Приемы работы на уроках физики для реализации военной направленности преподавания предмета с целью повышения качества образования (стр. 4 )

С-200 состоит из одной ракеты и прикрепленных к ней ступеней (отделяющихся от нее после старта). Дальность полета ракеты до 200 км и высота полета до 20 км.

Самый современный ракетный комплекс С-300. В его состав входят две машины. На одной из них установлено 4 пусковых установки с ракетами, а на второй навигационный комплекс с системой наведения ракет и радаром. Мы побывали внутри системы управления ракетами и убедились, что для работы с этим комплексом требуются хорошие знания в области физики и математики, т. к. внутри установлены сложнейшая вычислительная техника и современные компьютеры.

Так же на территории академии стоят зенитные пушки, участвовавшие в Великой Отечественной войне. Калибр самой большой из них 140 мм. Длина снаряда до 2 метров. Во время войны из таких пушек велся огонь не только по самолетам, но и по танкам.

Затем мы посетили музей академии, где узнали, что 50 выпускников академии имеют звание генерала. Там мы видели множество наград академии и главную гордость – личный кабинет .

Все суворовцы получили большое удовольствие от экскурсии, а я уверен, что не ошибся в выборе профессии.

(суворовец Винокуров – 4 рота 4 взвод)

Интегрированное внеклассное мероприятие

«Экскурсия на Калининскую атомную станцию»

Цели:	1) углубить знания суворовцев о практическом применении физических закономерностей на производстве;
	2) осветить на межпредметной основе рациональное использование энергетических ресурсов и охраны природы;
	3) показать в чем проявляется вредное влияние той или иной современной технологии на природу;
	4) дать суворовцам профориентационную информацию.

Место проведения: г. Удомля, КАЭС.

Методические рекомендации

1. Подготовка суворовцев к экскурсии на КАЭС:

ü  повторить: «Деление ядер урана», «Ядерный реактор»;

ü  подготовить сообщения: «Трагедия Чернобыля», «Радиация и жизнь», «Биологическое действие радиации»;

ü  обсудить с суворовцами следующий материал: виды реакторов, преимущества и недостатки АЭС, ядерное топливо, проблемы захоронения ядерного топлива.

2. Задания для суворовцев;

ü  выяснить какое топливо используется на АЭС, какой тип реактора;

ü  собрать материал для ответов на вопросы: как АЭС влияет на окружающую среду, какие принимаются меры для зашиты природы от пагубного воздействия АЭС;

ü  как осуществляется защита станции в случае террористической угрозы.

3. Содержание экскурсии:

ü  суворовцы посещают центр общественных связей, где знакомятся с макетом атомной станции, макетом ядерного реактора и моделью, демонстрирующей цепную ядерную реакцию;

ü  на станции посещают 1 и 2 блоки АЭС и главный пульт управления станции;

ü  выясняют, каково влияние станции на окружающую среду, какие работы проводятся по охране природы.

4. Подведение итогов экскурсии:

ü  обобщить сведения, полученные в ходе экскурсии и принять участие в конференции «Радиация – благо или зло?»;

ü  изготовить модель, демонстрирующую цепную ядерную реакцию;

ü  этот материал в соответствующей форме используется в дальнейшем для выпуска газет, альбомов, рефератов.

АТОМНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ – ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ С ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ЗРЕНИЯ

Атомные электростанции представляют собой, по сути дела, тепловые электростанции, на которых для получения пара или горячего газа (рабочего тела паро - или газотурбинных агрегатов) используется тепловая энергия, выделяющаяся в ядерном реакторе в результате ядерной цепной реакции.

Вещество, используемое в ядерных реакторах для осуществления ядерной цепной реакции, называется ядерным топливом. Единственным природным ядерным топливом является уран, представляющий собой смесь двух изотопов: U-,3%) и U-,7%). Изотоп U-238 (уран-238) может поглощать быстрые нейтроны (скорость 107 м/с, энергия более 1 МэВ) и после цепочки b-распадов превращаться в Рu-239 (плутоний-239). Изотоп U-235 (уран-235) активно поглощает медленные нейтроны (скорость 2.103 м/с, энергия около 0,025 эВ) и делится на большие осколки (например, ядра Sr-94 и Хе-140) и два-три вторичных нейтрона, способных вызвать новые реакции деления. Так возникает цепная реакция. Изотоп уран-235 является ядерным горючим. Однако ввиду низкого процентного содержания этого изотопа в природном уране последний необходимо обогащать, доводя содержание урана-235 до 2-5%.

