Болятко Екология ядерной и возобновляемой енергетики 2010
.pdf
Таблица 9.5
Потерянные годы жизни населения Европы (чел·лет/ТВт·ч) при производстве электроэнергии, выработанной
на основе различных источников энергии
Источник |
Уголь |
Уголь |
Природ- |
Солнечная |
Ядерная |
Ветровая |
энергии |
бурый |
каменный |
ный газ |
энергетика |
энергетика |
энергетика |
Потерян- |
|
|
|
|
|
|
ные годы |
164 |
136 |
44 |
14 |
7 |
3 |
жизни |
Различные энерготехнологии традиционно не включают в тариф на производимую электроэнергию затраты на экологические мероприятия (рекультивацию карьеров, нефтяных и газовых скважин, восстановление природных ландшафтов в местах добычи ископаемых, утилизацию отходов производства и т.п) и тем самым перекладывают эти затраты на другие предприятия или на общество в целом (табл. 9.6). Прежде всего это касается энергетики на углеводородном топливе. Обращают на себя внимание очень низкие внешние затраты ядерной энергетики. Это связано с тем, что ядерная энергетика – единственная энерготехнология, которая в тарифе на производимую электроэнергию учитывает затраты на обращение с отработанным топливом и другие задачи экологической безопасности.
Таблица 9.6
Внешние затраты на сохранение окружающей среды при производстве электроэнергии в странах ЕС, евро/МВт [7]
Источник/технология |
Затраты |
Уголь |
20–150 |
Нефть |
30–110 |
Газ |
10–40 |
Ядерная энергия |
2–7 |
Биомасса |
30 |
ГЭС |
10 |
Солнечная энергия |
6 |
Ветер |
3 |
251
Важным социально-экономическим эффектом развития энерготехнологий, наряду с их энергоэффективностью и экологичностью, является создание новых рабочих мест. В частности, технологии, связанные с использованием биомассы, создают предпосылки повышения занятости в сельскохозяйственном секторе и лесной промышленности (табл. 9.7). Как следует из таблицы, за исключением солнечных батарей, энерготехнологии на возобновляемых источниках более трудоёмки на стадии строительства, нежели эксплуатации и обслуживания.
Таблица 9.7 Уровень занятости населения в различных энерготехнологиях
(число рабочих мест/МВт)
Технология |
Строительство |
Эксплуатация |
Ветровая энергия |
2,6 |
0,2 |
Геотермальная энергия |
4,0 |
1,7 |
Солнечные элементы |
7,1 |
0,1 |
Солнечное тепло |
5,7 |
0,2 |
Биогаз |
3,7 |
2,3 |
Природный газ |
1,0 |
0,1 |
Контрольные вопросы и задания
1.Перечислите некоторые социально-экономические и экологические проблемы использования возобновляемых источников энергии.
2.В чём проявляется взаимосвязь проблем экологии и экономики?
3.Что является экологическим, социальным, экономическим результатом природоохранных мероприятий?
4.Что такое механизм управления экологической безопасностью и охраной окружающей среды?
5.Каковы принципы управления экологической безопасно-
стью?
6.Каковы особенности рыночного механизма природоохранной деятельности?
7.Почему необходимо экологическое страхование?
252
Список литературы
1.Харитонов В.В. Энергетика. Технико-экономические основы. Учебное пособие. М.: МИФИ, 2007. – 328 с.
2.Шевелев Я.В., Клименко А.В. Эффективная экономика ядерного топливно-энергетического комплекса. М.: РГГУ, 1996. – 736 с.
3.Рачков В.И., Тюрин А.В., Усанов В.И., Вощинин А.П. Эффективность ядерной энерготехнологии: системные критерии и направления развития. М.: ЦНИИАТОМИНФОРМ, 2008. – 228 с.
4.Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (вторая редакция) / М-во экон. РФ, М-во фин. РФ, ГК по стр-ву, архит. и жил. политике: рук.авт.кол.: Коссов В.В., Лифшиц В.Н., Шахназаров А.Г. М.: ОАО «НПО «Изд-во «Экономика», 2000. – 421 с.
