География и проблемы мировой атомной энергетики

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине: Экономическая география и регионалистика

на тему: География и проблемы мировой атомной энергетики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Энергетика - важнейшая отрасль народного хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии. Это основа экономики государства.

В мире идет процесс индустриализации, который требует дополнительного расхода материалов, что увеличивает энергозатраты. С ростом населения становится больше энергозатрат на обработку почвы, уборку урожая, производство удобрений и т.д.

В настоящее время многие природные легкодоступные ресурсы планеты исчерпываются. Добывать сырье приходится на большой глубине или на морских шельфах. Ограниченные мировые запасы нефти и газа, казалось бы, ставят человечество перед перспективой энергетического кризиса. Вдобавок, человечество стоит на пороге экологического кризиса, который связан с глобальным потеплением.

«К 2100 году на Северном полюсе летом не останется льда, а Гренландия будет еще быстрее таять. Поверхность мирового океана увеличится. Побережье Средиземного моря из-за невыносимой жары, которая стоит летом, лишится людей, а Альпы - ледников и снега. Аграрное производство будет под угрозой, поскольку на регионы в Африке и южной Азии обрушится чудовищная засуха. Ситуация с водоснабжением в мире будет близка к катастрофической», - говорится в докладе ООН по изменению климата. Голод, эпидемии и стихийные бедствия невероятной разрушительной силы - вот самые вероятные последствия глобального потепления.

По мнению экспертов ООН, чтобы избежать катастрофы, необходимо сократить выбросы в атмосферу парниковых газов минимум в 2 раза к 2050 году.

Для большинства технологически развитых стран этот показатель труднодостижим. Для развивающих - почти невозможен. Промышленный рост требует все больше энергии. В течение ближайших 15-20 лет мировое энергопотребление должно вырасти в 1,5 раза, а это значит, что будет сожжено как минимум на 4096 больше нефти и на 6096 - газа. О сокращении выбросов в атмосферу при таком подходе можно забыть.

Единственный выход - развитие «мирного атома». АЭС не выбрасывают в атмосферу практически ничего кроме пара. Это единственная отрасль энергетики, которая может остановить применение органического топлива и способствовать решению экологических проблем.

АЭС не выбрасывают в воздух углекислый газ и канцерогенные вещества (как угольное топливо), не производят окислы азота (как ТЭС), не лишают рыб традиционных путей для нереста, как ГЭС.

Количество выбросов в атмосферу от деятельности АЭС в сотни тысяч раз меньше, чем от сжигания традиционных видов топлива.

О том, что АЭС наносят значительно меньший вред окружающей среде, чем теплоэлектростанции, свидетельствует пример Франции – лидера в использовании атомной энергии и самого крупного ее экспортера. В этой стране показатель выбросов в атмосферу связанных с энергетикой парниковых газов – один из самых низких среди развитых стран: 1,68 т на жителя Франции против 2,4 т в Великобритании, 2,8 т – в Германии, 5,6 т – в США. В России за счет использования атомной энергии выбросы в атмосферу сокращаются на 100 МЛН. тонн оксидов углерода, азота и серы, экономится 100 млн. тонн кислорода.

В Беларуси в случае ввода реактора в эксплуатацию выбросы в атмосферу сократятся на 7-10 млн. тонн в год.

По оценке МАГАТЭ, закрытие всех существующих ныне АЭС означает дополнительный выброс в атмосферу 600 млн. тонн углекислого газа в год. Это могло бы привести к таянию льдов Арктики и Антарктики (и, соответственно, к глобальной катастрофе) уже в ближайшие 15-20 лет.

Таким образом, развитие атомной энергетики становится необходимостью для дальнейшего развития человечества и экономики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Актуальность темы курсовой работы

Она предопределяется значением одной из самых острых социальных, экономических, экологических и научно-технических проблем - проблемой развития атомной энергетики мира. Атомная энергетика сегодня является важной и необходимой отраслью промышленности страны, которая при этом напрямую связана с повышенной опасностью.

Благодаря свойствам, физически присущим ядерному топливу - его огромный теплотворный способности - атомная энергетика обладает высоким потенциалом экономических и экологических преимуществ перед энергетикой, базирующейся на органических видах топлива.

