Номер 2, страница 345 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 92. Применение ядерной энергии. Глава 12. Физика атомного ядра - номер 2, страница 345.

Условие.

2. Какие достоинства и недостатки двух способов получения энергии:

1) сгорание горючего, добытого из Земли;

2) деление ядер?

Решение.

Решение 2.

1) сгорание горючего, добытого из Земли

Этот способ получения энергии основан на химической реакции горения ископаемых видов топлива: угля, природного газа и нефтепродуктов.

Достоинства:
- Технологическая освоенность и надежность: технологии тепловых электростанций (ТЭС) хорошо изучены, они обеспечивают стабильную выработку энергии и могут быстро изменять мощность для покрытия пиковых нагрузок.
- Развитая инфраструктура: существует обширная и давно созданная инфраструктура для добычи, транспортировки и переработки ископаемого топлива.
- Относительно низкая стоимость: исторически сложилось, что строительство и эксплуатация ТЭС являются одними из самых дешевых способов генерации электроэнергии (без учета внешних экологических издержек).

Недостатки:
- Выбросы парниковых газов: при сгорании выделяется большое количество углекислого газа ($CO_2$), который является основной причиной глобального потепления и изменения климата.
- Загрязнение атмосферы: в воздух попадают вредные вещества, такие как оксиды серы ($SO_2$), оксиды азота ($NO_x$) и мелкодисперсные частицы, приводящие к кислотным дождям, смогу и респираторным заболеваниям.
- Невозобновляемость ресурсов: запасы ископаемого топлива на Земле конечны и постепенно истощаются.
- Экологический ущерб при добыче: добыча угля, нефти и газа наносит вред ландшафтам, загрязняет почву и водные ресурсы.

Ответ: Основными достоинствами сжигания ископаемого топлива являются технологическая зрелость, надежность и относительная дешевизна. Ключевыми недостатками являются серьезный экологический вред, в первую очередь из-за выбросов $CO_2$, и то, что эти ресурсы являются исчерпаемыми.

2) деление ядер

Этот способ получения энергии заключается в использовании управляемой цепной реакции деления ядер тяжелых элементов (как правило, урана-235) в ядерных реакторах для выработки тепла, которое затем преобразуется в электроэнергию.

Достоинства:
- Колоссальная энергоемкость: ядерное топливо обладает огромной плотностью энергии. Один килограмм урана может произвести столько же энергии, сколько сжигание нескольких тысяч тонн угля.
- Отсутствие выбросов парниковых газов: в процессе работы атомные электростанции (АЭС) не производят $CO_2$, что делает их важным инструментом в борьбе с изменением климата.
- Высокая надежность и стабильность: АЭС способны генерировать большое количество электроэнергии непрерывно и круглосуточно, обеспечивая базовую нагрузку энергосистемы независимо от погодных условий.
- Компактность: по сравнению с возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ) эквивалентной мощности, АЭС занимают очень малую площадь.

Недостатки:
- Проблема радиоактивных отходов: отработанное ядерное топливо остается высокорадиоактивным и опасным на протяжении сотен тысяч лет, и на данный момент не существует общепринятого решения для его окончательного захоронения.
- Риск тяжелых аварий: несмотря на высокий уровень безопасности, существует, хоть и малая, вероятность катастрофических аварий с выбросом радиации (например, Чернобыль, Фукусима), имеющих долгосрочные разрушительные последствия для здоровья людей и окружающей среды.
- Высокая стоимость и длительность жизненного цикла: АЭС чрезвычайно дороги в строительстве, а также требуют огромных затрат на вывод из эксплуатации и дезактивацию по окончании срока службы.
- Общественное неприятие и риски нераспространения: во многих странах существует сильное недоверие к атомной энергетике из-за опасений по поводу ее безопасности и риска попадания ядерных материалов в руки террористов.

Ответ: Главные достоинства атомной энергетики – это огромная выработка энергии при отсутствии выбросов парниковых газов. Основные недостатки – это нерешенная проблема долговременного хранения радиоактивных отходов и потенциальный риск катастрофических аварий.