В некоторых ядерных реакторах используется вторичное ядерное горючее - несуществующие в природе ядра плутония Рu-239 (образуются из «сырьевых» ядер U-238) или урана U-233 (образуются из «сырьевых» ядер тория Th-232)

Поскольку при делении ядер испускаются быстрые вторичные нейтроны урана-235, для поддержания цепной реакции их необходимо замедлить, что осуществляется с помощью специальных замедлителей - веществ, обладающих способностью сильно тормозить нейтроны, практически их не поглощая (графит, тяжелая вода).

Возможен различный ход цепной реакции деления урана-235 (отличие - в образующихся осколках), например, такой:

Радиоактивные ядра теллура-137 и циркония-97 в результате серии b-распадов превращаются соответственно в ядра стабильных изотопов бария Ва-137 и молибдена Мо-97.

В реакции деления ядер урана-235 выделяется энергия порядка 200 МэВ на один акт деления. С учетом потери энергии, уносимой нейтринным излучением, реально выделяется энергия, равная примерно 20 МВт. ч на 1 г ядерного горючего. Отметим, что именно высокая эффективность определяет основное преимущество АЭС с точки зрения использования первичных энергоресурсов, поскольку такое количество энергии может быть получено при сжигании 2,5 т каменного угля (с характеристиками условного топлива). Реальные цифры расхода исходного ядерного сырья, необходимого для работы АЭС, иные.

Принципиальная схема превращения внутриядерной энергии в электрическую на атомной электростанции показана на рис. 15. Главную часть АЭС составляет ядерный реактор 1, например, уран-графитовый водяного типа, в котором ядерным горючим является обогащенный уран, замедлителем нейтронов - графит, а теплоносителем - вода.

Основными частями ядерного реактора любого типа являются: активная зона А, где находится ядерное топливо, протекает управляемая цепная реакция ядерного деления и выделяется энергия; отражатель нейтронов Б, окружающий активную зону; оболочка В биологической защиты от нейтронного и g-излучения, обычно выполненная из бетона с железным наполнителем. Ядерное топливо в реакторе размещено в тепловыделяющих элементах - ТВЭЛах-2, - представляющих собой, как правило, металлические или карбидные пеналы, содержащие U-235. В состав реактора также входят блоки замедлителя 3 из графита и регулирующие стержни 4 из бора или кадмия, сильно поглощающие нейтроны (введение этих стержней, в активную зону реактора подавляет цепную реакцию, а выведение, наоборот, активизирует). В активной зоне реактора находится система труб, по которым прокачивается теплоноситель (вода) 5, поглощающий энергию, выделяемую при ядерной реакции. Эта вода, находящаяся под давлением 100 атм, нагревается до 270 °С и поступает в парогенератор 6, где отдает большую часть своей внутренней энергии воде второго контура 9, и с помощью насоса 7 вновь попадает в активную зону реактора. Вода второго контура в парогенераторе превращается в пар 8, поступающий в паровую турбину 10, приводящую в действие генератор 11. Через распределительное устройство (трансформаторы) и линии электропередачи (ЛЭП) 12 электрическая энергия поступает к потребителю. Прошедший через турбину пар в конденсаторе 13 превращается в воду, которая насосом подается в парогенератор. Охлаждение пара в конденсаторе осуществляется холодной водой 14 третьего контура, которая через заборное устройство 16 поступает из водоема 15. Пройдя конденсатор, вода третьего контура либо сбрасывается в водоем 17, либо частично вновь возвращается в систему охлаждения, пройдя через градирни (как на ТЭС). Кстати, пейзаж с «кувшинами» - градирнями так же характерен для многих атомных электростанций, как и для ТЭС или ТЭЦ.

Тепловые потери АЭС в 1,5 раза больше, чем ТЭС аналогичной мощности, поэтому тепловой коэффициент полезного действия атомных электростанций невелик (20-25%), и их работа сопровождается сбросом огромного количества теплоты в воздух и воду.

