Атомные электростанции и их влияние на окружающую среду и человека

Воздействие атомных станций на окружающую среду.

Аварии.

Всего с момента  начала эксплуатации атомных станций  в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной  степени сложности. Наиболее характерные  из них: в 1957 г. – в Уиндскейле (Англия), в 1959 г. – в Санта-Сюзанне (США), в 1961 г. – в Айдахо-Фолсе (США), в 1979 г. – на АЭС Три-Майл-Айленд (США),  26 апреля 1986 г. – на Чернобыльской АЭС (СССР), Фукусима..в Японии 11 марта 2011 г.

Авария на Чернобыльской  АЭС 26 апреля 1986 г. Прошло 26 лет  с этого дня. А город молодых атомщиков Припять стоит в тишине. Город пуст. Радиационный фон превышает природную норму в 2 раза. Причиной аварии в Чернобыле всё-таки называют человеческий фактор. Эксперименты проводимые с нарушением техники безопасности привели к взрыву на 4 реакторе. «Авария подобного типа, какая произошла на Чернобыльской АЭС, так же маловероятна, как и гипотетические аварии. Причиной случившейся трагедии явилось непредсказуемое сочетание нарушений регламента и режима эксплуатации энергоблока, допущенных обслуживавшим его персоналом. В результате этих нарушений возникла ситуация, в которой проявились некоторые существовавшие до аварии и устранённые в настоящее время недостатки РБМК. Конструкторы и руководители атомной энергетики, осуществлявшие проектирование и эксплуатацию РБМК-1000, не допускали, а, следовательно, и не учитывали возможность такого количества различных отступлений от установленных и обязательных для исполнения правил, особенно со стороны тех лиц, которым непосредственно поручалось следить за безопасностью ядерного реактора.» - пишет автор книги “Чернобыль: события и уроки” Е.И. Игнатенко.

Чернобыльская АЭС, после остановки 3-го энергоблока  в 2000 году, находится в режиме прекращения  и снятия с эксплуатации. Прекращение выработки электроэнергии Чернобыльской АЭС было осуществлено на основании подписанного Правительством Украины «Меморандума о взаимопонимании между правительствами Большой семерки, Комиссией Европейского сообщества и Правительством Украины по закрытию Чернобыльской АЭС”. На всех реакторах ЧАЭС осуществляются работы по прекращению эксплуатации. Общее количество персонала ГСП ЧАЭС на сегодня составляет порядка 3,5 тыс. человек. В работах на ЧАЭС также задействовано значительное количество персонала подрядчиков (около 2 тыс. человек).

Авария на АЭС "Фукусима-1" произошла после  мощнейшего землетрясения на северо-востоке  Японии 11 марта 2011 года. Вслед за подземными толчками магнитудой 9,0 на побережье  пришла 14-метровая волна цунами, которая затопила четыре из шести реакторов АЭС и вывела из строя систему охлаждения реакторов, что привело к серии взрывов водорода, расплавлению активной зоны.

Авария стала  крупнейшей за последние 25 лет после  катастрофы на Чернобыльской АЭС. Произошли множественные утечки радиации в атмосферу и морскую воду. Из зоны в радиусе 20 километров от станции было эвакуировано 140 тысяч человек. Большинство из них продолжают жить во временном жилье. Ряд районов из-за высокого уровня заражения, как ожидается, будет признан непригодным для проживания. Полная ликвидация аварии, в том числе демонтаж реакторов, займет около 40 лет. Землетрясение унесло 20 тысяч человек. «Игнорировались меры безопасности отвечающие за расселение в таких зонах»,- сказал в своём интервью РИА Новости ведущий эксперт в атомной энергетики Арутюнян Р.В.

Парламентский комитет в Японии по итогам расследования  заявил, что причиной аварии на АЭС "Фукусима-1" в марте прошлого года были действия человека. Авторы доклада  заявляют, что аварию можно было спрогнозировать и сделать все возможное для того, чтобы избежать катастрофического развития событий.

"Авария на "Фукусиме-1" была не природной,  а техногенной катастрофой. Атомная  станция не была готова ни  к удару сильного землетрясения,  ни к цунами", - говорится в докладе. "Очевидно, что причиной бедствия стал человеческий фактор. У правительства, надзорных органов и компании-оператора ТЕРСО не было чувства ответственности за жизни людей и общество", - подчеркивают авторы доклада. В документе перечисляется целый ряд ошибок, допущенных как правительством Японии, так и компанией TEPCO, которой принадлежит АЭС. В докладе помимо прочего упоминается, что еще одной из причин аварии были особенности японской культуры, в которой не принято возражать вышестоящим. "Государственные структуры и TEPCO сознательно откладывали принятие решений, проявляли бездействие, или же принимали решения, удобные лишь для них самих", - говорится в докладе. В результате аварии на АЭС "Фукусима-1" весной 2011 года полностью расплавились топливные стержни сразу на трех реакторах. Обширные территории подверглись загрязнению радиоактивными веществами. Десятки тысяч людей были эвакуированы из своих домов, а вокруг реактора установлена зона отчуждения. Парламент Японии создал комитет по расследованию аварии в мае 2011 года.

 После аварии  на АЭС "Фукусима", которая  считается наиболее серьезным  инцидентом в ядерной энергетике  после Чернобыльской катастрофы, все 50 японских реакторов были  постепенно выведены из эксплуатации: их не перезапускали после очередных плановых остановок.

В июле 2012 г вновь  заработал реактор №3 на АЭС "Охи" в префектуре Фукуи. Решение о  запуске новых реакторов принял премьер-министр Японии Ёсихико  Нода. Он заявил, что возвращение  к ядерной энергетике необходимо стране, чтобы стимулировать экономический рост и избежать нехватки электроэнергии.

После запуска  двух реакторов на АЭС "Охи" японское правительство намерено решить, безопасно  ли возобновлять работу других атомных  электростанций. Японские власти осознают, что в нынешних условиях, когда экономика страны с трудом восстанавливается после прошлогоднего землетрясения и цунами, отказ от атомной энергии не является первоочередной задачей. 

Атомные электростанции и окружающая среда

Атомная энергетика (5,9% мирового потребления коммерческой энергии) после периода быстрого роста в 70-е годы и начале 80-х испытывает жесточайший кризис, чему причиной всплеск социальных противоречий, экологическая и политическая оппозиция во многих странах, технические трудности обеспечения возросших требований безопасности АЭС и проблема захоронения радиоактивных отходов, перерасход затрат на строительство и сильный рост себестоимости электроэнергии, произведенной на АЭС. Тем не менее у атомной энергетики есть хорошее будущее, причем, по-видимому, путь к успеху лежит на пути к реализации новых физических принципов. В последнее десятилетие количество работающих в мире реакторов и их установленная мощность растут чрезвычайно медленно. В мире есть большое количество стран, энергетика которых в значительной мере основана на атомной энергии (Литва, Франция, Бельгия, Швеция, Болгария, Словакия, Венгрия имеют долю "атомного" электропотребления свыше 40%).

Атомные электростанции осуществляют значительно большие  сбросы теплоты в водные бассейны, чем ТЭС, при одинаковых параметрах, что повышает интенсивность теплового загрязнения водоемов. Считается, что потребление охлаждающей воды на АЭС примерно в 3 раза больше, чем на современных ТЭС. Однако более высокий КПД АЭС с реакторами на быстрых нейтронах (40—42%), чем у АЭС на тепловых нейтронах (32-34%), позволяет примерно на одну треть сократить сброс теплоты в окружающую среду по сравнению со сбросом теплоты АЭС с водоохлаждаемыми реакторами.

Проблема радиационной безопасности эксплуатации АЭС является многоплановой и достаточно сложной. Главным источником возникновения опасной радиации является ядерное горючее. Изоляция его от окружающей среды должна быть достаточно надежной. С этой целью сначала ядерное топливо формируется в брикеты, материал матрицы которых удерживает большую часть продуктов деления радиоактивных веществ. Брикеты, в свою очередь, размещаются в тепловыделяющих элементах (твэлах), выполненных в виде герметически запаянных трубок из циркониевого сплава. Если все же произойдет хотя бы незначительная утечка продуктов деления из твэлов вследствие возникших в них неисправностей (что само по себе маловероятно), то они попадут в охлаждающий реактор реагент, циркулирующий по замкнутому контуру.

Реактор способен выдерживать огромные давления. Но и это не все: реактор окружает мощная железобетонная оболочка, способная выдержать самые сильные когда-либо отмечавшиеся ураганы и землетрясения и даже прямое попадание потерпевшего аварию самолета.

Наконец, для  полной безопасности населения окружающего  района должна осуществляться защита расстоянием, т.е. АЭС размещается на некотором удалении от жилых массивов.

Другим источником радиационной опасности являются различные  радиоактивные отходы, неизбежно  возникающие во время эксплуатации реакторов. Различают три вида отходов: газообразные, жидкие и твердые.

