Вплив атомних електростанцій на навколишнє середовище

курсовая работа

1.1 Робота АЕС

Процеси, що відбуваються в ядерному реакторі, можна описати як безупинний поділ ядер. При цьому маса цілого ядра до поділу більша за масу осколків, що вийшли. Різниця становить приблизно 0.1 % маси ядра, що розділилося. Зрозуміло, до повного перетворення маси в енергію ще дуже далеко, але вже така, що не виявляється звичайними вагами, зміна маси палива в реакторі дозволяє отримувати гігантську кількість енергії. Зміна маси палива за рік безупинної роботи в реакторі РБМК-1000 становить приблизно 0.3 г, але енергія, що виділилася при цьому, така ж, як при спалюванні 3000000 (три мільйони) тон вугілля.

Можливості щодо перетворення та використання енергії є показником технічного розвитку людства. Першою, використовуваним людиною, перетворювачем енергії можна вважати вітрило - використання енергії вітру для переміщення по воді, подальші більш розвинуті, це використання вітру і води у вітряному і водяному млинах. Винахід і впровадження парової машини зробило справжню революцію в техніці. Парові машини на фабриках і заводах різко підвищили продуктивність праці. Паровози і теплоходи зробили перевезення по суші і морю більш швидкими і дешевими. На початковому етапі парова машина служила для перетворення теплової енергії в механічну енергію обертового колеса, від якого за допомогою різного роду передач (вали, шківи, ремені, ланцюги), енергія передавалася на машини і механізми.

Широке впровадження електричних машин, двигунів, що перетворюють електричну енергію в механічну, і генераторів для виробництва електроенергії з механічної енергії, ознаменувало собою новий стрибок у розвитку техніки. Зявилася можливість передавати енергію на великі відстані у вигляді електроенергії, народилася ціла галузь промисловості - енергетика.

На поточний момент створено велику кількість приладів, призначених як для перетворення електроенергії в будь-який вид енергії, необхідний для життєдіяльності людини: електромотори, електронагрівники, лампи для освітлення, так і ті, що використовують безпосередньо електроенергію: телевізори, приймачі і т.п.

Як було зазначено вище, виробництво електроенергії є окремою галуззю промисловості. В даний час найбільшу частку електроенергії виробляють на трьох видах електростанцій:

ГЕС (гідроелектростанція);

ТЕС (теплоелектростанція);

АЕС (атомна електростанція).

Теплова енергія - це енергія хаотичного руху молекул атомів у рідинах і газах і коливальному руху молекул або атомів у твердому тілі. Чим вища швидкість цього руху, тим більшою тепловою енергією володіє тіло.

Усі ми стикаємося в повсякденному житті з процесами передачі теплової енергії від одного тіла до іншого, (гарячий чай нагріває склянку, радіатор опалення в квартирі нагріває повітря і т.д.). Виходячи з визначення теплової енергії, можна дати визначення теплообміну.

Процес передачі енергії в результаті обміну хаотичним рухом молекул, атомів або мікрочастинок називається теплообміном.

Відомо, що теплова енергія або тепло передається від більш гарячого тіла більш холодному, і здається, цілком логічним взяти за мірило теплової енергії температуру, однак це найгрубіша помилка. Температура тіла є мірилом здатності до теплообміну з оточцючими тілами. Знаючи температури двох тіл, ми можемо сказати тільки про напрямок теплообміну. Тіло з більшою температурою буде віддавати тепло й охолоджуватися, а тіло з меншою температурою приймати тепло і нагріватися, однак визначити кількість енергії, що передається, виходячи тільки з температури, неможливо. Для нагрівання різних речовин до однакового рівня температури необхідна різна кількість теплової енергії, кожна речовина має свою теплоємність.

Як правило, в промислових енергоустановках процес перетворення енергії джерела в теплову енергію відбувається в одному місці (реактор для АЕС), а процес перетворення теплової енергії в механічну, а потім в електричну - в іншому.

Розглянемо, що відбувається в обємі холодної води, коли гарячі камені нагрівають її частину навколо себе. З фізики відомо, що тіла нагріваючись - розширюються, іншими словам збільшують свій обєм, а оскільки маса залишається постійною, щільність знижується. Відповідно до закону Архімеда, тіло зі щільністю більшою, аніж щільність рідини занурюється у рідину, а з меншою - спливає. Те саме можна сказати про нагріту рідину, маючи меншу щільність, вона почне підніматися, перемішуючись з холодними шарами у верхній частині судини, що, у свою чергу, почнуть опускатися, і через певний час температура по всьому обємі стане однаковою.

Конвективний теплообмін - перенесення теплоти при переміщенні і перемішуванні більш нагрітих часток середовища з менш нагрітими.

У прикладі, наведеному вище, рухи було спричинено різницею рівнів щільностей гарячих і холодних частин рідини. Така конвекція називається природною або вільною. Якщо рух спричинено роботою насосу чи вентилятора, тоді конвекція називається змушеною.

Конвективний теплообмін відбувається в газах так само, як і в рідинах.

У багатьох сучасних АЕС відведення теплоти з реактора відбувається шляхом примусового прокачування води, газу чи рідкого металу через активну зону. Речовина, що, нагріваючи, забирає теплоту від джерела, називається теплоносієм.

Делись добром ;)