Атомна енергія: за і проти
Сучасна цивілізація немислима без електричної енергії. Вироблення і використання електрики збільшується з кожним роком, але перед людством вже маячить привид майбутнього енергетичного голоду через виснаження родовищ горючих копалин і всі великих екологічних втрат при отриманні електроенергії.
Енергія, що виділяється в ядерних реакціях. в мільйони разів вище, ніж та, яку дають звичайні хімічні реакції (наприклад, реакція горіння), так що теплотворна здатність ядерного палива виявляється незмірно більшою, ніж звичайного палива. Використовувати ядерне паливо для вироблення електроенергії - надзвичайно приваблива ідея.
Переваги атомних електростанцій (АЕС) перед тепловими (ТЕЦ) і гідроелектростанціями (ГЕС) очевидні: немає відходів, газових викидів, немає необхідності вести величезні обсяги будівництва, зводити греблі і ховати родючі землі на дні водоймищ. Мабуть, більш екологічні, ніж АЕС, тільки електростанції, що використовують енергію сонячного випромінювання або вітру.
Але і вітряки, і геліостанції поки малопотужні і не можуть забезпечити потреби людей в дешеву електроенергію - а ця потреба все швидше зростає.
І все ж доцільність будівництва і експлуатації АЕС часто ставлять під сумнів через шкідливого впливу радіоактивних речовин на навколишнє середовище і людину.
невидимий ворог
Відповідальність за природну земну радіацію в основному несуть три радіоактивні елементи - уран, торій і актиній. Ці хімічні елементи нестабільні; розпадаючись, вони виділяють енергію або стають джерелами іонізуючого випромінювання. Як правило, при розпаді утворюється невидимий, не має смаку і запаху важкий газ радон. Він існує у вигляді двох ізотопів: радон - 222. член радіоактивного ряду, утвореного продуктами розпаду урану-238. і радон-220 (званий також торон), член радіоактивного ряду торію-232. Радон постійно утворюється в глибинах Землі, накопичується в гірських породах, а потім поступово по тріщинах переміщається до поверхні Землі.
Опромінення від радону людина дуже часто отримує, перебуваючи у себе вдома або на роботі і не підозрюючи про небезпеку, - в закритому, непровітрюваному приміщенні, де підвищена його концентрація цього газу - джерела радіації.
Радон проникає в будинок з грунту - крізь тріщини в фундаменті і через пів - і накопичується в основному на нижніх поверхах житлових і виробничих будівель. Але відомі й такі випадки, коли житлові будинки і виробничі корпуси зводять безпосередньо на старих відвалах гірничодобувних підприємств, де радіоактивні елементи присутні в значних кількостях. Якщо в будівництві виробництві застосовують такі матеріали як граніт, пемза, глинозем, фосфогіпс, червона цегла, кальцієво-силікатний шлак, джерелом радонової радіації стає матеріал стін.
Природний газ, який використовується в газових плитах (особливо зріджений пропан в балонах) - теж потенційне джерело радону. А якщо воду для побутових потреб викачують з глибоко залягають водяних пластів, насичених радоном, то висока концентрація радону в повітрі навіть при пранні білизни!
До речі, було встановлено, що середня концентрація радону у ванній кімнаті, як правило, в 40 разів вище, ніж в житлових кімнатах і в кілька разів вище, ніж на кухні.
Радіація і людина
Радіоактивність і радіоактивний фон Землі - природне явище природи, що існувала задовго до появи людини. Людство в процесі еволюції постійно перебувало під впливом радіації. Тому всі органи людини містять будь-які радіоактивні ізотопи. Поки їх кількість не перевищує безпечного межі, підстав для занепокоєння немає. Але якщо рівень радіації підвищується, живі організми виявляються під загрозою.
Вперше випробували на собі дію підвищених доз радіації вчені, дослідники природної радіоактивності - Беккерель, П'єр Кюрі, Марія Склодовська-Кюрі. Коли подружжя Кюрі в 1901 р отримали з уранової смоляний обманки перші крупиці радію, Анрі Беккереля належало виступити на конференції з доповіддю про властивості радіоактивних речовин.
Бажаючи продемонструвати дію випромінювання радію на флуоресціюючому екрані з сульфіду цинку, він тимчасово взяв в лабораторії пробірку з декількома кристалами хлориду барію, що містить домішка солі радію і цілий день носив цю пробірку в кишені жилета. Демонстрація випромінювання пройшла успішно, хоча Беккерель раз у раз повертався до екрану спиною, і Радієвий промені повинні були проникати до сульфіду цинку крізь його тіло. Але через 10 днів на шкірі Беккереля навпроти кишені жилета з'явилося червона пляма, а потім - довго не загоюються виразка.
П'єр Кюрі теж встиг переконатися в підступності радію. Чи не підозрюючи про серйозну небезпеку, якій піддається, він прикладав ампулу з сіллю нового елемента до руки і отримав глибокий опік з омертвінням тканин ...
