Плюсы и минусы атомной энергетики: Атомная энергетика – плюсы и минусы кратко

Атомная энергетика – плюсы и минусы кратко

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 306.

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 306.

Развитие человеческой цивилизации требует все большей и большей энергии, и поиск ее источников становится все актуальнее. Перспективным направлением исследований по этой теме является атомная энергетика, краткая характеристика которой представлена в данной статье.

Применение атомной энергии

Суть работы всех современных электростанций (исключение – солнечные) – это преобразование механической энергии вращения вала генератора в электрическую. Энергия же вращения производится по-разному. В гидроэлектростанциях это вращение лопаток гидротурбины, а в ветроэнергетике – вращение лопастей ветрового колеса. Но чаще всего, генераторы вращаются паровыми турбинами, пар для которых производится в паровых котлах.

Тепло для котлов с начала XXв производилось сжиганием угля или мазута. Добыча этих ископаемых становилась все дороже, а требовалось их все больше. В середине XXв появилась новая возможность получения тепла в гораздо больших объемах с меньшими затратами – использование энергии распада тяжелых элементов. В атомном реакторе происходит управляемая ядерная реакция распада ядер урана с выделением большого количества тепла, которое и служит для выработки электроэнергии.

Рис. 1. Схема атомной электростанции.

Первая в мире атомная электростанция (АЭС) была построена в 1954 г в СССР, в городе Обнинске. Мощность вырабатываемой электроэнергии составила 5 МВт. В качестве источника энергии использовался уран-235. Это был реактор на тепловых («медленных») нейтронах.

Рис. 2. АЭС в Обнинске.

К сожалению, уран-235 в природном сырье слишком распылен. И его концентрирование (обогащение) обходится все дороже. Поэтому велись разработки реакторов на «быстрых» нейтронах, где можно использовать уран-238, и торий-232, наиболее распространенные в природе. Также такие реакторы являются более безопасными – в них ниже давления и температуры, а отработанное топливо быстрее распадается, теряя радиоактивность.

Но разработка реакторов на быстрых нейтронах имеет ряд трудно разрешимых проблем конструктивного и экономического плана, поэтому в настоящее время в мире работает лишь два таких реактора на Белоярской АЭС, остальные страны остановили или заморозили разработки.

Плюсы и минусы атомной энергетики

Рассмотрим плюсы и минусы атомной энергетики.

Работа АЭС имеет огромные возможности для обеспечения человечества энергетическими ресурсами. При работе нет потребления сырья, не требуется работа добывающей промышленности. Не используется кислород воздуха, не выделяются в окружающее пространство вредные и опасные вещества.

Однако после исчерпания (которое обычно происходит в течении 20-30 лет) отработанное атомное топливо нуждается в утилизации и захоронении. Также утилизации подлежат и все конструкции отработавшего реактора, которые много лет подвергались действию радиации. Уменьшение радиоактивного фона происходит медленно, и места захоронений долгое время будут непригодны для жизни.

Еще большую опасность представляют аварии с выбросом радиоактивного вещества в окружающее пространство. События, произошедшие в Чернобыле в 1986 г, на Фукусиме в 2011 г привели к радиоактивному загрязнению обширных областей.

Рис. 3. Опасности ядерной энергетики.

Поэтому, хотя развитию ядерной энергетики альтернативы нет, необходимо помнить, что, как и любое изобретение человечества, она несет в себе не только выгоды, но и угрозы, и принимать меры для их исключения.

Что мы узнали?

Первая атомная АЭС была построена в 1954г в Обнинске. Атомная энергия позволяет иметь доступ к большим энергетическим ресурсам, являясь экологически более чистой, чем обычные тепловые электростанции. Однако, ядерное топливо представляет собой большую угрозу в случае аварий, а кроме того, после отработки требует утилизации и захоронения.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 306.

А какая ваша оценка?

Атомная энергетика: плюсы и минусы — «Техник»

Главная » Энергетика

Энергетика

Автор Андрей Королев На чтение 3 мин

Содержание

1. Как работает атомная энергетика?
2. Ядерная энергетика — аргументы «против»
3. Ядерная энергетика — аргументы «за»

Вот уже несколько десятилетий идут размышления о плюсах и минусах атомной энергетики. Конечно, здесь играет роль и вопрос затрат. Следует рассмотреть аргументы, связанные с устойчивостью ядерной энергетики.

Как работает атомная энергетика?

