Номер 8, страница 246 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 9. Физика атома и атомного ядра. Параграф 49. Ядерный реактор. Вопросы - номер 8, страница 246.

Условие.

8. Каковы преимущества атомных электростанций перед тепловыми?

Решение.

8. Каковы преимущества атомных электростанций перед тепловыми?

Атомные электростанции (АЭС) обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с тепловыми электростанциями (ТЭС), работающими на органическом топливе (уголь, газ, мазут).

Во-первых, это экологическая чистота в отношении атмосферных выбросов. В процессе работы АЭС не происходит сгорания топлива, поэтому они не выбрасывают в атмосферу парниковые газы (например, углекислый газ $CO_2$), оксиды серы ($SO_x$) и азота ($NO_x$), которые являются причинами кислотных дождей и глобального потепления. ТЭС, напротив, являются одними из основных источников этих загрязняющих веществ.

Во-вторых, высокая энергоэффективность ядерного топлива. Ядерное топливо (например, уран) имеет колоссальную плотность энергии. Расщепление 1 грамма урана-235 высвобождает примерно столько же энергии, сколько сжигание около 2,5 тонн угля. Это приводит к значительно меньшему объему потребляемого топлива, что упрощает его транспортировку и хранение. Для работы мощной АЭС в течение года требуются десятки тонн топлива, в то время как для ТЭС аналогичной мощности необходимы миллионы тонн угля или газа.

В-третьих, низкая стоимость топливной составляющей в цене электроэнергии. Несмотря на огромные капитальные затраты на строительство АЭС, стоимость ядерного топлива в общей структуре затрат на производство электроэнергии невелика. Это делает стоимость электроэнергии, вырабатываемой на АЭС, менее зависимой от колебаний мировых цен на ископаемое топливо.

В-четвертых, высокая установленная мощность и стабильность работы. АЭС являются мощными источниками энергии, способными работать в базовом режиме, то есть непрерывно выдавать большое количество электроэнергии в течение длительного времени (кампания реактора может длиться больше года без перегрузки топлива). Это обеспечивает стабильность энергосистемы.

Ответ: Основные преимущества АЭС перед ТЭС: отсутствие выбросов парниковых газов и загрязняющих веществ в атмосферу; колоссальная энергоемкость ядерного топлива, что снижает затраты на его транспортировку и хранение; низкая топливная составляющая в себестоимости электроэнергии; высокая мощность и стабильность выработки энергии.

9. Какие проблемы возникают при использовании ядерной энергии?

Несмотря на свои преимущества, использование ядерной энергии сопряжено с рядом серьезных проблем и рисков.

Основная и наиболее сложная проблема — это обращение с радиоактивными отходами (РАО). Отработавшее ядерное топливо содержит высокоактивные изотопы с длительными периодами полураспада (тысячи и сотни тысяч лет). На сегодняшний день не существует общепринятого и реализованного в промышленных масштабах способа их окончательной, безопасной изоляции от биосферы. Требуется создание сложных и дорогостоящих геологических хранилищ.

Вторая серьезная проблема — это риск тяжелых аварий. Хотя современные АЭС имеют многоуровневые системы безопасности, полностью исключить вероятность аварии с выбросом радиоактивных веществ в окружающую среду невозможно. Последствия таких аварий, как на Чернобыльской АЭС (1986 г.) и АЭС Фукусима-1 (2011 г.), могут быть катастрофическими: радиоактивное загрязнение огромных территорий, массовое облучение людей, долгосрочные экологические и экономические потери.

Третья проблема — высокая стоимость и длительность строительства и вывода из эксплуатации. Сооружение АЭС требует огромных капиталовложений из-за сложности технологий и строжайших требований к безопасности. Процесс вывода станции из эксплуатации по окончании срока службы также является технологически сложным, долгим (десятилетия) и очень дорогим, так как включает в себя дезактивацию и демонтаж радиоактивного оборудования.

Четвертая проблема — риск распространения ядерного оружия. Технологии, используемые в ядерной энергетике (например, обогащение урана или переработка отработавшего топлива для выделения плутония), могут быть использованы для создания ядерного оружия. Это создает риски ядерного терроризма и нарушения режима нераспространения.

Наконец, существует проблема негативного общественного восприятия. Из-за рисков аварий и нерешенной проблемы отходов ядерная энергетика часто вызывает опасения и протесты со стороны населения, что затрудняет развитие отрасли и строительство новых станций.

Ответ: Главные проблемы использования ядерной энергии: проблема безопасного и долговременного захоронения радиоактивных отходов; риск тяжелых аварий с катастрофическими последствиями для окружающей среды и населения; высокая стоимость и длительные сроки строительства и вывода АЭС из эксплуатации; риск распространения ядерных материалов и технологий для создания оружия; негативное общественное мнение.