5.Economic Evaluation of Bids for Nuclear Power Plants. Technical Reports, Series No 396, IAEA, Vienna, 2000. (Серия технических отчетов
№396. Экономическая оценка тендерных предложений в отношении атомных электростанций. МАГАТЭ, Вена, 2000).
6.Экономика ядерной энергетики (конспект лекций): Учебное пособие / Под ред. проф. В.В. Харитонова. М.: МИФИ, 2004. – 280 с.
7.Volker Quaschning. Understanding renewable energy systems. Carl Hanser Verlag GmbH & Co KG, 2005.
8.Возобновляемая энергия в России: от возможности к реальности. ОЭСР/МЭА, 2004.
9.Поленов Б.В. Защита жизни и здоровья человека в XXI веке. Восемь основных источников опасности для человечества. М.: ООО «Группа ИДТ», 2008.
253
|
Приложение 1 |
|
Основные и некоторые производные единицы СИ |
||
|
|
|
|
Единица |
|
Величина |
наименование |
обозна- |
|
чение |
|
|
|
|
Основные единицы |
|
|
Длина |
метр |
м |
Масса |
килограмм |
кг |
Время |
секунда |
с |
Сила электрического тока |
ампер |
А |
Температура |
кельвин |
К |
Количество вещества |
моль |
моль |
Сила света |
кандела |
кд |
Дополнительные единицы СИ |
|
|
Плоский угол |
радиан |
рад |
Телесный угол |
стерадиан |
ср |
Производные единицы |
|
|
Площадь |
квадратный метр |
м2 |
Объем |
кубический метр |
м3 |
Плотность |
килограмм на куб. метр |
кг/м3 |
Энергия, работа, теплота |
джоуль |
Дж |
Электрический заряд |
кулон |
Кл |
Удельное количество теплоты |
джоуль на килограмм |
Дж/кг |
Энтропия |
джоуль на кельвин |
Дж/К |
Поток энергии, мощность |
ватт |
Вт |
Интенсивность излучения |
ватт на кв. метр |
Вт/м2 |
Активность радионуклида |
беккерель |
Бк |
Удельная активность |
беккерель на килограмм |
Бк/кг |
Объемная активность |
беккерель на куб. метр |
Бк/м3 |
Поглощенная доза |
грей |
Гр |
Эквивалентная доза |
зиверт |
Зв |
Коллективная доза |
человеко-зиверт |
чел.-Зв |
254
Приложение 2
Внесистемные единицы и соотношения с единицами СИ
Внесистемная единица |
Соотношения |
|
|
|
с единицами СИ |
Наименование |
Обозначение |
|
|
|
|
Ангстрем |
Å |
1 Å = 10–10 м |
атмосфера |
атм |
1 атм = 1,01·105 П |
тонна |
т |
1 т = 103 кг |
литр |
л |
1 л = 1 дм3 |
баррель (нефтяной) |
бар |
158,988 дм3 |
гектар |
га |
1 га = 104 м2 |
год |
год |
1 год = 3,1536·107 с |
лошадиная сила |
л. с. |
1 л.с. = 735 Вт |
электрон-вольт |
эВ |
1 эВ= 1,602·10–19 Дж |
эрг |
эрг |
1 эрг = 1,0·10–7 Дж |
британская тепловая единица |
БТЕ |
1 БТЕ = 1055 Дж |
тонна нефтяного эквивалента |
ТНЭ |
1 ТНЭ = 41 ГДж |
квадриллион |
Q |
1 Q = 1018 БТЕ |
тонна условного топлива |
т у.т. |
1 т у.т. = 2,93·1010 Дж |
калория |
кал |
1 кал = 4,1868 Дж |
кюри |
Ки |
1 Ки = 3,7·1010 Бк |
рентген |
Р |
1 Р = 2,58·10–4 Кл/кг |
рад |
рад |
1 рад = 0,01 Гр |
бэр |
бэр |
1 бэр = 0,01 Зв |
барн |
б |
1 б = 10–28 м2 |
градус Цельсия |
°С |
°С = К-273 |
|
|
|
255
Приложение 3
Десятичные кратные и дольные единицы
|
Множи- |
Приставка |
Обозна- |
|
Множи - |
Приставка |
Обозна- |
|
|
|
тель |
|
|
чение |
|
тель |
|
чение |
|
|
101 |
дека |
|
да |
|
10 – 1 |
деци |
д |
|
|
102 |
гекто |
|
г |
|
10 – 2 |
санти |
с |
|
|
103 |
кило |
|
к |
|
10 – 3 |
милли |
м |
|
|
106 |
мега |
|
М |
|
10 – 6 |
микро |
мк |
|
|
109 |
гига |
|
Г |
|
10 – 9 |
нано |
н |
|
|
1012 |
тера |
|
Т |
|
10 – 12 |
пико |
п |
|
|
1015 |
пета |
|
П |
|
10 – 15 |
фемто |
ф |
|
|
1018 |