Таким образом, актуальность данной темы обусловлена особенностью предмета изучения, т.е. географией и проблемами в сфере развития мирового атомного энергопромышленного комплекса, учитывая его влияние на состояние окружающей среды.

Объект исследования

Объектом исследования данной работы является  определение географии атомной энергетики мира, и исследование проблем связанных с атомной энергией.

Цели и задачи исследования. Основными целями настоящей работы является анализ проблем и перспектив развития атомной энергетики. Оценка безопасности атомной энергетики, а также анализ альтернативных источников энергии.

Для достижения указанных целей были поставлены следующие задачи:

- изучить динамику развития  атомной энергетики мира;

- рассмотреть степень  зависимости и влияния атомной  энергетики на обеспечение экологической  и энергетической безопасности  и устойчивого развития мира;

- проанализировать проблемы безопасности;

- рассмотреть энергопромышленный комплекс США, Франции, Швеции, Украины, Японии, Германии, Китая, России, Канады с целью выявления положительного и отрицательного опыта этих стран;

- сформулировать предложение  по поиску альтернативных источников энергии.

 

 

 

Глава 1. География мировой атомной энергетики.

1.1 Особенности атомной энергетики

Энергия - это основа основ. Все блага цивилизации, все материальные сферы деятельности человека требуют расхода энергии. И чем дальше, тем больше.

Значение атомных электростанций в энергобалансе любой страны трудно переоценить. Гидроэнергетика требует создания крупных водохранилищ, под которые затапливаются большие площади плодородных земель. Вода в них застаивается и теряет свое качество, что, в свою очередь, обостряет проблемы водоснабжения, рыбного хозяйства и индустрии досуга.

Теплоэнергетические станции в наибольшей степени способствуют разрушению биосферы и природной среды Земли. Они уже израсходовали  десятки тонн органического топлива (угля). Для его добычи в сельском хозяйстве и других сферах экономики изымаются огромные земельные площади. В местах открытой добычи угля образуются «лунные ландшафты», а повышенное содержание золы в топливе является основной причиной выброса в воздух десятков миллионов тонн .  Тепловые энергетические установки во всем мире выбрасывают в атмосферу за год до 250 млн. тонн золы и около 60 млн. тонн сернистого ангидрида.

Атомные электростанции (АЭС) – это третий «кит» в системе современной мировой энергетики. Техническая обеспеченность АЭС, бесспорно, являются крупнейшим достижением научно-технического прогресса (НТП). В случае их безаварийной работы не производится практически никакого загрязнения окружающей среды, кроме теплового. Правда в результате работы АЭС (и предприятий атомного топливного цикла) образуются радиоактивные отходы, представляющие потенциальную опасность для всего живого. Обнадеживает тот факт, что объем радиоактивных отходов довольно мал, они весьма компактны, и их можно хранить в таких условиях, которые гарантируют отсутствие утечки. АЭС намного экономичнее обычных тепловых электростанций, а при их правильной  эксплуатации – это чистые источники энергии.

В 1990 году атомными электростанциями мира производилось 16% всей электроэнергии. Такие электростанции pаботали в 31 стpане и стpоились еще в 6 стpанах. Ядерный сектор энергетики наиболее значителен во Франции, Бельгии, Финляндии, Швеции, Болгаpии и Швейцаpии, т.е. в тех промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоpесуpсов. Эти страны пpоизводят от четвеpти до половины своей электpоэнеpгии на АЭС. США пpоизводят на АЭС только восьмую часть своей электpоэнеpгии, но это составляет около одной пятой ее миpового пpоизводства.

Вместе с тем, развивая ядерную энергетику в интересах экономики, нельзя забывать и о безопасности и здоровье людей, так как ошибки могут привести к катастрофическим последствиям. 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);
• в 1986 г. – на Чернобыльской АЭС (бывший СССР, сейчас Украина).
• в 2011 г. – на Фукусима – 1 (Япония).

Атомная энергетика по-прежнему остается предметом острых дебатов. Сторонники и противники атомной энергетики резко расходятся в оценках ее безопасности, надежности и экономической эффективности. Кроме того, широко распространено мнение о возможной утечке ядерного топлива из сферы выработки электроэнергии и его использовании для создания ядерного оружия.

