Ưu và nhược điểm của năng lượng hạt nhân. Triển vọng phát triển năng lượng hạt nhân. Công trình nghiên cứu vật lý “Năng lượng hạt nhân: ưu và nhược điểm”
Những lập luận chính ủng hộ việc phát triển năng lượng hạt nhân là giá năng lượng tương đối rẻ và một số lượng lớn rác thải. Tính trên một đơn vị năng lượng sản xuất, chất thải từ các nhà máy điện hạt nhân ít hơn hàng nghìn lần so với các nhà máy nhiệt điện đốt than (1 ly uranium-235 tạo ra lượng năng lượng tương đương 10 nghìn tấn than). Ưu điểm của nhà máy điện hạt nhân là không thải khí carbon dioxide vào khí quyển, đi kèm với việc sản xuất điện khi đốt các nguồn năng lượng dựa trên carbon.
Ngày nay, khá rõ ràng rằng trong quá trình vận hành bình thường của các nhà máy điện hạt nhân, rủi ro môi trường khi tạo ra năng lượng là thấp hơn rất nhiều so với ngành than.
Theo tính toán sơ bộ, việc đóng cửa các nhà máy điện hạt nhân hiện tại sẽ cần đốt thêm 630 triệu tấn than mỗi năm, dẫn đến việc thải ra 2 tỷ tấn carbon dioxide và 4 triệu tấn tro độc hại và phóng xạ vào môi trường. bầu không khí. Việc thay thế các nhà máy điện hạt nhân bằng các nhà máy nhiệt điện sẽ khiến tỷ lệ tử vong do ô nhiễm khí quyển tăng gấp 50 lần. Để khai thác lượng carbon dioxide bổ sung này từ khí quyển, cần phải trồng rừng trên diện tích rộng gấp 4-8 lần lãnh thổ Cộng hòa Liên bang Đức.
Năng lượng hạt nhân có những đối thủ nặng ký. L. Brown cho rằng nó không có tính cạnh tranh trong các tác phẩm gần đây (Brown, 2001). Những lập luận phản đối việc phát triển năng lượng hạt nhân là khó khăn trong việc đảm bảo an toàn tuyệt đối cho chu trình nhiên liệu hạt nhân cũng như nguy cơ xảy ra tai nạn tại các nhà máy điện hạt nhân. Lịch sử phát triển năng lượng hạt nhân bị lu mờ bởi những vụ tai nạn nghiêm trọng xảy ra ở Kyshtym và Chernobyl. Tuy nhiên, khả năng xảy ra tai nạn tại các nhà máy điện hạt nhân hiện đại là cực kỳ thấp. Vì vậy, ở Anh, tỷ lệ này không quá 1:1.000.000. Tại Nhật Bản, các nhà máy điện hạt nhân mới đang được xây dựng (bao gồm cả nhà máy lớn nhất thế giới, Fukushima) tại các khu vực nguy hiểm về địa chấn trên bờ biển.
Triển vọng năng lượng hạt nhân.
Sự cạn kiệt nguồn năng lượng carbon, cơ hội hạn chế các nguồn năng lượng dựa trên nguồn năng lượng tái tạo và nhu cầu năng lượng ngày càng tăng đang thúc đẩy hầu hết các nước trên thế giới hướng tới phát triển năng lượng hạt nhân và việc xây dựng các nhà máy điện hạt nhân bắt đầu ở các nước đang phát triển Nam Mỹ, Châu Á và Châu Phi. Việc xây dựng các nhà máy điện hạt nhân bị đình chỉ trước đây đang được nối lại ngay cả ở các quốc gia bị ảnh hưởng bởi dịch bệnh. Thảm họa Chernobyl, – Ukraina, Bêlarut, Liên bang Nga. Hoạt động của các nhà máy điện hạt nhân ở Armenia đang được nối lại.
Trình độ công nghệ năng lượng hạt nhân và an toàn môi trường của nó ngày càng tăng. Các dự án đã được phát triển để giới thiệu các lò phản ứng mới, tiết kiệm hơn, có khả năng sử dụng uranium trên mỗi đơn vị điện ít hơn 4-10 lần so với các lò phản ứng hiện đại. Vấn đề sử dụng thorium và plutonium làm “nhiên liệu” đang được thảo luận. Các nhà khoa học Nhật Bản tin rằng plutonium có thể được đốt cháy mà không có dư lượng và các nhà máy điện hạt nhân sử dụng plutonium có thể thân thiện với môi trường nhất vì chúng không tạo ra chất thải phóng xạ (RAW). Vì lý do này, Nhật Bản đang tích cực mua plutonium được giải phóng trong quá trình tháo dỡ đầu đạn hạt nhân. Tuy nhiên, để chuyển đổi các nhà máy điện hạt nhân sang nhiên liệu plutonium, việc hiện đại hóa các lò phản ứng hạt nhân tốn kém là cần thiết.
