Баланс разных источников энергии меняется незначительно
За последние 20 лет объемы чистой энергии увеличились в два раза. Это энергия, полученная из экологически чистых источников — гидроэлектроэнергия, атомная, солнечная, ветровая, геотермальная, приливная, энергия биомассы. Однако ее доля в общем объеме добытой энергии осталось прежней и даже немного сократилась — с 36% в 1999 году до 35% в 2018 году.
Дело в том, что индустрия ископаемого топлива развивается быстрее индустрии чистой энергии. Многие бедные страны все еще используют дрова, навоз и уголь в качестве основного топлива.
Доля альтернативных возобновляемых источников за последние 20 лет росла — с 1% до 9% в 2018 году, а атомные электростанции, наоборот, закрывались — доля этого источника энергии сократилась с 17% до 10% за тот же период.
Солнечная и ветряная энергия нестабильна, ее можно получать только 10—30% времени, когда достаточно светит солнце и дует ветер. А больницам, домам, городам и заводам энергия нужна постоянно. И хотя в последнее время аккумуляторы существенно улучшились, они не так эффективны, как электрическая сеть.
Каждый раз, заряжая и разряжая аккумулятор, мы теряем около 20-40% энергии.
Межправительственный комитет ООН по вопросам климата (IPCC) изучил содержание CO2 во всех видах топлива. Атомная энергетика оказалась одной из самых экологически чистых. При этом атомная электростанция может быть задействована 92% времени.
Общие положения в области радиационной защиты окружающей среды
Доказано, что человек наиболее уязвим к радиоактивному излучению из всех живых организмов. Поэтому радиационная защита должна быть направлена прежде всего на охрану здоровья людей.
Если она соответствует установленным стандартам, то защищенной от вредного излучения считается и окружающая среда. Этот принцип является антропоцентрическим.
Но в XXI в. становятся популярны экоцентрические взгляды. Они формулируются следующим образом: человек может быть здоров только в здоровой окружающей среде. Основоположники этого принципа считают, что защита природы не менее важна, чем охрана здоровья человечества.
Крупномасштабная техногенная деятельность человека оказывает большое влияние на состояние окружающей среды. Это утверждение уже давно доказано не только тысячами исследовательских работ: от школьных рефератов до научных докладов, но и печальным практическим опытом
В последние годы особое внимание обращается на экологические проблемы работы атомных электрических станций, которые требуют оперативного решения
Основные экологические проблемы ядерной энергетики
Благодаря комплексному анализу всех факторов, негативно влияющих на состояние окружающей среды, ученые выявили 2 главные проблемы ядерной энергетики:
- неправильное обращение с производственными отходами;
- последствия техногенных аварий, при которых происходит активный выброс радиоактивных веществ.
Отходы производства
Несмотря на многолетние исследования, безопасный способ захоронения отработанного ядерного топлива так и не найден. Самый приемлемый вариант обращения с ним – длительное хранение.
Проблемой надежной утилизации отработанного ядерного топлива занимаются все государства, которые эксплуатируют ядерные объекты энергетики. В их число входит и Российская Федерация. Объемы отходов атомных электростанций постоянно увеличиваются и представляют потенциальную угрозу для экологической безопасности всего мира.
Даже правильно захороненные отходы продолжают создавать небольшой радиационный фон, который вреден как для биосферы, так и для людей. Такие полигоны могут загрязнять среду вокруг себя сотни лет.
Ядовитые всегда являются опасным фактором.
Выбросы в атмосферу вследствие аварий
Большинство ученых, занимающихся ядерной энергетикой, считают, что вероятность техногенных катастроф на современных атомных станциях незначительна. Однако исключать ее нельзя.
Подсчитано, что общий выброс продуктов деления от тех, что содержались на тот момент в реакторе, составил от 3,5% (63 кг) до 28% (50 т). Если сравнивать с атомной бомбой, которая была сброшена на Хиросиму, то она дала только 740 г радиоактивного вещества.
В результате взрыва радиус радиоактивного заражения составил 2000 км. Это территория более 20 сопредельных с нашей страной государств. В СССР тогда пострадало 11 областей, где проживало около 17 млн человек. Общая площадь загрязненных территорий превышает 8 млн га.
При аварии погиб 31 человек и более 200 получили такую дозу радиации, которая впоследствии вызвала у них лучевую болезнь. С течением времени число жертв продолжает увеличиваться.
Зона загрязнения также расширяется (радиоактивные вещества перемещаются при сильном ветре, пожарах, вместе с транспортом). Ученые считают, что последствия будут ощущать еще несколько поколений.