Ядерная энергия вырабатывается в реакторах. Они нагревают воду, содержащуюся в искусственной цепной реакции. Проще говоря, это работает так:
Уран бомбардируется нейтронами. В результате атомное ядро становится нестабильным и распадается на несколько ядер, высвобождая энергию в виде излучения. Это излучение нагревает воду в реакторе, создавая водяной пар. Тем временем нейтроны продолжают расщеплять атомные ядра.
Водяной пар приводит в движение турбину, соединенную с генератором. И он генерирует электричество. Затем конденсатор сжижает водяной пар, чтобы воду можно было снова использовать в корпусе реактора под давлением.

Ядерная энергетика — аргументы «против»

1. Атомная энергия может быть опасной. Природные катаклизмы случаются по всему миру. В 2011 году землетрясение и цунами вызвали аварию на Фукусиме. Конечно, вероятность землетрясений особенно высока из-за сдвигов тектонических плит в Японии. В связи с этим правомерен вопрос о том, почему именно в этом месте были построены атомные электростанции. Тем не менее, такое может произойти и в регионах, где стихийные бедствия менее вероятны. Это видно на примере Чернобыля 1986 года. Триггером здесь стал эксперимент на турбогенераторе. В Чернобыле суперкатастрофа была вызвана исключительно человеческим фактором.
2. Захоронение радиоактивных отходов. После пяти лет эксплуатации тепловыделяющие элементы атомных электростанций подлежат замене. Поскольку с этого момента они все еще радиоактивны, их необходимо хранить еще 40 лет, пока они не «остынут» достаточно. Чтобы сделать их пригодными для окончательного хранения, они должны быть соответствующим образом упакованы. Чем больше ядерной энергии производится, тем больше производится радиоактивных отходов.
3. Атомную энергетику трудно регулировать. Атомные электростанции непрерывно поставляют большое количество энергии. Например, в то время как угольные электростанции могут производить электроэнергию, когда это необходимо, атомная электростанция работает даже тогда, когда энергия не нужна. Теоретически производство электроэнергии может быть остановлено, когда потребность в энергии мала. Но это нехорошо для реактора.

Ядерная энергетика — аргументы «за»

1. Атомная энергетика безвредна для климата. Если посмотреть на весь жизненный цикл атомной электростанции, становится понятно, что атомная энергетика может легко не отставать от возобновляемых источников энергии по выбросам парниковых газов. Конечно, атомная энергетика не является полностью углеродно-нейтральной. Потому что переработка руды, добыча урана и производство топливных элементов невозможны без выделения углекислого газа.
2. Атомные электростанции могут повторно использовать ядерные отходы. Отработавший топливный стержень не обязательно утилизировать. После трех лет охлаждения его можно разобрать и переработать. Ядерные отходы состоят из 95 % урана и 1 % плутония. На утилизацию остается всего 4 %. Например, во Франции 10 % электроэнергии производится из переработанных ядерных отходов.
3. Атомная энергия безопаснее ископаемых и частично возобновляемых источников энергии. Размышляя об атомной энергии, автоматически приходят мысли о радиоактивности и различных заболеваниях, которые могут быть вызваны радиацией. Такой сценарий пугает большинство людей.

Но следует посмотреть на факты, говорящие, что согласно отчету специалистов, около 23 тыс. человек ежегодно умирают в ЕС от воздействия угольных электростанций только от выхлопных газов. Этой проблемы не существует с ядерной энергетикой.

Оцените автора

Каково влияние источника энергии?

Авторы и права: Филипп Эгли

Немногие темы энергетической отрасли обсуждаются так активно, как ядерная энергетика. Для некоторых ядерная энергия является недостаточно используемым источником энергии. Они говорят, что дешевая в производстве и низкоуглеродистая, ядерная энергия должна составлять большую часть мирового энергетического баланса, поскольку она переходит от ископаемого топлива к низкоуглеродной и возобновляемой энергии.

Для других атомная энергия так же плоха, если не хуже, чем ископаемое топливо. Они утверждают, что потенциал ядерной катастрофы, такой как Чернобыль и Фукусима, перевешивает положительные стороны ядерной энергетики, равно как и чрезмерные затраты и трудности с утилизацией образующихся ядерных отходов.

Pro –  Низкоуглеродный

В отличие от традиционных ископаемых видов топлива, таких как уголь, ядерная энергетика не производит выбросов парниковых газов, таких как метан и CO ₂ .

Группа защиты ядерной энергии Всемирной ядерной ассоциации установила, что средние выбросы для ядерной энергетики составляют 29 тонн CO ₂ на гигаватт-час (ГВтч) производимой энергии. Это выгодно отличается от возобновляемых источников, таких как солнечная (85 тонн на ГВтч) и ветер (26 тонн на ГВтч), и еще более выгодно с ископаемыми видами топлива, такими как бурый уголь (1054 тонны на ГВтч) и уголь (888 тонн на ГВтч).

