Глава 6. Воздействие на среду обитания энергетических установок

Отметим, что для оценки рисков и влияния на здоровье населения необходимо сопоставить ядерную энергетику с главным альтернативным источником энергии - угольной электроэнергетикой. При этом наряду с экологическими аспектами необходимо также оценить и профессиональные риски.

Использование угля как топлива

Для обеспечения электроэнергией одного человека в течение года необходимо сжечь на тепловых электростанциях приблизительно три тонны каменного угля высокого качества или 9 тонн бурого. При этом остается до полутонны золы (в зависимости от качества используемого угля), и в окружающую среду выбрасывается восемь тонн углекислого газа, который при атмосферном давлении и температуре заполнил бы три плавательных бассейна размером 50м х 15м х 2м. Любой уголь содержит в среднем 2-3% серы (в зависимости от сорта), поэтому при его сжигании образуются сотни килограммов двуокиси серы (SO₂). Именно из-за нее выпадают кислотные дожди. Чтобы этого не происходило, требуется дорогостоящая утилизация продуктов горения.

Использование урана как топлива

С другой стороны для обеспечения электроэнергией одного человека в течение года необходимо от 30 до 70 кг урановой руды, из которой производят горстку (230 граммов) концентрата двуокиси урана. Уран в этом концентрате, назовем его "естественный уран", содержит приблизительно 0.7% U-235, делящегося изотопа урана. Естественный уран используется для заправки топливом только реакторов типа "CANDU" канадского производства. В странах, использующих легко-водные реакторы, естественный уран обогащается по содержанию изотопа U-235, и из 30-70 кг урановой руды получают приблизительно 30 граммов обогащенного уранового топлива, которое содержит до 3.5% U-235. Уран, отработанный в легко-водных реакторах, содержит достаточно большое количество ядерного топлива, и в некоторых странах обрабатывается для повторного использования. После повторной отработки топлива в легко-водных реакторах остается приблизительно 20 мл жидких высокоактивных отходов. Такие высокорадиоактивные отходы занимают объем не более одного кубического сантиметра. В процессе работы ядерных реакторов образуются и другие отходы, но они имеют намного меньше значение.

Малые количества радиоактивности выбрасывают в атмосферу как угольные, так и атомные электростанции. При сгорании угля наличие в нем малых количеств урана, радия и тория приводят к тому, что уровень радиоактивности зольной пыли значительно повышается. Атомные электростанции и заводы по переработке ядерного топлива выделяют небольшие количества радиоактивных газов (например, криптон-85 и ксенон-133) и изотопы йода-131, которые могут быть обнаружены в окружающей среде с помощью специального аналитического оборудования. Сегодня предпринимаются всесторонние меры по уменьшению выбросов зольной пыли от угольных электростанций и радионуклидов от атомных электростанций. В настоящее время эти факторы уже не представляют существенную проблему для охраны окружающей среды.

Главную проблему для охраны окружающей среды, связанную с производством электроэнергии на угольных электростанциях, создают выбросы углекислого газа (СО₂) и двуокиси серы (SO₂). Когда используется уголь, содержащий 2.5% серы, для обеспечения электроэнергией одного человека в течение года в атмосферу выбрасывается приблизительно 8 тонн СО₂ и 100 кг SO₂. Выбросы CO₂ также происходят при сгорании и других видов органического топлива (нефти или газа). Накопление СО₂ в земной атмосфере приводит к потеплению климата во многих частях мира (так называемый "парниковый эффект").

Двуокись серы, выброшенная в атмосферу в больших количествах, может стать причиной "кислотных дождей" в подветренных областях. В северном полушарии десятки миллионов тонн SO₂ выбрасывается ежегодно в атмосферу при производстве электроэнергии, хотя такое загрязнение постепенно уменьшается. Кислотные дожди (т.е. при которых дождевая вода имеет pH = 4 и меньше) причиняют значительный экологический и экономический ущерб. В некоторых странах начали минимизировать эти выбросы путем увеличения использования нефти с меньшим содержанием серы или природного газа. Однако такая стратегия порождает новые проблемы, связанные с необходимостью транспортировки больших количеств нефти и газа до потребителей.

В принципе, существует техническая возможность значительного сокращения содержания SO₂ в угольных дымовых газах, но стоимость таких технологий сегодня достаточно высока. С другой стороны, с 1980 года по 1986 год выбросы SO₂ во Франции были значительно уменьшены (более чем в два раза) замещением органического топлива на урановое. В то же самое время производство электроэнергии увеличилось на 40%, и Франция стала крупным экспортером электроэнергии.

Оксиды азота ( NO_x), выбрасываемые электростанциями, работающими на органическом топливе, также представляют опасность для окружающей среды. Если в атмосфере присутствуют высокие уровни углеводородов, то окислы азота вступают с ними в реакцию и образуют так называемый фотохимический смог (дым с примесью тумана). Оксиды азота также оказывают неблагоприятное воздействие на озоновый слой земли, что способствует значительному увеличению количества ультрафиолетовых лучей, достигающих ее поверхности.

Парниковый эффект

Этим термином называют способность некоторых газов, присутствующих в земной атмосфере, задерживать инфракрасное излучение (т.е. теплоту) вблизи поверхности земли. Как уже отмечалось, накопление "парниковых газов", особенно СО₂, в земной атмосфере может приводить к глобальному потеплению климата. Если этот процесс не остановить, то его продолжение может, в конечном счете, привести к глобальным климатическим изменениям на всем земном шаре. Считается, что именно двуокись углерода оказывает основное влияние на парниковый эффект.

Несмотря на то, что в понимании происходящих процессов достигнут определенный прогресс, ученые до сих пор не знают, какое количество углекислого газа может абсорбировать окружающая среда, и каким образом поддерживается глобальный баланс СО₂в атмосфере. Однако ученые с обеспокоенностью фиксируют постепенное увеличение содержания СО₂в атмосфере. Это обусловлено, в частности, сжиганием углеродосодержащего органического топлива, в процессе которого углерод быстро преобразуется в атмосферный СО₂. Такие процессы происходят, например, в автомобильных двигателях внутреннего сгорания, различных индустриальных печах и при производстве электроэнергии. Постоянная вырубка лесов также вносит вклад в парниковый эффект, поскольку уменьшает поглощение атмосферного СО₂ в процессе фотосинтеза.

Таблица 11