Введение
Тема моего исследовательского проекта «Атомная энергетика: плюсы и минусы». Что лучше - знать или оставаться в неведении?» была выбрана мною не случайно. Эта тема во многом была выбрана из-за своей важности и актуальности для современного и общества, и человека! Для нашей страны атомная энергетика имеет огромное значение, так как именно в СССР в г. Обнинске в 1954 году 27 июня, была введена в эксплуатацию первая в мире промышленная атомная электростанция. С тех пор этот вид энергетики постоянно совершенствовался и улучшался, а к 2019 году атомная энергетика уже производила 13% мировой энергии. Впечатляющий результат!
Наблюдая за новостями, происходящими в мире, я столкнулся с такой проблемой: Люди все чаще слышат слова «Атомная энергетика, «Радиация», которые в большинстве случаев вызывают только опасение и страх. Что на самом деле мы знаем об атомной энергетике, которая нас окружает и стоит ли ее так бояться?
Пытаясь найти для себя ответ на этот вопрос, мне захотелось изучить эту тему подробнее.
Актуальность проекта: Развитие атомной энергетики в наше время
Цель исследования: выявить плюсы и минусы атомной энергетики.
В данном проекте я попытаюсь показать важность развития атомной энергетики для улучшения качества жизни населения, описать последствия влияния атомной энергии на жизнь и здоровье людей.
В ходе исследования я познакомлюсь с прибором для измерения радиационного фона – дозиметром, с его помощью измерю радиационный фон местности и сравню его с допустимыми нормами.
Задачи:
Определить уровень развития атомной энергетики в России на данный момент времени;
Выяснить, каково влияние радиоактивного излучения на организм человека;
Выявить проблемы атомной энергетики;
Проанализировать состояния радиационного фона на территории города и школы.
Продукт: Буклет, в котором будет собрана информация, в результате работы
Основная часть
Атомная энергетика (ядерная энергетика) — это отрасль энергетики, занимающаяся производством электрической и тепловой энергии путём преобразования ядерной энергии.
Обычно для получения ядерной энергии используют цепную ядерную реакцию деления ядер плутония-239 или урана-235. Ядра делятся при попадании в них нейтрона, при этом получаются новые нейтроны и осколки деления.
Нейтроны деления и осколки деления обладают большой кинетической энергией. В результате столкновений осколков с другими атомами эта кинетическая энергия быстро преобразуется в тепло.
История развития атомной энергетики
Впервые цепная реакция ядерного распада была осуществлена 2 декабря 1942 году в Чикагском университете с использованием урана в качестве топлива и графита в качестве замедлителя. Первая электроэнергия из энергии ядерного распада была получена 20 декабря 1951 года в Национальной лаборатории Айдахо с помощью реактора на быстрых нейтронах EBR-I (Experimental Breeder Reactor-I). Произведённая мощность составляла около 100 кВт.
9 мая 1954 года на ядерном реакторе в г. Обнинск была достигнута устойчивая цепная ядерная реакция. Реактор мощностью 5 МВт работал на обогащённом уране с графитом в качестве замедлителя, для охлаждения использовалась вода с обычным изотопным составом. 26 июня в 17:30 энергия, выработанная здесь, стала поступать в потребительскую электросеть.
Экономическое значение атомной энергетики
Доля атомной энергетики в общем производстве электроэнергии в различных странах. В 2014 году ядерная энергия обеспечивала 2,6 % всей потребляемой человечеством энергии. Ядерный сектор энергетики наиболее значителен в промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов во Франции, Украине, Бельгии, Финляндии, Швеции, Болгарии, Швейцарии и Японии. Эти страны производят от 20 до 74 % (во Франции) электроэнергии на АЭС.
В 2013 году мировое производство ядерной энергии выросло впервые с 2010 года — по сравнению с 2012 годом произошёл рост на 0,5 % — до 6,55 млрд МВт ч (562,9 млн тонн нефтяного эквивалента). Наибольшее потребление энергии атомных станций в 2013 году составило в США — 187,9 млн тонн нефтяного эквивалента. В России потребление составило 39,1 млн тонн нефтяного эквивалента, в Китае — 25 млн тонн нефтяного эквивалента, в Индии — 7,5 млн тонн
Объёмы производства атомной электроэнергии по странам
Эксплуатируются АЭС, строятся новые энергоблоки. Эксплуатируются АЭС, планируется строительство новых энергоблоков. Нет АЭС, станции строятся. Нет АЭС, планируется строительство новых энергоблоков. Эксплуатируются АЭС, строительство новых энергоблоков пока не планируется. Эксплуатируются АЭС, рассматривается сокращение их количества. Гражданская ядерная энергетика запрещена законом. На 2014 год суммарно АЭС мира выработали 2,410 тВт⋅ч энергии, что составило 10,8 % всемирной генерации электричества.
