Номер 5, страница 167 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

5. В чем заключается преимущество и проблема атомных электрических станций? Как обстоит дело в странах СНГ и мире?

В чем заключается преимущество и проблема атомных электрических станций?

Атомные электростанции (АЭС) обладают рядом значительных преимуществ, но их использование сопряжено с серьезными проблемами и рисками.

Преимущества АЭС:
– Высокая энергоэффективность. Малое количество ядерного топлива способно выделить огромное количество энергии. Например, 1 кг урана-235 при полном делении выделяет энергию, эквивалентную сжиганию примерно 2500 тонн угля. Это делает топливо очень компактным и удобным для транспортировки.
– Экологичность в отношении выбросов парниковых газов. При штатной работе АЭС не происходит сжигания органического топлива, поэтому они не выбрасывают в атмосферу диоксид углерода (CO₂), оксиды серы и азота, способствуя борьбе с изменением климата.
– Низкая себестоимость электроэнергии в долгосрочной перспективе. Хотя начальные капитальные затраты на строительство очень высоки, стоимость топлива составляет незначительную долю в цене вырабатываемой электроэнергии. Это обеспечивает стабильную и низкую стоимость киловатт-часа на протяжении всего срока службы станции.
– Надежность и стабильность генерации. АЭС способны работать непрерывно на полной мощности в течение длительных периодов (12-18 месяцев до перезагрузки топлива), обеспечивая базовую нагрузку энергосистемы независимо от времени суток и погодных условий, в отличие от солнечных и ветровых электростанций.

Проблемы АЭС:
– Проблема обращения с радиоактивными отходами. Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) остается чрезвычайно опасным в течение многих тысяч лет. Проблема его безопасного долгосрочного захоронения до сих пор не имеет окончательного общепринятого технического и политического решения.
– Риск тяжелых аварий. Несмотря на многоуровневые системы безопасности, существует вероятность аварий с катастрофическими последствиями для окружающей среды и здоровья людей, как показали аварии в Чернобыле (1986 г.) и на Фукусиме (2011 г.).
– Высокая стоимость и длительность жизненного цикла. Строительство АЭС — это чрезвычайно дорогой (десятки миллиардов долларов) и долгий (10-15 лет) процесс. Вывод станции из эксплуатации по окончании срока службы также является сложным, длительным и очень дорогостоящим.
– Тепловое загрязнение окружающей среды. Как и любые тепловые электростанции, АЭС имеют невысокий КПД (около 30-35%) и сбрасывают большое количество остаточного тепла в водоемы-охладители, что может нарушать локальные водные экосистемы.
– Риск распространения ядерного оружия. Технологии обогащения урана и переработки отработавшего топлива могут быть потенциально использованы для создания ядерных материалов оружейного качества, что требует строгих мер международного контроля (режим нераспространения).

Ответ: Преимущества АЭС заключаются в их колоссальной энергоэффективности, отсутствии выбросов парниковых газов в процессе работы, низкой себестоимости энергии при длительной эксплуатации и стабильности выработки. Ключевыми проблемами являются утилизация и захоронение радиоактивных отходов, потенциальный риск катастрофических аварий, огромные капитальные затраты на всех этапах жизненного цикла станции (от строительства до вывода из эксплуатации) и угроза распространения ядерного оружия.

Как обстоит дело в странах СНГ и мире?

Ситуация в мире:
В мире атомная энергетика обеспечивает около 10% всей вырабатываемой электроэнергии. По состоянию на 2023 год, действовало около 440 ядерных реакторов в 32 странах. Лидерами по установленной мощности являются США, Франция, Китай и Россия. Франция выделяется тем, что АЭС генерируют около 70% всего электричества в стране. Глобальное отношение к атомной энергетике неоднозначно: после аварии на АЭС "Фукусима-1" такие страны, как Германия, приняли решение о полном отказе от АЭС. В то же время Китай, Индия, Россия и ряд других стран активно строят новые энергоблоки, рассматривая атомную энергию как важный элемент для обеспечения энергетической безопасности и снижения углеродного следа. Ведется активная разработка реакторов новых поколений (в т.ч. малых модульных реакторов), которые считаются более безопасными и гибкими в эксплуатации.

Ситуация в странах СНГ:
– Россия является одним из мировых лидеров в атомной отрасли. Госкорпорация "Росатом" является крупнейшим международным игроком на рынке строительства АЭС. В самой России атомная энергетика дает около 20% электроэнергии. Страна является пионером в таких технологиях, как реакторы на быстрых нейтронах (Белоярская АЭС) и плавучие АЭС ("Академик Ломоносов").
– Украина имеет высокую зависимость от АЭС, которые до 2022 года генерировали более 50% электроэнергии. Безопасность украинских АЭС, в особенности крупнейшей в Европе Запорожской АЭС, стала предметом серьезной международной озабоченности в связи с военными действиями.
– Беларусь при содействии России построила и ввела в эксплуатацию свою первую атомную электростанцию (БелАЭС) с двумя энергоблоками, что значительно снизило зависимость страны от импорта природного газа.
– Армения эксплуатирует один энергоблок Армянской АЭС (Мецаморская АЭС), построенной в советское время. Станция обеспечивает до 40% потребностей страны в электричестве.
– Казахстан, будучи мировым лидером по добыче урана, пока не имеет промышленных АЭС для генерации электроэнергии, но активно обсуждает планы по ее строительству.
В других странах СНГ атомная энергетика в настоящее время не развита.

Ответ: В мире атомная энергетика остается важным, но противоречивым источником энергии; наблюдается поляризация: одни страны (например, Германия) сворачивают свои программы, другие (например, Китай, Индия) активно их расширяют. В СНГ безусловным технологическим и промышленным лидером является Россия. Украина критически зависит от своих АЭС, безопасность которых вызывает озабоченность. Беларусь недавно вошла в клуб "атомных держав", Армения продолжает эксплуатацию старой станции, а Казахстан рассматривает возможность строительства первой АЭС.