Сторінка
2

Проблеми пошуку і використання нових екологічно чистих джерел енергії. Розвиток енергетики в Україні

Більша частина енергії палива втрачається разом з гарячою (відпрацьованою) парою. Цю відпрацьо­вану на турбінах гарячу пароводяну суміш викорис­товують для опалення житлових приміщень і вироб­ничих потреб, що підвищує коефіцієнт корисної дії теплових електроцентралей (ТЕЦ). Слід зауважити, що на ТЕЦ 80 % енергії згоряння палива використо­вують за прямим призначенням. Під час згоряння палива в теплових двигунах виділяються шкідливі речовини: закис вуглецю, сполуки азоту, сполуки свинцю, а також виділяється в атмосферу значна кількість теплоти. Крім того, застосування парових турбін на ТЕС потребує відведення великих площ під ставки, в яких охолоджується відпрацьована пара. Щорічно у світі спалюється 5 млрд. тонн вугілля і 3,2 млрд. тонн нафти, це супроводжується викидом в атмосферу 2-10'°Дж теплоти. Запаси органічного палива на Землі розподілені вкрай нерівномірно, і за теперішніх темпів споживання вугілля вистачить на 150—200 років, нафти - на 40—50 років, а газу приблизно на 60 років. Весь цикл робіт, пов'язаних з видобутком, перевезенням і спалюванням органіч­ного палива (головним чином вугілля), а також ут­воренням відходів, супроводжується виділенням великої кількості хімічних забруднювачів. Видобуток вугілля пов'язаний із чималим засоленням водних резервуарів куди скидаються води із шахт. Крім цьо­го, у воді, що відкачується, містяться ізотопи радію і радон. ТЕС, хоча й має сучасні системи очищення продуктів спалювання вугілля, викидає за один рік в атмосферу за різними оцінками від 10 до 120 тис. тонн оксидів сірки, 2—20 тис. тонн оксидів азоту, /700—1500 тонн попелу (без очищення — в 2т-3 рази більше) і виділяє 3—7 млн. тонн оксиду вуглецю. Крім того, утворюється понад-300 тис. тонн золи, яка містить близько 400-т токсичних металів (Арсену, кадмію, свинцю, ртуті).

Можна відзначити, що ТЕС, яка працює на вугіллі, викидає в атмосферу більше радіоактивних речовин, ніж АЕС такої самої потужності. Це пов'язано з ви­кидом різних радіоактивних елементів, що містяться у вугіллі у вигляді вкраплень (радій, торій, полоній та ін.). Для кількісної оцінки дії радіації вводиться по­няття «колективна доза», тобто добуток значення дози на кількість населення, що зазнало впливу радіації (він виражається у людино-зівертах). Виявилося, що на початку 90-х років минулого століття щорічна колективна доза опромінення населення України за рахунок теплової енергетики становила 767 люд/зв і за рахунок атомної— 188 люд/зв.

У наш час в атмосферу щорічно викидається 20—30 млрд. тонн оксиду вуглецю. Прогнози свідчать, що при збереженні таких темпів у майбутньому до середини століття середня температура на Землі може підвищитися на декілька градусів, що призведе до непередбачених глобальних кліматичних змін. Порівнюючи екологічну дію різних енергоджерел, необхідно врахувати їх вплив на здоров'я людини. Високий ризик для працівників у випадку викорис­тання вугілля пов'язаний із його видобутком у шахтах і транспортуванням і з екологічним впливом про­дуктів його спалювання. Останні дві причини стосу­ються нафти й газу та впливають на все населення. Встановлено, що глобальний вплив викидів від спа­лювання вугілля й нафти на здоров'я людей діє при­близно так само, як аварія типу Чорнобильської, що повторюється раз на рік. Це - «тихий Чорнобиль», наслідки якого безпосередньо невидимі, але постійно впливають на екологію. Концентрація токсичних домішок у хімічних відходах стабільна, і врешті-решт усі вони перейдуть у екосферу, на відміну від радіо­активних відходів АЕС, що розпадаються.

АТОМНА ЕЛЕКТРОСТАНЦІЯ (АЕС)

Основа атомної енергетики — атомні електро­станції, які перетворюють ядерну енергію в елект­ричну. АЕС використовують теплоту, що виділяєть­ся в ядерному реакторі внаслідок ланцюгової реакції поділу ядер важких елементів, переважно 2330, ЇК13, изРи. Потім, як і на звичайних ТЕС, теплова енергія перетворюється в електричну. При остаточному поділі 1 г ізотопу урану чи плутонію вивільняється - 22,5 Метод енергії, що рівноцінно енергії 2,8 т умовного палива.

Принцип роботи АЕС такий: ядерний реактор, захищений бетоном, містить циліндри (стержні), всередині яких міститься уран. Уранові стержні-блоки знаходяться у воді, яка одночасно є і сповільню­вачем, і теплоносієм. Вода перебуває під великим тиском і тому може бути нагріта до дуже високої температури (порядку 300 °С). Така гаряча вода з вер­хньої частини активної зони реактора надходить трубопроводами в парогенератор (в якому також знахо­диться вода, яка випаровується), охолоджується і повертається трубопроводом у реактор. Насичена пара із парогенератора через трубопровід надходить у парову турбіну і після відпрацювання повертаєть­ся назад іншим трубопроводом. Турбіна обертає електричний генератор, струм від якого надходить у розподільний пристрій і потім у зовнішнє електрич­не коло. Хід ланцюгової реакції регулюється стерж­нями з речовин, які добре поглинають нейтрони.

З часу введення в дію першої АЕС минуло понад 40 років. За цей час у техніці АЕС сталися великі зміни різко зросли потужності ядерних реакторів, підвищилися техніко-економічні показники АЕС. Зараз для районів, віддалених від ресурсів хімічного палива, собівартість 1 кВт • год. для АЕС менша, ніж для теплових електростанцій. Тому, незважаючи на дещо вищу вартість обладнання для АЕС, їх загальні економічні показники в цих умовах кращі, ніж для теплових електростанцій. Запасів ядерного палива в енергетичному еквіваленті у. сотні разів більше, ніж органічного. АЕС практично не виділяють в атмо­сферу хімічних забруднювачів. Якщо під їхньою нор­мальною роботою розуміти такий режим експлуа­тації, за якого додаткова доза опромінення від станції не перевищує значень флуктуацій природного фону, то, як правило, ця умова дотримується! У цілому реальний радіаційний вплив АЕС на природне сере­довище є набагато (у 10 і більше разів) меншим при­пустимого. Якщо врахувати екологічну дію різнома­нітних енергоджерел на здоров'я людей, то серед не відновлюваних джерел енергії ризик від нормаль­но працюючих АЕС мінімальний як для працівників, діяльність яких пов'язана з різними етапами ядер­ного паливного циклу, так і для населення. Глобаль­ний радіаційний внесок атомної енергетики на всіх етапах ядерного паливного циклу нині становить близько 0,1 % природного фону і не перевищить 1 % навіть при найінтенсивнішому її розвитку в майбут­ньому.