Мы будем собирать интересные вещи, которые можно увидеть за лето, как в качестве разминки перед летней школой, так и просто для того, чтобы осмотреться. Если вы интересуетесь атомной энергетикой и ее будущим, заходите сюда время от времени.
Запуск реактора
Реактор TRIGA - это учебный и исследовательский реактор без активной зоны под давлением, поэтому он не может вырабатывать электричество из водяного пара - все тепло передается окружающей воде. Однако это позволяет увидеть, как работает реактор. На видео показан запуск реактора, а на видео ниже - крупный план перемещения управляющего стержня и движения нагретой воды вверх по активной зоне.
Синий свет - это черенковское излучение: электроны, летящие быстрее скорости света, создают в окружающей среде (воде) эффект, схожий по принципу действия с взрывными волнами сверхзвукового самолета.
Ядерные отходы
Ядерные отходы - один из самых обсуждаемых вопросов в этой энергетике. Но не потому, что они представляют реальную опасность в обычных условиях, как часто думают, а скорее потому, что ядерная энергетика - единственная отрасль, где законы и правила требуют отслеживать и проверять безопасность всего топливного цикла. Это означает, что перемещение урана (или любого другого ядерного топлива) из шахты на обогатительную фабрику, оттуда на атомную электростанцию и, наконец, в хранилище ядерных отходов или на перерабатывающее предприятие должно быть точно задокументировано. Подобных требований к проверке нет ни для одного другого энергетического сектора.
Например, использованные лопасти ветряных турбин можно разрубить и закопать, при этом владелец турбины не несет ответственности за токсины, вытекающие из лопастей в окружающую среду, а серебро, используемое для изготовления солнечных панелей, как правило, имеет неизвестное происхождение, как только покидает завод. Горы сланцевой золы может увидеть каждый, кто побывал в Восточной Эстонии, но выбросы CO2 уже очень серьезно ощущаются на всей планете.
В среднем для производства энергии, потребляемой в течение жизни человека, требуется 0,5 кг ядерного топлива и примерно столько же отходов, которые сегодня правильнее было бы назвать "отработанным топливом". Это связано с тем, что подавляющее большинство топлива, "использованного" на атомной электростанции, может быть переработано (как это происходит во Франции и Японии, но не в США из-за законодательства) и повторно использовано на атомной электростанции. Реакторы-размножители IV поколения также используют в качестве топлива "ядерные отходы", а это значит, что сегодняшние отходы могут стать топливом для будущих атомных станций.
В процессе использования ядерного топлива в нем образуются различные вещества, которые препятствуют процессу деления, и топливо теряет часть своей эффективности. Если топливо становится слишком неэффективным, его необходимо заменить. Отработанное топливо сначала оставляют "остывать" в бассейне реактора, а затем остекловывают в боросиликатном стекле, помещают в контейнер и хранят в специальном хранилище. В зависимости от того, будет ли отработанное топливо использоваться в дальнейшем или нет, можно выбрать между подземным и глубинным хранением. На глубине нескольких сотен метров в гранитной породе отработанное топливо безопасно для человека и окружающей среды до тех пор, пока уровень его радиоактивности не достигнет естественного фона.
Высокоактивные отходы от производства ядерной электроэнергии в дисках из боросиликатного стекла, расходуемые в среднем за человеческую жизнь.
Контейнеры с отработанным топливом в современном хранилище в Онтарио, Канада.
Водохранилище Онкало на байдарках в Финляндии.
Малые модульные реакторы - будущее атомной энергетики
На протяжении десятилетий атомные электростанции являются для человечества мощным инструментом для выработки электроэнергии без выбросов. Однако, поскольку строительство атомных электростанций несколько сложнее, чем, например, угольных, они до сих пор строились по принципу "чем больше, тем лучше". Типичный реактор имеет электрическую мощность около одного гигаватта, и часто на одной станции работает несколько реакторов. Но за прошедшие десятилетия мир сильно изменился, а вместе с ним и экономика, и энергетический сектор.
Крупные атомные электростанции оказались слишком дорогими в современных условиях и требуют слишком много времени для строительства, учитывая темпы роста спроса на энергию. Кроме того, с годами требования к безопасности становятся все более жесткими, что означает необходимость "модернизации" крупной АЭС на этапе планирования или строительства, а это дорого и долго для старых типов реакторов.
С тех пор во многих странах начались работы по проектированию и производству небольших модульных реакторов. Термин "модульный реактор" означает, что его компоненты изготавливаются и собираются на заводе, а не на стройплощадке - как модульный дом. Слово "малый", однако, означает, что электрическая мощность таких реакторов не превышает 300 МВт.
Малые модульные реакторы проще и быстрее строятся, имеют стандартизированные компоненты и поэтому проще и дешевле в обслуживании. Поскольку реактор сразу проектируется с учетом всех современных требований безопасности, большое внимание уделяется безопасности, в том числе, в частности, пассивной безопасности, которая предотвращает аварии и сбои в работе, вызванные человеческим фактором или злым умыслом. Реактор с такими параметрами безопасности не требует большой защитной оболочки, которая в случае крупных станций может простираться на десятки километров. Кроме того, станция может начать вырабатывать электроэнергию сразу же после ввода в эксплуатацию первого реактора, что позволяет окупить первоначальные инвестиции, а в дальнейшем, при необходимости, можно добавить еще несколько реакторов.
Компания Fermi Energia выбрала реакторы пяти производителей - General Electric/Hitachi, Moltex Energy, NuScale, Terrestrial Energy и Ultra Safe Nuclear Corporation - для оценки возможности ввода в эксплуатацию в Эстонии. Однако прежде чем выбрать наиболее подходящую технологию реактора, необходимо найти подходящую площадку для установки, разработать законодательство, оценить необходимые требования безопасности, рассчитать затраты и выгоды проекта и подготовить специалистов.
Радиация и риск для человека
Воздействие радиации на организм лучше всего описывается эквивалентной дозой, которая измеряется в Зв. При измерении дозы облучения необходимо также учитывать время воздействия радиации.
Например, считается, что нормальный диапазон естественного радиационного фона составляет в среднем 2,4 миллизиверта в год (мЗв/год). Около половины этой дозы (1,26 мЗв/год) приходится на вдыхаемый воздух, 0,29 мЗв/год - на пищу, 0,48 мЗв/год - на землю и 0,39 мЗв/год - на космическое излучение. Если к этому добавить рассчитанную среднюю дозу от рентгеновского излучения, компьютерной томографии (основной источник антропогенной радиации - медицина, в среднем 0,6 мЗв/год), ядерных аварий и ядерных испытаний, то общая средняя доза для среднего человека составит 3,01 мЗв/год. В пересчете на часы это составляет 0,00034 мЗв/ч или 0,34 микрозиверта в час (мкЗв/ч).
Уровень радиации вокруг нас сильно различается в зависимости от региона - например, в Бразилии на популярном пляже Гуарапар он составляет 90 мкЗв/ч (микрозиверт в час), а рядом с саркофагом Чернобыльского ядерного реактора - 90 мкЗв/ч (микрозиверт в час). более чем в 100 раз ниже - 0,81 мкЗв/ч. Для сравнения, средний поток естественной радиации в Финляндии составляет 0,9 мкЗв/ч, в Эстонии - 0,8 мкЗв/ч. В самолете, летящем на высоте 10 км, радиационный фон составляет около 5 мкЗв/час.
Таким образом, фоновый уровень радиации около 0,1-1 мкЗв/ч на уровне земли можно считать нормальным, добавляя к нему дозы радиации от авиаперелетов, медицинских исследований и других видов деятельности человека, достигающие 10 мкЗв/ч в краткосрочной перспективе.
Более высокорадиоактивные источники, такие как рентгеновские аппараты, дают большие дозы радиации за короткий период времени - например, человек может получить дозу 10-30 мЗв за одну компьютерную томографию или накопить дозу 80 мЗв за 6 месяцев пребывания на международной космической станции.
Однако дозы, представляющие риск для здоровья, гораздо выше и во многом зависят от продолжительности облучения. Например, минимальная доза, которая, как было доказано, повышает вероятность развития рака, составляет 100 мЗв/год, или 100 000 мкЗв/год, но в радиотерапии, например, для лечения рака используются очень локальные дозы, превышающие 2000 мЗв, или 2 000 000 мкЗв/год. Если бы человек провел несколько часов под воздействием такой радиации, смерть была бы весьма вероятна.
Таким образом, ядерные материалы представляют опасность для здоровья, особенно когда они находятся в непосредственной близости в течение длительного времени.
Нажмите на соседние графики, чтобы увидеть их в полном экране.