экса |
|
Э |
|
10 – 18 |
атто |
а |
|
|
1021 |
зетта |
|
З |
|
10 – 21 |
зепто |
з |
|
|
1024 |
йотта |
|
И |
|
10 – 24 |
йокто |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 4 |
||
|
|
Физические постоянные |
|
|
|||||
Скорость света в вакууме, м/с....................................................... |
|
|
2,998·108 |
|
|||||
Постоянная Планка, Дж·с.............................................................. |
|
|
|
|
6,626·10–34 |
||||
Заряд электрона, Кл........................................................................ |
|
|
|
|
1,602·10–19 |
||||
Масса покоя электрона, кг............................................................. |
|
|
|
|
9,11·10–31 |
||||
Число Авогадро, моль–1 ................................................................. |
|
|
|
|
6,023·1023 |
|
|||
Объем моля идеального газа, м3/моль |
.......................................... |
|
2,24·10–2 |
||||||
Постоянная Стефана – Больцмана, Вт ............................./(м2·К4) |
|
5,67·10–8 |
|||||||
Постоянная Вина, м·К.................................................................... |
|
|
|
|
2,90·10–3 |
||||
Плотность воды, кг/м3 .................................................................... |
|
|
|
|
1000 |
|
|||
Плотность льда, кг/м3 ..................................................................... |
|
|
|
|
910 |
|
|||
Плотность воздуха, кг/м3 ............................................................... |
|
|
|
|
1,29· |
|
|||
Теплоемкость воды, кДж/(кг·К) .................................................... |
|
|
4,18 |
|
|||||
Теплоемкость льда, кДж/(кг·К) ..................................................... |
|
|
2,10 |
|
|||||
Удельная теплота испарения воды, кДж ................................../кг |
|
2260 |
|
||||||
Коэффициент объемного расширения .........................воды, К–1 |
|
1,5·10–4 |
|||||||
Радиус земного шара, м ................................................................. |
|
|
|
|
6,4·106 |
|
|||
Площадь земного шара, м2 ............................................................ |
|
|
|
|
5,1·1014 |
|
|||
Масса воды Мирового океана, кг.................................................. |
|
|
1,38·1021 |
|
|||||
Масса атмосферы Земли, кг........................................................... |
|
|
|
|
5,1·1018 |
|
|||
Солнечная постоянная, Вт/м2 ........................................................ |
|
|
1367 |
|
|||||
Радиус Солнца, м............................................................................ |
|
|
|
|
7,0·108 |
|
|||
Масса Солнца, кг............................................................................ |
|
|
|
|
2,0·1030 |
|
|||
256
Приложение 5
ТЕХНИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТЕРМИНЫ
Абсорбция – поглощение вещества или энергии всей массой поглощающего тела.
Авария ядерная – связана с выходом в окружающую среду радиоактивных материалов и ионизирующих излучений, приводящих к значительному облучению персонала, населения и окружающей среды.
Адсорбция – поглощение вещества из газообразной среды или раствора поверхностью другого вещества. Десорбция – противоположный процесс.
Активная зона реактора – центральная часть реактора, в которой находится ядерное топливо, протекает цепная ядерная реакция и выделяется энергия.
