Тема 11. Аккумулирование и транспортирование тепловой и электрической энергии

Цель: дать характеристику основным видам топлива, осветить причины потерь энергии при транспортировке, рассмотреть механизм учета и регулирования потребления ресурсов.

Ключевые определения: топливо, количество теплоты, аккумулирование энергии, транспортирование энергии, счетчики, расходомеры.

План занятия:

1. Аккумулирование энергии и основные виды электростанций.

2. Транспортирование энергетических ресурсов и электроэнергии.

3. Учет и регулирование потребления энергоресурсов.

1. Аккумулирование энергии и основные виды электростанций.

В настоящее время ни одна страна мира не может автономно решить весь спектр экологических проблем, которые сопутствуют человеку в его повседневной жизни. Однако выход из экологического кризиса возможен. Нужно только объединить усилия всех стран для осуществления международного сотрудничества в этом вопросе.

Энергетические ресурсы – это любые источники механической, химической и физической энергии. Запасы топлива в земных недрах складываются из угля, нефти, газа и урановых руд. Мировой запас угля оценивается в 9 – 11 трлн т при добыче более 4,2 млрд/г. Мировой запас нефти – 840 млрд т условного топлива, природного газа – 300 – 500 трлн м³, урана – 135 тыс.т. В расчете на 1 человека потребление энергии за период 1990 – 2000гг. увеличилось в 5 раз и будет расти и дальше.

Топливо – это вещество, которое при сжигании выделяет значительное количество теплоты и используется как источник энергии. Многие вещества при сжигании выделяют теплоту, однако не все они могут быть названы топливом. Важнейшими характеристиками последнего является: достаточность запасов, доступность или легкость добычи, возможность сжигания с высокой степенью использования получаемого тепла.

Топливо бывает:

1-горючее- выделяет тепло при окислении, окислитель- обычно 0_2,N₂.

2-расщепляющееся или ядерное топливо (основа ядерной энергетики уран 235).

Горючее делят на 1.1. органическое и 1.2. неорганическое.

1.1.Органическое топливо состоит из следующих составляющих:

горючая составляющая (органические ингредиенты – С-углерод, Н-водород, О-кислород, N-азот, S-сера)

негорючая составляющая (состоит из влаги, минеральной части).

Общепринятое слово "горючее" - это топливо, предназначенное для сжигания (окисления). Обычно слово "топливо" и "горючее" воспринимаются как адекватные. Однако следует знать и другие 1.2. неорганические разновидности топлива. Так, металлы алюминий, магний, железо и др. при окислении (оксиды кремния) так же могут выделять много теплоты. Сейчас в основном используется ископаемое органическое горючее с окислителем -кислородом воздуха.

Горючее также бывает 1.3 природное (добытое в недрах земли) и 1.4.искусственное (переработанное природное). К естественному топливу относятся все растительные виды (древесина, солома, лузга, камыш) и ископаемые (торф, каменный и бурый уголь, сланцы, нефть, природные горючие газы).

1.3 К природным газам относится газ, добываемый из чисто газовых месторождений, газ конденсатных месторождений, шахтный метан и др. Основной компонент природного газа -метан. В энергетике используется газ, концентрация СН₄ в котором выше 30% (за пределами взрывоопасности соединяется с кислородом).

1.4.Искусственные горючие газы - результат технологических процессов переработки нефти и других горючих ископаемых (нефтезаводские газы, коксовый и доменный газы, сжиженные газы, газы подземной газификации угля и др.). Искусственное в свою очередь делится на 1.4.1.композиционное (полученное механической переработкой естественного, бывает в виде гранул, эмульсий, брикетов) и 1.4.2. синтетическое (произведенное путем термохимической переработки естественного - бензин, керосин, дизельное топливо, угольный газ).

1.4.1Из композиционных топлив, как наиболее употребительное, можно назвать брикеты -механическая смесь угольной или торфяной мелочи со связующими веществами (битум и др.), спрессованная под давлением до 100 МПа в специальных прессах.

1.4.2. Синтетическое топливо (полукокс, кокс, угольные смолы) в Беларуси не используется.

2. Расщепляющееся топливо - вещество, способное выделять большое количество энергии за счет деления тяжелых ядер. В качестве ядерного топлива используется природный изотоп урана 235. При делении 1 кг урана выделяется энергия(2х10⁷кВтч) эквивалентная сжиганию 2,5 тыс. т высококачественного к. угля.

3.1Твердое топливо.

Твердое органическое топливо по степени углефикации делится на торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит.

Важной характеристикой, влияющей на процесс горения твердого топлива, является выход летучих веществ (убыль массы топлива при нагреве его без кислорода при 850°С в течение 7 мин). По этому признаку угли делят на бурые (выход летучих более 40%), каменные (10 - 40%), антрациты (менее 10%). Воспламеняемость антрацитов поэтому хуже, но теплота выше.

К самому распространенному и широкому применяемому топливу в мире относится каменный уголь, который одновременно является сырьем для получения ряда химических веществ, важное свойство многих видов – спекаемость, т.е. способность давать при нагревании без доступа воздуха (при т.850-1110) кокс, необходимый в доменном производстве при выплавке чугуна.