Chu trình nhiên liệu hạt nhân đang thay đổi, tức là toàn bộ các hoạt động đi kèm với việc khai thác nguyên liệu thô cho nhiên liệu hạt nhân, chuẩn bị đốt trong lò phản ứng, quá trình thu năng lượng và xử lý, lưu trữ và xử lý chất thải phóng xạ. Ở một số nước châu Âu và Liên bang Nga, quá trình chuyển đổi đang được thực hiện sang một chu trình khép kín, trong đó chất thải phóng xạ được tạo ra ít hơn do một phần đáng kể của nó bị đốt cháy sau khi xử lý. Điều này không chỉ cho phép giảm nguy cơ ô nhiễm phóng xạ của môi trường (xem 10.4.4) mà còn giảm mức tiêu thụ uranium, nguồn tài nguyên có thể cạn kiệt, hàng trăm lần. Trong chu trình mở, chất thải phóng xạ không được xử lý mà được thải bỏ. Nó kinh tế hơn, nhưng không hợp lý về mặt môi trường. Các nhà máy điện hạt nhân của Mỹ hiện đang vận hành theo sơ đồ này.
Nhìn chung, các vấn đề về xử lý và tiêu hủy an toàn chất thải phóng xạ đều có thể giải quyết được về mặt kỹ thuật. Ủng hộ phát triển năng lượng hạt nhân những năm trước Câu lạc bộ Rome cũng lên tiếng, các chuyên gia đưa ra quan điểm sau: “Dầu quá đắt, than quá nguy hiểm cho thiên nhiên, sự đóng góp của các nguồn năng lượng tái tạo quá không đáng kể, cơ hội duy nhất là bám vào lựa chọn hạt nhân”.
Việc sử dụng rộng rãi năng lượng hạt nhân bắt đầu nhờ tiến bộ khoa học và công nghệ không chỉ trong lĩnh vực quân sự mà còn vì mục đích hòa bình. Ngày nay không thể thiếu nó trong công nghiệp, năng lượng và y học.
Tuy nhiên, việc sử dụng năng lượng hạt nhân không chỉ có ưu điểm mà còn có nhược điểm. Trước hết, đây là mối nguy hiểm của bức xạ, cho cả con người và môi trường.
Việc sử dụng năng lượng hạt nhân đang phát triển theo hai hướng: sử dụng năng lượng và sử dụng đồng vị phóng xạ.
Ban đầu, năng lượng nguyên tử chỉ nhằm mục đích sử dụng cho mục đích quân sự, và mọi sự phát triển đều đi theo hướng này.
Sử dụng năng lượng hạt nhân trong lĩnh vực quân sự
Một lượng lớn vật liệu có hoạt tính cao được sử dụng để sản xuất vũ khí hạt nhân. Các chuyên gia ước tính rằng đầu đạn hạt nhân chứa vài tấn plutonium.
Vũ khí hạt nhân được xem xét vì chúng gây ra sự tàn phá trên các vùng lãnh thổ rộng lớn.
Theo phạm vi và công suất sạc vũ khí hạt nhân chia:
- Chiến thuật.
- Tác chiến-chiến thuật.
- Chiến lược.
Vũ khí hạt nhân được chia thành nguyên tử và hydro. Vũ khí hạt nhân dựa trên phản ứng dây chuyền phân hạch không kiểm soát được của hạt nhân nặng và phản ứng dây chuyền, uranium hoặc plutonium được sử dụng.
Lưu trữ số lượng lớn vật liệu nguy hiểm như vậy là mối đe dọa lớn đối với nhân loại. Và việc sử dụng năng lượng hạt nhân cho mục đích quân sự có thể dẫn tới những hậu quả thảm khốc.
Vũ khí hạt nhân lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1945 để tấn công các thành phố Hiroshima và Nagasaki của Nhật Bản. Hậu quả của cuộc tấn công này thật thảm khốc. Như đã biết, đây là lần sử dụng năng lượng hạt nhân đầu tiên và cuối cùng trong chiến tranh.
Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA)
IAEA được thành lập năm 1957 với mục đích phát triển hợp tác giữa các nước trong lĩnh vực sử dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình. Ngay từ đầu, cơ quan này đã thực hiện chương trình An toàn hạt nhân và bảo vệ môi trường.
Nhưng chức năng quan trọng nhất là kiểm soát hoạt động của các quốc gia trong lĩnh vực hạt nhân. Tổ chức này đảm bảo rằng việc phát triển và sử dụng năng lượng hạt nhân chỉ diễn ra vì mục đích hòa bình.
Mục đích của chương trình này là đảm bảo sử dụng an toàn năng lượng hạt nhân, bảo vệ con người và môi trường khỏi tác động của bức xạ. Cơ quan này cũng nghiên cứu hậu quả của vụ tai nạn ở nhà máy điện hạt nhân Chernobyl.
Cơ quan này cũng hỗ trợ nghiên cứu, phát triển và ứng dụng năng lượng hạt nhân vì mục đích hòa bình và đóng vai trò trung gian trong việc trao đổi dịch vụ và vật chất giữa các thành viên cơ quan.
Cùng với Liên hợp quốc, IAEA xác định và đặt ra các tiêu chuẩn trong lĩnh vực an toàn và sức khỏe.
Điện hạt nhân
Vào nửa sau những năm 40 của thế kỷ XX, các nhà khoa học Liên Xô bắt đầu phát triển những dự án đầu tiên về sử dụng nguyên tử vì mục đích hòa bình. Hướng chính của sự phát triển này là ngành điện lực.