Тепловое загрязнение изменяет климат региона, где расположена АЭС: увеличивается влажность воздуха, особенно в осенне-зимний период, что неблагоприятно влияет на здоровье людей (растет число заболеваний эндемического характера), на состояние посевов, лесов, зданий и сооружений, в том числе распределительных устройств и ЛЭП.

Повышение температуры естественных водоемов, куда сбрасываются теплые воды из систем охлаждения атомных станций, наносит ущерб водной биоте, прежде всего рыбам: при повышении температуры воды снижается концентрация растворенного в ней кислорода, что угнетает развитие рыбной молоди, приводит к гибели рыб. Так, после завершения строительства двух (из четырех) блоков Игналинской АЭС в Литве (1985 г.) температура воды в Игналинском озере повысилась на 8°, и работы по расширению станции были прекращены. С другой стороны, происходит бурное развитие синезеленых водорослей, что способствует эвтрофикации водоемов. Влияние выделений синезеленых водорослей на здоровье людей полностью еще не изучено, но может быть достаточно опасным, во всяком случае использование такой воды для питьевого водоснабжения нежелательно.

В последнее время появились новые объекты атомной энергетики - атомные станции теплоснабжения (ACT). В Советском Союзе на последний год его существования было намечено строительство 15 таких станций, в том числе в таких российских городах, как Воронеж, Горький (Нижний Новгород), Ярославль. Ввиду больших затрат на сооружение теплотрасс размещение ACT намечалось практически в черте городов. Так, строительная площадка Воронежской ACT расположена всего в 5 км от города. Строительство этой ACT могло бы решить проблему теплоснабжения 800-тысячного города, позволило бы закрыть около 300 маломощных котельных, работающих на органическом топливе, и сэкономить примерно 700 тыс. т условного топлива в год. Однако до сих пор нет обоснованной оценки экономической целесообразности такого строи­тельства. По некоторым расчетам, улучшение теплоизоляции трубопроводов может на 30-40% уменьшить утечку тепла, что эквивалентно почти удвоению номинальной мощности ACT. Кроме того, возникают серьезные проблемы безопасности таких сооружений. По этим и другим причинам строительство большинства ACT в настоящее время приостановлено, а по остальным ведутся острые дискуссии, в ходе которых тщательно взвешиваются все «за» и «против».

Точное количество объектов атомной энергетики в мире до сих пор неизвестно. По подсчетам Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), в 24 странах сейчас действует около 400 атомных электростанций, главное назначение которых - промышленное производство электрической энергии. Эти станции обеспечивают 16,7% мирового производства электрической энергии, что составляет 1854 млрд кВт-ч (по данным на 1990 г.).

Доля атомной энергетики в общем энергобалансе стран, в которых производство электроэнергии на АЭС превышает 100 млрд кВт-ч, такова: Франция - 75%, Германия - 34%, Япония -28%, США - 19%, Россия - 11%. На территории России расположены 9 наиболее крупных атомных электростанций из числа построенных в свое время в СССР: Курская, Тверская, Нововоронежская, Ленинградская, Балаковская (в Поволжье), Белоярская (на Урале), на Кольском полуострове, Билибинская ACT. Как видно, подавляющая часть их расположена в европейской части России, в том числе самая крупная - Курская - мощностью 4000 МВт.

О том, что ядерные превращения могут стать источником огромной энергии, ученым стало ясно уже спустя несколько лет после открытий А. Беккереля и П. Кюри. Так, в 1910 г. в докладе на общем собрании Академии наук говорил, что человечество, научившись в будущем управлять процессами атомного распада, получит в свои руки такой мощный источник энергии, какого раньше не знало. Но в 1922 г. он же предупреждал, что время овладения атомной энергией близко, и главный вопрос заключается в том, как человечество употребит этот колоссальный источник энергии, - для роста своего благосостояния или для самоуничтожения. Как известно, использование атомной энергии началось с создания оружия массового уничтожения. Ядерные реакторы стали строить в 40-е гг. с целью получения взрывчатки - плутония-239 - для атомной, а затем и водородной бомб. Первый такой реактор был построен в 1942 г. в США под руководством итальянского физика Э. Ферми. Первый европейский реактор для тех же целей был создан в декабре 1946 г. в Москве под руководством . Для атомного оружия требовались десятки тонн плутония-239. Одну тонну этой взрывчатки в год давал ядерный реактор на медленных нейтронах мощностью 1000 МВт (такую мощность имеет один блок обычной АЭС типа Чернобыльской - на Припяти).

