Цель: систематизация и обобщение знаний, развитие самостоятельности, работать с первоисточниками.
Задачи:
Образовательные:
- расширение кругозора учащихся;
- развитие познавательных способностей
Развивающие:
- развитие интереса физики, технике ;
- развитие навыков самостоятельной работы с дополнительной литературой и интернетом;
- находить и отбирать требуемую информацию, анализировать полученные результаты, приводить их в систему.
Воспитательные:
- воспитание нравственных качеств,
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ
В реализация данной темы можно выделить несколько этапов.
Пример темы исследовательского проекта: «Энергетика, региональное развитие, качество жизни. Будущее ядерных городов и ядерного города будущего.»
- 1 этап (1 уровень): Введение.
- 2 этап (2 уровень): Особенности атомной энергетики
2.1 Ресурсы атомной энергетики - 3 этап (3 уровень): Региональное развитие
3.1 История строительства Балаковской АЭС
3.2 Будущее ядерного города - 4 этап (4уровень) Заключение
Введение
Опыт эволюции свидетельствует, что жизнь не стоит на месте, она постоянно изменяется, стремится ко всему неопознанному, необъяснимому. Наука помогает нам понять сущность всех процессов, происходящих в природе. Она постоянно обновляется, успешно развивается.
История развития атомной энергетики – от первых опытных экспериментов насчитывает более 60 лет, когда в 1939г была открыта реакция деления урана. Развитие энергетики лежит в основе технического прогресса современного производства Значимость технического прогресса определяется несомненными преимуществами электроэнергии относительно (в сравнении с другими видами энергии), легкостью ее получения, передачи и использования.
В самом общем виде электроэнергетику можно представить состоящей из трех основных отраслей: производство, передача и использование электроэнергии.
В современном мире, электроэнергия в основном производится на тепловых, атомных, гидроэлектростанциях.
В настоящее время наиболее перспективной отраслью электроэнергетики является атомная энергетика. В результате открытия атомной энергии, мы стоим сейчас на пороге нового века, атомного века.
Какое значение в жизни человека имеет атомная энергетика? Как изменилась жизнь людей с появлением атомной энергии? Каким будет будущее ядерных городов? Как отражаются выбросы атомных станций на здоровье людей? Именно эти вопросы волнуют меня, прежде всего, поэтому в своей работе я затронула тему атомная энергетика. В своей работе я постараюсь ответить на эти вопросы.
1. Особенности атомной энергетики.
Доля атомной энергетики в мировом производстве электрической энергии составляет17% (около 2000 млрд.кВт.) По данным за 2006 год Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) мировую атомную энергетику представляют 450 атомных реакторов, работающих в 31 стране. Известно, что у любого производства, фабрики, завода, у той же АЭС есть свои плюсы и минусы. И как они отражаются на экологии, я сейчас постараюсь выяснить и узнать, с какими причинами это связано, а также попробую сравнить вред и пользу АЭС и ТЭС.
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, АЭС стали крупным единственным производителем электрической энергии, которые не способствуют ни усилению парникового эффекта, ни выпадению кислотных осадков.
Если бы те 17% мирового производства электроэнергии, которые дают АЭС, производили ТЭС, работающие на угле, то в атмосферу дополнительно поступили бы около 1 млрд.т. углекислого газа в год, а также десятки миллионов тонн оксидов серы. Азота и других вредных выбросов.
Противники атомной энергетики не считают этот довод решающим аргументом в пользу АЭС, пологая такой способ сокращения вредных выбросов ТЭС очень дорогим по сравнению с использованием
а) возобновляемых источников энергии и б) мер по сбережению и более эффективному расходу электроэнергии (улучшение качества электротехнического оборудования, в том числе бытовых приборов, стабилизаторов частоты и напряжения электрического тока и др.)
Сравним количество топлива, потребляемое обычными тепловыми станциями и АЭС. Атомные станции не требуют такого количества дефицитного ископаемого органического топлива, как ТЭС, они не вызывают загрузки перевозками угля железнодорожный транспорт (в нашей стране эти перевозки составляют 40% грузооборота железных дорог).
На тепловых станциях, работающих на угле, образуются сотни тысяч тонн зольных шлаков в год, тогда как твердые отходы АЭС составляют всего несколько тонн. Но дело в том, что если отходы ТЭС можно без особых затрат и с заметным экономическим эффектом использовать (например, для производства строительных материалов), то утилизация РАО – серьезная технологическая и финансовая проблема, не имеющая до сих пор удовлетворительного решения.