Và vào năm 1954, một nhà ga đã được xây dựng ở Liên Xô. Sau đó, các chương trình phát triển nhanh chóng năng lượng hạt nhân bắt đầu được phát triển ở Mỹ, Anh, Đức và Pháp. Nhưng hầu hết chúng đều không được thực hiện. Hóa ra, nhà máy điện hạt nhân không thể cạnh tranh với các nhà máy chạy bằng than, khí đốt và dầu mazut.
Nhưng sau khi bắt đầu cuộc khủng hoảng năng lượng toàn cầu và giá dầu tăng cao, nhu cầu về năng lượng hạt nhân đã tăng lên. Vào những năm 70 của thế kỷ trước, các chuyên gia cho rằng nguồn điện của tất cả các nhà máy điện hạt nhân có thể thay thế một nửa số nhà máy điện.
Vào giữa những năm 1980, tốc độ phát triển điện hạt nhân lại chậm lại và các nước bắt đầu xem xét lại kế hoạch xây dựng các nhà máy điện hạt nhân mới. Điều này được hỗ trợ bởi cả chính sách tiết kiệm năng lượng và giá dầu thấp hơn, cũng như thảm họa ở nhà máy Chernobyl, nơi đã gây ra Những hậu quả tiêu cực không chỉ đối với Ukraine.
Sau đó, một số quốc gia đã ngừng xây dựng và vận hành hoàn toàn các nhà máy điện hạt nhân.
Năng lượng hạt nhân cho các chuyến bay vào vũ trụ
Hơn ba chục lò phản ứng hạt nhân đã bay vào vũ trụ và được sử dụng để tạo ra năng lượng.
Người Mỹ lần đầu tiên sử dụng lò phản ứng hạt nhân trong không gian vào năm 1965. Uranium-235 được sử dụng làm nhiên liệu. Anh ấy đã làm việc được 43 ngày.
Ở Liên Xô, lò phản ứng Romashka được đưa vào hoạt động tại Viện Năng lượng nguyên tử. Nó được cho là sẽ được sử dụng trên tàu vũ trụ cùng với Nhưng sau tất cả các cuộc thử nghiệm, anh ta không bao giờ được phóng lên vũ trụ.
Việc lắp đặt hạt nhân Buk tiếp theo được sử dụng trên vệ tinh trinh sát radar. Thiết bị đầu tiên được phóng vào năm 1970 từ Sân bay vũ trụ Baikonur.
Hôm nay, Roscosmos và Rosatom đề xuất chế tạo một tàu vũ trụ được trang bị động cơ tên lửa hạt nhân và có thể tới Mặt trăng và Sao Hỏa. Nhưng hiện tại tất cả mới ở giai đoạn đề xuất.
Ứng dụng năng lượng hạt nhân trong công nghiệp
Năng lượng nguyên tử được sử dụng để tăng độ nhạy phân tích hóa học và sản xuất amoniac, hydro và các hóa chất khác dùng để sản xuất phân bón.
Năng lượng hạt nhân, việc sử dụng năng lượng này trong ngành công nghiệp hóa chất giúp có thể thu được năng lượng mới nguyên tố hóa học, giúp tái tạo lại các quá trình xảy ra trong vỏ trái đất.
Năng lượng hạt nhân cũng được sử dụng để khử muối trong nước mặn. Ứng dụng trong luyện kim màu cho phép thu hồi sắt từ quặng sắt. Về màu sắc - được sử dụng để sản xuất nhôm.
Sử dụng năng lượng hạt nhân trong nông nghiệp
Ứng dụng năng lượng hạt nhân trong nông nghiệp giải quyết các vấn đề chăn nuôi và giúp kiểm soát dịch hại.
Năng lượng hạt nhân được sử dụng để gây đột biến ở hạt giống. Điều này được thực hiện để có được các giống mới cho năng suất cao hơn và có khả năng kháng bệnh cây trồng. Như vậy, hơn một nửa số lúa mì trồng ở Ý để làm mì ống được lai tạo thông qua đột biến.
Đồng vị phóng xạ cũng được sử dụng để xác định cách tốt nhất việc áp dụng phân bón. Ví dụ, với sự giúp đỡ của họ, người ta đã xác định được rằng khi trồng lúa, có thể giảm lượng sử dụng phân đạm. Điều này không chỉ tiết kiệm tiền mà còn bảo vệ môi trường.
Một cách sử dụng năng lượng hạt nhân hơi kỳ lạ là chiếu xạ ấu trùng côn trùng. Điều này được thực hiện để loại bỏ chúng một cách thân thiện với môi trường. Trong trường hợp này, côn trùng sinh ra từ ấu trùng được chiếu xạ không có con, nhưng về mặt khác thì khá bình thường.
Y học hạt nhân
Y học sử dụng đồng vị phóng xạ để chẩn đoán chính xác. Đồng vị y tế có thời gian bán hủy ngắn và không gây nguy hiểm đặc biệt cho cả người khác và bệnh nhân.
Một ứng dụng khác của năng lượng hạt nhân trong y học đã được phát hiện khá gần đây. Đây là chụp cắt lớp phát xạ positron. Nó có thể giúp phát hiện ung thư ở giai đoạn đầu.
