Номер 4, страница 340 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 59. Влияние радиоактивных излучений на живые организмы. Дозиметрия. Экологические проблемы ядерной энергетики. Вопросы - номер 4, страница 340.

Условие.

4. Каким образом решают проблемы экологической безопасности работы АЭС?

Решение.

Проблемы экологической безопасности работы атомных электростанций (АЭС) решаются с помощью комплексного подхода, основанного на принципе «глубокоэшелонированной защиты» и включающего в себя технологические, организационные и правовые меры.

1. Физические барьеры безопасности (Глубокоэшелонированная защита)

Это основной принцип обеспечения безопасности АЭС. Он заключается в создании нескольких последовательных барьеров на пути возможного распространения ионизирующего излучения и радиоактивных веществ в окружающую среду.
– Первый барьер: Топливная матрица. Ядерное топливо (обычно диоксид урана $UO_2$) изготавливается в виде керамических таблеток, которые удерживают внутри своей кристаллической решетки до 98% продуктов деления.
– Второй барьер: Оболочка тепловыделяющего элемента (твэла). Таблетки герметично запаиваются в циркониевые трубки, которые не дают радиоактивным веществам попасть в теплоноситель первого контура.
– Третий барьер: Корпус реактора. Это прочный стальной сосуд толщиной 20-30 см, который выдерживает высокое давление и температуру, заключая в себе всю активную зону.
– Четвертый барьер: Первый контур. Система герметичных трубопроводов и оборудования (парогенераторы, насосы), по которым циркулирует радиоактивный теплоноситель.
– Пятый барьер: Защитная герметичная оболочка (контейнмент). Это массивное сооружение из железобетона с внутренней стальной облицовкой, которое окружает реакторную установку. Контейнмент способен выдержать внутреннее давление, возникающее при аварии, а также внешние воздействия, такие как ураган, землетрясение или падение самолета.

2. Системы безопасности

Современные АЭС оснащены многократно дублированными системами безопасности, которые делятся на активные и пассивные.
– Активные системы: Требуют для своей работы источников энергии и команд от операторов или автоматики. К ним относятся системы аварийного охлаждения активной зоны, дизель-генераторные установки для аварийного электроснабжения и др.
– Пассивные системы: Работают за счет естественных физических процессов (гравитация, естественная конвекция) и не требуют вмешательства человека или внешних источников энергии. Примеры: системы пассивного отвода тепла (СПОТ), гидроемкости системы аварийного охлаждения, ловушка расплава активной зоны (устройство для локализации и охлаждения расплавленного топлива в случае тяжелой аварии).

3. Обращение с радиоактивными отходами (РАО) и отработавшим ядерным топливом (ОЯТ)

Экологическая безопасность АЭС во многом зависит от того, как решается проблема отходов.
– Отработавшее топливо: После выгрузки из реактора ОЯТ несколько лет хранится в бассейнах выдержки непосредственно на АЭС для снижения тепловыделения и радиоактивности. Затем оно может быть отправлено на долговременное «сухое» хранение в специальных контейнерах или на переработку для извлечения ценных компонентов (урана и плутония) и последующей утилизации высокоактивных отходов.
– Жидкие и твердые РАО: Все радиоактивные отходы, образующиеся в процессе эксплуатации, собираются, сортируются, перерабатываются (сжигание, прессование, концентрирование) и переводятся в безопасную твердую форму (например, остекловывание или цементирование) для последующего захоронения в специальных хранилищах.

4. Минимизация воздействия на окружающую среду при штатной работе

– Газоаэрозольные и жидкие выбросы: На АЭС действуют мощные системы очистки и фильтрации. Все выбросы и сбросы в окружающую среду проходят строгий радиационный контроль. Их уровень настолько мал, что не превышает долей процента от естественного радиационного фона местности.
– Тепловое воздействие: Для охлаждения конденсаторов турбин используется большое количество воды. Чтобы избежать перегрева водоемов (теплового загрязнения), на многих АЭС применяются градирни (башенные охладители), где тепло сбрасывается в атмосферу, а не непосредственно в реку или озеро.

5. Государственный надзор и культура безопасности

Работа всех АЭС строго регулируется национальными надзорными органами (в России — Ростехнадзор) и международными организациями (МАГАТЭ). На станциях внедряется и поддерживается высокий уровень культуры безопасности, что подразумевает приоритет вопросов безопасности над производственными задачами на всех уровнях — от руководства до рядового сотрудника.

Ответ: Проблемы экологической безопасности работы АЭС решаются путем создания многоуровневой системы физических барьеров, применения дублирующих активных и пассивных систем безопасности, внедрения технологий безопасного обращения с радиоактивными отходами и отработавшим топливом, минимизации выбросов при нормальной эксплуатации, а также строгого государственного контроля и поддержания высокой культуры безопасности персонала.