Как я уже отмечала, положительный экономический фактор, связанный с работой АЭС, - небольшой выброс вредных веществ в атмосферу. Отрицательных несколько. Первый и самый очевидный вид «порчи» окружающей среды атомными электростанциями – тепловое загрязнение. Тепловые потери АЭС в 1,5 раза больше чем ТЭС аналогичной мощности; поэтому КПД 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, на состояние посевов, лесов, зданий и сооружений, в том числе распределительных устройств и линий электропередач.
Повышение температуры естественных водоемов, куда сбрасывают теплую воду из систем охлаждения станций, приводит к снижению концентрации растворенного в воде кислорода, что угнетает развитие рыбной молоди и приводит к гибели рыб. В нагретой теплой воде водоемов происходит бурное развитие сине-зеленых водорослей, наступает «цветение» воды; делает невозможным использование таких водоемов для питьевого водоснабжения.
Второй фактор – наличие радиоактивных отходов.
Экологические проблемы возникают на всех этапах топливного цикла. Урановая руда добывается на рудниках подземным или открытым способом. Как и любая другая отрасль горнодобывающего производства, она ухудшает окружающую среду, выводя из хозяйственного использования значительные территории, изменяя ландшафт и гидрологический режим, загрязняя воздух, почву, поверхностные и подземные воды. Разработка урановых месторождений усугубляет эти проблемы тем, что на поверхности оказываются природные радионуклиды с большим периодом полураспада, что повышает радиоактивность 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 её первичной переработки создает проблему безопасного хранения и утилизации жидких отходов, содержащих токсичные радиоактивные вещества. Из резервуаров для хранения жидких отходов радиоактивные вещества могут попадать в грунтовые воды и расположенные рядом поверхностные водоемы.
Многие сторонники ядерной энергетики утверждают: сами АЭС при их нормальной работе полностью безопасны и не создают особых экологических проблем. Думается, что это не совсем так. Ведь даже при нормальном функционировании обычных АЭС определенное количество радионуклидов выделяется в воздух. Вот как это происходит. Радиоактивный изотоп йод – 135 не накапливается в составе отработанного топлива, поскольку его период полураспада мал и составляет всего 6,7 ч; он в результате ряда радиоактивных распадов превращается в радиоактивный газ ксенон – 135, активно поглощающий цепной реакции. Для предотвращения «ксенового отравления» реактора радиоактивный ксенон постоянно удаляют из реактора через высокую трубу. Небольшое количество радионуклидов поступает в водоем вместе со сбрасываемой водой. Хотя эти радиационные выбросы в воздух и воду при нормальной работе АЭС невелики, благодаря аккумулирующему эффекту они могут оказывать неблагоприятное воздействие на живые организмы, а также на людей, работающих на станции или живущих в зоне ее расположения.
Третий фактор – радиоактивные излучения (РИ)
Механизм биологического действия РИ сложен и до конца не изучен.
В результате действия радиоактивных излучений на органы человека возникают тяжелейшие заболевания: лучевая болезнь, злокачественные опухоли, приводящие нередко к смертельному исходу. Облучение оказывает сильное влияние на генетический аппарат, приводя к появлению потомства с уродливыми отклонениями или врожденными тяжелыми заболеваниями организма.
Четвертый фактор – аварийные ситуации на АЭС.
2. Ресурсы атомной энергетики
Атомная электростанция отличается от тепловой тем, что пар для турбин нагревается за счет ядерной реакции – деления ядер урана на два-три осколка. Процесс деления является цепной реакцией: нейтроны, выделившиеся при распаде первых ядер, вызывают деление следующих и т.д.
Появившиеся во время распада ядер два новых нейтрона смогут в соответствующих условиях взорвать следующие два ядра урана с образованием уже четырех нейтронов, которые взорвут новые ядра, причем будет выброшено семь нейтронов, и так далее в порядке цепной реакции. Открытие такой реакции и наличие достаточных запасов урана позволило думать, что контролирование и управление атомной энергией дело относительно простое.
Вскоре, однако, было установлено, что только один изотоп урана, U235, расщепляется легко. В природном уране этот изотоп находится в очень небольшом количестве, в виде только одного атома на 140 атомов урана. Большинство атомов в исследованных образцах урана оказались атомами нерасщепляющегося изотопа U238. Оказалось, что начавшаяся в U235 цепная реакция не развивается. Причиной этому является, по-видимому, то, что нейтроны, вылетающие при взрыве атома, редко попадают в новые атомы U235, так как захватываются и поглощаются ядрами U238, которых имеется значительно большее количество. Нейтроны, особенно те, что, движутся быстро, легко становятся добычей атомов U238.
