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

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

Условие.

9. Какие проблемы возникают при использовании ядерной энергии в мирных целях? Как их решают?

Решение.

Использование ядерной энергии в мирных целях, в первую очередь для производства электроэнергии на атомных электростанциях (АЭС), сопряжено с рядом серьёзных проблем. Однако для каждой из них существуют и разрабатываются технологические и организационные решения.

Проблема радиоактивных отходов

В процессе работы ядерного реактора образуется отработавшее ядерное топливо (ОЯТ), которое содержит высокоактивные радиоактивные изотопы с длительными периодами полураспада, достигающими сотен тысяч лет. Безопасное обращение с такими отходами и их надёжная изоляция от биосферы на огромные промежутки времени является одной из ключевых задач ядерной энергетики.

Решение проблемы:
• Временное хранение: Сразу после выгрузки из реактора ОЯТ помещают в бассейны выдержки непосредственно на площадке АЭС для охлаждения. Затем его перемещают в специальные сухие хранилища.
• Переработка ОЯТ: Эта технология позволяет извлечь из отработавшего топлива ценные компоненты (невыгоревший уран и образовавшийся плутоний) для повторного использования в производстве свежего ядерного топлива (например, МОКС-топлива). Это позволяет значительно сократить объём и опасность отходов, подлежащих окончательному захоронению.
• Окончательное (глубинное) захоронение: Наиболее проработанный на сегодня способ долгосрочной изоляции отходов. Он предполагает размещение отходов в специальных контейнерах в глубоких и стабильных геологических формациях (на глубине сотен метров), таких как гранитные массивы или соляные пласты.
• Трансмутация: Перспективное направление, заключающееся в «дожигании» наиболее опасных долгоживущих изотопов в специальных реакторах или под действием пучков частиц из ускорителей, превращая их в стабильные или короткоживущие изотопы.

Ответ:

Обеспечение безопасности и риск аварий

Аварии на АЭС, подобные Чернобыльской или аварии на АЭС Фукусима-1, могут иметь катастрофические последствия для окружающей среды и здоровья людей из-за выброса радиоактивных веществ. Причинами могут стать отказы оборудования, ошибки персонала, внешние экстремальные воздействия (землетрясения, цунами) или террористические акты.

Решение проблемы:
• Принцип глубокоэшелонированной защиты: Современные АЭС проектируются с многоуровневой системой физических барьеров безопасности. Первый барьер – топливная матрица, второй – герметичная оболочка тепловыделяющего элемента (твэла), третий – прочный корпус реактора, четвертый – герметичная защитная оболочка (контейнмент), способная выдержать внутреннее давление и внешние удары.
• Пассивные системы безопасности: Новые поколения реакторов (III+ и IV) оснащаются системами, которые для срабатывания не требуют вмешательства оператора или внешних источников энергии. Они работают на основе естественных физических законов, таких как гравитация или естественная конвекция, обеспечивая охлаждение реактора даже в случае полного обесточивания станции.
• Строгая культура безопасности: Это комплекс мер, включающий тщательный отбор и постоянную подготовку персонала, строжайшее соблюдение регламентов, независимый государственный надзор и постоянный анализ опыта эксплуатации АЭС во всем мире.

Ответ:

Риск распространения ядерного оружия

Технологии, используемые в ядерной энергетике (например, обогащение урана и переработка ОЯТ с выделением плутония), могут быть использованы для создания ядерного оружия. Существует риск, что страны могут тайно развивать военные программы под прикрытием мирной атомной энергетики, или что ядерные материалы могут попасть в руки террористов.

Решение проблемы:
• Международный контроль и режим нераспространения: Ключевую роль играет Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ), которое проводит инспекции на ядерных объектах по всему миру, чтобы гарантировать, что ядерные материалы не переключаются на военные цели. Основой режима является Договор о нераспространении ядерного оружия (ДНЯО).
• Физическая защита объектов: Атомные станции и предприятия ядерного топливного цикла являются особо охраняемыми объектами с многоуровневыми системами физической безопасности для предотвращения хищений и саботажа.

Ответ:

Экономические вопросы и вывод из эксплуатации

Атомные электростанции требуют огромных капитальных вложений на этапе строительства. Кроме того, после окончания срока службы (обычно 40-60 лет) станцию нельзя просто снести. Процесс вывода из эксплуатации — это сложный, длительный (десятки лет) и очень дорогостоящий процесс, включающий дезактивацию и демонтаж оборудования и зданий, а также реабилитацию площадки.

Решение проблемы:
• Стандартизация проектов и серийное строительство: Это позволяет снизить стоимость и сократить сроки сооружения АЭС.
• Продление срока эксплуатации (ПСЭ): Проведение модернизации и комплексного обследования позволяет безопасно продлить срок службы существующих энергоблоков, что экономически гораздо выгоднее строительства новых.
• Формирование специальных фондов: Эксплуатирующие организации на протяжении всего срока работы АЭС производят отчисления в специальные фонды, средства из которых затем используются для финансирования работ по выводу станции из эксплуатации.

Ответ: