Почему АЭС?

Почему АЭС?

Попов Андрей Олегович

29.05.2000 г.р. (13 лет)

centram20@mail.ru

Было время, когда человек совершал всю работу только за счёт силы своих мышц. Затем он приручил сильных животных. Потом поставил на службу водяные колёса и ветряные мельницы. Следующей была паровая машина. А потом пришло электричество. Со временем электродвигатели становились всё мощнее и требовали больше энергии. Но где её взять? Первые электростанции были тепловыми или водяными. Но в 1939 году с открытием явления мгновенной цепной реакции человечество получило новый, колоссальный по мощности источник энергии.

Для начала рассмотрим устройство тепловой электростанции (по этому принципу работает и атомная станция). При сжигании топлива (газ, мазут, уголь) в котле вода нагревается до состояния перегретого пара, который под высоким давлением идёт по трубам и давит на лопатки турбины, раскручивая её. Турбина через вал вращает генератор, который, в свою очередь, вырабатывает электрический ток.  На атомных электростанциях для нагрева воды используется тепло, выделяемое при распаде атомов урана. Только, в отличие от тепловых станций, вода, нагретая в ядерном реакторе, не идёт напрямую к турбинам, а нагревает другую воду, не соприкасаясь с ней. Это делается потому, что вода, побывавшая в реакторе, радиоактивна.  Отсюда следует вопрос:  зачем такая сложность, если на тепловой электростанции вода «ходит» всего по одному контуру? Пусть атомная станция и устроена сложнее, зато она потребляет намного меньше топлива, а энергии даёт больше. Одни из первых АЭС за сутки потребляли около 3кг урана, который при распаде выдаёт столько тепла, сколько можно было бы получить при сжигании 30 000 тонн нефти. Вот какой силой обладает атом!

Но не только на суше нашлось применение атому. Наша страна стала первой, построившей надводный корабль с атомной энергоустановкой – ледокол «Ленин». В 1975 году был спущен на воду мощнейший в мире ледокол «Арктика». Этих гигантов приводят в движение гребные винты, вращаемые электромоторами, а электричество вырабатывается атомной станцией, установленной на судне. Именно благодаря этим ледоколам наша страна смогла уверенно освоить Северный морской путь. Но не только первый атомный корабль, а и первая атомная электростанция (АЭС) была построена в нашей стране, и этим надо гордиться!

Опыт создания кораблей-атомоходов помог советским (а затем и российским) конструкторам разработать проект, который поможет решить проблему энергоснабжения малоосвоенных прибрежных районов страны. Речь идёт о ПАТЭС – плавучей атомной теплоэлектростанции. На большую баржу ставится энергоустановка с ледокольным реактором, а затем эта конструкция буксируется к месту работы. Осталось провести линию электропередач, и проблема решена. У этой станции есть ещё один плюс: не надо готовить площадку на суше, вырубая лес или осушая водоёмы. Значит, природа будет нетронутой, а это очень важно.

Невозможно даже представить, как человечество смогло бы обеспечить себя электрической энергией, не овладев секретами атома. Нынешняя энергодобыча и энергоснабжение во многом зависят от использования полезных ископаемых. Среди лидеров ресурсного ряда 29%  отводится углю и торфу, столько же (т.е. 29%) приходится на долю использования энергии падающей воды, 14% поровну делят нефть и природный газ.  28% мирового производства электроэнергии – таков вклад атомной энергетики. И это – лишь первое «да» в пользу АЭС.

АЭС не потребляют кислород, необходимый для окисления традиционных видов топлива, а кислород жизненно необходим всем живым существам. Это - второе «да» в пользу АЭС.

АЭС, в отличие от топливных электростанций, не образуют вредных выбросов, так как в реакторе ничего не горит. Раз нет выбросов, значит, воздух останется чистым. А раз воздух останется чистым, то и жизнь на Земле не исчезнет. Ведь сейчас только и говорят про парниковый эффект, который начался из-за большого объёма выбросов продуктов сгорания. Перейдя на атомную энергию, мы защитим себя от глобального потепления, и нам будет, чем дышать. В природе всё взаимосвязано: чистый воздух – это чистая вода и чистая почва. То есть, все среды обитания организмов не страдают от загрязнений. Это третье «да» в пользу АЭС.