Таким образом, выяснилось, что если хотим, чтобы цепная реакция развивалась, то надо отделить U235 от других изотопов урана. Однако разделение изотопов в большом масштабе в то время еще не удавалось производить, за исключением изотопов водорода. Тем не менее, эта грандиозная проблема была разрешена, и специально построенные заводы стали производить отделение U235 в необходимых количествах.
Современные электростанции используют реакции ядерного деления, для которых существует три основных технических условия. Во-первых, коэффициент размножения нейтронов должен быть меньше единицы; вторичные нейтроны должны быть способны делить ядра горючего; в- третьих ядер горючего должно быть в достаточном количестве. Всем трем условия удовлетворяет только делящиеся изотопы урана U235 и плутония Ри239.
Атомная энергетика в настоящее время базируется (и в ближайшей перспективе будет использоваться) на применении реакторов на медленных нейтронов, использующих в своей работе только U235 (в одной тонне природного урана его содержится 7,14 кг.) Хотя запасов урана достаточно много, проблемы обеспечения ядерным топливом атомных электростанций и его рационального использования представляется важной. В связи с этим реакторы на быстрых нейтронах, которые не только вырабатывают энергию, но и сами производят топливо, имеют огромное преимущество. В ближайшее время будут создаваться не только мощные «быстрые» реакторы, но и реакторы термоядерного синтеза.
Уран – плутониевое оксидное топливо весьма перспективно для ядерных реакторов на быстрых нейтронах и позволяет решить проблему получения сравнительно дешевого, практически неисчерпаемого и безопасного источника энергии.
3. Региональное развитие атомной энергии
О Балаковской АЭС знают далеко за пределами Балакова и Волжского региона. Она – одна из крупнейших и современных атомных электростанций России, активно участвующая в международном сотрудничестве в области атомной энергетики. Руководство предприятий вносит большой вклад в деятельность Всемирной ассоциации организаций, эксплуатирующих атомные электростанции.
Атомная станция относится к числу самых стабильных и эффективно работающих промышленных предприятий нашего региона. Десять областей и автономных республик России связаны с ней линиями электропередач. Три четверти электроэнергии Балаковской атомной потребляется в Поволжье.
История Балаковской АЭС уходит в 70е годы, когда в Поволжье начались работы по выбору территории для будущей мощной АЭС, способной покрыть обозначившийся в регионе дефицит электроэнергии. Два десятка лет прошло с тех пор, когда энергоблок №1 выработал первые киловатт-часы электроэнергии. За это время многое изменилось. В истории станции как в капле воды отразились противоречивые процессы, происходившие в стране и обществе. Во многом благодаря Балаковской АЭС не только жители Саратовской области, но и всего Поволжья, а также значительной части Центра и Урала не знакомы с энергетическим кризисом. А что это такое, все уже узнали за последние годы достаточно хорошо на примере Приморья, Камчатки и ряда других регионов России – холодные квартиры, жизнь при свечах, остановленные заводы и фабрики, неработающие телевизоры и радиоприемники, отсутствие воды в кранах и сантехнических устройствах, чувство отчаяния и бессилия.
4. История создания Балаковской АЭС
Мало кто теперь знает, что Балаковская АЭС первоначально именовалась Поволжской. Под таким названием будущая станция фигурировала в документах, относящихся к 1975-1978 годам. Площадка под строительство выбиралась с учетом следующих факторов: необходимость покрытия дефицита электроэнергии в регионе Средней Волги и в центре России; приемлемые гидрогеологические условия; сейсмически спокойный район; отсутствие смерчей.
Ведение такого крупного промышленного объекта позволяло решить массу социальных и экономических проблем: обеспечить строительство нового жилья, объектов соцкультбыта, современных инженерных и транспортных коммуникаций, создать новые рабочие места, привлечь дополнительные средства в регион…
После того как были построены транспортные, энергетические и инженерные коммуникации, создана строительная база, началось строительство первого энергоблока. С пуском первого энергоблока Балаковская АЭС перешла в разряд действующих, но строительство других энергоблоков продолжалось.