Бурый уголь. Является разновидностью ископаемых углей, но в отличие от каменного обладает высокой гигроскопичностью и влагоемкостью (15-60%). Он характеризуется полным отсутствием способности к спеканию (коксованию), а также склонностью к сомовозгоранию. Куски свежедобытого угля часто обладают большой механической прочностью, но на воздухе они растрескиваются и рассыпаются. В ряду антрацит (кокс) - каменный уголь- б. уголь – торф иногда выделяют лигнин как особый вид топлива, промежуточный между торфом и бурым углем.

Зола - порошкообразный горючий остаток, образующийся при полном окислении горючих элементов, термического разложения и обжига минеральных примесей.

Шлак - спекшаяся зола. Эти продукты сгорания оказывают большое влияние на КПД топочного оборудования (загрязнения, шлаки), надежность работы (пережог труб).

3.2.Жидкое топливо. В настоящее время широкое применение получила нефть. Основная часть нефти расходуется в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания или в виде котельного топлива, сжигаемого в топочных устройствах. Ценнейшим качеством нефти является высокая теплота сгорания, относительная легкость добычи, удобство транспортировки, значительные запасы. Кроме того, нефть беззольна и при полном ее сгорании продукты сгорания значительно чище, чем у твердого топлива.

^{Физико-химические свойства нефти.} Нефть представляет собой чрезвычайно сложную смесь переменного состава.

Плотность принадлежит к числу наиболее распространенных показателей при исследовании нефти. Величины плотности у нефти весьма различны, они колеблются в пределах 0,77-2,0г/см. куб., хотя в большинстве случаев они укладываются в более узкие пределы 0,83-0,96.

Вязкостью или внутренним трением. Значение вязкости при характеристике нефтей чрезвычайно велико. Наибольшее значение вязкость имеет при расчете нефтепроводов, связанных с подачей топлива и т. д.

Нефть характеризуется не температурами кипения, температурными пределами начала и конца кипения и выходом отдельных фракций. По результатам перегонки судят о фракционном составе.

• углеводородный газ (пропан, бутан)

• бензиновая фракция (температура кипения до 200 градусов)

• керосин (температура кипения 220-275 градусов)

• газойль или дизельное топливо (температура кипения 200-400 градусов)

• смазочные масла (температура кипения выше 300 градусов)

• остаток (мазут)

Керосин, применяется в небольших отопительных установках, а также служит топливом для турбинных двигателей. Газойл, или дизельное топливо, имеет подобное применение, но главным образом, используется, как топливо для дизельных двигателей. Смазочные масла, очищаются и применяются в качестве смазочных материалов. Это такие масла, как: подшипниковое, низкозастывающее, турбинное, компрессорное, автомобильное, авиационное. Остаток после перегонки мазут, используется, как топливо. Остатком является асфальт, служащий для покрытия мостовых и как изоляционный, влагозащитный материал. Попутные газы состоят из пропана и бутанов и выделяются из нефти. Пропан - используется в виде сжиженного газа, как топливо и служит ценным хим. сырьем

Температурой воспламенения называется та температура, при которой нагреваемый при определенных условиях нефтепродукт загорается и горит не менее 5 секунд.

При понижении температуры часть компонентов нефти становятся более вязкими и малоподвижными. Это весьма осложняет товарно-транспортные операции и эксплуатацию нефти при низких температурах. Эту температуру называют температурой застывания.

Крекинг изобрёл русский инженер Шухов в 1891 г. В 1913 г. изобретение Шухова начали применять в Америке. В настоящее время в США 65% всех бензинов получается на крекинг-заводах. Слово "крекинг" означает расщепление. На крекинг-заводах углеводороды не перегоняются, а расщепляются. Процесс ведётся при более высоких температурах (до 600°), часто при повышенном давлении. При таких температурах крупные молекулы углеводородов раздробляются на более мелкие. Мазут - остаток первичной перегонки. Мазут густ и тяжёл. На крекинг-заводе он снова подвергается переработке - крекингу. Часть углеводородов раздробляется на более мелкие, и из него, так же как из нефти, получают бензин, керосин.

На крекинг-установках всех систем получают бензин, керосин, соляр и мазут. Главное внимание уделяют бензину. Его стараются получить больше и обязательно лучшего качества.

При обычной перегонки нефти удаётся получить не больше 15-20% бензина. Крекинг позволяет повысить кол-во этого топлива в несколько раз.

В технике используется 2 вида крекинга -термический и каталитический. Термический крекинг - нагревание нефтепродуктов под давлением при температуре до 400—600 градусов; В аппаратах крекинг-заводов происходят сложные химические реакции. Эти реакции усиливаются, когда в аппаратуру вводят катализаторы. Одним из таких катализаторов является специально обработанная глина. Катализатор потом отделяется от углеводородов. Катализаторы - крупнейшее достижение нефтепереработки. Такие соединения обычно обладают более низкими температурами кипения и являются более ценным топливом для двигателей внутреннего сгорания.