Ứng dụng năng lượng hạt nhân trong giao thông vận tải
Vào đầu những năm 50 của thế kỷ trước, người ta đã nỗ lực tạo ra xe tăng chạy bằng năng lượng hạt nhân. Sự phát triển bắt đầu ở Mỹ, nhưng dự án chưa bao giờ được thực hiện. Chủ yếu là do những chiếc xe tăng này không giải quyết được vấn đề che chắn cho tổ lái.
Công ty Ford nổi tiếng đang nghiên cứu một chiếc ô tô chạy bằng năng lượng hạt nhân. Nhưng việc sản xuất một chiếc máy như vậy không vượt quá mô hình.
Vấn đề là việc lắp đặt hạt nhân chiếm rất nhiều không gian, và chiếc xe hóa ra lại rất lớn. Lò phản ứng nhỏ gọn chưa bao giờ xuất hiện nên dự án đầy tham vọng này đã bị hủy bỏ.
Có lẽ phương tiện vận tải nổi tiếng nhất chạy bằng năng lượng hạt nhân là nhiều loại tàu khác nhau cho cả mục đích quân sự và dân sự:
- Tàu vận tải.
- Tàu sân bay.
- Tàu ngầm.
- Tàu tuần dương.
- Tàu ngầm hạt nhân.
Ưu và nhược điểm của việc sử dụng năng lượng hạt nhân
Ngày nay tỷ lệ sản xuất năng lượng toàn cầu là khoảng 17%. Mặc dù nhân loại sử dụng nó nhưng trữ lượng của nó không phải là vô tận.
Vì vậy, làm thế nào Lựa chọn thay thế, đã qua sử dụng Nhưng quá trình thu thập và sử dụng nó tiềm ẩn nhiều rủi ro lớn đối với tính mạng và môi trường.
Tất nhiên, các lò phản ứng hạt nhân không ngừng được cải tiến, mọi biện pháp an toàn có thể đang được thực hiện, nhưng đôi khi điều này là chưa đủ. Điển hình là vụ tai nạn Chernobyl và Fukushima.
Một mặt, một lò phản ứng vận hành đúng cách sẽ không phát ra môi trường không có bức xạ, trong khi các nhà máy nhiệt điện thải ra lượng lớn bức xạ vào khí quyển Những chất gây hại.
Mối nguy hiểm lớn nhất là từ nhiên liệu đã qua sử dụng, quá trình tái xử lý và lưu trữ. Bởi vì cho đến nay nó vẫn chưa được phát minh hoàn toàn cách thức an toàn xử lý chất thải hạt nhân.
Ưu điểm của nhà máy điện hạt nhân so với các loại hình sản xuất năng lượng khác là gì?
Ưu điểm chính- độc lập thực tế với các nguồn nhiên liệu do khối lượng nhiên liệu được sử dụng nhỏ, ví dụ 54 cụm nhiên liệu tổng khối lượng 41 tấn mỗi tổ máy điện với lò phản ứng VVER-1000 trong 1-1,5 năm (để so sánh, riêng Troitskaya GRES có công suất 2000 MW đốt hai đoàn tàu than mỗi ngày). Chi phí vận chuyển nhiên liệu hạt nhân, không giống như nhiên liệu truyền thống, là không đáng kể. Ở Nga, điều này đặc biệt quan trọng ở khu vực châu Âu, vì việc vận chuyển than từ Siberia quá đắt.
Một lợi thế rất lớn của nhà máy điện hạt nhân là môi trường tương đối sạch sẽ. Tại các nhà máy nhiệt điện, tổng lượng phát thải các chất độc hại hàng năm, bao gồm sulfur dioxide, oxit nitơ, oxit carbon, hydrocarbon, aldehyd và tro bay, trên 1000 MW công suất lắp đặt, dao động từ khoảng 13.000 tấn mỗi năm ở nhiệt điện chạy bằng khí đốt. lên 165.000 nhà máy nhiệt điện than bột. Không có khí thải như vậy tại các nhà máy điện hạt nhân. Một nhà máy nhiệt điện có công suất 1000 MW tiêu thụ 8 triệu tấn oxy mỗi năm để oxy hóa nhiên liệu, trong khi các nhà máy điện hạt nhân hoàn toàn không tiêu thụ oxy. Ngoài ra, một trạm than còn tạo ra lượng chất phóng xạ cụ thể lớn hơn (trên mỗi đơn vị điện được sản xuất). Than luôn chứa các chất phóng xạ tự nhiên; khi đốt than chúng gần như xâm nhập hoàn toàn vào môi trường bên ngoài. Đồng thời, hoạt độ phát thải riêng của nhà máy nhiệt điện cao gấp mấy lần so với nhà máy điện hạt nhân. Ngoài ra, một số nhà máy điện hạt nhân loại bỏ một phần nhiệt cho nhu cầu sưởi ấm và cung cấp nước nóng cho các thành phố, điều này làm giảm hiệu quả sản xuất. tổn thất nhiệt, hiện có những dự án đầy hứa hẹn về việc sử dụng nhiệt “thêm” trong các tổ hợp năng lượng-sinh học (nuôi cá, nuôi hàu, sưởi ấm nhà kính, v.v.). Ngoài ra, trong tương lai có thể thực hiện các dự án kết hợp nhà máy điện hạt nhân với các tổ máy tuabin khí, bao gồm cả các dự án “phụ trợ” cho các nhà máy điện hạt nhân hiện có, có thể cho phép đạt được hiệu suất tương tự như các nhà máy nhiệt điện.
