Атомная энергетика

Возведенный почти  вслепую, одновременно с проектированием, в жесточайшей радиационной обстановке, "саркофаг" -- объект с официальным названием "Укрытие" -- страдает от множества бед. Одна из них - радиоактивная пыль.  

Весной и летом  печально знаменитого года аварии вертолетчики сбросили в жерло горящего реактора 1800 т песка и глины, 2400 т свинца, 800 т доломита, 40 т карбида бора. Все это смешалось с распыленным ядерным топливом и превратилось в радиоактивную пыль, которую полагается смывать водой. Но вода - это еще одна беда "Укрытия". В подвалах, машинном зале и других помещениях ее накопилось несколько тысяч кубометров. И это не просто вода, а концентрированный раствор радиоактивных солей, который может излиться наружу и затопить окрестности. 

Самая главная  беда "саркофага" и его загадка -- состояние атомного горючего. В  момент аварии в реакторе находилось 205 т урана, проработавшего после загрузки всего 865 дней. Сколько осталось после взрыва и пожара, когда температура достигала 7 тыс. градусов? Сколько урана расплавилось, какая его доля унесена в виде радиоактивной пыли?  

Вот те проблемы, которые предстоит решать специалистам, инженерам-физикам в ближайшие  годы.  

Атом  выходит из-под  контроля 

Аварии на объектах атомной энергетики - самый больной  вопрос эксплуатации АЭС. Однако несмотря на их тяжесть, в целом вероятность  таких аварий невелика. С момента появления атомной энергетики произошло не более трех десятков аварий, и лишь в четырех случаях имел место выброс радиоактивных веществ в окружающую среду. Однако масштабы загрязнений, сопутствующих таким авариям, часто приобретают глобальный характер. 

До Чернобыльской  катастрофы все, что связано с  применением атомной энергии (даже в мирных целях) было окружено завесой  секретности. Неудивительно, что многие критические ситуации в этой области  стали известны человечеству только через 30-40 лет, в 90-х годах XX века... 

Вот только один из примеров этого ряда .  

29 сентября 1957 года  на комбинате "Маяк" вышла  из строя система охлаждения  бетонной емкости, где собирались  жидкие отходы с высокой радиоактивностью. В результате произошел взрыв, и радиоактивные вещества попали в атмосферу. Они рассеялись и осели на территории Челябинской, Свердловской и Тюменской области. Длина радиоактивного следа достигла 200 км, ширина - 8-9 км. По счастливой случайности, след прошел по малонаселенной местности.  

В последующие  годы была проведена глубокая вспашка  полей с захоронением загрязненной почвы на глубину более полуметра. Постепенно и очень медленно эти  земли возвращаются в сельскохозяйственный оборот.  

Воздействие этого  выброса на здоровье людей оценить довольно трудно, поскольку в этих районах действуют многочисленные металлургические и химические предприятия, загрязняющие атмосферу оксидами серы.  

Радиоактивный "мусор" 

Даже если атомная  электростанция работает идеально и  без малейших сбоев, ее эксплуатация неизбежно ведет к накоплению радиоактивных веществ. Поэтому людям приходится решать очень серьезную проблему, имя которой -- безопасное хранение отходов.  

Отходы любой  отрасли промышленности при огромных масштабах производства энергии, различных изделий и материалов создают огромной проблемой. Загрязнение окружающей среды и атмосферы во многих районах нашей планеты внушает тревогу и опасения. Речь идет о возможности сохранения животного и растительного мира уже не в первозданном виде, а хотя бы в пределах минимальных экологических норм. 

Радиоактивные отходы образуются почти на всех стадиях  ядерного цикла. Они накапливаются  в виде жидких, твердых и газообразных веществ с разным уровнем активности и концентрации. Большинство отходов  являются низкоактивными: это вода, используемая для очистки газов и поверхностей реактора, перчатки и обувь, загрязненные инструменты и перегоревшие лампочки из радиоактивных помещений, отработавшее оборудование, пыль, газовые фильтры и многое другое. 

Газы и загрязненную воду пропускают через специальные фильтры, пока они не достигнут чистоты атмосферного воздуха и питьевой воды. Ставшие радиоактивными фильтры перерабатывают вместе с твердыми отходами. Их смешивают с цементом и превращают в блоки или вместе с горячим битумом заливают в стальные емкости. 

Труднее всего  подготовить к долговременному  хранению высокоактивные отходы. Лучше  всего такой "мусор" превращать в стекло и керамику. Для этого  отходы прокаливают и сплавляют  с веществами, образующими стеклокерамическую массу. Рассчитано, что для растворения 1 мм поверхностного слоя такой массы в воде потребуется не менее 100 лет. 

В отличие от многих химических отходов, опасность  радиоактивных отходов со временем снижается. Бoльшая часть радиоактивных  изотопов имеет период полураспада около 30 лет, поэтому уже через 300 лет они почти полностью исчезнут. Так что для окончательного удаления радиоактивных отходов необходимо строить такие долговременные хранилища, которые позволили бы надежно изолировать отходы от их проникновения в окружающую среду до полного распада радионуклидов. Такие хранилища называют могильниками. 

Необходимо учитывать, что высокоактивные отходы долгое время  выделяют значительное количество теплоты. Поэтому чаще всего их удаляют  в глубинные зоны земной коры. Вокруг хранилища устанавливают контролируемую зону, в которой вводят ограничения на деятельность человека, в том числе бурение и добычу полезных ископаемых.  

Предлагался еще  один способ решения проблемы радиоактивных  отходов - отправлять их в космос. Действительно, объем отходов невелик, поэтому их можно удалить на такие космические орбиты, которые не пересекаются с орбитой Земли, и навсегда избавиться радиоактивного загрязнения. Однако этот путь был отвергнут из-за опасности непредвиденного возвращения на Землю ракеты-носителя в случае возникновения каких-либо неполадок. 

В некоторых  странах серьезно рассматривается  метод захоронения твердых радиоактивных  отходов в глубинные воды океанов. Этот метод подкупает своей простотой  и экономичностью. Однако такой способ вызывает серьезные возражения, основанные на коррозионных свойствах морской воды. Высказываются опасения, что коррозия достаточно быстро нарушит целостность контейнеров, и радиоактивные вещества попадут в воду, а морские течения разнесут активность по морским просторам.  

Не  только радиация 

Эксплуатация  АЭС сопровождается не только опасностью радиационного загрязнения, но и  другими видами воздействия на окружающую среду. Основным является тепловое воздействие. Оно в полтора-два раза выше, чем от тепловых электростанций.  

При работе АЭС  возникает необходимость охлаждения отработанного водяного пара. Самым  простым способом является охлаждение водой из реки, озера, моря или специально сооруженных бассейнов. Вода, нагретая на 5-15 °С, вновь возвращается в тот же источник. Но этот способ несет с собой опасность ухудшения экологической обстановки в водной среде в местах расположения АЭС. 

Большее применение находит система водоснабжения  с использованием градирен, в которых  охлаждение воды происходит за счет ее частичного испарения и охлаждения. Небольшие потери пополняются постоянной подпиткой свежей водой. При такой системе охлаждения в атмосферу выбрасывается огромного количество водяного пара и капельной влаги. Это может привести к увеличению количества выпадающих осадков, частоты образования туманов, облачности. 

В последние  годы стали применять систему  воздушного охлаждения водяного пара. В этом случае нет потерь воды, и  она наиболее безвредна для окружающей среды. Однако такая система не работает при высокой средней температуре окружающего воздуха. Кроме того, себестоимость электроэнергии существенно возрастает.  

Перспективы атомной энергетики 

После неплохого  старта наша страна отстала от передовых  стран мира в области развития атомной энергетики по всем параметрам. Конечно, от ядерной энергетики можно вообще отказаться. Тем самым будет полностью устранена опасность облучения людей и угроза ядерных аварий. Но тогда для удовлетворения потребностей в энергии придется наращивать строительство ТЭЦ и ГЭС. А это неизбежно приведет к большому загрязнению атмосферы вредными веществами, к накоплению в атмосфере избыточного количества углекислого газа, изменению климата Земли и нарушению теплового баланса в масштабах всей планеты. Между тем призрак энергетического голода начинает реально угрожать человечеству. 

Радиация - грозная  и опасная сила, но при должном  отношении с ней вполне можно  работать. Характерно, что меньше всего  боятся радиации те, кто постоянно  имеет с ней дело и хорошо знает  все связанные с ней опасности. В этом смысле интересно сравнить статистику и интуитивную оценку степени опасности различных факторов повседневной жизни. Так, установлено, что наибольшее число человеческих жизней уносят курение, алкоголь и автомобили. Между тем, по оценке людей из групп населения, различных по возрасту и образованию, наибольшую опасность жизни несут атомная энергетика и огнестрельное оружие (урон, приносимый человечеству курением и алкоголем, явно недооценивается). 

Специалисты, которые  могут наиболее квалифицированно оценить достоинства и возможности использования ядерной энергетики, считают, что человечеству уже не обойтись без энергии атома. Ядерная энергетика - один из наиболее перспективных путей утоления энергетического голода человечества в условиях энергетических проблем, связанных с использованием ископаемого горючего топлива. 
 
 
 
 
 

Список  литературы

    Макаров А. А., Волкова Е. А., Браилов В. П. Долгосрочный прогноз развития ТЭК России и  место ядерной энергетики в нем. Доклад на X конференции ядерного общества России “От первой в мире АЭС к атомной энергетике ХХI века». Обнинск, июнь 1999 г.

    Маргулова Т. Х., Порушко Л. А. Атомные электрические  станции. – Учебник для техникумов. – М.: Энергоиздат, 1982. – 264 с., ил.

    Дементьев Б. А. Ядерные энергетические реакторы: Учебник для ВУЗов – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 280 с., ил.

    Атомные электрические станции / Под ред. Л. М. Воронина. М.: Энергия, 1977.

    Стерман Л. С. и др. Тепловые и атомные электрические  станции: Учебник для ВУЗов / Л. С. Стерман, В. М. Ладыгин, С. Г. Тишин. – М.: Энергоатомиздат, 1995 – 416 с., ил.

    Кащеев  В. П. Ядерные энергетические установки: Учебное пособие для ВУЗов. –  Мн.: Выш. шк., 1989. – 223 с.: ил.

    Public Understanding of Radiation Protection Concepts. Paris, OECD/NEA, 1988. – 122 p.