Номер 4, страница 283 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

4. Приведите примеры путей решения проблем атомной энергетики.

Современная атомная энергетика сталкивается с рядом серьезных проблем, однако для каждой из них существуют и разрабатываются пути решения. Ниже приведены примеры таких решений, сгруппированные по ключевым проблемным областям.

1. Повышение безопасности и разработка реакторов нового поколения

Одной из главных проблем является обеспечение безопасности АЭС и исключение риска тяжелых аварий. Пути решения включают:

• Разработка и внедрение реакторов поколений III и III+. Такие проекты, как ВВЭР-1200 (Россия), AP1000 (США), EPR (Франция), оснащены пассивными системами безопасности. Эти системы не требуют вмешательства оператора или внешних источников энергии для охлаждения реактора в аварийной ситуации, используя естественные физические процессы (гравитацию, естественную конвекцию). Например, в реакторе ВВЭР-1200 предусмотрена ловушка расплава активной зоны на случай гипотетической тяжелой аварии.
• Разработка реакторов поколения IV. Ведутся исследования реакторов на быстрых нейтронах, жидкосолевых реакторов, высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов. Эти технологии обладают так называемой "внутренне присущей безопасностью", когда сама физика реактора предотвращает его перегрев и разрушение.
• Создание толерантного топлива (Accident Tolerant Fuel, ATF). Разрабатываются новые виды ядерного топлива, оболочки которого способны выдерживать более высокие температуры и дольше противостоять пароциркониевой реакции (основная причина выделения водорода при аварии на АЭС "Фукусима-1").

2. Решение проблемы радиоактивных отходов (РАО)

Обращение с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ) и другими РАО – ключевой вызов для отрасли. Решения включают:

• Замыкание ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ). Эта концепция предполагает переработку ОЯТ для извлечения из него ценных компонентов (невыгоревшего урана и наработанного плутония) и их повторного использования в виде нового топлива (например, МОКС-топлива). Это позволяет многократно сократить объем высокоактивных отходов, подлежащих окончательному захоронению. В России реализуется проект "Прорыв", направленный на создание технологии ЗЯТЦ на базе реакторов на быстрых нейтронах.
• Трансмутация долгоживущих изотопов. В реакторах на быстрых нейтронах или в специальных установках (ускорительно-управляемых системах) возможно "дожигание" наиболее опасных, долгоживущих изотопов (младших актинидов), превращая их в стабильные или короткоживущие элементы.
• Глубинное геологическое захоронение. Создание надежных хранилищ для окончательной изоляции РАО в стабильных геологических формациях на глубине сотен метров. Примером является строящееся в Финляндии хранилище "Онкало".

3. Повышение экономической эффективности

Высокая стоимость и длительные сроки строительства АЭС являются серьезным экономическим барьером. Пути решения:

• Разработка малых модульных реакторов (ММР). Это реакторы небольшой мощности (до 300 МВт), которые производятся серийно на заводе и доставляются на площадку в виде готовых модулей. Это значительно сокращает сроки и стоимость строительства, а также позволяет гибко наращивать мощность. Примеры проектов: "НуСкейл" (США), ВВЭР-И (Россия).
• Стандартизация и серийное строительство. Переход от уникальных проектов к строительству серийных, стандартизированных энергоблоков позволяет снизить затраты за счет "эффекта серии" и отлаженных процессов.
• Продление сроков эксплуатации действующих АЭС. Модернизация и замена оборудования на существующих станциях позволяют безопасно продлить их срок службы с 30–40 до 60–80 лет, что является экономически очень выгодным решением.

4. Использование альтернативных топливных циклов

Ограниченность запасов природного урана является потенциальной проблемой в долгосрочной перспективе. Решения:

• Реакторы на быстрых нейтронах (бридеры). Эти реакторы способны нарабатывать из обедненного урана-238 новый ядерный материал – плутоний-239, причем в количествах, превышающих собственное потребление. Это позволяет вовлечь в топливный цикл практически весь природный уран, а не только редкий изотоп уран-235, что увеличивает ресурсную базу энергетики в сотни раз.
• Ториевый топливный цикл. Использование тория, которого в природе в 3–4 раза больше, чем урана, в качестве сырья для производства ядерного топлива (урана-233). Этот цикл также производит меньше долгоживущих трансурановых отходов.

Ответ: Примерами путей решения проблем атомной энергетики являются: разработка реакторов новых поколений (III+ и IV) с пассивными системами безопасности; замыкание ядерного топливного цикла путем переработки отработавшего топлива и использования его в реакторах на быстрых нейтронах; создание технологий "дожигания" (трансмутации) наиболее опасных радиоактивных отходов; строительство глубинных геологических хранилищ для финальной изоляции РАО; внедрение малых модульных реакторов для снижения стоимости и сроков строительства; переход на альтернативные топливные циклы, например, на основе тория.