Đối với hầu hết các quốc gia, trong đó có Nga, việc sản xuất điện tại các nhà máy điện hạt nhân không đắt hơn so với sản xuất điện từ than bột và đặc biệt là các nhà máy nhiệt điện khí-dầu. Lợi thế của các nhà máy điện hạt nhân về chi phí sản xuất điện đặc biệt đáng chú ý trong thời kỳ được gọi là khủng hoảng năng lượng bắt đầu vào đầu những năm 70. Giá dầu giảm tự động làm giảm khả năng cạnh tranh của các nhà máy điện hạt nhân.
Chi phí xây dựng một nhà máy điện hạt nhân xấp xỉ bằng việc xây dựng các nhà máy nhiệt điện, hoặc cao hơn một chút.
Giá dầu giảm tự động làm giảm khả năng cạnh tranh của các nhà máy điện hạt nhân.
Nhược điểm chính của nhà máy điện hạt nhân- hậu quả nghiêm trọng của các vụ tai nạn, để tránh những nhà máy điện hạt nhân nào được trang bị những hệ thống phức tạp nhất an toàn với nhiều nguồn dự trữ và dự phòng, đảm bảo loại trừ hiện tượng nóng chảy lõi ngay cả trong trường hợp xảy ra sự cố cơ sở thiết kế tối đa (đứt ngang hoàn toàn cục bộ của đường ống tuần hoàn lò phản ứng).
Một vấn đề nghiêm trọng đối với các nhà máy điện hạt nhân là việc ngừng hoạt động sau khi nguồn tài nguyên đã cạn kiệt, theo ước tính, chi phí có thể lên tới 20% chi phí xây dựng.
Vì một số lý do kỹ thuật, việc các nhà máy điện hạt nhân vận hành ở các chế độ vận hành là điều cực kỳ không mong muốn, nghĩa là để đáp ứng phần thay đổi của lịch trình phụ tải điện.
Năng lượng hạt nhân là một trong những cách hứa hẹn nhất để thỏa mãn cơn đói năng lượng của nhân loại trước các vấn đề năng lượng liên quan đến việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Ưu điểm của nhà máy điện hạt nhân 1. Tiêu thụ ít nhiên liệu 2. Thân thiện với môi trường hơn nhà máy nhiệt điện và thủy điện (chạy bằng dầu nhiên liệu, than bùn và các nhiên liệu khác): vì nhà máy điện hạt nhân chạy bằng uranium và một phần bằng khí đốt. 3. Có thể xây dựng ở bất cứ đâu. 4. Không phụ thuộc vào nguồn năng lượng bổ sung:
Chi phí vận chuyển nhiên liệu hạt nhân, không giống như nhiên liệu truyền thống, là không đáng kể. Ở Nga, điều này đặc biệt quan trọng ở khu vực châu Âu, vì việc vận chuyển than từ Siberia quá đắt. Xe vận chuyển nhiên liệu hạt nhân
Một lợi thế rất lớn của nhà máy điện hạt nhân là môi trường tương đối sạch sẽ. Tại các nhà máy nhiệt điện, tổng lượng phát thải các chất độc hại hàng năm trên 1000 MW công suất lắp đặt dao động từ khoảng 13.000 đến 165.000 tấn/năm.
Một nhà máy nhiệt điện có công suất 1000 MW tiêu thụ 8 triệu tấn oxy mỗi năm để oxy hóa nhiên liệu, trong khi các nhà máy điện hạt nhân hoàn toàn không tiêu thụ oxy.
Các nhà máy điện hạt nhân mạnh nhất thế giới: Fukushima, Brus, Graveline, Zaporozhskaya, Pickering, Palo Verde, Leningradskaya, Trikasten
Nhược điểm của nhà máy điện hạt nhân 1. Ô nhiễm nhiệt môi trường; Hiệu suất ở các nhà máy điện hạt nhân hiện đại là khoảng 30-35%, ở các nhà máy nhiệt điện là 35-40%. Điều này có nghĩa là phần lớn năng lượng nhiệt (60-70%) được thải ra môi trường. 2. Rò rỉ phóng xạ (phát thải và phóng xạ) 3. Vận chuyển chất thải phóng xạ; 4. Sự cố lò phản ứng hạt nhân;
Ngoài ra, một trạm than còn tạo ra lượng chất phóng xạ cụ thể lớn hơn (trên mỗi đơn vị điện được sản xuất). Than luôn chứa các chất phóng xạ tự nhiên; khi đốt than chúng gần như hoàn toàn thoát ra môi trường bên ngoài. Đồng thời, hoạt độ phát thải riêng của nhà máy nhiệt điện cao gấp mấy lần so với nhà máy điện hạt nhân.
Khối lượng chất thải phóng xạ rất nhỏ, rất nhỏ gọn và có thể được bảo quản trong điều kiện đảm bảo không bị rò rỉ ra ngoài.
Chi phí xây dựng nhà máy điện hạt nhân xấp xỉ chi phí xây dựng nhà máy nhiệt điện, hoặc cao hơn một chút. Bilibino NPP là nhà máy điện hạt nhân duy nhất ở vùng băng vĩnh cửu.