Мировыми лидерами в производстве ядерной электроэнергии на 2014 год являются:
США (798 млрд кВт·ч/год), работает 104 атомных реактора (20 % от вырабатываемой электроэнергии)
Франция (418 млрд кВт·ч/год), 58 реакторов.
Россия (169 млрд кВт·ч/год), 34 реактора.
Южная Корея (149 млрд кВт·ч/год), 23 реактора.
Китай (123 млрд кВт·ч/год), 23 реактора.
Канада (98 млрд кВт·ч/год), 19 реакторов.
Германия (91 млрд кВт·ч/год), 9 реакторов.
Украина (83 млрд кВт·ч/год), 15 реакторов.
Швеция (62 млрд кВт·ч/год), 10 реакторов.
Великобритания (58 млрд кВт·ч/год), 16 реакторов.
Половина всемирной выработки электроэнергии на АЭС приходится на США и Францию.
Негативные воздействия на окружающую среду
химическое, тепловое и радиоактивное загрязнение окружающей природной среды (атмосферного воздуха, водных и земельных ресурсов, объектов биосферы);
шумовое и электромагнитное воздействие на обслуживающий персонал;
изъятие земельных ресурсов под энергетическое строительство;
использование водных ресурсов для производственных нужд;
активизация экзогенных геодинамических процессов в системе «объект энергетики – геологическая среда».
Радиационный фон местности.
Дози́метр — прибор для измерения эффективной дозы или мощности ионизирующего излучения за некоторый промежуток времени. [Приложение, рис.3 Дозиметр]. Само измерение называется дозиметрией.
В каких единицах измеряется радиоактивность?
Мерой радиоактивности служит активность. Измеряется в Беккерелях (Бк), что соответствует 1 распаду в секунду. Содержание активности в веществе часто оценивают на единицу веса вещества (Бк/кг) или объема (Бк/куб.м).
Биологические нарушения при однократном (до 4-х суток) облучении всего тела человека
Доза облучения, (Гр) |
Степень лучевой болезни |
Начало проявления первичной реакции |
Характер первичной реакции |
Последствия облучения |
До 0,250 - 1,0 |
Видимых нарушений нет. Возможны изменения в крови. Изменения в крови, трудоспособность нарушена |
|||
1 - 2 |
Лёгкая |
Через 2-3 ч |
Несильная тошнота с рвотой. Проходит в день облучения |
Как правило, 100% -ное выздоровление даже при отсутствии лечения |
2 - 4 |
Средняя |
Через 1-2 ч Длится 1 сутки |
Рвота, слабость, недомогание |
Выздоровление у 100% пострадавших при условии лечения |
4 - 6 |
Тяжёлая |
Через 20-40 мин. |
Многократная рвота, сильное недомогание, температура -до 38 |
Выздоровление у 50-80% пострадавших при условии спец. лечения |
Более 6 |
Крайне тяжелая |
Через 20-30 мин. |
Эритема кожи и слизистых, жидкий стул, температура -выше 38 |
Выздоровление у 30-50% пострадавших при условии спец. лечения |
6-10 |
Переходная форма (исход непредсказуем) |
|||
Более 10 |
Встречается крайне редко (100%-ный смертельный исход) |
Что такое "нормальный радиационный фон" или "нормальный уровень радиации"?
Радиационный фон – это излучение радиоактивного происхождения, которое присутствует на Земле от техногенных и естественных источников. Следует отметить, что на человека оно влияет постоянно. Невозможно полностью избежать радиоактивного излучения. На Земле жизнь возникла и развивается при постоянном облучении.
Радиационный фон состоит из таких компонентов как излучение от техногенных радионуклидов, то есть от искусственных, излучение от радионуклидов, которые находятся в воздухе, земной коре и прочих объектах внешней среды, космическое. Радиационный фон на местности измеряется в мощности экспозиционной дозы.
На Земле существуют населенные области с повышенным радиационным фоном. Это, например, высокогорные города Богота, Лхаса, Кито, где уровень космического излучения примерно в 5 раз выше, чем на уровне моря. Это также песчаные зоны с большой концентрацией минералов, содержащих фосфаты с примесью урана и тория - в Индии (штат Керала) и Бразилии (штат Эспириту-Санту). Можно упомянуть участок выхода вод с высокой концентрацией радия в Иране (г. Ромсер).
