WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Матеріально-енергетичні баланси промислового виробництва і шляхи вирішення еколого-виробничих проблем - Реферат

Матеріально-енергетичні баланси промислового виробництва і шляхи вирішення еколого-виробничих проблем - Реферат

Обчислені дані щодо спалювання 100 kg вугілля за 1s відповідають тепловій потужності топки 3000 MW і щосекунди така ТЕС виробляє 1000 MJ енергії (278 kWh). Матеріальні й енергетичні потоки спалювання вугілля на 1000 MW потужності ТЕС показано на рис. 38. Для більшої наочності розглянемо ситуацію, яка складається навколо великої сучасної електростанції з потужністю 3000 MW, отже, такої, котра спалює 300kg вугілля за 1s (необхідні вихідні дані ми розрахували вище).

За добу, тобто за 86400s, викиди (мінімальні) становитимуть

за СО2 : 3 315 8,64 104 = 8165104kg (81650t);

за SO2 : 3 5 8,64 104 = 129 104kg(1290t);

за NO2 : 3 3,3 8,64 104 = 85 104kg (850t).

Поглинання кисню з атмосфери становитиме

3 234 8,64 104 = 6065 104kg (60650t).

Увага! Над 1 m2 Землі кисню в атмосфері лише 2,3t!

При цьому на станцію треба завезти вугілля:

3 100 86400 = 2592 104kg (25920t)

і вивезти шлаку: 3 5,2 86400 = 134784kg (1348t). Не важко підрахувати, що під відвали шлаку і золи (заввишки до 10m) потрібно щороку відводити площу до 3ha.

У розділі 1.1.3 ми вже звертали увагу на економічні проблеми, пов'язані з розбудовою в Україні ще в 70-х роках саме таких електростанцій (Криворізької — 3000 MW і Запорізької — 3600 MW). Не важко розрахувати, що на кожну вироблену kWh така ТЕС поглинає понад 3000 літрів повітря, повертаючи в атмосферу токсичний дим. Така ціна 1 kWh (приготування на електроплиті сніданку).

Оскільки в промислово розвинутих країнах теплові електростанції виробляють сьогодні від 60 до 80% всієї електроенергії, то щорічні викиди в атмосферу токсичних газів становлять в таких країнах (у тім числі в Україні) сотні мільйонів тонн.

В атмосфері оксиди сірки й азоту утворюють з парами води відповідні кислоти, які згубно діють на рослинність і фауну водоймищ. Звичайна дощова вода, яка утворюється за конденсації водяної пари в атмосфері, мала б нейтральну реакцію , але навіть у чистому повітрі через наявність СО2 природного походження вона підкислюється до рН 6,0...5,6. Нині в промислових регіонах, де атмосферу забруднено промисловими викидами оксиду сірки і азоту, рН дощової води часто буває навіть менше 4. Зменшення рН на одиницю означає збільшення кислотності в 10 разів, на дві — 100 разів. Відомі випадки, коли йшов дощ з рН близько 2,5, тобто коли кислотність води була така сама, як і харчового оцту. Всі живі організми в озерах і водоймищах з підкисленою такими дощами водою загинули. На рис. 48 показано рівні рН дощової води в порівнянні з відомими нам "кислими об'єктами".

Рис. 48. Рівні кислотності природної дощової і морської води впорівнянні з кислотними розчинами

Аналізуючи перспективи розвитку світової економіки в наступні 50 років, футурологи передбачають різке збільшення використання викопних вуглеводневих енергетичних ресурсів: у середньому за кожне десятиріччя ХХІ ст. буде використовуватись палива більше, ніж за останні 50 років ХХ ст. (табл. 28). Отже, гострота екологічних проблем не зменшиться.

Системи технологій АЕС і проблемирадіаційної безпеки

Перший атомний реактор було побудовано 1942 року в США під керівництвом італійського вченого Е. Фермі, а в СРСР — 1946 р. під керівництвом І. В. Курчатова.

Рис. 49 Структурно-енергетична схема розпаду атомаурану-235

Атомний, а точніше ядерний, реактор — це апарат, що в ньому відбувається ланцюгова реакція ділення ядер атомів важких елементів. У сучасних ядерних реакторах використовують уран. Ділення ядер урану стає можливим за опромінювання їх нейтронами (рис. 49).

Це явище було відкрито (1939 р.) німецькими вченими О. Ганом і Ф. Штрасманом. Природний уран є сумішшю трьох ізотопів: U (99,3%), U (0,7%) і U (останнього є найменше — лише один атом на 17 000 атомів урану-238). В ядерний реактор завантажують або природний уран чи його сполуки, або уран, дещо збагачений ізотопом U-235, бо лише останній під дією нейтронів може ділитись у режимі відносно керованої ланцюгової ядерної реакції за забезпечення належних умов.