Các nhà máy điện hạt nhân tiết kiệm hơn so với các nhà máy nhiệt điện thông thường và quan trọng nhất là khi vận hành đúng cách, chúng là nguồn năng lượng sạch.
Nguyên tử hòa bình phải sống! Năng lượng hạt nhân, trải qua những bài học khó khăn về Chernobyl và các vụ tai nạn khác, tiếp tục phát triển, đảm bảo độ an toàn và độ tin cậy tối đa! Nhà máy điện hạt nhân tạo ra điện theo cách thân thiện với môi trường nhất một cách sạch sẽ. Nếu mọi người vận hành các nhà máy điện hạt nhân một cách có trách nhiệm và thành thạo thì tương lai sẽ là năng lượng hạt nhân. Người ta không nên sợ nguyên tử hòa bình, vì tai nạn xảy ra là do lỗi của con người.
Năng lượng hạt nhân (Năng lượng nguyên tử) là một nhánh năng lượng liên quan đến việc sản xuất năng lượng điện và nhiệt bằng cách chuyển đổi năng lượng hạt nhân.
Thông thường, để thu được năng lượng hạt nhân, người ta sử dụng phản ứng dây chuyền hạt nhân phân hạch hạt nhân uranium-235 hoặc plutonium. Sự phân hạch hạt nhân khi một neutron chạm vào chúng, tạo ra neutron mới và các mảnh phân hạch. Neutron phân hạch và các mảnh phân hạch có động năng cao. Do sự va chạm của các mảnh vỡ với các nguyên tử khác, động năng này nhanh chóng chuyển thành nhiệt.
Mặc dù trong bất kỳ lĩnh vực năng lượng nào, nguồn chính là năng lượng hạt nhân (ví dụ, năng lượng của phản ứng hạt nhân mặt trời trong nhà máy thủy điện, nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch, năng lượng phân rã phóng xạ trong nhà máy điện địa nhiệt), năng lượng hạt nhân chỉ đề cập đến việc sử dụng các phản ứng có kiểm soát trong lò phản ứng hạt nhân.
Năng lượng hạt nhân được sản xuất trong các nhà máy điện hạt nhân, sử dụng trong các tàu phá băng hạt nhân, tàu ngầm hạt nhân; Hoa Kỳ đang thực hiện chương trình tạo ra động cơ hạt nhân cho tàu vũ trụ; ngoài ra, đã có những nỗ lực tạo ra động cơ hạt nhân cho máy bay (máy bay hạt nhân) và xe tăng “hạt nhân”.
Trải qua 40 năm phát triển năng lượng hạt nhân trên thế giới, khoảng 400 tổ máy điện đã được xây dựng ở 26 quốc gia với tổng công suất năng lượng khoảng 300 triệu kW. Ưu điểm chính của năng lượng hạt nhân là lợi nhuận cuối cùng cao và không phát thải các sản phẩm đốt vào khí quyển (theo quan điểm này, nó có thể được coi là thân thiện với môi trường), nhược điểm chính là nguy cơ tiềm ẩn ô nhiễm phóng xạ của năng lượng hạt nhân. môi trường với các sản phẩm phân hạch của nhiên liệu hạt nhân trong một vụ tai nạn (như Chernobyl hay tại trạm đảo Trimile của Mỹ) và vấn đề tái xử lý nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng.
Trước tiên hãy nhìn vào những lợi thế. Lợi nhuận của năng lượng hạt nhân bao gồm một số thành phần. Một trong số đó là sự độc lập với việc vận chuyển nhiên liệu. Nếu một nhà máy điện có công suất 1 triệu kW cần khoảng 2 triệu T.e. (hoặc khoảng 5 triệu than cấp thấp), thì đối với tổ máy VVER-1000, sẽ cần cung cấp không quá 30 tấn uranium đã làm giàu, điều này thực tế giúp giảm chi phí vận chuyển nhiên liệu xuống 0 (tại các trạm đốt than, chi phí này tương đương với tới 50% chi phí). Việc sử dụng nhiên liệu hạt nhân để sản xuất năng lượng không cần oxy và không đi kèm với việc phát thải liên tục các sản phẩm đốt cháy, do đó sẽ không yêu cầu xây dựng các cơ sở để lọc khí thải vào khí quyển. Các thành phố nằm gần các nhà máy điện hạt nhân hầu hết đều là thành phố xanh thân thiện với môi trường ở tất cả các quốc gia trên thế giới, và nếu không như vậy thì điều này là do ảnh hưởng của các ngành công nghiệp và cơ sở khác nằm trong cùng khu vực. Về vấn đề này, TPP đưa ra một bức tranh hoàn toàn khác. Một phân tích về tình hình môi trường ở Nga cho thấy các nhà máy nhiệt điện chiếm hơn 25% tổng số khí thải độc hại trong khí quyển. Khoảng 60% lượng khí thải từ các nhà máy nhiệt điện xảy ra ở khu vực châu Âu và vùng Urals, nơi tải trọng môi trường vượt quá đáng kể giới hạn tối đa. Tình hình môi trường khó khăn nhất đã phát triển ở Ural, miền Trung và Vùng Volga, trong đó tải trọng tạo ra do sự lắng đọng lưu huỳnh và nitơ ở một số nơi vượt quá tải trọng tới hạn 2-2,5 lần.
