Исполнитель: Сазонова Н.Е., ФГБОУ ВО АмГУ, студентка группы 742 об1
Руководитель: Карпова Т.В., ФГБОУ ВО АмГУ, старший преподаватель кафедры АППиЭ
Автоматизированные системы защиты окружающей среды от выбросов атомной электрической станции
Введение
Атомная энергетика стала очень существенным инструментом для решения практических задач во многих сферах техники, науки, в том числе многообразных областях хозяйства.
Все необходимые процессы, проходящие по использованию данного вида энергии, осуществляется на атомнойэлектрической станции (АЭС). АЭС - это целый система комплексов, то есть построек, служащих для производительности электрической энергии, выделяемой при ядерных реакциях. Отрицательное влияние строительства атомной электростанции на окружающую среду выявляется в изменении ландшафтного облика площадки строительства и сопредельных территорий; переменах растительного покрова; запылении воздуха; выбросах сварочных аэрозолей, сгоревших нефтепродуктов, аэрозолей свинца, углеводородов[1].
Цель:Рассказать о наиболее перспективных автоматизированных системах защиты окружающей среды от выбросов атомной электрической станции.
Задачи:
1. Рассказать об истории возникновения атомной энергетики.
2. Изложить принцип работы атомной электростанции.
3. Рассказать об устройстве атомной электростанции.
4. Дать положительную и отрицательную оценку работе АЭС.
5. Рассказать об автоматизированных системах защиты окружающей среды от выбросов атомной электрической станции.
I глава. Вступительная часть
Большинство мировых производителей атомной энергии придерживаются точки зрения, что атомная энергетика в мире будет продолжать развиваться и дальше, несмотря на события, которые произошли в 2011 году на АЭС «Фукусима-1». С их точки зрения, достойных заменителей атомной энергии по производительности и эффективности на данный момент не существует.
Можно сказать, что крупным потребителям атомной электроэнергии, при отсутствии других видов энергии, остановка развития атомной энергетики в целом и в отдельных странах в частности может обернуться крахом экономик отдельных регионов, в особенности тех, которые не имеют иных источников энергии.
Основные доводы против атомной энергетики в мире - это сомнения относительно ее безопасности, решение проблемы утилизации ядерных отходов, а также сопутствующая опасность распространения ядерного оружия. Одной из важнейших причин, которая вызывает негативную реакцию у населения по отношению к политике атомной энергетики в мире - это недостаток, а иногда и полное отсутствие информации о работе АЭС и чрезвычайных ситуациях на них[2].
II глава. Основная часть
История возникновения атомной энергетики
Рисунок 1. Немецкий физик В. Гейзенберг
Рисунок 2. Cоветский физик Д.Д. Иваненко
Атомная энергетика, занимающаяся добычей энергии ядер атомов, берет свое начало ещё в XX веке, а именно в 1932 году, когда немецкий физик В. Гейзенберг (Рисунок 1) и советский физик Д.Д. Иваненко (Рисунок 2) описали протонно-нейтронную модель атомного ядра (Рисунок 3).
Рисунок 3. Протонно-нейтронная модель атомного ядра
Согласно этой модели, ядро атома состоит из элементарных частиц, при разделении которых выделяется так называемая ядерная энергия. Таким образом, был открыт новый способ выработки энергии. В 1954 году в Подмосковном городе Обнинске, СССР, стала функционировать первая в мире АЭС (атомная электростанция). С тех пор данный метод получения энергии стал интенсивно развиваться [3].
Принцип работы атомной электростанции
Рисунок 4. Схема работы атомной электростанции
На всех без исключения АЭС существует 3 этапа преобразования электрической энергии:
- ядерная с переходом в тепловую;
- тепловая, переходящая в механическую;
- механическая, преобразовывающаяся в электрическую.
Уран отдает нейтроны, вследствие чего происходит выделение тепла в огромных количествах. Горячая вода из реактора прокачивается насосами через парогенератор, где отдает часть тепла, и снова возвращается в реактор.
Поскольку эта вода находится под большим давлением, она остается в жидком состоянии(в современных реакторах типа ВВЭР около 160 атмосфер при температуре ~330 °C). В парогенераторе это тепло передается воде второго контура, которая находится под гораздо меньшим давлением (половина давления первого контура и менее), поэтому закипает. Образовавшийся пар поступает на паровую турбину, вращающую электрогенератор, а затем в конденсатор, где пар охлаждают, он конденсируется и снова поступает в парогенератор. Конденсатор охлаждают водой из внешнего открытого источника воды (например, пруда-охладителя).
