смогут проникнуть на АЭС и взорвать ее, или хакеры найдут «дыру» в программном обеспечении и вызовут сбой в работе реактора, разрушение может иметь катастрофические последствия. Но никто не знает, насколько будут существенны последствия этих угроз через 10 лет. И даже если эти риски можно предотвратить, то это, вероятно, потребует еще больших расходов.

Список использованной литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/atomnaya-elektrostantsiya/

1. Адамов ЕО, Балашов ЛА, Ганев ИХ, Зродников ИВ, Кузнецов АК, Лопаткин АВ, Мастепанов АМ, Орлов АВ, Рачков АВ, Смирнов АС, Солонин МИ, Ужанова ВВ, Черноплеков НА, Шаталов ГГ. Белая книга ядерной энергетики. М.: Изд-во ГУП НИКИЭТ; 2001.

2. Акатов А. А., Коряковский Ю. С. Будущее ядерной энергетики. Реакторы на быстрых нейтронах. — 2012. — 36 с.

3. Бабаев НС, Демин ВФ, Ильин ЛА. Ядерная энергетика, человек и окружающая среда. М.: Энергоатомиздат; 1984

4. Всемирная ядерная ассоциация: официальный сайт. Режим доступа: http://www.world-nuclear.org/

5. Государственная корпорация по атомной энергии «Росатом»: официальный сайт. Режим доступа: http://www.rosatom.ru/

6. Кесслер Г. Ядерная энергетика. М.: Энергоатомиздат; 2006.

7. Климов АН. Ядерная физика и ядерные реакторы. М.: Энергоатомиздат; 2005.

8. Магилл И, Хэмилтон Д, Лютценкирхен К, Туфан М, Тамборини Г, Вагнер В, Берту В, фон Цвайдорф А. Последствия события радиологического рассеивания с ядерными и радиоактивными источниками. Наука и всеобщая безопасность. 2014.

9. Обзор ядерных технологий — 2016: Доклад Генерального директора Международного агентства по атомной энергии (IAEA).

   — 70 с. — [Электронный ресурс]. Режим доступа:

10. Петров ЭЛ, Суглобов ДН, Яковлев РМ. Реактор-2020. Атомная Стратегия XXI. 2016.

11. Римский-Корсаков АА. Две аварии. Атомная стратегия ХХI. 2015.

12. Рылов МИ, Тихонов НА. В мире дозообразующих нуклидов. СПб.: Межотраслевой экспертно-сертификационный центр ядерной и радиационной безопасности; 2016.

13. Рылов МИ, Тихонов МН. Ядерные энергетические установки: постижение реальности. Экология и атомная энергетика. 2008.

14. Сергеев ЮН, Кулеш ВП. Проблемы цикличного и стационарного развития цивилизации в глобальных моделях. Биосфера. 2017.

15. Суглобов ДН, Яковлев РМ, Мясоедов БФ. Торий- урановый топливный цикл для тепло- и электроэнергетики. Радиохимия, 2017.

16. Europe 2020: Europe’s growth strategy — http://ec.europa.eu/europe2020/pdf/europe_2020_explained.pd

    Сердюкова А. Ф., Барабанщиков Д. А. Будущее ядерной энергетики // Молодой ученый. — 2016. — №28. — С. 342-346. — URL https://moluch.ru/archive/132/36749/ (дата обращения: 11.01.2018).