Активность – число спонтанных ядерных превращений, происходящих в радионуклиде за единицу времени.
Алармизм – наука, которая акцентирует внимание на катастрофических последствиях воздействия человека на природу.
Альбедо Земли – отношение солнечной радиации, отражаемой Землей с ее атмосферой в мировое пространство, к солнечной радиации, поступающей на границу атмосферы. Средняя величина – 33 %.
Аридизация – процесс уменьшения степени увлажнения территорий, который вызывает сокращение биологической продуктивности экосистем за счёт уменьшения разницы между осадками и испарением.
Атмосфера – газообразная оболочка планеты, на Земле состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли. Условно она делится на следующие слои.
Нижний слой (тропосфера) простирается до высоты 8–10 км в полярных областях, 10–12 км – в умеренных широтах, 16–18 км – на экваторе. Здесь сосредоточено более 80 % массы атмосферного воздуха и почти весь водяной пар. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,7 °С/100 м.
Выше – стратосфера с верхней границей на высоте 50–55 км, на высотах 20–25 км – максимальная концентрация озона. Температура с ростом высоты возрастает до 0 °C.
Следующий слой – мезосфера, верхняя граница которого находится на высоте 80–85 км. Температура с высотой понижается на 0,3 °С на каждые 100 м. Основным энергетическим процессом является лучистый теплообмен.
257
Затем до высоты 800 км – термосфера. Она состоит из ионосферы и магнитосферы. Температура растет до высот 200–300 км, где достигает значений 1500 К, после чего остается постоянной. В ионосфере солнечная радиация и космическое излучение вызывают ионизацию воздуха («полярные сияния»). Выше расположена магнитосфера, которая представляет собой наружный край магнитного поля Земли.
И наконец, внешний слой атмосферы – экзосфера. Температура достигает значения 3000 К. На больших высотах Земли (2–3 тыс. км) экзосферу образуют почти исключительно атомы водорода, ниже заметную долю составляют атомы гелия.
Апвеллинг – подъём океанических холодных глубинных вод, богатых биогенными химическими элементами. Зоны апвеллинга одни из самых богатых регионов морского рыбного промысла.
Аэрация – естественное или искусственное поступление воздуха в ка- кую-нибудь среду.
Биогаз – смесь газов (метан, углекислый газ, примеси других газов), образующаяся в процессе разложения отходов (навоза, соломы и т.п.) или органических бытовых отходов анаэробными организмами при участии бактерий метанового брожения.
Биогеохимические круговороты – переход питательных веществ от неживой природы (из запасов атмосферы, гидросферы и земной коры) к живым организмам и обратно в неживую среду с использованием солнечной энергии.
Биомасса – любые вещества животного или растительного происхождения в составе как неживых, так и живых организмов.
Биологическая продуктивность (БП) – способность сообщества на ос-
нове использования вещества и энергии к воспроизводству органического вещества; выражается в массовых или энергетических единицах на единицу площади. БП первичная – прирост биомассы автотрофных организмов за единицу времени. БП вторичная – прирост биомассы гетеротрофов за единицу времени.
Биосфера – самая крупная экосистема Земли, состав и энергетика которой определены работой живого вещества.
Биота – совокупность видов живых организмов, объединённых общей областью распространения.
Биотопливо – любая биомасса, способная, сгорая, давать энергию, а также органические отходы, способные при брожении давать тепло.
Бридер – реактор-размножитель.
ВВЭР-1000(440) – водо-водяной энергетический реактор мощностью 1000(440) МВт (эл.) – легководный реактор, в котором вода находится под давлением, достаточным для предотвращения ее закипания и в то же вре-
258
мя обеспечивающим высокую температуру теплоносителя (воды). В западных странах этот тип реакторов обозначают PWR.
Возобновляемые ресурсы – ресурсы, темпы потребления которых не должны превышать темпов регенерации (почвы, вода, лес и др.).
Гелиоэнергетика – энергетика, основанная на использовании солнечной энергии.
Дампинг – сброс, захоронение отходов в океане и его морях. Дезактивация – удаление или снижение радиоактивного загрязнения с
какой-либо поверхности или из какой-либо среды.