И первый и второй контур замкнуты, что снижает вероятность утечки радиации. Размеры конструкций первого контура минимизированы, что также снижает радиационные риски. Паровая турбина и конденсатор не взаимодействуют с водой первого контура, что облегчает ремонт и уменьшает количество радиоактивных отходов при демонтаже станции (Рисунок 4) [4].
Устройство атомной электростанции
Типичная атомная электростанция состоит из блоков, внутри каждого из которых размещены различные технические приспособления. Самый значимый из таких блоков - комплекс с реакторным залом, обеспечивающий работоспособность всей АЭС. Он состоит из следующих устройств:
Под защитной оболочкой находятся:
- реактор;
- главный циркуляционный насос;
- компенсатор объёма;
- парогенератор.
От парогенератора идут турбины, питательный насос, конденсатор, циркуляционный насос. От циркуляционного насоса в реку, озеро или градирню. От турбин к генератору, после к трансформатору. От трансформатора к линиям электропередач и от линий электропередач к потребителям [4].
Преимущества и недостатки атомной энергетики
Преимущества:
Благодаря особенностям ядерных реакций затраты топлива очень и очень невелики. Это основное преимущество атомной энергетики. Второе преимущество - это экологическая чистота. Выбросы от АЭС практически безвредны в отличие от ТЭС.
Недостатки:
Два основных недостатка атомных электростанций - это сложность утилизации радиоактивных отходов и опасность аварий. Множество различных исследований ведется во многих странах в сторону решения этих проблем. Современные АЭС очень надежны, а отходы в наше время утилизируют максимально эффективно[5].
Автоматизированные системы защиты окружающей среды от выбросов атомной электрической станции
При работе атомной электрической станции радионуклиды попадают в окружающую среду с выбросами вытяжного воздуха из зданий станции через высотные вентиляционные трубы. Образующиеся при работе атомной электрической станции газы и аэрозоли, содержащие микрочастицы твердых веществ и микрокапли жидкостей, обязательно проходят масштабную очистку. Перед выбросом в атмосферу они вначале подвергаются выдержке, для уменьшения активности, чистятся в специально созданных аэрозольных и осушаются в цеолитовых фильтрах, а для освобождения от радиоактивных примесей - осушаются в фильтрахадсорберах. Эти этапы уменьшают радиоактивность газоаэрозольных выбросов во много раз. Итак, в выбрасываемом воздухе остается очень маленькое количество инертных радиоактивных газов - ксенона, криптона, аргона и очень маленькое количество йода-131 и цезия-137. Это был один вариант автоматизированной системы защиты окружающей среды от выбросов атомной электрической станции.
Есть второй вариант по системе защиты окружающей среды. Для нынешней проверки и контроля газоаэрозольных выбросов строятся контрольные уровни выбросов. Отходы увеличиваются до предела, но достаточно медленно и при будущей проверке они должны быть уменьшены таким образом, что общая величина за квартал и год не изменились, а остались прежними. При процессе атомной электрической станции с выбросами, имеющими границу, степень получения облучения вокруг атомной электрической станции, будет ниже.
Существует и третий вариант по автоматизированной системе защиты. На прямую выходя радиоактивные отходы ядерных реакторов в окружающую среду и предотвращается многоярусной системой защиты.
Всё внимание уделено радиационной безопасности и вызвано это тем, что в ядерном реакторе создаются высоко радиоактивные продукты, которые могут загрязнять окружающую среду (Рисунок 5), при этом излучения имеют скрытый, не ощутимый человеком характер воздействия [6].
Рисунок 5. Схема образования газообразных, жидких, твердых отходов и теплового загрязнения от АЭС
III глава. Заключение
Таким образом, были рассмотрены три различных варианта автоматизированных систем по защиты окружающей среды от выбросов атомной электрической станции. Каждая из них представляет собой целый процесс, от которого зависит сохранность окружающей среды. Данные методы актуальны в настоящее время и широко применяются на атомных электростанциях.
Библиографический список
1. А.М. Петросьянц, «Атомная энергия в науке и промышленности», 1984 г.
2.
http://lawinrussia.ru/content/doklad-na-temu-atomnaya-energetika-v-mire-po-predmetu-mezhdunarodnoe-pravo3.
http://cyclowiki.org/wiki/Атомная_энергетика
4.
https://militaryarms.ru/ugrozy-dlya-zhizni-na-planete/aes/#h2_35.
http://www.nado5.ru/e-book/atomnaya-ehnergetika6. Н.Е. Сазонова, Т.В. Карпова Автоматизированные системы защиты окружающей среды от выбросов атомной электрической станции, статья ХХ региональная научно-практическая конференция «Молодёжь ХХI века: шаг в будующее», АмГУ, 2019 г.