Видатні вчені Марі Кюрі, Маргеріт Пере і багато інших страждали променеву хворобу. яка стала професійним недугою всіх радиохимиков. Однак систематичне вивчення біологічної дії радіації почалося набагато пізніше - після вибухів атомних бомб у Хіросімі і Нагасакі і численних випробувань ядерної зброї.
Опромінення: міна уповільненої дії
Зірка по імені "Полин"
Проблеми чорнобильського саркофага
Атом виходить з-під контролю
Радіоактивний "сміття"
Навіть якщо атомна електростанція працює ідеально і без найменших збоїв, її експлуатація неминуче веде до накопичення радіоактивних речовин. Тому людям доводиться вирішувати дуже серйозну проблему, ім'я якої - безпечне зберігання відходів.
Відходи будь-якій галузі промисловості при величезних масштабах виробництва енергії, різних виробів і матеріалів створюють величезною проблемою. Забруднення навколишнього середовища і атмосфери в багатьох районах нашої планети вселяє тривогу і побоювання. Йдеться про можливість збереження тваринного і рослинного світу вже не в первозданному вигляді, а хоча б в межах мінімальних екологічних норм.
Радіоактивні відходи утворюються майже на всіх стадіях ядерного циклу. Вони накопичуються у вигляді рідких, твердих і газоподібних речовин з різним рівнем активності і концентрації. Більшість відходів є низькоактивних: це вода, яка використовується для очищення газів і поверхонь реактора, рукавички та взуття, забруднені інструменти і перегорілі лампочки з радіоактивних приміщень, відпрацьоване обладнання, пил, газові фільтри і багато іншого.
Гази та забруднену воду пропускають через спеціальні фільтри. поки вони не досягнуть чистоти атмосферного повітря і питної води. Що стали радіоактивними фільтри переробляють разом з твердими відходами. Їх змішують з цементом і перетворюють в блоки або разом з гарячим бітумом заливають в сталеві ємності.
Найважче підготувати до тривалого зберігання високоактивні відходи. Найкраще такий "сміття" перетворювати в скло і кераміку. Для цього відходи прожарюють і сплавляють з речовинами, що утворюють стеклокерамическую масу. Розраховано, що для розчинення 1 мм поверхневого шару такої маси в воді буде потрібно не менше 100 років.
На відміну від багатьох хімічних відходів, небезпека радіоактивних відходів з часом знижується. Більша частина радіоактивних ізотопів має період напіврозпаду близько 30 років, тому вже через 300 років вони майже повністю зникнуть. Так що для остаточного видалення радіоактивних відходів необхідно будувати такі довготривалі сховища, які дозволили б надійно ізолювати відходи від їх проникнення в навколишнє середовище до повного розпаду радіонуклідів. Такі сховища називають могильниками.
Необхідно враховувати, що високоактивні відходи довгий час виділяють значну кількість теплоти. Тому найчастіше їх видаляють в глибинні зони земної кори. Навколо сховища встановлюють контрольовану зону, в якій вводять обмеження на діяльність людини, в тому числі буріння і видобуток корисних копалин.
Пропонувався ще один спосіб вирішення проблеми радіоактивних відходів - відправляти їх в космос. Дійсно, обсяг відходів невеликий, тому їх можна видалити на такі космічні орбіти, які не перетинаються з орбітою Землі, і назавжди позбутися радіоактивного забруднення. Однак цей шлях був відкинутий через небезпеку непередбаченого повернення на Землю ракети-носія в разі виникнення будь-яких неполадок.
У деяких країнах серйозно розглядається метод захоронення твердих радіоактивних відходів в глибинні води океанів. Цей метод підкуповує своєю простотою і економічністю. Однак такий спосіб викликає серйозні заперечення, засновані на корозійних властивості морської води. Висловлюються побоювання, що корозія досить швидко порушить цілісність контейнерів, і радіоактивні речовини потраплять в воду, а морські течії рознесуть активність по морських просторах.
Не тільки радіація
Експлуатація АЕС супроводжується не тільки небезпекою радіаційного забруднення, а й іншими видами впливу на навколишнє середовище. Основним є тепловий вплив. Воно в півтора-два рази вище, ніж від теплових електростанцій.
При роботі АЕС виникає необхідність охолодження відпрацьованого водяної пари. Найпростішим способом є охолодження водою з річки, озера, моря або спеціально споруджених басейнів. Вода, нагріта на 5-15 ° С, знову повертається в той же джерело. Але цей спосіб несе з собою небезпеку погіршення екологічної обстановки у водному середовищі в місцях розташування АЕС.
Більше застосування знаходить система водопостачання з використанням градирень, в яких охолодження води відбувається за рахунок її часткового випаровування і охолодження. Невеликі втрати поповнюються постійної підживленням свіжою водою. При такій системі охолодження в атмосферу викидається величезного кількість водяної пари і крапельної вологи. Це може привести до збільшення кількості опадів, що випадають, частоти освіти туманів, хмарності.
В останні роки стали застосовувати систему повітряного охолодження водяної пари. У цьому випадку немає втрат води, і вона найбільш нешкідлива для навколишнього середовища. Однак така система не працює при високій середній температурі навколишнього повітря. Крім того, собівартість електроенергії істотно зростає.