Хотя в некоторых из этих районов мощность поглощенной дозы в 1000 раз превышает среднюю по поверхности Земли, обследование населения не выявило сдвигов в структуре заболеваемости и смертности.
Кроме того, даже для конкретной местности не существует "нормального фона" как постоянной характеристики, его нельзя получить как результат небольшого числа измерений.
В любом месте, даже для неосвоенных территорий, где "не ступала нога человека", радиационный фон изменяется от точки к точке, а также в каждой конкретной точке со временем. Эти колебания фона могут быть весьма значительными. В обжитых местах дополнительно накладываются факторы деятельности предприятий, работы транспорта и т.д. Например, на аэродромах, благодаря высококачественному бетонному покрытию с гранитным щебнем, фон, как правило, выше, чем на прилегающей местности.
1.6. Как защитить себя от радиации.
Радиация может попадать в наш организм как угодно, и часто виной этому становятся предметы, не вызывающие подозрений. Действенный способ обезопасить себя — использовать дозиметр радиации. Этим миниатюрным прибором можно самостоятельно контролировать безопасность и экологическую чистоту окружающего вас пространства и предметов. При угрозе реального радиоактивного заражения первое, что надо сделать - это спрятаться. Фактически важно как можно быстрее укрыться в помещении, защитить органы дыхания и защитить тело.
В помещении с закрытыми окнами и дверями и с отключённой вентиляцией можно снизить потенциальное внутреннее облучение. Обычные хлопчатобумажные ткани при использовании в качестве фильтров уменьшают концентрацию аэрозолей, газов и паров в 10 раз и более. При этом защитные свойства ткани и бумаги можно увеличить, если намочить их.
Защитить кожу от радиоактивного заражения можно тщательно омыв тело, а волосы и ногти необходимо дезинфицировать специальными средствами. Одежду желательно уничтожить. Если не удалось избежать контакта с радиоактивными элементами, то с действием пагубных веществ можно бороться с помощью особых йодовых таблеток. Также врачи рекомендуют наносить йодовую сеточку на тело или принять одну ложку морской капусты. С йодом лучше не переусердствовать, так как употребление йода без достаточных оснований и в чрезмерных количествах не только бесполезно, но и опасно.
Если вы опасаетесь радиации, то можно ввести в свой ежедневный рацион морепродукты. Чтобы защитить себя от радиации в обычной жизни, избегайте потребления в пищу неизвестно как выращенных ранних овощей.
Больше всего от радиации страдают половые органы, молочные железы, костный мозг, легкие, глаза. Поэтому некоторые врачи рекомендуют лишь в случае острой необходимости обследоваться на медицинских рентгеновских аппаратах: не чаще одного раза в год.
Не редкость случаи, когда общеупотребительные предметы оказывались сильно излучающими. Часы с самосветящимся циферблатом — тоже источник «рентгенов», а уран могут использовать для придания блеска искусственным фаpфоpовым зубам.
Если говорить о дозах радиации, то она вредна для жизни в любых дозах. Последствия облучения могут проявиться через 10-20 лет или в следующих поколениях. При этом для детей радиация гораздо более опасна, чем для взрослых. 4/5 облучения обычный человек получает от естественного фона, а атомная электростанция при соблюдении всех правил эксплуатации - безопасна. «Экономия тепла» в помещениях, то есть непроветривание комнат или офисов, и рентгеновские обследования вызывают гораздо большее облучение, чем соседняя АЭС.
Практическая часть.
Измерение радиационного фона местности.
С помощью дозиметра я провел измерения радиационного фона некоторых кабинетов школы, дома, и мест, которые представляют собой повышенную опасность, а так же некоторых продуктов питания в магазине.
Результаты измерений.
Радиационный фон, мкЗв/ч |
|
Территория школы |
0,08 |
Кабинет физики |
0,13 |
Кабинет информатики |
0,26 |
Дом (гостиная комната) |
0,07 |
Телевизор на ЭЛТ |
0,16 |
ЖК телевизор |
0,10 |
Вышка сотовой связи |
0,13 |
Магазин строительных материалов |
0,15 |
Склад металлоконструкций |
0,16 |
Фрукты отечественные |
0,09 |
Фрукты импортные |
0,10 |
1. Когда мощность ЭЭД составляет 0,04...0,23 мкЗв/ч, это считается безопасной величиной;
2. 0,24...0,6 мкЗв/ч - допустимая величина радиационного фона. Повышенный уровень может быть вызнан естественными причинами (излучение от гранитов и других минералов, влияние космического излучения и т.д.). Здоровье человека, постоянно живущего при такой мощности дозы, не подвергается опасности;
3. 0,61...1,2 мкЗв/ч - тревожный (подозрительный) уровень: обнаружив подобный участок местности, необходимо сообщить о нем в ближайшую санитарно-эпидемиологическую станцию для тщательной проверки. Кратковременное пребывание на такой местности не отражается на состоянии здоровья;
4. Выше 1,2 мкЗв/ч - опасный уровень: не рекомендуется даже кратковременное пребывание - необходимо по возможности быстрее покинуть это место.
