Теплотворная способность различного топлива и коэффициенты выброса co2

	Теплотворная способность	Единицы	% содержания углерода	CO2
Сырая нефть	45-46	МДж/кг	89	70-73 г/МДж
Природный газ	39	МДж/м 3	76	51 г/МДж
Каменный уголь	21,5-30	МДж/кг	67	90 г/МДж
Бурый уголь (в среднем)	9,7	МДж/кг	25
Древесина (сухая)	16	МДж/кг	42	94 г/МДж
Естественный уран (в легко-водных реакторах)	500	ГДж/кг	-	-
Естественный уран (в реакторах на быстрых нейтронах)	28000	ГДж/кг	-	-
Уран, обогащенный до 3.5% (в легко-водных реакторах)	3900	ГДж/кг	-	-

Основным ограничивающим фактором на производство энергии с помощью органического топлива в следующих столетиях может оказаться климатическое воздействие от выбросов углекислого газа. Сегодня это уже общепринятая точка зрения. Глобальный климатический эффект от увеличивающегося содержания СО₂ в атмосфере является сегодня наиболее существенным отличием угольной и атомной электроэнергетики в воздействии на окружающую среду (рис. 33). Каждые 22 тонны урана, используемые в легко водном реакторе (или 26 тонн U₃O₈ ), предотвращают выброс приблизительно одного миллиона тонн СО₂

Глобальные выбросы СО₂ от сжигания органического топлива составляют приблизительно 25 миллиардов тонн в год. Из них, примерно,- 45% от сжигания угля и 40% от нефти. Каждая электростанция мощностью 1000 МВт, работающая на каменном угле, выбрасывает в атмосферу приблизительно 7 миллионов тонн СО₂ в год. Если используется бурый уголь, то количество выбросов намного большее. При использовании ядерных реакторов таких выбросов в атмосферу не происходит вообще.

Поэтому для базисного производства электроэнергии более широкое использование уранового топлива является очевидным. На сегодняшний день имеются международные соглашения, определяющие такую стратегию использования энергетических ресурсов, которая минимизирует выбросы в атмосферу СО₂. Энергосберегающие технологии вряд ли будут столь же эффективны в следующих десятилетиях, как это было, начиная с середины 1970-х годов, потому что их возможности уже практически исчерпаны.

Экологические аспекты использования возобновляемых источников энергии

Возобновляемые источники энергии имеют различный набор качеств с точки зрения их влияния на окружающую среду и выгоды по сравнению с органическим или ядерным топливом. К положительным качествам следует отнести тот факт, что они совершенно не выбрасывают в атмосферу углекислый газ и не производят других загрязняющих веществ (кроме некоторых продуктов распада, образующихся на дне водных резервуаров). Но так как они используют относительно малоинтенсивную энергию, площадь, занимаемая ими, оказывается намного большей. Кроме того, физические размеры оборудования, по этой же причине, оказываются очень большими по сравнению с существующими высокоинтенсивными источниками энергии. Последнее обстоятельство требует для изготовления соответствующих конструкций больших материальных и энергетических затрат. Проблемы воздействия на окружающую среду сотен огромных ветряных турбин, занятые и неиспользуемые обширные территории земли или огромные приливно-отливные заграждения, не говоря уже о новых гидроузлах, являются существенным ограничением в использовании возобновляемых источников энергии.

Громадные вращающиеся турбины постоянно приводят к гибели большого числа птиц. Однако воздействие на окружающую среду может быть минимизировано в некоторых случаях. Солнечные батареи, например, могут устанавливаться вдоль автомагистралей, выполняя дополнительную функцию шумоизоляции, или располагаться на крышах домов. Имеются также отдельные места, где возможна и безопасная установка ветряных турбин.

Гидроэлектростанции наносят значительный ущерб водным источникам за счет создания большого числа мелководных водохранилищ. Строительство ГЭС на равнинных реках приводит к затоплению больших территорий. Значительная часть площади образовавшихся водохранилищ – мелководье. В летнее время за счет солнечной радиации в них активно развивается водяная растительность, происходит цветение воды. Изменение уровня воды, доходящее нередко на мелководье до полного осушения, приводит к гибели растительности.

Природный аналог ядерного реактора

Хотя высокоактивные отходы современной ядерной энергетики еще не хранились настолько долго, чтобы наблюдать результаты такого хранения, этот процесс фактически уже происходил в естественных условиях, по крайней мере, в одном месте на земном шаре. В местечке Окло в Габоне (на западе Африки) около двух миллиардов лет назад по крайней мере 17 естественных ядерных реакторов начали работать в местности, богатой залежами урановой руды. Каждый из них имел приблизительно по 20 кВт тепловой мощности. В то время концентрация U-235 в естественном уране составляла примерно 3,7% (вместо 0.7% сегодня).

Естественные цепные реакции, которые начались спонтанно благодаря присутствию воды, действующей как замедлитель, продолжались приблизительно два миллиона лет пока, наконец, не затухли. В течение этого времени в руде образовалось приблизительно 5,4 тонн продуктов деления, а также 1,5 тонны плутония вместе с другими трансурановыми элементами.

Радиоактивные продукты деления давно распались и превратились в стабильные элементы, а детальное изучение их количества и локализации показало, что имелось небольшое перемещение радиоактивных отходов, как в процессе, так и после прекращения ядерных реакций. Плутоний же и другие трансурановые элементы остались неподвижны. Это примечательно ввиду того, что грунтовые воды имели полный доступ к продуктам деления, а сами они не находились в химически инертной форме (т.е., говоря современным языком, не были остеклованы или бетонированы). Таким образом, продукты деления не перемещаются свободно в земной поверхности даже в присутствии воды из-за их адсорбции в глиняных породах.

Таким образом, единственное известное "испытание" подземного хранилища отходов атомной промышленности в Окло оказалось успешным, несмотря на неблагоприятные характеристики этого места. Хотя глинистые почвы и играют важную роль в удержании отходов, такое затопленное, с песчаной структурой грунта место, даже не рассматривалось бы для размещения на нем современного хранилища каких-либо токсичных и тем более ядерных отходов. Пример Окло побудил ученых более детально изучать поведение двуокиси урана в грунтовых водах вместе с другими химическими элементами, присутствующими в руде (которые не подвергаются расщеплению). Эти исследования помогут в оценке длительной безопасности хранилищ для высокоактивных отходов.