Но не следует считать, что АЭС –  это панацея от энергетического голода. Как и у всего сущего, у них тоже есть недостатки. Первый - опасность заражения местности в случае аварии, стоит вспомнить Чернобыль. Правда, здесь есть одно маленькое «но». На Чернобыльской АЭС система безопасности была старого образца, а на современных АЭС риск аварии очень мал, хотя, конечно, не равен нулю.  

Радиационная авария на японской АЭС Фукусима-1 в марте 2011 года  взбудоражила весь мир. Европейские страны - Бельгия и Швейцария - объявили об отказе от ядерной энергетики. Германия уже в 2012 году приняла решение закрыть недостроенные и работающие АЭС, отменить строительные проекты по планирующимся атомным станциям. Было остановлено 8 атомных энергетических объектов, что привело к нехватке электроэнергии в стране. ФРГ выходит из положения путем покупки недостающей энергии у стран-соседей, однако такой способ заставляет страну раскошеливаться на сумму около  1,7 трлн. евро в год. Выход пытаются найти путём постепенного перехода к альтернативной энергетике, в частности - возведения ветряных генераторов. Такой же точки зрения придерживаются Италия и Великобритания. Все дело в том, что японская авария заставила правительства этих стран провести оценку состояния собственных АЭС на соответствие требованиям безопасности, которая отразила печальные результаты.

А вот  Франция, являясь европейским лидером по производству электроэнергии посредством АЭС (более 75% общей выработки), сегодня по-прежнему говорит о целесообразности такого способа эксплуатации. Китай делает ставку на постоянное увеличение доли атомной энергетики.  В России также делается акцент на развитие атомной энергетики сразу по нескольким направлениям — зарубежная экспансия, развитие внутри страны, внедрение инноваций, достижение глобального лидерства.  Уроки Чернобыля и  Фукусимы инициировали проекты по повышению норм безопасности ядерной энергетики в этих странах.

Кроме радиационной опасности существует и проблема исчерпания запасов урана. Но и тут есть временное решение – плутоний, который тоже можно «сжигать» в реакторе. Правда, и его запасы не вечны. Так что, человечеству рано или поздно придётся перейти на альтернативные источники. Напрашивается вопрос: чем можно заменить атомные станции? Пока нет однозначного ответа. Одни учёные возлагают надежды на ветряные генераторы, другие – на солнечные батареи. Но у этих средств есть существенный недостаток. Нет, никто не отрицает, что эти источники энергии являются экологически чистыми, но они дают намного меньше энергии, чем обычные тепловые, и тем более атомные станции. Кроме этого, есть другая проблема: мест, где природные условия лучше всего подходит для работы подобных установок, на Земле не так уж много, и они, как правило, очень далеки от мест потребления электроэнергии. Какой вывод следует из этого? На ближайшее будущее, атомная энергетика будет лучшим решением вопроса выработки электроэнергии.

Ещё одним недостатком атомной энергетики является то, что образуются потенциально опасные отходы. Проблема в том, как утилизировать их. Сейчас отходы увозятся подальше от населённых мест и изолируются от внешней среды. Но отходов всё больше и больше. В настоящее время предложен проект «тонущего реактора». Бурится скважина диаметром 1-1,5м и глубиной 3км. Дно засыпается серой. Радиоактивные отходы помещаются в металлическую капсулу и погружаются в шахту. Остаточные реакции в отходах выделяют тепло и проплавляют породу, а сера усиливает процесс. Таким образом, капсула уходит всё глубже к центру Земли. По мнению авторов проекта, таким образом можно совсем очистить планету от радиоактивных отходов.  

Взвесив все «за» и «против» атомной энергетики, делаем вывод: на сегодняшний  день атомные станции – это самый мощный, экологически чистый  и безопасный источник энергии. Более простого и эффективного способа добычи электроэнергии на сегодняшний день нет. И полный отказ от атомной энергетики уже невозможен.