В обстановке холодной войны, противостояния двух мировых держав - США и СССР, гонки вооружений вопрос о стоимости ядерных объектов отходил на второй план, строительство и эксплуатация ядерных реакторов велись в условиях мощных государственных дотаций и в обстановке строгой секретности. При этом вопросам радиоактивной безопасности и уничтожения радиоактивных отходов (РАО), получающихся в процессе производства ядерной взрывчатки, должного внимания, как правило, не уделялось.

Параллельно с созданием всесокрушающего оружия ядерные державы начали проводить научно-технические исследования в области создания атомных электростанций.

Первая в мире АЭС была пущена в 1954 г. в СССР. Она имела мощность 5 МВт, потребляя в сутки 30 г ядерного горючего (на тепловой станции такой же мощности расходуется 100 т угля в сутки), и кпд 16%. В 60-е гг. началось строительство АЭС и в США, и к 1975 г. они вырабатывали уже около 9% всей производимой в стране электроэнергии. Затем и другие промышленно развитые страны стали осуществлять собственные программы развития АЭС. В те годы в США намечалось построить несколько сот АЭС к 1990 г. и более тысячи - к 2000 г. Однако уже в середине 70-х гг. в США резко изменилась политика в области ядерной энергетики. Последняя заявка на строительство АЭС была датирована 1974 г. Строительство новых АЭС было прекращено, несмотря на уже произведенные довольно значительные затраты. Произошло такое изменение прежде всего по экономическим причинам. За прошедшее десятилетие стоимость строительства АЭС возросла в 5-8 раз из-за введения новых стандартов безопасности при строительстве и эксплуатации станций, принятых по требованию общественности. Отмена государственных дотаций вопреки лобби военно-промышленных монополий, связанных с ядерной индустрией, позволила провести реальный расчет стоимости электроэнергии, производимой АЭС, с учетом всего цикла производства, начиная добычей урановой руды и кончая демонтажем станций, имеющих ограниченный временной ресурс работы (25-30 лет), причем стоимость демонтажа сравнима со стоимостью строительства. Такой короткий срок службы АЭС объясняется тем, что со временем, несмотря на все меры защиты, оборудование станции становится опасным в радиационном отношении. В частности, наблюдается явление охрупчивания, когда под влиянием нейтронного облучения металлические конструкции теряют прочность, становясь хрупкими в буквальном смысле слова.

Каковы же преимущества АЭС перед другими типами электростанций?

Производство электроэнергии на АЭС не связано с процессами горения и, следовательно, с потреблением атмосферного кислорода, столь необходимого биосфере. Не сжигая ископаемое органическое топливо и потому не выбрасывая в атмосферу сотни миллионов тонн углекислого газа, оксидов серы и азота, атомная энергетика – единственный крупный производитель электрической энергии, который не способствует ни парниковому эффекту, ни кислотным осадкам.

Действительно, если бы те 16,7% мирового производства электроэнергии, которые дают атомные электростанции, производили тепловые электростанции, работающие на угле, то в атмосферу дополнительно поступало бы около 1 млрд. т СО2 в год, а также миллионы тонн SO2, NOX и других вредных выбросов. За счет широкого использования атомной энергетики во Франции с 1980 по 1986 г. выброс оксидов серы и азота в атмосферу уменьшился вдвое, а выброс диоксида углерода - на 270 млн. т в год.

Сокращение выбросов в атмосферу углекислого газа, способствующего парниковому эффекту, при замене тепловых электростанций на атомные – наиболее сильный аргумент в споре о том, как удовлетворить растущие потребности в электроэнергии без ухудшения экологической обстановки.

Отметим сразу, что защитники окружающей среды отвергают этот довод представителей атомной промышленности, считая строительство все большего числа атомных станций одним из самых дорогих способов сокращения выбросов диоксида углерода, тогда как возобновляемые источники энергии и меры по сбережению энергии являются гораздо более дешевой альтернативой. И примеры тому имеются. Так, с 1973 г. - валовый национальный продукт (ВНП) США повысился на 40%, в то время как потребление всех видов энергии возросло только на 2%. Это произошло главным образом за счет повышения эффективности использования энергии.