Важно помнить, что опасна не мощность дозы, а сама накопленная организмом доза, которая зависит от времени пребывания в загрязненной зоне. Даже при очень большой мощности дозы вы не подвергнетесь серьезной опасности, если быстро удалитесь из опасного места.
Итак, проанализировав полученные данные можно сделать вывод о том, что радиационный фон во всех местах, где проводились измерения находится в пределах безопасной нормы.
В кабинете информатики радиационный фон 0,26 мкЗв/ч, что так же находится в пределах допустимой нормы. Там сосредоточено большое количество компьютерной техники, которая в процессе своей работы излучает радиацию. Самый малый радиационный фон был замечен дома в гостиной, а так же вблизи территории школы, т.е на улице. Из таблицы можно увидеть, что телевизор на ЭЛТ излучает большее количество радиации, чем современны ЖК телевизор.
Есть разница в показания уровня радиации импортных и отечественных фруктов, но она незначительна.
Заключение
Итак, в результате проведения своей исследовательской работы, для себя я полностью переосмыслил все понятия и, ранее имеющиеся у меня, знания о атомной энергетике.
Наука не стоит на месте, появляются все новые и новые способы работы с АЭС, с каждым годом, с каждым днем этот вид энергетики становится все более безопасным. Примером может послужить измерение радиационного фона, проводимое мной: старый, Советский телевизор был более радиоактивным, нежели новый ЖК телевизор.
Так и люди, должны узнавать и знать об АЭС, её свойствах и положительных сторонах. Для этого, в большинстве случаев, будет достаточно всего лишь колонки в газете и двухминутного ролика по телепередачам, новостям.
На основании всего изложенного, можно выявить
Минусы Атомной энергетики:
Тепловое загрязнение
По мнению некоторых специалистов, атомные электростанции, «в расчете на единицу производимой электроэнергии», выделяют в окружающую среду больше тепла, чем сопоставимые по мощности ТЭС. В качестве примера можно привести проект строительства в бассейне Рейна нескольких атомных и теплоэлектростанций. Расчеты оказали, что, в случае запуска всех запланированных объектов, температура в ряде рек поднялась бы до 45°С, уничтожив в них всякую жизнь.
Атом выходит из-под контроля
Аварии на объектах атомной энергетики - самый больной вопрос эксплуатации АЭС
Плюсы Атомной энергетики:
Энергия, выделяющаяся в ядерных реакциях, в миллионы раз выше, чем та, которую дают обычные химические реакции (например, реакция горения), так что теплотворная способность ядерного топлива оказывается неизмеримо большей, чем обычного топлива. Использовать ядерное топливо для выработки электроэнергии - чрезвычайно заманчивая идея.
Преимущества атомных электростанций (АЭС) перед тепловыми (ТЭЦ) и гидроэлектростанциями (ГЭС) очевидны: нет отходов, газовых выбросов, нет необходимости вести огромные объемы строительства, возводить плотины и хоронить плодородные земли на дне водохранилищ.
Список использованной литературы и интернет ресурсов
Большой энциклопедический словарь: Ядерная энергетика / Гл. ред. А. М. Прохоров. — 1-е изд. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1991.-350с.
Грешилов А. А., Егупов Н. Д., Матущенко А. М. Ядерный щит. — М.: Логос, 2008.-170с.
Родионов В. Г. Проблемы традиционной энергетики // Энергетика: проблемы настоящего и возможности будущего. — М.: ЭНАС, 2010.-115с.
http://treeofknowledge.narod.ru/accident.htm
http://www.dozimetr.biz/radiaciya_vokrug_nas_osnovnie_istochniki.php
http://www.bestgenerator.ru/krupn-avarii.html
http://www.lplaces.com/ru
http://ru.wikipedia.org
http://energetika.in.ua/ru/books/book-5/part-3/section-3/3-1
https://ru.depositphotos.com/stock-photos/B0.html/qview=15388171
https://billionnews.ru/5237-interesnye-fakty-ob-atomnoy-energetike.html
http://treeofknowledge.narod.ru/accident.htm
Приложение
Рис.1 Источники радиации
Рис.2 Наиболее радиоактивные страны мира
Рис. 3 Дозиметр