3.3. К газообразному топливу относятся природный газ, попутный газ и сжиженный газ. Попутный газ получают при добыче нефти. Сжиженный газ получают при первичной переработке нефти и попутных газов. Электростанции работающие на пр. и попутном газе получили чистое, беззольное, легко транспортируемое и достаточно безопасное топливо. Если уровень загрязненности атмосферы от использования угля принять за 1, то от сжигания мазута он = 0,6, а от природного газа – 0,2.

Твердое и жидкое органическое топливо характеризуется сложностью химического состава, поэтому обычно дается только процентное содержание химических элементов, без указания структур соединений.

С^р + Н^Р +S^Р + N^р +А^Р +W^р =100

за 100% могут быть приняты: рабочая масса - используемая непосредственно для сжигания; сухая масса - без влаги; сухая беззольная масса; органическая масса.

Основной элемент, выделяющий теплоту при окислении - это углерод С, менее важен -водород Н. Особое внимание следует уделять сере S. При сжигании сера влияет на коррозионную активность продуктов сгорания, поэтому это - нежелательный элемент. Влага W в продуктах сгорания представлена в мокром" топливе. Минеральная часть А - это различные окислы, соли и другие соединения, образующие при сжигании золу. Состав топлива необходим для определения важнейшей характеристики топлива -теплоты сгорания топлива.

Основной характеристикой топлива является количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы топлива, измеряется в кДж/кг для твердого и жидкого, в кДж/м³ - для газообразного топлива.

Горючими компонентами топлива являются углерод, водород и сера. Чем выше содержание углерода в топливе, тем больше выделяется теплоты. Кислород, чем больше кислорода (особенно в древесине), тем больше доля углерода топлива.

Для сравнения различных видов топлива их приводят к единому эквиваленту -условному топливу, имеющему теплоту сгорания 29308 кДж/кг (7000 ккал/кг).

Аккумулирование энергии.

Существуют самые различные способы аккумулирования:

• химические;

• тепловые;

• электрические, в форме потенциальной или кинетической энергии.

Химическое аккумулирование

Природные энергетические ресурсы - в виде ископаемою топлива являются аккумуляторами солнечной энергии.

на основе экзотермических реакций- Энергия может удерживаться в химических элементах и выделятся в процессе горения.

электрохимические - на основе водорода и гальванические элементы.

Водород.

Перспективным направлением является получение водорода на основе электролиза воды. Водород — экологически чистое топливо, при сгорании которого выделяется вода. В виде газа он может быть накоплен, передан на расстояние и сожжен для получения тепловой энергии. Единственным продуктом сгорания водорода является вода: не образуется никаких загрязняющих веществ. Хранить водород в больших количествах непросто. Он может храниться под давлением с максимальным значением 150 атм. Наиболее обещающий способ - использование подземных каверн, подобных тем, из которых добывается природный газ. Но хранение газа - даже под высоким давлением - требует значительных объемов. Использование водорода как топлива для средств транспорта - не новость. Автобус, сконструированный компанией «Крайслер», отличается тем, что запасы водорода (баллоны установлены на крыше) хватает на 300 км при скорости до 80 км в час. Новинка уже используется в Гамбурге, Лондоне, Амстердаме, Рейкьявике, Стокгольме и др. городах Европы.

Физическое аккумулирование позволяют аккумулировать теплоту и механическую энергию. В течение короткого периода сами здания можно использовать в качестве аккумуляторов тепла. Отметим, что в качестве аккумулирующей тепло среды предпочтительнее использовать вместо воды скальные породы. Показан пример использования аккумулятора тепла в виде грунтового теплообменника.

В последние годы в Нидерландах широкое распространение получили установки подземного аккумулирования тепла и холода в водоносных пластах. Такие установки позволяют сэкономить порядка 50-75 % эксплуатационных затрат на тепло- и холодоснабжение.

Система подземного аккумулирования энергии состоит из двух скважин, через которые откачивается или закачивается вода, являющегося аккумулирующей средой. Одна скважина используется для аккумулирования тепла, другая - холода. Скважины находятся на расстоянии нескольких десятков метров друг от друга, исключающем взаимное влияние теплого и холодного "колоколов". Лето. Вода из холодной скважины водоносного слоя с температурой 7-10°С откачивается в теплообменнике отдает холод потребителю (например, в систему кондиционирования воздуха). После этого уже с более высокой температурой она закачивается обратно в водоносный пласт через теплую скважину. Зима. Как только у потребителя возникает потребность в тепле, направление процесса меняется.

Тепловое аккумулирование плодотворно и при использовании "отходов" тепла, возникающих в процессе работы различных установок - вторичные энергоресурсы. Запастись на три месяца теплом для обогрева жилого дома - вполне решаемая задача. Правда при этом важно не только сделать хороший проект, но и грамотно его реализовать. Использование в качестве рабочего вещества некоторых солей, Например, глауберову соль (Na₂SO₄10H₂O) можно использовать для аккумулирования тепла уже при комнатной температуре. При 32 ^оС она разлагается на насыщенный раствор N₂SO₄ и дает 250 кДж/кг  650 МДж/м³ тепловой энергии.

