Номер 858, страница 127 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Строение атома и атомного ядра. Использование энергии атомных ядер. Состав атомного ядра. Ядерные силы. Энергия связи. Деление ядер урана - номер 858, страница 127.

Условие.

► 858. Подготовьте доклад об экологических и экономических проблемах развития ядерной энергетики. В чём преимущества и какие недостатки имеет АЭС по сравнению с теплоэлектростанциями?

Решение.

Экологические и экономические проблемы развития ядерной энергетики

Развитие ядерной энергетики сталкивается с рядом фундаментальных проблем, которые можно разделить на экологические и экономические.

Экологические проблемы:

— Проблема радиоактивных отходов (РАО). Самая острая проблема. Отработавшее ядерное топливо и другие материалы остаются высокорадиоактивными и опасными на протяжении тысяч и даже сотен тысяч лет. До сих пор не создано ни одного действующего геологического хранилища для окончательной изоляции РАО, что создает долгосрочную угрозу для биосферы.

— Риск тяжелых аварий. Аварии на АЭС, подобные Чернобыльской и Фукусимской, могут привести к катастрофическим последствиям: выбросу огромного количества радиоактивных веществ, заражению обширных территорий, необходимости массовой эвакуации и долгосрочным последствиям для здоровья населения и состояния окружающей среды.

— Тепловое загрязнение. АЭС, как и ТЭС, сбрасывают в водоемы-охладители большое количество нагретой воды, что нарушает экологический баланс водных систем, приводя к гибели некоторых видов организмов и размножению других (например, сине-зеленых водорослей).

— Воздействие в процессе топливного цикла. Добыча урановой руды, ее обогащение и производство топлива также оказывают негативное влияние на окружающую среду, включая образование радиоактивных отвалов и загрязнение грунтовых вод.

Экономические проблемы:

— Высокая стоимость строительства. АЭС являются одними из самых дорогих промышленных объектов. Сложность технологий и высочайшие требования к безопасности приводят к огромным капитальным вложениям и очень длительным срокам строительства (10-15 лет).

— Затраты на вывод из эксплуатации. После окончания срока службы (40-60 лет) АЭС необходимо безопасно демонтировать. Этот процесс является технически сложным, длительным (может занимать десятилетия) и очень дорогим, его стоимость сопоставима со стоимостью строительства новой станции.

— Стоимость обращения с РАО. Создание инфраструктуры для временного хранения, переработки и долгосрочного захоронения радиоактивных отходов требует колоссальных и постоянных финансовых вложений.

Ответ: Ключевыми проблемами развития ядерной энергетики являются: экологические — нерешенная проблема захоронения радиоактивных отходов и риск катастрофических аварий; экономические — чрезвычайно высокая стоимость строительства и вывода из эксплуатации, а также затраты на управление отходами.

В чём преимущества и какие недостатки имеет АЭС по сравнению с теплоэлектростанциями?

Преимущества АЭС:

— Отсутствие выбросов парниковых газов. В процессе работы АЭС не сжигают органическое топливо и, следовательно, не производят выбросов $CO_2$, который является главным фактором глобального потепления. ТЭС, работающие на угле, газе или мазуте, являются одним из основных источников этих выбросов.

— Отсутствие вредных выбросов в атмосферу. АЭС не выбрасывают в атмосферу оксиды серы ($SO_2$) и азота ($NO_x$), которые вызывают кислотные дожди, а также золу и сажу, загрязняющие воздух.

— Высокая концентрация энергии в топливе. Ядерное топливо обладает огромной энергоемкостью. Например, 1 кг урана, используемого в реакторе, может выделить энергию, эквивалентную сжиганию примерно 2500 тонн угля. Это резко снижает затраты на транспортировку и хранение топлива.

— Стабильность и надежность. АЭС могут работать непрерывно в течение длительного времени (1-2 года до перезагрузки топлива), обеспечивая постоянную базовую мощность в энергосистеме, в отличие от возобновляемых источников (солнце, ветер), зависящих от погоды.

Недостатки АЭС:

— Проблема радиоактивных отходов. Это главный недостаток. Если отходы ТЭС (зола, шлак) в основном инертны, то отходы АЭС являются смертельно опасными и требуют надежной изоляции на тысячелетия. Решения этой проблемы до сих пор нет.

— Риск катастрофических последствий аварий. Авария на ТЭС имеет локальные последствия. Тяжелая авария на АЭС может привести к глобальной экологической катастрофе с долгосрочным радиоактивным загрязнением огромных территорий.

— Высочайшая стоимость и длительность строительства. Капитальные затраты на строительство АЭС в разы превышают затраты на строительство ТЭС аналогичной мощности. Сроки строительства также значительно дольше.

— Сложность и дороговизна вывода из эксплуатации. Демонтаж ТЭС — стандартная инженерная задача. Вывод из эксплуатации АЭС — уникальная, сложная и чрезвычайно дорогая операция.

Ответ: Преимущества АЭС перед ТЭС заключаются в экологической чистоте (отсутствие выбросов $CO_2$ и загрязняющих веществ) и высокой энергоэффективности топлива. Недостатки — в проблеме обращения с радиоактивными отходами, риске катастрофических аварий и огромных затратах на строительство и вывод из эксплуатации.