Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(РГГМУ)

Допущен(а) к защите Зав. Кафедрой, к. ф. н., доцент: А. А. Алимов

Кафедра социально-гуманитарных наук

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

БАКАЛАВРА

Сравнительный анализ влияния деятельности атомных электростанций на окружающую среду (на примере Калининской АЭС и Ленинградской АЭС)

Выполнила: С. И. Арсеньева

гр. Э-478

Руководитель: доцент, к.ф.н.

А. А. Алимов

Санкт-Петербург 2015

Оглавление

Стр

Введение

Современная эпоха - это эпоха бурного развития науки и техники, гигантского увеличения ее активной творческой деятельности, демографического взрыва - неконтролируемого роста населения Земли, количество которого превысило критическую черту, поэтому чрезвычайно обострились многие проблемы, а среди них одна из главных - проблема взаимосвязи общества и природы, человека и окружающей среды.

Растущее с каждым годом антропогенное воздействие на окружающую среду, ее загрязнение различными отходами производства, наряду с чрезмерным использованием природных ресурсов, стали предметом широкого обсуждения и всестороннего изучения. Это проблема пристального внимания таких международных организаций, как ООН, ЮНЕСКО, Всемирной организации по охране окружающей среды (ЮНЕП), Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ).

Самое существенное антропогенное воздействие на окружающую среду в современную эпоху оказывает промышленность, энергетика, сельское хозяйство и транспорт.

Основой развития человеческой цивилизации является энергетика. От ее состояния зависят темпы научно-технического прогресса и производства и жизненного уровня населения. Но, как свидетельствуют статистические данные, примерно 80% всех видов загрязнения воздуха - следствие энергетических процессов (добыча, переработка и использование энергоресурсов).

Рывок в развитии науки и технологий, вызванный созданием ядерного оружия, позволил существенно расширить сферы энергетического применения. Были созданы атомные электростанции, ядерно-энергетические установки для подводных и надводных кораблей, космоса.

Всего за сто лет атомная энергетика прошла путь от первых лабораторных экспериментов и установок (1890–1940 гг.) до строительства и эксплуатации крупных атомных электростанций (АЭС) различных типов и мощностей (с 1954 г. до настоящего времени).

Атомная энергетика, как и любая другая современная сложная технология, воплощенная в технику, используемую человеком, связана с определенным риском для отдельной личности, общества и окружающей среды. На ряде объектов ядерной энергетики и ядерно-топливного цикла, произошли тяжелые аварии, которые явились следствием переоценки «зрелости» технологии на этапе ее ускоренного развития.

В 1990–2000 гг. в результате Чернобыльской катастрофы, а также трагических событий на японской станции Фукусимы в мире резко сокращается строительство новых блоков АЭС, а в большинстве стран вообще был объявлен мораторий на их строительство. Однако предпринятые серьезные усилия по обеспечению безопасности эксплуатируемых АЭС позволили в начале XXI в. в значительной мере восстановить доверие общества к атомной энергетике. В частности, по заявлению правительства ФРГ эта страна не только не будет строить новые АЭС, но, возможно и выведет и рабочего цикла те, которые на данный момент производят электроэнергию.

Тем не менее, следует подчеркнуть, что кроме двух выше названных катастроф имели место и другие, однако значительно меньшего масштаба. Согласно данным, приведенным В.И. Измалковым и А.В. Измалковым, за последнюю четверть ХХ века произошло восемь серьезных аварий, в том числе с расплавлением активной зоны и повреждением защитной оболочки ядерной установки, а также возникло более 30 пожаров. Общее же число опасных происшествий за этот период, по данным Международной информационной системы базы данных по инцидентам АЭС, составило 247 [1].

Топливно-энергетический цикл АЭС предусматривает добычу урановой руды и извлечения из нее урана, переработку этого сырья на ядерное топливо (обогащение руды), использование топлива в ядерных реакторах, химическую регенерацию отработанного топлива, обработку и захоронение радиоактивных отходов. Все составляющие этого цикла сопровождаются чрезвычайно опасным загрязнением природной среды.

Загрязнение начинается на стадии добычи сырья, то есть на урановых рудниках. После извлечения урана из руд остаются огромные отвалы слабо- радиоактивных пустых пород - до 90% добытой из недр пор руды. Эти отвалы загрязняют атмосферу радиоактивным газом радоном, очень опасным, который вызывает рак легких.

АЭС - это предприятие, которое наряду с электроэнергией вырабатывает большое количество чрезвычайно опасных веществ. Радиация имеет такую особенность: все, что соприкасается с радиоактивным материалом, само становится радиоактивным.

Тем не менее, ядерная физика смогла продемонстрировать свою жизнеспособность, экологическую привлекательность и возможность безопасного и конкурентоспособного обеспечения энергопотребностей общества. Поэтому дальнейшее её развитие возможно лишь при условии создания высоко безопасных, экологически чистых и высокоэкономичных атомных электростанций.