Những nhược điểm của năng lượng hạt nhân bao gồm nguy cơ tiềm ẩn ô nhiễm phóng xạ môi trường trong trường hợp xảy ra tai nạn nghiêm trọng như Chernobyl. Hiện tại, tại các nhà máy điện hạt nhân sử dụng lò phản ứng loại Chernobyl (RBMK), các biện pháp an toàn bổ sung đã được thực hiện, theo kết luận của IAEA (Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế), loại trừ hoàn toàn một tai nạn có mức độ nghiêm trọng như vậy: như tuổi thọ thiết kế cạn kiệt, các lò phản ứng như vậy cần được thay thế bằng các lò phản ứng thế hệ mới có độ an toàn cao hơn. Tuy nhiên, có một bước ngoặt trong dư luận đối với sử dụng an toàn năng lượng hạt nhân có thể sẽ không xảy ra sớm. Vấn đề xử lý chất thải phóng xạ đang rất gay gắt đối với toàn bộ cộng đồng thế giới. Hiện nay đã có các phương pháp thủy tinh hóa, bitum hóa và xi măng chất thải phóng xạ từ các nhà máy điện hạt nhân, nhưng cần có diện tích để xây dựng bãi chôn lấp, nơi chất thải này sẽ được lưu trữ vĩnh viễn. Các quốc gia có lãnh thổ nhỏ và mật độ dân số lớn gặp khó khăn nghiêm trọng trong việc giải quyết vấn đề này.
Ưu điểm của năng lượng hạt nhân so với các loại hình sản xuất năng lượng khác là rõ ràng. Công suất cao và tổng chi phí năng lượng thấp đã từng mở ra triển vọng lớn cho việc phát triển năng lượng hạt nhân và xây dựng nhà máy điện hạt nhân, mang lại lợi nhuận. Ở hầu hết các nước trên thế giới, lợi thế của năng lượng hạt nhân vẫn được tính đến cho đến ngày nay - ngày càng có nhiều tổ máy điện được xây dựng và các hợp đồng xây dựng các nhà máy điện hạt nhân trong tương lai đang được ký kết.
Ngoài ra, một trong những lợi thế của năng lượng hạt nhân là việc sử dụng nhiên liệu hạt nhân không đi kèm với quá trình đốt cháy và thải các chất có hại và khí nhà kính vào khí quyển, điều đó có nghĩa là việc xây dựng các cơ sở đắt tiền để lọc khí thải vào khí quyển sẽ không được yêu cầu. Một phần tư tổng lượng khí thải độc hại vào khí quyển đến từ các nhà máy nhiệt điện, điều này có tác động rất tiêu cực đến tình hình môi trường của các thành phố gần đó và đến trạng thái của bầu khí quyển nói chung. Các thành phố nằm gần các nhà máy điện hạt nhân đang hoạt động bình thường sẽ trải nghiệm đầy đủ những lợi thế của năng lượng hạt nhân và được coi là một trong những thành phố thân thiện với môi trường nhất ở tất cả các quốc gia trên thế giới. Họ tiến hành giám sát liên tục tình trạng phóng xạ của trái đất, nước và không khí, cũng như phân tích hệ thực vật và động vật - việc giám sát liên tục như vậy giúp đánh giá thực tế những ưu và nhược điểm của năng lượng hạt nhân cũng như tác động của nó đối với hệ sinh thái của vùng đất. Điều đáng chú ý là trong quá trình quan sát tại các khu vực có nhà máy điện hạt nhân, độ lệch của nền phóng xạ so với bình thường không bao giờ được ghi lại, trừ khi đó là trường hợp khẩn cấp.
Những lợi thế của năng lượng hạt nhân không dừng lại ở đó. Trong bối cảnh nạn đói năng lượng và nguồn dự trữ nhiên liệu carbon cạn kiệt sắp xảy ra, câu hỏi về trữ lượng nhiên liệu cho các nhà máy điện hạt nhân đương nhiên đặt ra. Câu trả lời cho câu hỏi này rất lạc quan: trữ lượng uranium và các chất khác đã bị pha loãng. nguyên tố phóng xạ trong lớp vỏ trái đất lên tới vài triệu tấn, và ở mức tiêu thụ hiện tại, chúng có thể được coi là thực tế vô tận
Nhưng lợi ích của năng lượng hạt nhân không chỉ mở rộng đến các nhà máy điện hạt nhân. Năng lượng nguyên tử ngày nay được sử dụng cho các mục đích khác ngoài việc cung cấp cho dân cư và công nghiệp. năng lượng điện. Vì vậy, không thể đánh giá quá cao lợi thế của năng lượng hạt nhân đối với hạm đội tàu ngầm và tàu phá băng hạt nhân. Việc sử dụng động cơ hạt nhân cho phép họ trong một khoảng thời gian dài tồn tại tự chủ, di chuyển mọi khoảng cách và tàu ngầm có thể ở dưới nước trong nhiều tháng. Ngày nay, thế giới đang phát triển các nhà máy điện hạt nhân dưới lòng đất và nổi cũng như động cơ hạt nhân cho tàu vũ trụ.
