Атомная энергия

Это началось с гигантского грибовидного облака, поднявшегося над японским городом. И атомная энергетика так и не смогла избавиться от тени этого облака, упавшей на нее в самом начале.

Ученые, создавшие атомную бомбу, предвидели, что атомная энергия могла бы служить мирным целям в качестве источника электрической энергии.

Ядерная энергия образуется в результате преобразования массы в энергию в соответствии с законом Эйнштейна: Е = mc2, где Е — энергия; m — преобразуемая масса; с - скорость света в вакууме. Большинство существующих ядерных станций получает энергию в результате расщепления изотопа урана — уран-235. Тепло, освобождающееся при расщеплении, используется для выработки водяного пара, направляемого к турбинам, которые вырабатывают электроэнергию в основном таким же образом, как на тепловых электростанциях. Их конкурентоспособность в конкретных ситуациях зависит от стоимости и доступности другого топлива, уровня заменяемости других источников отопления и в возрастающей степени — от приемлемости атомных станций для основной массы населения.

Атомные электростанции (АЭС) точно так же загрязняют окружающую среду, как и электростанции, работающие на ископаемом топливе. Но если выбросы обычных электростанций включают уже привычные нам химические соединения, то выбросы АЭС включают радиоактивные элементы, которые почти полностью являются продуктами реакций деления.

Основные опасности связаны с этапами производства, на которых выделяются новые радиоактивные продукты на атомной станции, а также при переработке и устранении нежелательных отходов. Радиоактивные материалы вырабатываются в реакторе в результате расщепления топлива. В продуктах расщепления содержатся радиоактивные изотопы криптона, ксинона, цезия, рубидия, бария, стронция, йода и брома и изотопы водорода и трития. Другие изотопы генерируются в охлаждающей воде, включая изотопы аргона, фтора, водорода и кислорода; ряд других изотопов образуется в материалах конструкций, окружающих ядро реактора.

Газообразные отходы, удаляемые из охлаждающей активную зону воды, включают радиоактивные изотопы криптона, ксенона и азота. Эти отходы удаляются с АЭС при помощи очень высоких труб, что позволяет распределить выбросы на достаточно большом пространстве. Общее количество радиоактивности, выбрасываемое АЭС в обычных условиях работы реакторов с охлаждением водой под давлением, гораздо меньше, чем в кипящих реакторах, и его можно считать пренебрежимо малым.

Газы предприятия выбрасываются в атмосферу после выдержки 30 дней, что позволяет распасться короткоживущим изотопам. Главным источником радиоактивности выбрасываемых газов являются криптон-85 вместе с небольшим количеством трития и йода-131. При нормальной работе уровень радиоактивности в выбрасываемых газах строго контролируется. Другие проблемы связаны с очисткой охлаждающей воды, которая может содержать контаминанты, просочившиеся из сердцевины реактора, включая тритий, который способен при высокой температуре диффундировать через металлические стенки, а также с ликвидацией загрязненных старых предприятий. Каждый из них не создает проблемы загрязнения атмосферы, но их влияние на окружающую среду может увеличить среднюю дозу, которую может получить отдельный человек; в некоторых случаях радиоактивные материалы, выброшенные в одной части окружающей среды, могут найти путь в другую. Предполагают, что такой могла быть причина случая в Зеллафильде (Великобритания), где материал, выпущенный в эстуарии, попал в атмосферу в виде аэрозоля, образовавшегося под действием ветра из тины при низком отливе. При нормальных условиях концентрации таковы, что можно не ожидать вредного эффекта: доза от всех источников не превышает 5 мрем в год. Твердые радиоактивные отходы, появляющиеся, как правило, в небольших количествах, загружаются в 200-литровые металлические бочки, заливаются цементом и перевозятся для захоронения в специальные места. Радиоактивные отходы атомных электростанций должны храниться, причем для долгоживуших радионуклидов в течение тысяч лет. Предлагались различные методы: отвердевание и захоронение в стекловидном состоянии в стабильных геологических структурах с небольшим термическим сопротивлением, что в настоящее время представляется наилучшим способом.

Регенерация радиоактивного топлива пока является деятельностью, связанной в основном с атомными станциями, но в будущем значение этого процесса будет возрастать. В принципе это этап, на котором уран и плутоний отделяются от использованных топливных стержней для повторного применения, а отходы — оболочка стержней и продукты распада — подготавливаются для хранения. В результате на этом этапе вероятность утечки радионуклидов в землю и в воду при нормальных условиях проведения процесса велика, так как он не может проводиться в замкнутой системе, каковой является станция.

Насколько хорошо защищена окружающая среда от рутинных выбросов радиоактивных отходов предприятий, работающих с ядерными материалами? При обсуждении потенциальной опасности таких выбросов на этот вопрос всегда дается ответ: «Исключительно хорошо». Подавляющее большинство таких предприятий полностью удовлетворяет требованиям, установленным правительством для выбросов радиоактивности.

Самую большую тревогу вызывает возможность неожиданного выброса радиоактивности в результате нарушения технологии или несчастного случая. Уровень мер безопасности на атомных станциях высок, и вероятность серьезной аварии считается низкой. Тем не менее полного доверия к точности расчетов нет. Наиболее серьезная авария, которая может произойти, способна вызвать выброс радиоактивности из активной зоны реактора в результате отказа системы охлаждения и как следствие расплавления конструкции в активной зоне. Были рассчитаны различные варианты вероятности ущерба населению, основанные на вероятности расплавления и возможном уровне эмиссии при подобной и других авариях. Такие расчеты, приведенные в 1975 г. в докладе Комиссии по ядерному нормированию США, установили возможный риск от ста ядерных реакторов, использующихся в США. Он оказался не только меньше риска автомобильных или самолетных катастроф,- но также меньше риска таких неконтролируемых явлений, как ураганы и землетрясения. С другой стороны, риск от ядерных аварий имеет большее значение для населения, чем утверждают коэффициенты риска. Во-первых, расчеты не основаны на статистических данных и поэтому менее достоверны, чем сопоставляемые данные. Во-вторых, такие события, как автомобильные катастрофы, часто представляются происходящими независимо от воли людей: ядерные катастрофы, очевидно, связаны с деятельностью общества.

Другие факторы риска, связанные с атомными станциями, относятся к регенерации топлива, удалению отходов и кражей материалов для изготовления ядерного оружия.

В целом при нормальных условиях атомные силовые станции не создают значительного загрязнения воздуха. Они способны удовлетворить возрастающие в будущем потребности в энергии, заменяя виды топлива, сильно загрязняющие атмосферу, и сохраняя их как сырье для промышленности, например для производства пластмасс, лекарств и сложных химических соединений или для переработки в топливо для транспортных средств. С другой стороны, возможность случайных выделений радиоактивности все еще вызывает опасения, вследствие чего популярность атомных станций достаточно низка, что тормозит осуществление программы ядерной энергетики как в Европе, так и в Северной Америке. В дополнение к этому запасы урана, так же как угля и нефти, ограничены и, вероятно, будут истощены через несколько столетий.

      

- shop1