При выбросе атомного облака радиус действия огромен.
4.3 Воздействие атомных станций на окружающую среду
4.3.1 Источники радиации
Отметим
наиболее существенные
факторы —
- локальное механическое воздействие на рельеф — при строительстве,
- повреждение особей в технологических системах — при эксплуатации,
- сток поверхностных и грунтовых вод, содержащих химические и
радиоактивные компоненты, - изменение характера землепользования и обменных процессов в
непосредственной близости от , - изменение микроклиматических характеристик прилежащих районов.
Возникновение мощных источников тепла в виде градирен, водоемов-
охладителей при
АЭС обычно заметным образом
изменяет
микроклиматические характеристики прилежащих районов. Движение воды
в системе внешнего теплоотвода, сбросы технологических вод, содержащих
разнообразные
химические компоненты оказывают травмирующее воздействие на популяции,
флору и фауну
экосистем.
Особое значение имеет распространение радиоактивных веществ в
окружающем
пространстве. В комплексе сложных вопросов по защите окружающей среды
большую общественную
значимость имеют проблемы
атомных станций (АС),
идущих на смену тепловым станциям на органическом ископаемом топливе.
Общепризнанно, что
при их
намного — не менее чем в 5-10 раз «чище» в экологическом отношении тепловых
электростанций
(ТЭС) на угле. Однако при АС могут
оказывать
существенное радиационное воздействие на людей, экосистемы.
Поэтому обеспечение безопасности экосферы и защиты окружающей среды
от вредных воздействий
— крупная
научная и технологическая задача ядерной энергетики, обеспечивающая ее
будущее.
Отметим важность не только радиационных факторов возможных вредных
воздействий на экосистемы, но и тепловое и
химическое
загрязнение окружающей среды, механическое воздействие на обитателей
водоемов-охладителей,
изменения гидрологических характеристик прилежащих к АС
районов, т.е. весь комплекс техногенных воздействий, влияющих на
экологическое благополучие
окружающей среды
Видно, что все вопросы защиты окружающей среды составляют единый
научный, организационно-
технический комплекс, который следует называть
.
Следует подчеркивать, что речь идет о защите экосистем и человека, как
части экосферы от внешних техногенных опасностей, т.е. что экосистемы
и люди являются субъектом защиты. Определением экологической безопасности
может быть утверждение, что
Обычно выделяют защиту окружающей среды как защищенность экосистем от
воздействий при их
и безопасность
как систему защитных мер в случаях на
них.
Как видно, при таком определении понятия «безопасность» круг
возможных
воздействий расширен, введены рамки для необходимой и достаточной
защищенности, которые
разграничивают области незначимых и значимых, допустимых и
недопустимых воздействий, о чем разговор пойдет ниже.
Отметим, что в основе нормативных материалов по лежит идея о том, что слабейшим звеном биосферы является
человек, которого и
нужно защищать всеми возможными способами. Считается, что если человек
будет
должным образом защищен от вредных воздействий , то и
окружающая среда также будет защищена, поскольку радиорезистентность
элементов экосистем как
правило существенно выше человека.
Ясно, что это положение не является абсолютно бесспорным, поскольку
биоценозы экосистем не имеют таких возможностей, какие есть у людей —
достаточно быстро и разумно реагировать на радиационные опасности.
Кроме того, различны сорбционные характеристики различных элементов
биогеоценозов. И поэтому в случаях тяжелых на АС запасы
радио-нечувствительности биоценозов могут быть исчерпаны .
Отсюда следует, что при оценке уровня
необходимо явно учитывать экологические последствия воздействий ,
а при разработке мер противоаварийной защиты АС предусматривать и действия
по защите
окружающей среды.
оказывают на
окружающую среду —
тепловое, радиационное, химическое и механическое воздействие. Для
обеспечения
безопасности биосферы нужны необходимые и достаточные защитные средства.
Под необходимой защитой окружающей среды будем понимать систему мер,
направленных на компенсацию возможного превышения допустимых значений
температур сред, механических и дозовых нагрузок, концентраций
токсикогенных
веществ в экосфере. Тогда защита не требуется, если
Почему мы боимся атомных электростанций?
Атомная энергия кажется хорошим решением в борьбе с изменением климата. Но есть одна большая проблема — людям она не нравится. Согласно опросу Ipsos 2014 года, атомная энергия — одна из наименее популярных. Всего 28% опрошенных отдали предпочтение атомной энергетике. Даже к нефти люди относятся лучше (30%). Больше всего люди доверяют солнечной (85%) и ветровой энергии (78%).