Как уже отмечалось выше, при работе ТЭС на твердом топливе возникает большое количество золы - тысячи тонн в год при работе только одной станции. Твердые отходы АЭС - всего несколько тонн. Но если первые отходы безопасны, и их можно с заметным экономическим эффектом использовать, то вторые - очень опасные твердые РАО, утилизация которых - серьезная проблема, не имеющая до сих пор удовлетворительного решения. Уже приводились цифры расхода ископаемого топлива на ТЭС и эквивалентного им по количеству выделяемого тепла расхода ядерного горючего на АЭС. Атомные электростанции, не потребляя такого большого количества дефицитного ископаемого органического топлива, не загружают перевозками угля железнодорожный транспорт. Особенно впечатляет, когда тысячи или миллионы тонн угля переводятся в количество железнодорожных составов, доставляющих этот уголь к тепловым электростанциям. Действительно, перевозка угля в нашей стране составляет 40% всего грузооборота железнодорожного транспорта. Попутно отметим другой аспект этой проблемы, свидетельствующий о неиспользованных резервах по сокращению потребления энергоресурсов: большие потери угля при перевозке; перевозка зачастую не угля, а угольной породы со значительным процентом засоренности; наконец, перевозка мокрого угля.

Что касается количества ядерного горючего, то при рассмотрении всего топливного цикла эти граммы превращаются в тысячи тонн исходного ядерного сырья, добыча и переработка которого представляют собой сложный в технологическом отношении, дорогостоящий и экологически небезопасный процесс.

Именно экономическая и экологическая стороны ядерного топливного цикла, очень высокая реальная стоимость электрической энергии, вырабатываемой АЭС, а также вопросы безопасности работы АЭС и ликвидации РАО - главные и сильнейшие доводы, приводимые обычно против использования атомных станций для производства электрической энергии.

Топливный цикл для атомной электростанции показан на рис. 17. Первые этапы этого цикла включают в себя рудник, где осуществляется добыча урановой руды, и завод по первичной переработке этой руды с целью получения концентрата, содержащего очищенную закись-окись урана U3O8; химическое предприятие по переработке U3O8 в гексафторид урана UF6; завод по обогащению, исходным сырьем для которого является гексафторид урана, и, наконец, завод по изготовлению ядерного топлива для АЭС - ТВЭЛов, содержащих «начинку», - уран-235. Обогащение представляет собой процесс разделения химически идентичных изотопов U-238 и U-235.

Оно осуществляется методом газовой диффузии или центрифугирования и является сложнейшим (и дорогостоящим) технологическим процессом, что, кстати, не позволяет многим странам иметь самостоятельные ядерные программы. На заводе по изготовлению топлива устойчивое газообразное соединение 235UF6 преобразуется в диоксид урана-235 или другие соединения урана-235.

Рассмотрим, какие экологические проблемы возникают на этих этапах топливного цикла.

Урановая руда добывается на рудниках подземным или открытым способами. Разработка рудных месторождений как и любая другая отрасль горнодобывающего производства, ухудшает окружающую среду - выводятся из хозяйственного пользования значительные территории, изменяются ландшафт и гидрологический режим, происходит загрязнение воздуха, почвы, поверхностных и подземных вод. Разработка урановых рудных месторождений усугубляет эти проблемы тем, что на поверхности оказываются природные радионуклиды с большим периодом полураспада, при этом повышается радиационный фон, особенно в отвалах рудной породы. Отходы на стадии добычи и первичной переработки природного урана очень велики и составляют 99,8%.

Использование воды в процессах добычи урановой руды и ее первичной переработки создают проблему хранения и утилизации жидких отходов, содержащих токсичные радиоактивные вещества. Из резервуаров для хранения жидких отходов радиоактивные вещества могут попадать в грунтовые воды или расположенные рядом поверхностные водоемы. О безопасности и экологии непосредственно АЭС будет сказано ниже.

Рассмотрим экологические проблемы, связанные со следующими этапами топливного цикла.