Xem xét những lợi thế của năng lượng hạt nhân, chúng ta có thể nói một cách an toàn rằng trong tương lai nhân loại sẽ tiếp tục sử dụng các khả năng của năng lượng nguyên tử, khi được xử lý cẩn thận sẽ ít gây ô nhiễm môi trường hơn và thực tế không phá vỡ sự cân bằng sinh thái trên hành tinh của chúng ta. Nhưng lợi thế của năng lượng hạt nhân đã mờ nhạt đáng kể trong mắt cộng đồng thế giới sau hai vụ tai nạn nghiêm trọng: tại nhà máy điện hạt nhân Chernobyl năm 1986 và tại nhà máy điện hạt nhân Fukushima-1 năm 2011. Quy mô của những sự cố này đến mức hậu quả của chúng có thể che đậy gần như tất cả những lợi ích của năng lượng hạt nhân mà nhân loại đã biết. Thảm kịch ở Nhật Bản đối với một số quốc gia đã trở thành động lực để thực hiện lại chiến lược năng lượng và chuyển trọng tâm sang sử dụng năng lượng. tài nguyên thay thế năng lượng.
Triển vọng phát triển năng lượng hạt nhân.
Khi xem xét triển vọng năng lượng hạt nhân trong tương lai gần (trước cuối thế kỷ) và xa, cần tính đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố: trữ lượng uranium tự nhiên hạn chế, chi phí xây dựng cơ bản cao của điện hạt nhân. so với nhà máy nhiệt điện, dư luận tiêu cực dẫn đến việc một số nước (Mỹ, Đức, Thụy Điển, Ý) áp dụng luật hạn chế quyền sử dụng một số công nghệ của ngành năng lượng hạt nhân (ví dụ: sử dụng Pu, v.v.), dẫn đến việc hạn chế xây dựng các công suất mới và rút dần các công suất đã qua sử dụng mà không thay thế bằng công suất mới. Đồng thời, sự hiện diện của một trữ lượng lớn uranium đã được khai thác và làm giàu, cũng như uranium và plutonium được giải phóng trong quá trình tháo dỡ đầu đạn hạt nhân, sự hiện diện của các công nghệ tạo giống tiên tiến (trong đó nhiên liệu được dỡ ra khỏi lò phản ứng chứa nhiều đồng vị phân hạch hơn). hơn lượng đã nạp) loại bỏ vấn đề hạn chế trữ lượng uranium tự nhiên, tăng khả năng của năng lượng hạt nhân lên 200-300 Q. Điều này vượt quá nguồn tài nguyên nhiên liệu hữu cơ và có thể hình thành nền tảng năng lượng thế giới trong 200-300 năm tới .
Nhưng các công nghệ nhân giống tiên tiến (đặc biệt là các lò phản ứng nhân giống nhanh) vẫn chưa chuyển sang giai đoạn sản xuất hàng loạt do tụt hậu trong lĩnh vực tái xử lý và tái chế (chiết xuất uranium và plutonium “hữu ích” từ nhiên liệu đã qua sử dụng). Và các lò phản ứng neutron nhiệt hiện đại phổ biến nhất trên thế giới chỉ sử dụng 0,50,6% uranium (chủ yếu là đồng vị phân hạch U238, nồng độ của nó trong uranium tự nhiên là 0,7%). Với hiệu quả sử dụng uranium thấp như vậy khả năng năng lượng năng lượng hạt nhân ước tính chỉ ở mức 35 Q. Mặc dù điều này có thể được cộng đồng thế giới chấp nhận trong tương lai gần, có tính đến mối quan hệ đã được thiết lập giữa năng lượng hạt nhân và năng lượng truyền thống cũng như việc thiết lập tốc độ tăng trưởng của các nhà máy điện hạt nhân trên toàn thế giới. Ngoài ra, công nghệ tái sản xuất mở rộng còn tạo thêm gánh nặng đáng kể cho môi trường. Ngày nay, các chuyên gia đã khá rõ ràng rằng về nguyên tắc, năng lượng hạt nhân là nguồn cung cấp điện thực sự và quan trọng duy nhất cho nhân loại trong thời gian dài, không gây ra những hiện tượng tiêu cực cho hành tinh như hiệu ứng nhà kính, mưa axit, vân vân. Như bạn đã biết, ngày nay năng lượng dựa trên nhiên liệu hóa thạch, tức là đốt than, dầu và khí đốt, là cơ sở để sản xuất điện trên thế giới. Mong muốn bảo tồn nhiên liệu hóa thạch, cũng là nguyên liệu thô có giá trị, nghĩa vụ đặt ra giới hạn về lượng khí thải CO; hoặc giảm mức độ của chúng và triển vọng hạn chế trong việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo trên quy mô lớn đều cho thấy sự cần thiết phải tăng cường đóng góp của năng lượng hạt nhân.
Có tính đến tất cả những điều trên, chúng ta có thể kết luận rằng triển vọng phát triển năng lượng hạt nhân trên thế giới sẽ khác nhau đối với các vùng khác nhau Và từng quốc gia, dựa trên nhu cầu và điện năng, quy mô lãnh thổ, trữ lượng nhiên liệu hóa thạch sẵn có, khả năng thu hút các nguồn tài chính để xây dựng và vận hành một công nghệ khá đắt tiền như vậy, ảnh hưởng của dư luận ở một quốc gia nhất định và một số lý do khác.