Электрическое аккумулирование .

Электричество - наиболее совершенная форма энергии, и поэтому в направлении поисков дешевых и эффективных методов его аккумулирования делаются огромные усилия. Устройство допускающее как поглощение, так и выдачу электроэнергии, называют электрической аккумуляторной батареей или электрическим аккумулятором.

Свинцово-кислотный аккумулятор. Наиболее известен и широко используется свинцово-кислотный аккумулятор, изобретенный Планте в 1860 г. Такой аккумулятор набирается из отдельных элементов. Как и в любом электрохимическом элементе, здесь имеются две пластины-электроды, помещенные в проводящий раствор-электролит. В качестве электролита используется серная кислота. На практике нельзя допускать разряда аккумулятора более чем на 50% от запасенной энергии, в противном случае он будет разрушаться.

Топливные элементы. Топливный элемент преобразует химическую энергию топлива непосредственно в электрическую, минуя промежуточную стадию сжигания. Аналогично аккумулятору топливный элемент имеет два электрода, разделенных электролитом. Крупномасштабные топливные элементы не дают существенной экономии. В связи с эти считается предпочтительным создание сравнительно небольших станций местного значения мощностью до 100 кВт. Интересно, что отдельное здание можно было бы с помощью топливных элементов обеспечивать и электроэнергией, и теплом. Основной причиной, по которой топливные элементы не находят пока широкого применения, является их высокая установочная стоимость (более 2000 долл./кВт).

Аккумулирование механической энергии проводится с помощью Гидроаккумуляторов. Гидроаккумулирующие станции используют два резервуара - верхний и нижний. Когда в энергосистеме имеется избыток мощности, вода закачивается в верхний бассейн, обеспечивая генерирование электроэнергии. На практике в ГАЭС используют агрегаты, работающие в двух режимах: как насосы, и как турбины.

Комбинированное использование возобновляемых источников и аккумуляторов энергии

В последнее время возрос спрос на альтернативные источ­ники питания для постоянного энергоснабжения. Многие покупают дизельную электростанцию. Имея дизель в качестве резерва, можно не беспокоиться о коротких отключениях электричества. Если использовать аппарат пе­риодически, включая его лишь в аварийных ситуациях, то расходы покажутся не таки­ми огромными.

Кстати, несмотря на сложившееся у нас мнение о том, что энергетические ресурсы на западе используются всегда рационально, можно привести обратные примеры. Образцом их рационального использования среди развитых стран является Япония. Примером же расточительства могут служить США. Так, если Япония для производства валового национального продукта стоимостью в 1 доллар тратит 0,266 кг нефти, то США – 0,436 кг. Что же касается Республики Беларусь, удельная энергоемкость валового национального продукта у нас примерно в два раза выше, чем в США, а выработка электроэнергии на душу населения примерно в два раза ниже.

Итак: Аккумулирование энергии позволяет обеспечить:

• бесперебойное энергоснабжение потребителей за счет накопления избыточной энергии и последующего ее использования в периоды отсутствия или недостатка энергоснабжения.

Электрические станции вырабатывают электрическую и тепловую энергию для нужд народного хозяйства страны и коммунально-бытового обслуживания.

В зависимости от источника энергии различают:

тепловые электростанции (ТЭС);ТЭЦ (теплоэлектроцентраль; ГРЭС (государственная районная электростанция)

гидроэлектрические станции (ГЭС);

атомные станции (АЭС)

- геотермальная; ВЭС- ветровая; СЭС- солнечная; ПЭС- приливная

Тепловые электрические станции.

Производство электрической и тепловой энергии на электро­станциях и их потребление различными пользователями - процессы взаимосвязанные. В силу физических закономерностей мощность потребления энергии в какой-либо момент времени должна быть рав­на генерируемой мощности. В этом заключается особенность энерге­тического производства. Но в то же время работа приемников электрической и тепловой энергии неравномерна. Потребителю электроэнергии требуется днем больше, чем ночью, в рабочие дни недели больше, чем в выходные, зимой больше.

Подавляющее большинство производимой в Беларуси электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях. Работа крупных ТЭС в резко переменном режиме нежелательна, так как приводит к повышенному расходу топлива, износу оборудования и снижению его надежности. Еще более нежелательны они для АЭС. АЭС не могут конкурировать в этом вопросе с тепловыми электростанциями, так как для АЭС имеются ограничения маневренных характеристик. Поэтому ТЭС и АЭС работают в режиме так называ­емых базовых электростанций. В промышленно развитых странах большая часть электроэнер­гии (около 80 %) вырабатывается на ГЭС, изменение мощности можно изменить за 2-3 сек.