У природному урані завжди існують вільні нейтрони, які виділяються за ділення ядер урану-235 і інших, але ланцюгової реакції при цьому не відбувається, оскільки ядра ізотопу урану-238, яких у 140 разів більше, ніж урану-235, поглинають нейрони, перериваючи в зародку ланцюговий процес ділення ядер. Крім того, далеко не кожне попадання нейтрона в ядро урану-235 спричиняє його ділення: більша частина нейтронів високої енергії (~ 2 МеV) просто пронизує ядро наскрізь.

Невдовзі виявилось, що ділення ядра урану-235 активізується під впливом так званих повільних (теплових) нейтронів зі швидкістю, близькою до теплового руху атомів, — 0,025 еV. В атомному реакторі це досягається спеціальними уповільнювачами (графіт, берилій, вода), проходячи через які нейтрони знижують швидкість, отже й енергію, до теплових її величин.

На рис. 49 показано, що в процесі розкладу атома урану-235 виділяється близько 200 МеV. А скільки енергії виділяє, наприклад, 1g урану?

Рис. 50. Схема системи технологій виробництва атомної енергії

Послуговуючись прикладом (див. 2.1.5), визначимо кількість атомів — n в 1g урану-235.

Відтак енергія, яка виділяється за розпаду 1g урану-235, дорівнює:

За даними табл. 5 — 1 еV = 1,6  10-19J. Отже, з 1g урану-235 виділиться енергії , або 82 000 000 MJ/kg, що перевищує енергію вугілля (q = 30 MJ/kg) майже у 2,7  106 разів і еквівалентно 22,7  106 kW  h.

Схему системи технологій атомної енергетики подано на рис. 50.

До 1986 р. апологети атомної енергетики особливо підкреслювали виняткову екологічну чистоту і технічну безпеку АЕС. На початку 1986 р. у світі вже працювало 350 енергетичних атомних реакторів загальною потужністю понад 250 000 MW.

Поряд з атомними реакторами з графітовою кладкою типу РБМК-1000 було введено в експлуатацію водо-водяні реактори ВВЕР-1000 (рис. 51)*.

Рис. 51. Схема енергоматеріальних потоків блоку атомної електростанції (АЕС):

1 — атомний котел; 2 —елементи з ядерним паливом, що виділяють тепло; 3 — стержні, які регулюють коефіцієнт розмноження нейтронів (енергоактивність); 4 — первинний водяний контур високого тиску; 5 — вторинний пароводяний контур; 6 — парова турбіна; 7 — електрогенератор; 8 — теплообмінник; 9 — насос.

Засадні обгрунтування економічних і екологічних переваг АЕС базувались на таких твердженнях:

  1. Ресурси урану для атомної енергетики дорівнюють ресурсам вугілля, нафти й газу разом узятим.

  2. АЕС економлять дефіцитне органічне паливо (нафту і газ).

  3. АЕС не споживають кисню і майже не викидають шкідливих газів і твердих продуктів.

  4. За збільшення потужності всіх діючих електростанцій, навіть у кількадесят разів, глобальне радіоактивне забруднення становитиме не більше 1% від рівня природної радіації на планеті.

  5. Атомна енергетика ліквідує прірву між багатими й бідними державами, зменшить загрозу насильницького перерозподілу світових ресурсів.

Такі оцінки були дуже популярні до 26 квітня 1986 р., коли в Україні сталася катастрофа — вибухнув атомний реактор РБМК-1000 Чорнобильської АЕС. Це була перша й донині єдина аварія такого великого масштабу. За оцінками закордонних фахівців на ліквідацію наслідків катастрофи необхідні витрати в розмірі понад 150 млрд доларів США.

Усіма державами світу було переглянуто й суттєво скорочено програми дальшої будови АЕС.

За прискіпливішого аналізу деяких фахівців з'ясувалося, що капіталовкладення на одиницю потужності АЕС майже в два рази більші, ніж у тепловій станції, витрати води більші у 2 — 3 рази, викиди радіоактивних нуклідів навіть тих АЕС, що нормально працюють, за добу становлять близько 300 Сі.

Ще до Чорнобильської трагедії голова комісії з атомної енергії США попереджав: "Мабуть ніхто не розумів, що навіть якщо всі частини системи якісні і підігнані одна до одної як належить, то може статись, що жодна з них є непридатною". "Частини ... підігнані як належить" — треба розуміти як узгоджені процеси протягом усього циклу одержання атомної енергії — від добування сировини до знешкодження відходів*.

Нині багато які країни вирішили не форсувати розбудову атомної енергетики до того часу, доки не буде винайдено нових, безпечніших методів вилучення енергії з атома. Відтак перед людством постала актуальна проблема — розглянути альтернативні тепловій і атомній енергетиці джерела.

Під впливом гострої опозиції з боку суспільства було частково зупинено проектування й будівництво нових АЕС і в колишньому СРСР. Після землетрусу у Закавказзі було виведено з експлуатації Вірменську АЕС (нині вона знову запрацювала). 1990 року в СРСР на п'ятнадцяти атомних станціях з реакторами на теплових нейтронах потужністю 440, 1000, 1500 MW було вироблено понад 210 млрд kW  h, що майже у два рази менше від запланованого.

Loading...

 
 

Цікаве