Загрязнение атмосферы  газообразными (летучими) радиоактивными отходами через вентиляционную трубу  ничтожно. В худшем случае оно не превышает нескольких % предельно  допустимого уровня, установленного нашим законодательством и Международной комиссией по радиологической защите, требования которой значительно ниже. Это достигается путем использования высокоэффективной системы очистки газов, имеющейся на каждой АЭС.

Вода, загрязненная низкоактивными радиоактивными веществами, дезактивируется и используется повторно, и лишь незначительное количество ее сливается в бытовую канализационную  систему, при этом загрязнение от нее не превышает максимальных уровней, допустимых для питьевой воды.

Несколько сложнее  решается проблема с очисткой и хранением  высокоактивных жидких и твердых  отходов. Трудность здесь состоит  в том, что такие радиоактивные  отходы не могут быть искусственно нейтрализованы. Естественный радиоактивный  распад, который для некоторых из них длится сотни лет, является пока единственным средством устранения их радиоактивности.

Вследствие  этого высокоактивные жидкие отходы должны быть надежно захоронены специально для этого в приспособленных  камерах. Предварительно отходы подвергают "отвердению" путем нагрева и выпаривания, что позволяет значительно (в сотни раз) уменьшить их объем.

Твердыми отходами АЭС являются детали демонтированного оборудования инструмент, отработавшие фильтры для очистки воздуха, спецодежда, мусор и т.д.

Эти отходы после  сжигания и прессования для уменьшения габаритов помещаются в металлические  контейнеры и также захораниваются в подземных камерах (траншеях).

Основными радиоактивными отходами АЭС являются отработавшие твэлы, которые содержат уран и продукты деления, в основном плутоний, остающийся опасным в течение сотен лет. Они также подлежат захоронению в специальных подземных камерах. Чтобы предотвратить растекание радиоактивных отходов при возможных разрушениях подземных камер, отходы предварительно превращают в твердую стеклообразную массу. Создаются также специальные установки для переработки р/а отходов.

Некоторые страны, в частности Англия и отчасти  США, производят захоронение отходов  в специальных контейнерах, опускаемых на дно морей и океанов. Такой способ захоронения отходов таит в себе громадную потенциальную опасность радиационного загрязнения морей в случае разрушения контейнеров под воздействием коррозии.

Чтобы полностью  устранить радиационную опасность  АЭС, их ядерные реакторы снабжают практически безотказной аварийной защитой; резервными системами охлаждения, срабатывающими при внезапном повышении температуры; устройствами, удерживающими осколки радиоактивных веществ; запасными резервуарами на случай выброса радиоактивных газов. Все это при надлежащем уровне надежности оборудования и его эксплуатации приводит к тому, что атомные электростанции практически не оказывают загрязняющего воздействия на окружающую среду. Расчёты показывают, что даже при  увеличении мощностей атомной энергетики в 40 раз её вклад в глобальное радиоактивное загрязнение составит не более 1% от уровня естественной радиации на планете.

Однако потенциальная  опасность выброса в атмосферу  значительного количества радиоактивных  продуктов все же имеется. Она  реально может возникнуть при аварийном нарушении герметичности защитных барьеров, которые воздвигаются на пути возможного распространения радиоактивных веществ.

Радиационная  безопасность АЭС для окружающей среды в этом случае определяется надежностью указанных защитных барьеров, а также эффективностью работы технологических схем, осуществляющих последующее поглощение и удаление радиоактивных веществ, проникающих через указанные барьеры.

Рассмотренные некоторые вопросы радиационной безопасности касаются только АЭС, работающих на тепловых нейтронах. Для АЭС на быстрых нейтронах возникают дополнительные проблемы обеспечения радиационной безопасности, связанные, в частности, с необходимостью захоронения таких нарабатываемых как америций и кюрий.

Рис. Влияние АЭС на окружающую среду:

/ — реактор; 2 — парогенератор; 3 — турбина; 4 — генератор; 5 — подстанция; 6 — конденсатор; 7 — конденсатный насос; 8 — регенеративный водоподогреватель; 9 — питательный насос; 10,12 — циркуляционные насосы; 11 — градирня; 13 — линия электропередачи; 14 — потребители электроэнергии.

Воздействия на окружающую среду при строительстве  и эксплуатации  АЭС.

Техногенные воздействия  на окружающую среду при строительстве  и эксплуатации атомных электростанций многообразны. Обычно говорят, что имеются физические, химические, радиационные и другие факторы техногенного воздействия эксплуатации АЭС на объекты окружающей среды. Наиболее существенные факторы: