35 Экология атомной энергетики

Основной процесс, происходящий в АЭС, управляемое расщепление: тяжелое ядро одного элемента распадается на 2 или более ядер других элементов. Суммарная масса продуктов реакции меньше, чем у исходного материала. Теряемая масса превращается в энергию по закону Эйнштейна Е = mc2. Мгновенное расщепление или слияние 1кг веществ по своему эффекту соответствует взрыву атомной бомбы. На всех современных АЭC используется процесс деления (расщепления) U235 + α →3n + радиоактивные отходы + Е. Известно, что в природе U235 всего 0,7 %. Радиоактивному распаду подвергается обогащенная до 3 % урановая руда. Низкая степень обогащения не позволяет цепной реакции выйти из-под контроля. В ядерном реакторе небольшими гранулами обогащенного урана заполняют длинные стальные трубки - получаются тепловыделяющие элементы ТВЭлы или топливные стержни. Если их расположить по близости друг к другу в виде тепловыделяющей сборки - нагнетается устойчивая цепная реакция. Чтобы цепную реакцию в тепловыделяющей сборке можно было контролировать между ТВЭлами, вставляют регулирующие стержни из вещества, поглощающего нейтроны. Выдвигая или вдвигая их обратно, можно запускать цепную реакцию и управлять ее интенсивностью. Активная зона из неподвижных ТВЭлов и подвижных регулирующих стержней представляет ядерный реактор. На АЭС тепло, выделяемое ядерным реактором, используется для кипячения воды. Воду можно кипятить в самом реакторе. Воду сильно нагревают, пропуская через реактор, установленный в толстостенном корпуce, но не дают закипать, поддерживая высокое давление. Перегретую воду пропускают через теплообменники, где она передает тепло другой воде, которая уже превращается в пар и приводит в движение турбогенератор. Вся система нагрева окружена толстой защитной оболочкой из бетона. Защитные оболочки рассчитываются на избыток внутреннего давления, на такую нагрузку, как падение реактивного самолета и землетрясение силой 8 баллов. По энергетическому выходу расщепление 0,5кг ядерного топлива эквивалентно сжиганию 1000 тонн угля. Чтобы АЭС давала электроэнергию в течение 2 лет, достаточно 3 т урана. Отслужившие ТВЭлы извлекаются и заменяются новыми. Для ТЭС необходимо 3,5 млн т угля, для АЭС - 1,5 т обогащенного урана, 1000 т урановой руды. При работе ТЭС выделяется 10 млн. т С0₂, 02 - 400 тыс. т. Радиоактивные отходы АЭС – 2т, отходы ТЭС 100 тыс. т золы. Радиоактивное излучение проникает через все живое, разрушая молекулы в составе клеток. В больших дозах радиация способствует прекращению деления клеток. Если сильно облучить все тело, то станет невозможным обновление крови, наступает лучевая смерть через несколько дней или месяцев. Очень сильная радиация способна полностью разрушить клетки и мгновенную гибель. Радиация опасна, так как повреждает молекулы ДНК, разрушает генетический материал организма. Деление клеток становится бесконтрольным и ведет к развитию злокачественной опухоли. Существует фоновая радиация, связанная с радиоактивным веществом, а также космическими лучами, проникающими через атмосферу. При нормальной работе АЭС радиоактивные продукты ядерного деления остаются в ТВЭлах, а вторичные радиоизотопы внутри защитной оболочки реактора. За сорок лет существования ядерной энергетики в мире произошло более 100 серьезных аварий реакторов. В 1986 г. произошла крупнейшая катастрофа на Чернобыльской АЭС. В современных условиях невозможно обойтись без ядерных peaкторов. Полный отказ от ядерного оружия, связанного с ним производства, хранения эксплуатации - это дело далекого будущего.