5. Будущее ядерного города
Сегодня Балаковская АЭС в строю действующих. Всё это время атомная станция вносит существенный вклад в энергопроизводство страны, в экологическое и социальное развитие Саратовской области и Балакова. В последние годы АЭС постоянно наращивает выработку, выполняя и перевыполняя плановые задания, откликаясь на потребности возрождающейся промышленности и предприятий бизнеса в электроэнергии.
Балаковская АЭС входит в десятку самых «чистых» в радиационном отношении атомных станций мира. Уровень выброса газо-аэрозольных радионуклидов составляет сотые, а по йоду – десятые доли процентов от допустимых показателей. Неконтролируемое воздействие на окружающую среду вредных веществ, образующихся в результате выработки электроэнергии из ядерного топлива, исключено проектом.
Среди крупных предприятий Саратовской области Балаковская АЭС – одно из наиболее экологически безопасных. На станции и вокруг нее – в радиусе 30 км. – осуществляется постоянный контроль за влиянием технологического процесса на окружающую среду. Он проводится органом государственного надзора и отделом рациональной безопасности самой АЭС.
Многолетние наблюдения позволяют сделать вывод о том, что эксплуатация атомной станции не оказывает негативного влияния на экологию, на среду обитания.
С каждым годом Балаковская АЭС работает все лучше. Она постоянно улучшает показатели по безопасности, увеличивает выработку своей продукции. Её электроэнергия значительно более дешевая, чем полученная на станциях, использующих органическое топливо – уголь, мазут, газ. Более того, по инициативе, поддержанной губернатором Саратовской области П.Л.Ипатовым, станция отпускает электроэнергию бюджетным организациям губернии по льготному тарифу, что позволило снизить цену на электричество для этих организаций на треть. Это помогло сохранить значительные бюджетные средства.
Но Балаковская АЭС это не только свет в домах и работающие станки на производстве. Нынешний облик Балакова – современного и красивого города – невозможно представить без жилых микрорайонов, учреждений образования, культуры и спорта, построенных по титулу АЭС. Только жилья было введено в строй ни мало, ни много – тысячи квадратных метров.
Успешная работа станции позволяет ей вносить большой вклад в решении социальных проблем области и, прежде всего, Балаковского муниципального образования. В виде налогов город получает немалые средства для пополнения своего бюджета. Каждый третий рубль в пенсиях балаковцев поступает от АЭС. Но это ещё не всё. Предприятие делает отчисления в специальный внебюджетный инвестиционный фонд, средства которого идут на социальное развитие 30-километровой зоны вокруг АЭС.
Отчисления во внебюджетный инвестиционный фонд составляет 2% от стоимости товарной продукции станции. Это ежегодно десятки миллионов рублей. С помощью средств фонда были построены: железнодорожный вокзал, насосная станция на берегу судоходного канала, кардинально решившая проблему водоснабжения квартир верхних этажей домов в новых микрорайонах; терапевтический корпус на 240 коек; призывной пункт; водный стадион и многое другое. Атомная станция активно участвует во всех городских мероприятиях, давно занимается благотворительной деятельностью.
Словом атомная станция не стоит в стороне от городской жизни, а активно в ней участвует. По-другому и быть не может: атомщики жители Балакова хотят, чтобы городские проблемы успешно решались.
Заключение
Из выше сказанного можно сделать вывод, что атомная энергетика неблагоприятно влияет на окружающую среду, ее последствия разрушительны. В городах и селах близко расположенных к АЭС содержание радионуклидов наверно значительно выше, чем в местности удаленной от станции. Улучшение экологической обстановки связано с удаленностью от месторасположения атомной станций. На основании документов исследования содержания радионуклидов на пшенице, которая поступает на хлебопекарни нашего района, я хочу заметить, что в пшенице, выращенной в нашей местности, есть содержание радионуклидов и ряда других веществ, оказывающих неблагоприятные воздействия, как на здоровье людей, так и на окружающую среду. Но они содержатся в очень малых дозах и не превышают допустимого содержания
Литература:
- Л.Эммот и У.Уилкокс. Физика. Издательская наука, 1975 г
- Р.Я. Камалутдинов. Балаковская атомная электростанция. Саратовское издательство «Слово», 2000 г.
- Е Э. Боровский. Атомная энергетика. Проблемы экологии. Физика в школе №2, 2003 г.
- А.В. Чеботарев. Перспективное топливо для АЭС. Физика в школе №2, 1998 г.