Нет, пожалуй, ни одного энергоносителя, который давал бы такой высокий процент отходов, какой дает ядерная энергетика, начиная с рудника и кончая РАО, образующимися в результате работы АЭС. Как и при переработке урановой руды, в процессе ядерной реакции, осуществляемой в ядерном реакторе, 99% топлива идет в отходы, представляющие собой радиоактивные продукты деления - радиоизотопы с различными периодами полураспада (табл.). Жидкие отходы ядерных реакторов (в частности, вода из первого контура, которая должна обновляться) после переработки («выпаривания») помещаются в бетонные наземные или подземные хранилища, расположенные на территории АЭС.

Твердые отходы ядерных реакторов - кассеты с использованными ТВЭЛами, содержащими смесь различных радионуклидов, - после извлечения из реактора заключаются в стальные пеналы и в таком виде в течение длительного времени (от полугода до трех лет) хранятся в заполненных водой резервуарах на территории атомной станции. Затем кассеты с отработанными ТВЭЛами направляются на радиохимические заводы по регенерации ядерного топлива для повторного его использования.

Вторичное ядерное горючее образуется в реакторах в результате ядерных реакций:

Плутоний, накопившийся в ТВЭЛах, на радиохимическом заводе очищается от других продуктов деления и направляется либо на завод по изготовлению плутониевых сердечников для реакторов на быстрых нейтронах, либо на объекты военной промышленности. Ри-239 очень опасен: даже микрограммы его, попав в организм человека, приводят к раковым заболеваниям; три «апельсина» из плутония потенциально могут уничтожить все человечество без всяких взрывов.

Твердые и жидкие РАО, возникающие при регенерации отработанного ядерного топлива, обладают очень высокой радиоактивностью - сотни миллионов кюри - и требуют (в целях безопасности) переработки и захоронения.

РАО образуются, как следует из вышесказанного, на всех этапах топливного цикла, накапливаясь в газообразной, жидкой и твердой формах с различными уровнями радиоактивности. Основная масса отходов образуется в начале ядерного топливного цикла, а наиболее радиоактивная - в конце цикла, включая эксплуатацию ядерного реактора АЭС и регенерацию ядерного топлива.

Особенно острой проблема утилизации и захоронения РАО становится в настоящее время, когда наступает срок «выслуги» большинства АЭС - время демонтажа и вывода из строя отработавших свой срок станций (средний возраст действовавших в 1990 г. в мире АЭС составлял 11 лет).

Имеются серьезные основания считать, что используемые в настоящее время виды захоронения РАО недостаточно надежны и являются источниками постоянной опасности для жизни во всех структурах биосферы. Известно, что США использовали острова Тихого океана не только как полигон ядерных испытаний, но и как ядерные свалки. В такую свалку был превращен, в частности, остров Рунит: контейнеры с РАО, складируемые на острове, были закрыты мощными железобетонными панцирями с надписями-предупреждениями держаться подальше от этих мест в течение 25 тыс. лет (напомним, что вид современного человека возник 50 тыс. лет тому назад, а человеческой цивилизации всего 15 тыс. лет). В настоящее время некоторые контейнеры под влиянием внутренних радиоактивных процессов разрушились, и уровень радиации в прибрежных водах и донных породах превысил норму.

Самый верный способ утилизации РАО - их химическая переработка, однако этот исключительно дорогостоящий процесс пока еще несовершенен и в научно-техническом и экологическом планах.

Как обстоит дело с захоронением и утилизацией РАО в нашей стране? В ноябре 1994 г. Государственная Дума РФ приняла рекомендацию: приостановить ввод в действие новых объектов атомной энергетики и расширение мощностей действующих до решения проблемы утилизации радиоактивных отходов.

Региональные хранилища отходов из-за недостатка мощностей по дезактивации твердых РАО представляют собой могильники траншейного типа, не в полной мере отвечающие требованиям безопасности. Хранение высокоактивных жидких РАО осуществляется в емкостях, в случае разрушения, протечки или теплового взрыва которых возможны серьезные радиоактивные последствия. Средне - и низкоактивные РАО хранятся в открытых бассейнах-хранилищах, что приводит к радиационным загрязнениям обширных территорий.