1.2 Ресурсы атомной энергетики

Естественным и немаловажным представляется вопрос о ресурсах самого ядерного топлива. По оценочным данным, на всем земном шаре в месторождениях, пригодных для разработки, имеется несколько миллионов тонн урана. Это довольно много, но необходимо также учитывать, что в получивших в настоящее время широкое распространение АЭС с реакторами на тепловых нейтронах лишь очень небольшая часть урана (около 1%) используется для выработки энергии. Поэтому при специализации только на реакторах с тепловыми нейтронами, ядерная энергетика по соотношению ресурсов не так уж много может добавить к обычной энергетике - всего лишь около 10%.

Совсем иные перспективы появляются в случае применения АЭС с реакторами на быстрых нейтронах, в которых используются практически весь добываемый уран. Это означает, что объем потенциальных ресурсов ядерной энергетики с реакторами на быстрых нейтронах примерно в 10 раз больше чем в традиционной (на органическом топливе). Более того, при полном использовании урана становится рентабельной его добыча в месторождениях с малой его концентрацией. А это, в конечном счете, означает практически неограниченное (по современным масштабам) расширение потенциальных сырьевых ресурсов ядерной энергетики.

Итак, применение реакторов на быстрых нейтронах значительно расширяет топливную базу ядерной энергетики. Однако может возникнуть вопрос: если реакторы на быстрых нейтронах так хороши, и существенно превосходят реакторы на тепловых нейтронах по эффективности использования урана, то почему последние вообще строятся? Почему бы с самого начала не развивать ядерную энергетику на основе реакторов на быстрых нейтронах? Прежде всего, следует сказать, что на первом этапе развития ядерной энергетики, когда суммарная мощность АЭС была мала и ресурсов было достаточно, вопрос об их воспроизводстве не стоял так остро. Поэтому основное преимущество реакторов на быстрых нейтронах - большой коэффициент воспроизводства - еще не являлся решающим.

 В то же время  вначале реакторы на быстрых  нейтронах оказались не готовыми  к внедрению. Дело в том, что  при своей кажущейся относительной  простоте (отсутствие замедлителя) они технически более сложны, чем реакторы на тепловых нейтронах. Для их создания необходимо  было решить ряд серьезных  проблем, что потребовало продолжительного  времени. Эти проблемы связаны  в основном с особенностями  использования ядерного топлива, которые, как и способность к  воспроизводству, по-разному проявляются  в реакторах различного типа. Однако в отличие от последней  эти особенности сказываются  более благоприятно в реакторах  на тепловых нейтронах.

Первая из этих особенностей заключается в том, что ядерное топливо не может быть израсходовано в реакторе полностью, как расходуется обычное химическое топливо. Последнее, как правило, сжигается в топке до конца. Возможность протекания химической реакции практически не зависит от количества вступающего в реакцию вещества. Цепной ядерной реакцией не происходит, если количество топлива в реакторе меньше определенного значения, называемого критической массой.

Уран (плутоний) в количестве, составляющем критическую массу, не является топливом в собственном смысле этого слова. Он на время как бы превращается в некоторое инертное вещество наподобие железа или других конструкционных материалов, находящихся в реакторе. Выгорать может лишь та часть топлива, которая загружается в реактор сверх критической массы. Таким образом, ядерное топливо в количестве, равном критической массе, служит своеобразным катализатором процесса, обеспечивает возможность протекания реакции, не участвуя в ней.

Естественно, что топливо в количестве, составляющем критическую массу, физически неотделимо в реакторе от выгорающего топлива. В тепловыделяющихся элементах, загружаемых в реактор, с самого начала помещается топливо, как для создания критической массы, так и для выгорания. Значение критической массы неодинаково для различных реакторов и в общем случае относительно велико.

Реакторы на быстрых нейтронах обладают существенно большей критической массой по сравнению с реакторами на тепловых нейтронах (при заданных размерах реактора). Это объясняется тем, что быстрые нейтроны при взаимодействии со средой оказываются более "инертными", чем тепловые. В частности, вероятность вызвать деление атома топлива (на единицы длины пути) для них в сотни раз меньше, чем для тепловых. Для того, чтобы быстрые нейтроны не вылетали без взаимодействия за пределы реактора и не терялись, их "инертность" необходимо компенсировать увеличением количества закладываемого топлива с соответствующим возрастанием критической массы.