В целом, по сравнению с тепловыми и гидроэлектростанциями АЭС обладают рядом преимуществ:

- АЭС можно строить в любом районе, независимо от его энергетических ресурсов, но с учетом геолого-географических особенностей соответствующего региона;

- атомное топливо отличается большим содержанием энергии (в 1 кг основного ядерного топлива – урана, содержится энергии столько же, сколько в 2500 т угля).

- в условиях безаварийной работы (в отличие от ТЭС), АЭС не дают выбросов в атмосферу и не поглощают кислород.

Но работа АЭС имеет и негативные последствия:

- существуют трудности в захоронении радиоактивных отходов, которое более правильно называть «отработанной ядерное топливо». Для их вывоза со станций сооружаются контейнеры с мощной защитой и системой охлаждения. Захоронение производится в земле на больших глубинах в геологически стабильных пластах;

- катастрофические последствия аварий на наших АЭС как следствие несовершенной системы защиты, или нарушения техники безопасности;

- тепловое загрязнение водоемов, используемых АЭС.

Вместе с тем необходимо констатировать, что в практике эксплуатации энергетических и промышленных объектов не существует технических систем со стопроцентной надежностью и у каждой из них есть своя доля риска. Анализ риска в виде возможных отрицательных последствий требует учета и соизмеримости с ним пользы, которую приносит тот или иной процесс хозяйственной деятельности. Все познается в сравнении, поэтому мы можем оценить лишь сравнительную безопасность какой-либо деятельности по отношению к другим видам, принятым обществом.

На современном этапе развития общества уже практически всем стало очевидно, что «экологически чистых» или «абсолютно безопасных» энергетических технологий быть не может. Использование каждой из них для выработки электроэнергии неизбежно сопровождается тем или иным видом отрицательных воздействий.

Поэтому, как любой крупный энергетический или промышленный комплекс, АЭС и другие объекты инфраструктуры ядерно-топливного цикла (ЯТЦ) при их эксплуатации выступают источниками определенного техногенного влияния на природную среду и системы жизнедеятельности человека. Этим и определяется актуальность данной проблемы.

Исследованию проблемы воздействия деятельности атомных электростанций на окружающую среду и человека в последнее время посвящено много публикаций, выпущено достаточно научного материала – книг, статей и пр., которые составили теоретическую основу для нашей работы:

- в области атомной энергетики: В.В. Бадева, Ю.А. Егорова, С.В. Казакова, А.М. Букринского, В.А. Сидоренко, Н.А. Штейнберга, В.А. Чуяновой [6, 7, 10];

- в области радиоэкологии: В.С. Савенко, Р.М. Алексахина, И.И. Крышева, С.В. Фесенко, Н.И. Санжаровой, В.К. Сахарова [3, 8];

- в области экологической безопасности и управления риском: В. И. Измалкова, А. В. Измалкова [1].

Целью работы является выявление степени воздействия деятельности атомных электростанций на состояние окружающей среды и человека на примере Калининской АЭС и Ленинградской АЭС.

Наша цель может быть достигнута решением следующих задач:

а) дать понятие энергетики как отрасли промышленности;

б) представить общую характеристику деятельности атомных электростанций;

в) выявить проблемы воздействия атомной энергетики на окружающую среду и человека;

г) оценить степень воздействия КАЭС И ЛАЭС на окружающую среду и человека;

д) осуществить сравнительный анализ влияния деятельности двух электростанций на окружающую среду и человека;

е) оценить степень природоохранной деятельности на станциях и состояние территорий расположения КАЭС и ЛАЭС.

Объектом исследования в данной работе является состояние окружающей среды и система жизнедеятельности человека с учетом определенного влияния АЭС на окружающую среду и человека.

Предмет исследования – механизм управления деятельности атомных электростанций, в частности, Калининской АЭС и Ленинградской АЭС.

Для решения поставленных задач в работе применялись такие общенаучные методы, как системный анализ и сравнительный метод, что дало возможность выявить обратные связи в рамках деятельности АЭС на соответствующих территориях.

Новизна исследования заключается в том, что мы обратились к документам, ранее не входившим в научные работы в комплексном подходе, поскольку сама проблема зависит от действий различных факторов (климатических, химических, физических, биотических).

Работа состоит двух глав, введения и заключения. В тексте представлено достаточно таблиц и диаграмм, характеризующих воздействие исследуемых атомных электростанций на окружающую среду.

Глава 1. Посвящена общей характеристике деятельности атомных электростанций и их влиянию на окружающую среду. Более подробно рассмотрено понятие электроэнергетики, устройство атомных электростанций, потенциальное воздействие АЭС на окружающую среду (сбросы и выбросы загрязняющих веществ, отходы).

Глава 2. Посвящена сравнительному анализу влияния деятельности КАЭС и ЛАЭС на окружающую среду и человека по следующим аспектам: характеристика станций, обеспечение экологической безопасности на объектах, забор воды из водных источников, сбросы в открытую гидрографическую сеть, выбросы в атмосферный воздух, отходы, реализация экологической политики, состояние территории расположения станций и состояние здоровья населения.

1 Характеристика деятельности атомных электростанций и их влияния на окружающую среду

1. Понятие атомной электроэнергетики

Энергия - это основа основ. Все блага цивилизации, все материальные сферы деятельности человека требуют расхода энергии. И чем дальше, тем больше.

Электроэнергетика — это подсистема энергетики, охватывающая производство электроэнергии на электростанциях и её доставку потребителям по линии электропередачи. Центральными её элементами являются электростанции, которые принято классифицировать по виду используемой первичной энергии и виду применяемых для этого преобразователей. Необходимо отметить, что преобладание того или иного вида электростанций в определённом государстве зависит в первую очередь от наличия соответствующих ресурсов. Электроэнергетику принято делить на традиционную и нетрадиционную. [2]

К числу традиционных видов энергетики относятся:

а) Тепловая электроэнергетика. В данном случае в электрическую энергию преобразуется тепловая энергия сгорания органических топлив.

б) Гидроэнергетика. К ней относятся гидроэлектростанции (ГЭС). В гидроэнергетике в электрическую энергию преобразуется кинетическая энергия течения воды. Для этого при помощи плотин на реках искусственно создаётся перепад уровней водяной поверхности.

в) Ядерная энергетика. К ней относятся атомные электростанции (АЭС). На практике ядерную энергетику часто считают подвидом тепловой электроэнергетики, так как, в целом, принцип выработки электроэнергии на АЭС тот же, что и на ТЭС. Только в данном случае тепловая энергия выделяется не при сжигании топлива, а при делении атомных ядер в ядерном реакторе [3].

К числу нетрадиционных видов энергетики относятся:

а) ветроэнергетическая установка;

б) приливная энергетика;

в) гелиоэнергетика (энергия Солнца),

г) геотермальная энергетика;

д) биологическое топливо;

е) водородная энергетика.

На сегодняшний день энергия атома широко используется во многих отраслях экономики. Строятся мощные подводные лодки и надводные корабли с ядерными энергетическими установками. С помощью мирного атома осуществляется поиск полезных ископаемых. Массовое применение в биологии, сельском хозяйстве, медицине, в освоении космоса нашли радиоактивные изотопы.

В России имеется 10 атомных электростанций (АЭС), и практически все они расположены в густонаселенной европейской части страны.

Положительное значение атомных электростанций в энергобалансе очевидно. Гидроэнергетика для своей работы требует создание крупных водохранилищ, под которыми затапливаются большие площади плодородных земель по берегам рек. Вода в них застаивается и теряет свое качество, что в свою очередь обостряет проблемы водоснабжения, рыбного хозяйства и индустрии досуга.

Теплоэнергетические станции в наибольшей степени способствуют разрушению биосферы и природной среды Земли. Они уже использовали многие десятки тонн органического топлива, в том числе и невозобновляемых природных ресурсов. Для его добычи из сельского хозяйства и других сфер изымаются огромные земельные площади. А повышенное содержание золы в топливе является основной причиной выброса в воздух десятков миллионов тонн.

Атомные электростанции – третий “кит” в системе современной мировой энергетики. Техника АЭС, бесспорно, является крупным достижением научно-технического прогресса. В случае безаварийной работы атомные электростанции не производят практически никакого загрязнения окружающей среды, кроме теплового.

Правда в результате работы АЭС (и предприятий атомного топливного цикла) образуются радиоактивные отходы или отработанное ядерное топливо, представляющие потенциальную опасность. Однако объем радиоактивных отходов очень мал, они весьма компактны, и их можно хранить в условиях, гарантирующих отсутствие утечки наружу.

АЭС экономичнее обычных тепловых станций, а, самое главное, при правильной их эксплуатации – это чистые источники энергии.

Вместе с тем, развивая ядерную энергетику в интересах экономики, нельзя забывать о безопасности и здоровье людей, так как ошибки могут привести к катастрофическим последствиям.

Всего с момента начала эксплуатации атомных станций как мы отмечали, во Введении в 14 странах мира произошло более 300 инцидентов и аварий различной степени сложности. Наиболее характерные из них: в 1957 г. – в Уиндскейле (Англия), в 1959 г. – в Санта-Сюзанне (США), в 1961 г. – в Айдахо-Фолсе (США), в 1979 г. – на АЭС Три-Майл-Айленд (США), и особенно в 1986 г. – на Чернобыльской АЭС (СССР) а также крупная авария на японской станции Фукусима, которая, пожалуй, с точки зрения неблагоприятного воздействия на окружающую среду, включая прибрежные морские воды [1].