Крупнейшим предприятием России, куда направляется отработанное на АЭС и других ядерных установках топливо, является производственное объединение (ПО) «Маяк» на Южном Урале (Челябинск-65), где осуществляется регенерация ядерного топлива, а также производятся сорбенты, селективные к радионуклидам. До 1951 г. РАО здесь просто сливались в речку Теча. Через сеть рек Теча - Исеть - Обь происходил вынос радиоактивных веществ в Карское море и с морскими течениями - в другие моря Арктического бассейна. Хотя впоследствии такой сброс был прекращен в 1994 г. концентрация радиоактивного стронция-90 на отдельных участках реки Теча превышала фоновую в раз. Для хранения РАО здесь используются естественные и искусственные поверхностные водоемы, что приводит к проникновению радионуклидов в грунтовые и подземные воды. В 1967 г. в результате ветрового разноса радиоактивных аэрозолей пересохшего озера Карачай произошло радиоактивное заражение обширной территории. Под озером образовалась линза загрязненной радионуклидами воды объемом 4 млн. м3 и площадью 10 км2, представляющая потенциальную опасность ввиду возможности распространения загрязнения через водоносные структуры.

Недавно стало известно, что в 1957 г. на ПО «Маяк» произошла серьезная радиационная авария: в результате взрыва емкости с РАО образовалось облако радиоактивностью в 2 млн. Ки, растянувшееся на 105 км в длину и на 8 км в ширину. На радиационно загрязненной территории был создан заповедник, где в течение десятков лет проводились наблюдения за живым миром в условиях повышенной радиации. К сожалению, эти исследования считались секретными и не позволили дать необходимые медико-биологические рекомендации при ликвидации последствий аварий на Чернобыльской АЭС. До сих пор в зоне следа, образовавшегося в результате аварии. 1957 г., и в других районах, расположенных в зоне влияния ПО «Маяк», уровни радиоактивного загрязнения воздуха, почвы и водоемов цезием-137, стронцием-90 и даже плутонием-239 в 50-100 раз выше средних значений по стране.

В среднем по территории России концентрация суммарной b-активности в приземном слое атмосферы в 1994 г. составила 5.10-15 Ки/м3, за пределами загрязненных в результате чернобыльской аварии территорий средние концентрации в воздухе таких радионуклидов, как цезий-137 и стронций-90, составили 1,6.10-7 Ки/м3 и 5.10-18 Ки/м3 соответственно. В результате очередной внештатной ситуации на ПО «Маяк» в 1994 г. произошел выброс в атмосферу радионуклидов с суммарной b-активностью 230 мКи и активностью по цезию-137 - около 150 мКи. В том же году в результате частичного разрушения хранилища РАО вблизи Петропавловска-Камчатского произошло временное превышение радиации над фоновой в 1000 раз.

В итоге, как отмечается в государственном докладе «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1994 г.» Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, на значительной территории страны отмечается крайне неблагоприятная радиационная обстановка: общая площадь радиационно дестабилизированной территории в Российской Федерации составляет около 1 млн. км2, на ней проживает около 10 млн. человек.

Здесь имело бы смысл обратиться к вопросу о стоимости электрической энергии, вырабатываемой АЭС. К сожалению, у нас нет данных о том, во что обходится строительство АЭС (достаточно долговременное - порядка 10 лет, причем почти столько же лет идет подготовка к строительству), как велики эксплуатационные расходы (известно, что персонал АЭС в США исчисляется из нормы 0,2 человека на 1 МВт мощности, а у нас - 1 человек, т. е. АЭС с четырьмя блоками по 1000 МВт каждый обслуживается персоналом в 4000 человек), во что обходится строительство объектов соцкультбыта (детские и медицинские учреждения, предприятия торговли, транспорт, административные структуры и т. п.). Около АЭС неизбежно возникает городская структура с населением не менее 30 тыс. человек, что, между прочим, создает серьезные социально-экономическую и демографическую проблемы при неизбежном де­монтаже станции.

Как следует из книги бывшего председателя бывшего Госкомитета по использованию атомной энергии СССР А. Петросьянца «Атом не должен служить войне», главное экономическое преимущество АЭС по сравнению с ТЭС определяется тем, что для получения того же количества энергии надо добыть урановой руды гораздо меньше, чем угля. Однако по сведениям из зарубежных источников, добыча природного урана в стоимостном отношении составляет лишь 2% всего ядерного топливного цикла.

