Исследование аспектов применения атомной энергии для решения
проблем энергоснабжения районов Крайнего Севера
Выполнила ученица 11 «Г» класса
531 школы
Убранцева Екатерина
Москва 2004 г.
План:
1. Введение:
- экономическая ситуация северных районов России, необходимость эффективного электроснабжения;
- сложности на пути развития; возможные и наиболее перспективные способы преодоления возникающих проблем;
2. Возможные проекты станций. Аспекты их деятельности;
- АЭС с реактором естественной безопасности БРЕСТ;
- Блочно-транспортабельная атомная станция «Унитерм»;
- Плавучая атомная электростанция;
3. Биологические и экологические аспекты использования атомной энергии:
- радиационная ситуация в Северных районах;
- круговорот химических соединений в экосистемах;
- биологическое воздействие излучения на клетки высших млекопитающих организмов;
- данные медицинских исследований;
- соответствие естественному радиационному фону;
- химические загрязнения, возможные последствия;
4. Проект ПАЭС
- пути минимализации общих влияний;
- Положения по экологической безопасности;
- Основные предвидящиеся проблемы эксплуатации ПАЭС. Разработка решений;
- Целесообразность использования ПАЭС;
5. Заключение. Выводы.
Исследование аспектов применения атомной энергии для решения
проблем энергоснабжения районов Крайнего Севера
1 Введение
(слайд 1)
По мере развития человечества дальнейший технический прогресс требует все больших затрат энергии. Потому каждый раз поднимаясь на новую ступень развития, человек старается применить свои знания для поиска новых источников и создании новых проектов по использованию уже открытых. В наше время остро встает вопрос об отказе от традиционного способа получения энергии путем сжигания углеводородов. Все чаще звучат предостережения экологов о загрязнении атмосферы пылью, двуокисью серы, углерода, окислами азота и многими прочими ядовитыми соединениями, образующимися при переработке нефти и угля. Кроме того, прогнозы геологов также не утешительны. По их подсчетам, в среднем, нефти в обнаруженных месторождениях, при сохранении темпов потребления, хватит примерно еще на пятьдесят лет.
Вместе с этим электричество настолько вошло в жизнь человека, что полноценное развитие хозяйства и промышленности, эффективное освоение новых территорий невозможно без доступа к электроэнергии.
1.1. Сложности на пути развития. Возможные и наиболее перспективные способы преодоления возникающих проблем.
В нашей стране особо проблемными регионами являются северные территории. Таковыми считаются (или к ним приравниваются) районы лежащие на землях, подверженных вечной мерзлоте. Если учитывать, что южная граница её распространения начинается от Кольского полуострова, спускается до Байкала и заканчивается в Комсомольске-на-Амуре, то становится ясно что речь идет едва ли не о половине территории страны. В богатой гидроресурсами Сибири и горных районах энергетические проблемы успешно решаются эксплуатацией гидроэлектростанций, однако, в районах прилегающих к побережью Северного Ледовитого океана подобный вариант теряет свои преимущества (из-за замерзания зимой рек), а местами неосуществим из-за слишком малого перепада высот (необходимого для деятельности гидростанции).
Практически все эти регионы находятся в зоне децентрализированного энергоснабжения т.к. энергетическая система страны охватывает лишь 15% территории страны. И в то же время эти регионы обладают третьей частью мировых запасов никеля, десятой частью меди и кобальта. Здесь находится большинство российских месторождений алмазов, золота, почти половина деловой древесины, около 80% запасов нефти, практически весь природный газ с учетом месторождений на шельфе морей, прилегающих к побережью. Для эффективного использования этих ресурсов необходима энергетическая база, которой во многих важных регионах практически нет. Строительство электростанций на органическом топливе в условиях полярного климата и вечной мерзлоты становится экономически неоправданным, слишком долог срок их окупаемости, кроме того месторождения нефти и газа могут находится на значительном удалении от мест, где требуется электроэнергия. Таким образом, во многие прибрежные районы топливо завозится морем.
(слайд 2 )
1.2. Сложности на пути развития электроэнергетики Крайнего Севера
Очевидно, что зависимость района от периодических поставок не может позволить регионам развиваться в полную силу. В рамках этого проекта далее рассматривается несколько способов получения энергии непосредственно в нуждающихся областях (или как минимум в наиболее приближенных к ним подходящих местах), что позволит открыть новые перспективы развития объектов расположенных на Крайнем Севере.