К тепловым электрическим станциям относятся конденсационные электростанции (КЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). В состав государственных районных электростанций (ГРЭС), обслуживающих крупные промышленные районы, как правило входят конденсационные электростанции, используется органическое топливо и не вырабатывается тепловой энергии наряду с электрической. ТЭЦ работают также на органическом топливе, но в отличие от КЭС наряду с электроэнергией производят горячую воду и пар для нужд теплофикации. До настоящего времени ТЭС производят основную часть вырабатываемой энергии. На этих станциях могут применяться различные виды топливных ресурсов: твёрдые: угли и горючие сланцы, жидкие: мазут, дизельное и газотурбинное топливо и газообразные: природный газ – наиболее экологически чистое энергетическое топливо. На протяжении многих лет наблюдался рост мощностей электростанций по экологическим соображениям. Электростанции с блоками по 300 МВТ обеспечивают экономию топлива почти на 44% по сравнению с электростанциями, сооружавшимися по плану ГОЭЛРО по 10-16 МВТ. ТЭС оказывают отрицательное влияние на окружающую среду, осуществляя выбросы продуктов сгорания, золы тепловые сбросы, выбросы загрязненных сточных вод.

Примерно половина всей белорусской электроэнергии производится на двух ГРЭС – Березовской и Новолукомльской. Новолукомльская ГРЭС была введена в эксплуатацию в 1969г. и 1974г. общая мощность которых составляет 3400 МВт. Березовская ГРЭС во всех отношениях скромнее. Строилась она ещё в начале 60-х, когда энергосистема Беларуси только начала создаваться общей мощностью 920 МВт. Причиной критики в адрес этих электростанций является неэкономичность их работы: КПД ГРЭС составляет 40-45%. Пар выбрасывается в атмосферу невостребованным. По гораздо более экономичному циклу работают ТЭЦ/. Здесь пар не выбрасывается, и КПД ТЭЦ составляет 90%. Всего в РБ насчитывается 20 ТЭЦ. Их совокупная мощность более половины общей мощности белоруской энергосистемы. ТЭЦ в крупных городах строились с тем, чтобы обеспечивать энергопотребности предприятий города.

Гидроэлектростанции. Цель гидроэнергетических установок — преобразование потенциальной энергии воды в механическую энергию вращения гидротурбины. Принцип производства электроэнергии на гидроэлектростанции следующий. С помощью плотины в водохранилище создается запас потенциальной энергии воды. Через подводящий (напорный) водопровод вода под напором подается на турбину, с помощью которой кинетическая энергия падающей воды превращается в механическую энергию вращения турбины и далее вала электрогенератора. КПД превращения энергии воды в электрическую энергию в гидроэнергетических установках оказывается порядка 50%. Поэтому мощность ГЭС, количество и стоимость вырабатываемой ею электроэнергии в конечном итоге зависят от природных условий в районе размещения водохранилища и ГЭС.

В своё время бывший СССР занимал второе место в мире по уровню развития гидроэнергетики. Гидроэлектростанции сооружались каскадами, тогда полнее используются энергетические ресурсы. В бывшем СССР крупнейшим каскадом ГЭС являлся Ангарский и Енисейский.

Объекты малой гидроэнергетики условно делят на два типа: «мини» и «микро».

Микро- (Пико-) ГЭС (менее 5 кВт). Установки небольшие и могут быть с легкостью перенесены в другое место.

Микро-ГЭС от 5 до 100 кВт. Может работать как независимо, так и при подключении к централизованной сети.

Мини-ГЭС (от 100 кВт до 1 МВт). Может работать как независимо, так и при подключении к централизованной сети.

Малые ГЭС (от 1 до 10 МВт). Может работать как независимо, так и при подключении к централизованной сети.

Сегодня мы строим две гидроэлектростанции - на Двине в Полоцке и под Гродно на Немане. Собираемся построить ГЭС на реке Неман, сразу четыре — на реке Западной Двине и каскад ГЭС на Днепре. Ведется строительство современного эффективного энергоблока на Минской ТЭЦ-5, уже модернизируется энергоблоки на Березовской ГРЭС, на Лукомльской ГРЭС. И много чего еще полезного. К 2010 году наши энергетики вводят около тысячи мегаватт новых мощностей.

Крупные гидроэнергетические сооружения часто несут в себе опасность масштабных катастроф. Каждый год в мире происходит 11-15 крупных аварий на плотинах. Крупнейшая катастрофа произошла в 1963 году авария плотины в (Италия) привела к гибели 3 тыс. человек. В 1979 г. авария на плотине в (Индия) унесла около 15 тыс. жизней. В 2001 году в Польше река Висла прорвала дамбы в пяти местах, эвакуированы 12 тысяч человек. В 2002 году в Германии в результате наводнения на Эльбе вода прорвала 7 плотин, было затоплено несколько населенных пунктов. В 2003 году в Китае погибли 72 человека, разрушено 50 тысяч домов. В 2009 Саяно-шушенская ГЭС. Наиболее сложные проблемы гидроэнергетики — ущерб, наносимый окружающей среде водохранилищами (уничтожение флоры, затопление плодородных почв, климатические изменения).