Выбросы атомной энергии примерно такие же или меньше, как у возобновляемых источников, поэтому ее можно считать экологически чистым источником энергии.

Con –  Если что-то пойдет не так…

Участники антиядерной кампании приведут в пример три крупных ядерных взрыва последнего времени: Три-Майл-Айленд в 1979 году, Чернобыль в 1986 году и совсем недавно Фукусиму в 2011 году.

Несмотря ни на что меры безопасности на этих атомных станциях, различные факторы привели к их расплавлению, которое было разрушительным для окружающей среды и для местных жителей, которые были вынуждены покинуть пострадавшие районы.

Официальное число погибших в Чернобыле составило 54 человека, хотя это постоянно оспаривается, а Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) установило прогнозируемую цифру в 4000 смертей в более долгосрочной перспективе. Стоит ли потенциал ядерной энергетики риска мощных утечек радиации, массовых эвакуаций и миллиардных затрат на ремонт?

Pro –  Непрерывный

Президент США Дональд Трамп, как известно, осудил энергию ветра за ее прерывистость, сказав: «Когда ветер перестанет дуть, это конец вашей электроэнергии». Последовательная критика возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия, заключается в том, что они производят энергию только тогда, когда дует ветер или светит солнце.

Атомная энергия, однако, не является прерывистой, так как атомные электростанции могут работать без перерывов в течение года и более без перерывов или технического обслуживания, что делает их более надежным источником энергии.

Con –  Ядерные отходы

Одним из побочных эффектов ядерной энергетики является количество образующихся ядерных отходов. Подсчитано, что в мире ежегодно производится около 34 000 м ³ ядерных отходов, отходов, на разложение которых уходят годы.

Антиядерная экологическая группа Гринпис опубликовала в январе 2019 года отчет, в котором подробно описывается то, что она назвала «кризисом» ядерных отходов, для которого «на горизонте нет решения». Одним из таких решений стал бетонный «гроб» с ядерными отходами на острове Рунит, который начал трескаться и потенциально мог высвободить радиоактивный материал.

Pro –  Дешевая эксплуатация

Атомные электростанции дешевле в эксплуатации, чем их угольные или газовые конкуренты. Было подсчитано, что даже с учетом таких затрат, как обращение с радиоактивным топливом и утилизация атомных станций, стоимость угольной электростанции составляет от 33 до 50%, а газовой электростанции с комбинированным циклом — от 20 до 25%.

Количество производимой энергии также превосходит большинство других форм. По оценкам Министерства энергетики США (DOE), для замены атомной электростанции мощностью 1 ГВт потребуется 2 ГВт угля или от 3 ГВт до 4 ГВт из возобновляемых источников для производства такого же количества электроэнергии.

Con –  Дорого в строительстве

Первоначальные затраты на строительство атомной электростанции высоки. Стоимость недавнего виртуального испытательного реактора в США выросла с 3,5 млрд долларов до 6 млрд долларов наряду с огромными дополнительными расходами на содержание объекта.

Южная Африка отказалась от планов добавить 9,6 ГВт ядерной энергии к своему энергетическому балансу из-за затрат, которые оценивались где-то между 34-84 миллиардами долларов. Таким образом, несмотря на то, что атомные электростанции дешевы в эксплуатации и производят недорогое топливо, первоначальные затраты отталкивают.

Ядерная энергия за и против

Ядерная энергия может быть одним из самых противоречивых источников энергии, которые у нас есть. Для некоторых людей потенциальный риск, связанный с ядерной энергетикой, слишком велик. Для других ядерная энергия выглядит как ответ на будущее с нулевым выбросом углерода.

Несмотря на горячие споры, ядерная энергия по-прежнему составляет почти 20% от общего объема производства энергии в Соединенных Штатах.

Мы собираемся поближе познакомиться с атомной энергетикой, чтобы вы могли лучше понять плюсы и минусы этого источника энергии.

На этой странице

… Показать больше

Плюсы и минусы ядерной энергетики

Ядерная энергия имеет множество преимуществ и недостатков, что делает ее альтернативным источником энергии, вызывающим споры. Вот основные плюсы и минусы атомной энергетики:

Плюсы и минусы атомной энергии

Плюсы	Минусы
Дешевая энергия	Воздействие на окружающую среду
Надежный источник питания	Интенсивность воды
Без выбросов углерода	Риск ядерных аварий
Многообещающее энергетическое будущее	Радиоактивные отходы
Высокая плотность энергии	Невозобновляемый источник энергии

Что такое ядерная энергия?