В настоящий момент вопрос товаро- и энергоснабжения решается с помощью подвоза по Северному Морскому Пути топлива и продовольствия. Для этих целей используется надводный атомный ледокольный флот, требующий, однако, на данный момент определенной модернизации. С учетом предполагаемого ввода в 2005 году атомного ледокола «50 лет Победы» он будет состоять из пяти судов, три из которых уже к 2006 году исчерпают назначенный ресурс. В дополнение к этим перевозкам рассматриваются подводные перевозки грузов, которые, тем не менее, в настоящий момент находятся лишь на начальных стадиях разработки.
Известно, что в сложных климатических условиях с круглогодично холодным климатом живет более 10 млн. человек. И можно приблизительно оценить потребную мощность энергообеспечения. По мнению академика Моисеева для создания на Севере среднеевропейского уровня жизни и технологии требуется 18 т. условного топлива в год на человека; а среднероссийского – около 6. Понятно, что столько топлива на Север завезти невозможно. Потому еще в марте 1995 года ряд министерств, государственных организаций совместно с научным советом «нетрадиционная энергетика» попытались разработать предложения в Федеральную программу развития энергообеспечения северных территорий на пять лет за счет возобновляемых и местных видов топлива. По результатам расчетов, выполненных при подготовке этой программы, определенно, что завоз топлива приводит к повышению стоимости вырабатываемой электроэнергии в среднем до 15-30 центов за кВт-ч.
Год | Суммарный ввод мощностей, МВт | Источник | Мощность, МВт |
| 1996 – 1998 1999 - 2000 | 603 246 | Малые ветроэлектростанции Малые ГЭС Солнечные коллекторы Малые ТЭЦ на древесных отходах Малые ТЭЦ на торфе ГеоТЭС Фотоэлектрические установки Биоэнергетические установки | 100 134 169 60 130 2 1 3,2 |
По этой статистике наибольшую мощность дают солнечные коллекторы, которые тем не менее не подходят для постоянного использования, как основного источника. В условиях, когда половину году составляет полярная ночь, они будут требовать затрат на обслуживание, не давая при этом никакого вклада в энергетику. Потому мы не будем подробно останавливаться на фотоэлектрических и солнечных станциях. Которые не смотря на прочие достоинства не всегда актуальны в рассматриваемых условиях, а потому не смогут обеспечить районы бесперебойным электроснабжением.
Наиболее серьезно из станций использующих «нетрадиционные» источники в конструкторских бюро рассматриваются приливные станции (высота приливов в некоторых местах побережья Северного Ледовитого океана достигает нескольких метров) и геотермальные для западных районов (преимущественно Камчатки).
Но согласно всем этим, довольно оптимистичным подсчетам, с учетом солнечных коллекторов и фотоэлектрических станций, возобновляемые источники энергии могут составить в энергообеспечении Севера лишь небольшую долю.
(слайд 4)
Выше было показано, что подвоз к удаленным ТЭС топлива весьма дорог и сложен. Может возникнуть вопрос, возможна ли организация местных тепловых станций на местном же топливе: известно что северный шельф богат горючими углеводородами. На самом деле да, возможна. Такие проекты существуют, однако далеки от завершения. В настоящий момент сложно говорить о преимуществах таких проектов, или недостатках. В рамках этого обзора стоит сказать о главных проблемах, стоящих перед разработчиками. В первую очередь это обеспечение постоянного подводного автоматического обслуживания станции вне зависимости от сезонной смены толщины льда. Не второстепенным по важности и сложности является процесс перекачивания сырья и обеспечение надежности этой системы. В истории человечества уже было достаточно примеров не позволяющих недооценить опасность утечек нефти.
В приведенной таблице видно, что станции с альтернативным источником энергии способны обеспечивать лишь необходимый минимум для поддержания жизни и производства. В таких условиях логично прибегнуть к использованию атомной энергетики. Уже известно, что она может удовлетворить самых разнообразных потребителей при этом поможет существенно снизить объемы северного завоза топлива, обеспечивая потребности населения в тепле и электроэнергии.