Атомные электрические станции. В настоящее время в мире работает 425 атомных реакторов. Франция получает от АЭС 72,9% электроэнергии, Бельгия – 65%, Швеция – 45%, ФРГ – 30,1%, Япония – 37,7%, Украина – 25%, США – 22,3%, Канада – 15,2%. Чернобыльская катастрофа заставила пересмотреть планы развития атомной энергетики во многих государствах. Так, в США были аннулированы заказы на 173 новых блока АЭС, в Германии на 27, в Англии на 13, во Франции на 12.

Кроме производства энергии, во многих "коммерческих" атомных реакторах ежегодно вырабатывается около 180-220 кг плутония, являющегося сырьем для производства атомных бомб. Пяти килограммов плутония достаточно для производства одной атомной бомбы. Плутоний - самое смертоносное из всех известных веществ. Этот элемент назван так в честь Плутона - бога подземного царства. Одна миллионная грамма плутония (невидимая глазу частица) при вдыхании внутрь может вызвать рак, одна тысячная вызывает фиброз легкого и смерть через несколько лет. Если равномерно распределить один фунт (450 г) плутония по дыхательному тракту всех людей на Земле, он теоретически может вызвать рак легких у каждого жителя.

В пищевой цепи плутоний в больших количествах содержится в рыбе, птице, яйцах и молоке. Он обладает хорошей растворимостью, особенно в хлорированной воде. Частички плутония могут отражается на здоровье нескольких последующих поколений, вызывая множественные генетические повреждения, а поврежденные гены будут передаваться от поколения к поколению.

АЭС является землеемким предприятием. Изъятие земель связано со строительством прудов-охладителей, поселков, санитарно-защитной зон, специальной дорожно-транспортной сети и т.д. Тепловое загрязнение проявляется в воздействии АЭС на поверхностные воды. Расход воды на АЭС в 1,5 раза выше, чем на ТЭС. Хотя сбрасываемые воды условно чистые, однако за счет своей температуры они подогревают воды водоема-приемника. Уровень экологической опасности для водоемов наиболее высок для северных широт и южной части умеренного пояса. Наименьшая уязвимость – 56-60º с.ш.

Ядерные аварии

Использование оборудования с радиоизотопами, а также работа в топливно-энергетическом ядерном цикле сопряжены с авариями. Ежегодно в мире происходят десятки аварий, сопровождающиеся попаданием радиоактивных веществ в окружающую среду. Уже известны более 150 аварий и инцидентов, произошедших в 14 странах мира.

В 1957 г. в 100 км от Челябинска (Россия) на заводе по производству атомного оружия произошел взрыв хранилища жидких отходов. В тот же год на заводе, производившем оружейный плутоний в Великобритании из-за частичного расплавления активной зоны реактора в окружающую среду было выброшены р. вещества. Менее известны населению аварии на исследовательских и военных реакторах. Последние создавались с целью получения военного плутония. На одном из таких реакторов в 1969 г. в США в результате пожара окись плутония загрязнила многие тысячи акров земли.

По данным доклада Австрийского экологического института, на 416 АЭС мира_за период 1988-1993 гг. было выявлено и устранено около 6 тыс. различных неполадок. Аварии происходят и с другими реакторами, установленными, например, на надводных и подводных судах. РО могут попасть в морскую среду и по другим причинам: в результате неудачных запусков боевых ракет; при авариях искусственных спутников Земли с ядерными реакторами; при авариях самолетов – носителей ядерных боеприпасов. Металлические контейнеры для РО разрушаются в морской среде через 10 лет, бетонированные – через 30 лет. Скорость коррозии увеличивается поскольку затопленные объекты состоят из разнометаллических сплавов (обычно коррозия в морской среде за 5 лет съедает до 1 мм металла). Не исключено, что часть из 12 тыс. затопленных с РО контейнеров уже разъедено морской водой. Всего, по данным ам. Журнала «Таймс» на дне Мирового океана находится 6 затонувших АПЛ, 9 атомных реакторов и 50 ядерных боеприпасов. Возможно, уже потекла водородная бомба, потерянная американцами в Тихом океане 30 лет назад. Содержавшийся в ней плутоний найден в морской воде, обнаружена радиоактивность и в районе, где лежат на дне погибшие в те же годы две АПЛ.

По расчетам института ф. химии, первые течи из ядерного реактора АПЛ «Комсомолец», затонувшего в 1989 в Норвежском море на глубине 1689 м в 300 милях от побережья оказались с ядерным реактором и двумя ядерными боеголовками могли появиться уже через 2 года после аварии, а корпуса ракет оказались буквально съедены коррозией в течении нескольких месяцев. Место, где лежит Комсомолец – богатейший рыбопромысловый район, при усвоении плутония рыбами он может беспрепятственно по природной цепочке переходить к человеку. При активном употреблении таких морепродуктов можно ожидать серьезных последствий для человеческого организма.В июле 1961 г. в Северной Атлантике авария на советской атомной подводной лодке К-19, несшей на борту ракеты с ядерными боеголовками, привела к переоблучению_экипажа. Экспозиционная доза в реакторном отсеке превысила 500 рентген. Восемь подводников скончались от лучевой болезни. В живых остался главный старшина, дважды посетивший рёакторный отсек для устранения неисправности и также получивший смертельную дозу радиации. В-апреле 1970 г. вследствие пожара в Бискайском заливе затонула АПЛ К-8 Северного флота-СССР. В 1986 г. в 500 км от Бермудских островов затонула АПЛ К-219 с баллистическикими ракетами на борту.