Атомная энергия используется в Соединенных Штатах уже более 60 лет. Но как именно атомные электростанции вырабатывают электроэнергию?

Ядерная энергия образуется путем расщепления атомов урана или плутония посредством цепных реакций в ядерном реакторе в процессе, называемом «ядерным делением». Энергия, высвобождаемая при расщеплении атомов, используется для нагревания воды до состояния пара. Затем этот пар вращает турбину, которая вырабатывает полезную электроэнергию.

Эксперты считают, что торий — еще одно топливо, которое можно использовать для ядерной энергетики. Он уже используется в таких странах, как Индия и Россия.

Преимущества атомной энергии

1. Дешевая энергия

Хотя строительство атомных электростанций имеет высокую начальную стоимость, производство энергии на них относительно дешево, и они имеют низкие эксплуатационные расходы.

Кроме того, ядерная энергетика не испытывает таких колебаний цен, как традиционные источники энергии из ископаемого топлива, такие как уголь и природный газ. Из-за этого цену ядерной энергии можно предсказать в далеком будущем.

Эта цена, скорее всего, останется низкой или станет еще ниже по мере развития технологий.

2. Надежность

Одним из самых больших преимуществ атомной энергии является то, что она является надежным источником энергии.

В отличие от солнечной и ветровой энергии, для которых нужно, чтобы светило солнце или чтобы дул ветер, ядерная энергия может генерироваться в любое время в течение дня. Это означает, что атомная электростанция может производить энергию без остановок, и вам не придется сталкиваться с задержками в производстве энергии.

3. Нулевые выбросы углерода

Атомные энергетические реакторы не производят выбросов углерода. Это огромное преимущество перед традиционными источниками энергии, такими как ископаемое топливо, которое выбрасывает в атмосферу тонны углекислого газа.

Избыток углекислого газа является одной из основных причин изменения климата. Таким образом, чем меньше выбросов углерода и парниковых газов имеет источник энергии, тем лучше.

На самом деле, по данным Института ядерной энергии (NEI), производство электроэнергии на атомных электростанциях предотвращает выброс в атмосферу 528 миллионов метрических тонн двуокиси углерода ежегодно.

4. Многообещающие источники энергии в будущем

Ядерный синтез — это святой Грааль использования энергии. Если мы научимся управлять атомным синтезом (теми же реакциями, которые питают Солнце), у нас будет практически неограниченная энергия.

На данный момент у этого метода есть несколько серьезных проблем, которые необходимо решить, если мы хотим начать использовать их в большем масштабе. Тем не менее, его потенциал важно иметь в виду, когда речь идет о производстве энергии в будущем.

5.

Высокая плотность энергии

Подсчитано, что количество энергии, выделяемой при реакции ядерного деления, в десять миллионов раз больше, чем количество энергии, выделяемой при сжигании ископаемого топлива.

Таким образом, количество ядерного топлива, необходимого для атомной электростанции, намного меньше, чем для других типов электростанций. Это способствует низкой стоимости ядерной энергии. Одна атомная электростанция может производить тысячи мегаватт-часов энергии.

Недостатки ядерной энергии

Несмотря на множество преимуществ использования ядерной энергии, существует также множество негативных последствий ядерной энергии. Ниже приведены наиболее важные из них:

1. Воздействие на окружающую среду

Хотя атомные электростанции не производят выбросов углерода, атомная энергетика по-прежнему оказывает существенное воздействие на окружающую среду, в основном за счет добычи полезных ископаемых и сброса воды.

Уран, используемый для производства ядерной энергии, должен быть добыт. Любая добыча полезных ископаемых оказывает негативное влияние на окружающую территорию. В частности, добыча урана известна выбросами мышьяка и радона. Это отрицательно сказалось на здоровье людей, живущих вокруг урановых рудников, в основном состоящих из представителей народа навахо.

Атомные электростанции также вызывают так называемое «тепловое загрязнение». Большинство атомных электростанций расположены на водоеме, например, в озере или океане. Электростанция использует воду из озера или океана, называемую охлаждающей водой, для конденсации пара обратно в воду.

Этот процесс приводит к повышению температуры охлаждающей воды, после чего она выбрасывается обратно в водоем. Эта горячая вода, обычно около 100 градусов по Фаренгейту, значительно меняет химический состав океана или озера, в которое она сбрасывается, делая ее пригодной для жизни большинства водных организмов.

2.