Кроме того, в стоимость производимой АЭС электроэнергии необходимо также включать расходы по обеспечению безопасности и затраты на предстоящий демонтаж станции. Демонтаж атомных станций - наука и сложнейшее производство, концепция которых до сих пор не выработана. Как считают многие специалисты - энергетики и экологи, - предстоит «долгое прощание» с АЭС, причем полностью демонтировать их до состояния «зеленой лужайки», по терминологии американских специалистов, не представляется возможным.

Как утверждают сторонники ядерной энергетики, нормально работающие атомные станции полностью безопасны и не создают экологических проблем. Думается, что это не совсем так. Даже при обычной работе АЭС определенное количество радионуклидов выделяется в воздух. Радиоактивный йод-135 (один из главных продуктов распада в работающем реакторе) не накапливается в составе отработанного ядерного топлива, поскольку его период полураспада составляет всего 6,7 ч, но в результате радиоактивных распадов он превращается в радиоактивный газ ксенон-135, активно поглощающий нейтроны и потому препятствующий цепной реакции. Для предотвращения «ксенонового отравления реактора» ксенон постоянно удаляется из реактора через высокую трубу. Кроме того, небольшое количество радионуклидов поступает в водоемы вместе со сбрасываемой водой.

Хотя радиационные выбросы в воздух и воду при отсутствии аварийной ситуации невелики, благодаря аккумулирующему эффекту они могут оказывать неблагоприятное воздействие на живые организмы, людей, работающих на АЭС или живущих в зоне ее расположения.

Серьезную опасность представляют происходящие на АЭС аварии. После одной из крупнейших аварии - на атомной станции, расположенной в США на о. Тримайл-Айленд (1979 г.), на АЭС США было еще 30 тыс. (!) неполадок. В 90-е гг. стали появляться сведения об авариях на АЭС, имевших место за всю историю их строительства и эксплуатации в СССР. Аварийные ситуации возникают и в настоящее время. Существует точка зрения, что установленные на наших АЭС реакторы не в полной мере соответствуют мировым стандартам безопасности: например, у реакторов серии РБМК (Реактор Большой Мощности Кипящий), - а именно такие реакторы установлены на большинстве наших АЭС, в том числе и на Чернобыльской, - отсутствует защитная оболочка, применяемая практически на всех атомных энергоблоках других стран.

По данным МАГАТЭ, нынешнему поколению ядерных реакторов свойственна вероятность 10-4 катастрофических аварий в год. При том количестве энергоблоков, которые сейчас работают в мире, это означает, что крупную аварию следует ожидать каждые 20 лет. Эта вероятность была рассчитана без учета стихийных бедствий (землетрясений, ураганов и т. п.) и влияния человеческого фактора, в том числе террористических актов. Прогноз МАГАТЭ оказался слишком оптимистическим: между двумя крупнейшими в истории ядерной энергетики авариями (Тримайл-Айленд, США, и Чернобыль, СССР) прошло неполных 7 лет.

Как полагал известный ученый-атомщик академик , вероятность возникновения аварии на атомной станции на 40% определяется несовершенством технических систем и на 60% - несовершенством систем управления и человеческим фактором. Чернобыльская трагедия подтвердила это.

Взрыв четвертого энергоблока Чернобыльской АЭС, произошел 26 апреля 1986 г. в 01 ч 23 мин 40 с и вызвал прежде всего механическое разрушение множества топливных кассет и взрывной выброс значительного количества диспергированного ядерного топлива, содержащего более 100 различных радионуклидов и трансурановых элементов. Первая стадия аварии - два взрыва, из которых первый произошел, когда в течение 1 с радиоактивность реактора возросла в 100 раз, а второй, когда через 3 с после этого радиоактивность возросла в 440 раз. Вторая стадия аварии (26 апреля - 2 мая) - горение графитовых стержней; третья стадия (2-6 мая) - расплавление ядерного топлива. В период горения стержней температура внутри реактора не опускалась ниже 1500 0С, а после 2 мая стала повышаться, приближаясь вновь к 3000°С, что вызвало расплавление оставшегося ядерного топлива (цирконий, из которого изготавливаются сборки ТВЭЛов во всех типах реакторов, имеет температуру плавления 1852 °С). Горение реактора, хотя и с меньшей силой, продолжалось до 10 мая.