К тяжелым трагедиям с АПЛ следует отнести и гибель вместе с экипажем АПЛ ВМФ США «Трешер».

Вследствие аварий на спутниках с атомными энергоустановками происходит загрязнение атмосферы радиоактивными веществами. При запуске ракет-носителей, посадке спутников и космических кораблей возможны аварийные ситуации, когда радиоактивный источник может разрушиться и радионуклиды попадут в окружающую среду.

В результате аварии в июне 1969 г. над Индийским океаном американского спутника произошло загрязнение атмосферы плутонием После гибели над Канадой советского_спутника «Космос радионуклиды были обнаружены в лишайниках на площади 124 тыс. км .

В 1968 г. в Гренландии потерпел аварию бомбардировщик ВВС США «Б-52» с четырьмя водородными бомбами на борту. При взрыве бомбы не взорвались. Однако одна из них, пробив лед, ушла на дно. В бомбе могла возникнуть трещина, что, естественно, привело бы к загрязнению среды радиоактивностью

Ядерные испытания

Серьезное загрязнение биосферы вызвали ядерные взрывы, производившиеся в XX в. Ядерные испытания были начаты в 1945 г. Только СССР до1991 произвел около 700 таких взрывов, в число которых входят взрывы на Семипалатинском полигоне и на Новой Земле мирные ядерные взрывы. Мощность некоторых из таких «мирных» взрывов достигала 100 килотонн и более.

В рамках проекта переброски северных рек в Волгу предусматривалось осуществлении еще_250 ядерных взрывов, что снизило бы стоимость проекта в 3-3,5 раза.

США за время испытания ядерного оружия и его применения произвели 1080 ядерных взрывов, что было больше, чем СССР.

1963 г. в Москве был подписан Договор о запрещении испытания ядерного оружия в трех средах -космосе, атмосфере и под водой. После 1963 г. основные ядерные державы продолжали испытание атомного оружия под землей. Особенно Китай и Франция. Франция проводила испытания довольно долго, ссылаясь на доработку и завершение своей ядерной программы. Еще в конце 1995 - начале 1996 г. они продолжались на атолле.

В научных журналах и на конференциях живо обсуждается проблема уничтожения озонового слоя в результате запусков космических аппаратов. Однако до сих пор не было сводки всех известных данных по влиянию космической деятельности на ближний космос, атмосферу и поверхность Земли. Почему дату запуска первого космического спутника Земли приходится воспринимать, как формальное начало космической эры. Да потому, что фактически уже в начале 1956 года советская "Ракета впервые в мире пронесла через космос головную часть с атомным зарядом. Пролетев положенные 1200 км после старта (с полигона в Капустином Яре, Астраханская область), головка без разрушения дошла до Земли в районе Аральских Каракумов. Сработал ударный взрыватель и наземный ядерный взрыв ознаменовал в истории человечества начало ракетно-ядерной эры.

Одним из негативных последствий космической активности является загрязнение ближнего космоса "космическим мусором". Так во время полета американского корабля "Спейс Шаттл" в его иллюминатор попала частица мусора и оставила воронку диаметром 2,4 мм и глубиной 0,63 мм, повредив стекло. Исследование показало, что повреждение вызвано частицей краски величиной с крупинку соли, т.е. диаметром около 0,2 мм встретившаяся с иллюминатором с относительной скоростью 6 км/с. Космический мусор накапливается в ОКП в обширной области высот от 400 км до 2000 км. Между тем, среднее время жизни в верхней атмосфере частиц космического мусора составляет порядка 100 лет. Радиоактивное загрязнение ОКП связано с широким использованием в космонавтике ядерных энергетических источников. Наиболее широко ядерные реакторы использовались на отечественных спутниках серии "Космос". Эти реакторы работали на сплавах или соединениях урана. В настоящее время в ОКП на высотах 800-1000 км находится около 50 объектов с радиоактивными фрагментами. Возникающее радиоактивное загрязнение может представлять опасность для работ навигационных систем, метеоспутников и систем наблюдения за природными ресурсам которые используют близкие орбиты. В октябре 1997 г. была запущена космическая станция с 32,75 кг плутония -238 к Сатурну, которая пролетела в 312 милях от Земли в 1999 г. Из 41 советских (российских) космических аппаратов, использовавших ядерные энергетические установки, шесть потерпели аварии. Таким образом, надежность таких спутников не превышает 85,4 %, уровень заведомо неприемлемый. космонавтика остается сферой особо рискованной деятельности, причем опасные последствия этого риска распространяются не только на прямых ее участников этой, но и на человечество в целом. Основными вредными факторами, влияющими на состояние окружающей среды являются большие выбросы продуктов сгорания при старте. К нежелательным последствиям в районе старта ракет-носителей могут так же привести выбросы хлористого водорода и окислов алюминия. Эти выбросы могут вызвать выпадение кислотных дождей, изменение погодных условий на прилегающих территориях. Так, только в 1996 г. в мире произошло 4 аварии РН при запусках. Китай при старте с космодрома вследствие потери управляемости, со взрывом, падением фрагментов на населенный пункт, разрушено и повреждено большое количество домов. Погибло не менее 6, ранено более 100 человек. РН при пуске с космодрома Французская Гвиана на 40 с полета РН была аварийно подорвана для того, чтобы избежать падения на г.Куру. Большая часть обломков упала в радиусе 5 км, отдельные - до 17 км. Причинен материальный ущерб в сотни миллионов долларов, а также экологический ущерб природной среде. Люди, живущие в радиусе 25 км от космодрома, в течение 3-х суток жаловались на жжение в глазах, проблемы со зрением и слухом.