Водоемкие

Атомным электростанциям требуется много воды для производства энергии. В 2015 году Соединенные Штаты израсходовали 320 миллиардов галлонов воды для производства ядерной энергии. Это больше воды, чем используется для переработки угля.

По мере того, как воды становится все меньше, особенно перед лицом изменения климата, это огромное потребление воды может стать неустойчивым.

3. Опасность ядерных аварий

На атомных электростанциях действуют очень строгие меры безопасности. Однако несчастные случаи могут произойти независимо от того, насколько вы осторожны. Авария на атомной электростанции может иметь катастрофические последствия для окружающих территорий, о чем мы знаем из таких событий, как авария на Фукусиме, Чернобыль и Три-Майл-Айленд в Пенсильвании.

В случае аварии на АЭС возможна утечка вредного излучения, что может оказать неблагоприятное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Инцидент 1986 года в Чернобыле в конечном итоге привел к гибели тысяч человек, по оценкам, в результате инцидента погибло от 4 000 до 60 000 человек. Мало того, более 2 миллионов человек все еще борются с проблемами со здоровьем, связанными с Чернобылем. Сегодня, более 30 лет спустя, доступ в 30-километровую чернобыльскую зону отчуждения по-прежнему ограничен.

Однако важно помнить, что несчастные случаи такого типа случаются редко. Кроме того, многие исследования показывают, что индустрия ископаемого топлива гораздо более смертоносна, чем ядерная, даже если учесть такие катастрофы, как Чернобыль.

4. Радиоактивные отходы

При производстве ядерной энергии в воздух не выбрасываются вредные парниковые газы, однако образуются опасные отходы. Отходы, создаваемые атомными электростанциями, остаются опасно радиоактивными в течение тысяч лет после их образования. При попытке выяснить, как хранить эти радиоактивные отходы, возникает много вопросов.

Отходы продолжают накапливаться на атомных электростанциях, так как для них нет места долговременного хранения. Накопление опасных ядерных отходов станет проблемой, когда на электростанциях закончатся места для хранения.

Кроме того, если в хранилище возникнут какие-либо нарушения, например, утечка, радиоактивный материал может нанести значительный ущерб окружающим территориям. Федеральное правительство начало искать место, достаточно стабильное для захоронения ядерных отходов, в 1982 году, однако такое место не было найдено.

5. Невозобновляемые источники энергии

Возобновляемый источник энергии определяется как источник энергии, который не истощается при использовании или может быть восполнен в течение жизни человека. Солнечная энергия является примером возобновляемого ресурса, потому что, превращая солнечную энергию в полезную электроэнергию, мы не уменьшаем мощность солнца.

Атомная энергия, с другой стороны, является невозобновляемым источником энергии. Это связано с тем, что топливо, используемое в ядерных реакторах, уран, является исчерпаемым ресурсом. По мере того, как мы добываем уран, мы истощаем его доступное количество, и в течение жизни человека больше не будет произведено.

В настоящее время эксперты считают, что урана хватит примерно на 200 лет, если предположить, что мы сохраним те же темпы ядерного производства. Но если в будущем мы станем больше полагаться на ядерную энергию, запасы урана будут истощаться быстрее, что может вызвать проблемы в ближайшие годы.

Будущее атомной энергетики

Как видите, существует множество аргументов как за, так и против ядерной энергетики. Благодаря дальнейшему технологическому прогрессу этот источник энергии с нулевым выбросом углерода может помочь нам достичь будущего чистой энергии.

Возможно, в будущем появятся новые растения. Однако другие формы энергии, такие как геотермальная энергия, энергия ветра и солнечная энергия, действительно являются возобновляемыми и могут привести нас к более экологичному будущему.

Теперь вы можете обеспечить свой дом возобновляемой энергией, установив солнечные панели. Когда вы соединяете солнечные панели с накопителями энергии, вы можете управлять своим домом на солнечной энергии, даже когда солнце не светит. Кроме того, установка солнечных батарей может полностью исключить ваши счета за коммунальные услуги!

Воспользуйтесь нашим калькулятором солнечной энергии, чтобы узнать, сколько может сэкономить вам солнечная система.

Ключевые выводы

• Когда атомы урана или плутония расщепляются в результате ядерного деления, энергия, высвобождаемая во время реакции, используется для нагревания воды до состояния пара. Пар вращает турбину и вырабатывает полезную ядерную электроэнергию.
• Преимущества ядерной энергетики заключаются в том, что она производит дешевую энергию, она надежна, не создает выбросов углерода, у ядерных технологий многообещающее будущее и высокая плотность энергии.
  
  Плюсы и минусы атомной энергетики: Атомная энергетика – плюсы и минусы кратко