Делимый нуклид – нуклид, который делится под действием нейтронов, если их энергия превышает определенный порог.
Делящийся нуклид – нуклид, способный претерпеть ядерное деление в результате взаимодействия с медленными (тепловыми) нейтронами. Существуют три наиболее важных делящихся нуклида, представляющих интерес ядерной энергетике: природный уран-235 и два искусственных (уран-233 и плутоний-239).
Доза излучения – средняя энергия, поглощенная единицей массы облученного вещества. Мощность дозы – значение дозы в единицу времени.
Допустимая антропогенная нагрузка (ДАН) – отклонение от нормаль-
ного состояния экосистемы не превышает естественных изменений. Загрязнение окружающей среды − поступление в окружающую среду
вещества или энергии, свойства, местоположение или количество которых оказывают негативное воздействие на окружающую среду.
Закон неограниченности прогресса – развитие от простого к сложному неограниченно.
Закон «Об использовании атомной энергии» (принят в 1995 г. в дейст-
вующей редакции 2009 г.). Определяет правовую основу и принципы регулирования отношений, возникающих при использовании атомной энергии. Направлен на защиту здоровья и жизни людей, охрану окружающей среды, защиту собственности при использовании атомной энергии, призван способствовать развитию атомной науки и техники, содействовать укреплению международного режима безопасного использования атомной энергии.
Закон «О радиационной безопасности населения» (принят в 1996 г. в
редакции 2008 г.). Определяет правовые основы обеспечения радиационной безопасности населения в целях охраны его здоровья.
Закон снижения энергетической эффективности природо-
пользования – со временем при получении из природных систем полезной продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии.
Замедлитель – материал, используемый в активной зоне ядерного реактора для уменьшения энергии (скорости) нейтронов, образующихся в результате деления атомных ядер.
259
Кальдарий (от лат. calda – тёплая вода) – горячее пространство с нагретой водой или с бассейном, наполненным тёплой водой.
Канцероген – вещество или физический агент, способствующие возникновению злокачественных новообразований.
Качество окружающей среды − состояние окружающей среды, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями и их совокупностью.
Киотский протокол – международное соглашение о сокращении выбросов парниковых газов в атмосферу для сдерживания глобального потепления, подписанное в 1997 г. в Киото (Япония).
Коллективная доза – сумма средних эффективных доз в облученных группах лиц, умноженных на число лиц в каждой группе. Единица измерения является человеко-зиверт (чел.-Зв).
Коммитментная доза – ожидаемая к 70-му году жизни эффективная и поглощённая в отдельных органах и тканях доза.
Кондиционирование радиоактивных отходов – перевод отходов в форму, пригодную для транспортировки, хранения и захоронения.
Остекловывание – отверждение жидких РАО путем смешивания их со стеклообразующимися материалами.
Легководный реактор – ядерный реактор, в котором используется обычная («легкая») вода в качестве замедлителя нейтронов и теплоносителя. BWR – обозначение для зарубежных водо-водяных кипящих корпусных реакторов, в которых и теплоносителем, и замедлителем является обычная вода, кипящая в активной зоне. PWR – обозначение для зарубежных водо-водяных корпусных реакторов, в которых и теплоносителем, и замедлителем является обычная вода, находящаяся под давлением.
Летальная доза (LD) – минимальное количество ядовитого вещества, попадание которого в организм приводит к его смерти. LD5030 – летальная
доза облучения, при которой гибнет 50 % популяции в течение первых 30 дней.
Литосфера – верхняя оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю мантию. Мощность литосферы до 200 км, в том числе земной коры – 75 км на континентах и 10 км подо дном океана.
МОКС-топливо – плутоний, выделяемый при переработке ОЯТ, а также утилизации оружейного плутония, является основой смешанного оксидного уран-плутониевого топлива для последующего использования в ядерных реакторах атомных электростанций.
Невозобновляемые ресурсы – ресурсы, темпы потребления которых не должны превышать темпов их замены на возобновляемые ресурсы (ископаемое топливо, минеральные руды, грунтовые воды).
260