Существует высокий не менее 3 %, риск аварий при запуске объектов. При авариях РН, которые, как правило, сопровождаются крупными пожарами и взрывами с мощными акустическими воздействиями. "От рева двигателей находящиеся поблизости здания колебались, как при землетрясении. В 5 км от стартового комплекса рухнула крыша павильона телевизионной компании. Возникший грохот, по уровню шума, был сравним с извержением в 1883 г. вулкана Кракатау в Зондском проливе. Вызванная работой двигателей воздушная ударная волна была зарегистрирована в 1770 км от места старта".

При возвращении и вхождении в плотные слои атмосферы, на высотах ниже 20 км и до момента приземления, остатки топлива сливается в атмосферу. Абсолютным чемпионом" по вредным воздействиям на атмосферу является "Протон" - самая мощная и надежная из всех эксплуатируемых ракет подобного класса в России и мире. В результате 255 запусков РН "Протон" с 1965 г. по 1998 г., с учетом аварий, только гептила пролилось на землю не менее 500-600 т. "Жители села (Алтай) рассказывают, что первый "ракетопад" у них случился в 1959 году. В районе "приземления" ракет на альпийских лугах стал гибнуть крупный рогатый скот, лошади, овцы. Была уничтожена вся растительность. Исчезли яркие высокогорные цветы. Улетели птицы. Из лесов ушли лоси, медведи. В лесу - мертвая тишина". "Жители окрестных сел стали неожиданно седеть, уже стали нормой повышенное кровяное давление, заболевание почек и печени, у школьников с 1992 года почему-то начали выпадать волосы. Помимо этого зарегистрировано много случаев рака. В дополнение ко всему возникли странные психические заболевания, которые выражаются в агрессии по отношению к близким, родным. После 1991 года участились самоубийства, в том числе и детские. Врачи больницы отмечают увеличение случаев появления на свет детей с уродствами, несовместимыми с жизнью. В этом отношении Алтаю "повезло" больше всех: на его территории расположены сразу два полигона - Российского космического агентства и Минобороны. Жители рассказывают, что среди рыбы, которую издавна ловят в местной речке, попадаются двухголовые экземпляры, а у коров иногда рождаются безногие телята. В большом количестве рождаются дети с желтой кожей, известные в широких научных кругах как "желтые дети". Между тем, в топке военно-космических расходов США, СССР, Францией, Китаем сожжено, по расчетам, более восьми триллионов долларов. Даже части этой суммы было бы достаточно, чтобы обеспечить людей качественной питьевой водой и достаточным количеством пищи, найти эффективные средства лечения СПИДа и любых других заболеваний.

За и против АЭС в Беларуси

Площадка для строительства. Территорию Беларуси пересекает несколько геологических разломов, строительство. Исходно опасного объекта на таких территориях категорически недопустимо. Почему-то, никого не остановил тот факт, что эта площадка - сейсмоопасная зона, в 1909 году там было землетрясение в семь баллов, и в результате - разлом земной коры.

Хранилища радиоактивных отходов — отсутствуют, а эти объекты не менее опасны, чем сами АЭС. Белорусская АЭС будет построена на Островецкой площадке, в Гродненской области. Недалеко расположен национальный парк Нарочанский — самое популярное место отдыха в Беларуси (озеро Нарочь находится всего в 30 км от места строительства станции

Атомные станции почти никогда не окупаются. Из эксплуатации выведено более 100 атомных реакторов, и ни один из них не проработал и 20 лет, хотя изначально планировалось, что реакторы будут работать не меньше 30 лет. Окупаться она, по идее, начнёт только через 14 лет. Но, ведь к этому времени, оборудование устареет и встанет выбор: или старое оборудование и угроза катастрофы. Для энергетической безопасности Беларуси необходимо не строить АЭС, а модернизировать тепловые станции. Сегодня ни одна из тепловых станций не работает на полную мощность. Связано это в первую очередь с устаревшим оборудованием. Значит, надо его модернизировать.