Страх атомной энергетики связан с тремя факторами — возможность утечки, захоронение отходов и ассоциация с ядерным оружием.
Крупнейшие развивающиеся страны Индия и Китай строят новые атомные электростанции, в то время как в развитых странах происходит сокращение атомной энергетики. По оценкам Шелленбергера, из-за этого мир может потерять в четыре раза больше чистой энергии, чем за последние десять лет.
Влияние ТЭС, АЭС и ГЭС на окружающую среду: анализ проблем и практических решений
Тепловая электростанция (ТЭС), атомная электростанция (АЭС) и гидроэлектростанция (ГЭС) — это объекты, которые используются для производства электроэнергии. Они вносят значительный вклад в развитие экономики, но одновременно оказывают негативное влияние на окружающую среду. В данной статье мы рассмотрим проблемы, связанные с эксплуатацией ТЭС, АЭС и ГЭС, а также перечислим практические решения, которые помогают уменьшить их воздействие на окружающую среду.
Тепловые электростанции
ТЭС основаны на сжигании топлива (обычно газа, мазута или угля) для получения пара, который затем приводит турбины в движение, которые производят электричество. Кроме того, ТЭС являются источником выбросов парниковых газов и других вредных веществ, таких как диоксид серы (SO2) и азотные оксиды (NOx). В результате этих выбросов в атмосфере образуются кислотные дожди, которые оказывают воздействие на растительный покров и поверхностные водоемы.
Для снижения воздействия ТЭС на окружающую среду, используется несколько методов. Один из них — это установка фильтров для очистки отходящих газов. Другим методом является применение технологии сожжения топлива с увеличенной эффективностью, что снижает количество выбросов. Кроме того, применяются методы производства электроэнергии, которые используют возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая, которые не оказывают вредного воздействия на окружающую среду.
Атомные электростанции
Атомные электростанции получают энергию из деления атомного ядра. Они являются одним из наиболее эффективных источников энергии, но также сопровождаются риском радиационных аварий и проблемами с утилизацией ядерных отходов. Однако, благодаря стандартам и технологиям безопасности, риски связанные с АЭС уменьшаются.
Для снижения уровня воздействия АЭС на окружающую среду была разработана одна из самых эффективных технологий — это интегрированные системы управления радиационными выбросами. Они контролируют и удаляют радиоактивные вещества, которые могут вызвать ущерб здоровью человека и окружающей среде. Кроме того, используются методы обмена тепла, которые снижают температуру воды, находящейся в зоне облучения реактора.
Гидроэлектростанции
ГЭС получают электричество из энергии потока или падения воды с определенной высоты. Они основываются на использовании гидроэнергии, которая не является источником выбросов и не загрязняет окружающую среду. Однако, ГЭС также вносят свой вклад в изменение экосистем рек и водоемов, что может повлиять на животный мир.
Для минимизации воздействия ГЭС на окружающую среду используется несколько методов. Один из них — это создание искусственных русел рек, которые повторяют природные течения воды. Другой метод — это применение систем отвода рыб, которые позволяют мигрировать рыбам по рекам, не прерывая их жизненный цикл.
В заключение, ТЭС, АЭС и ГЭС играют важную роль в производстве электроэнергии во всем мире. Однако, они также являются источниками выбросов вредных веществ, радиоактивных материалов и затопления земель. Применение технологий, которые способствуют снижению воздействия этих объектов, позволяет уменьшить их отрицательный вклад в окружающую среду.
Общие положения в области радиационной защиты окружающей среды
Доказано, что человек наиболее уязвим к радиоактивному излучению из всех живых организмов. Поэтому радиационная защита должна быть направлена прежде всего на охрану здоровья людей.
Если она соответствует установленным стандартам, то защищенной от вредного излучения считается и окружающая среда. Этот принцип является антропоцентрическим.
Но в XXI в. становятся популярны экоцентрические взгляды. Они формулируются следующим образом: человек может быть здоров только в здоровой окружающей среде. Основоположники этого принципа считают, что защита природы не менее важна, чем охрана здоровья человечества.
Основные экологические проблемы атомных электростанций кратко
Современные объекты энергетики строятся с учетом минимизации всех возможных рисков, но, не смотря на все меры предосторожности, экологическую обстановку существенно ухудшают следующие факторы:
- различные виды радиационного излучения: альфа, бета, гамма; нейроны и рентгеновское излучение;
- заражение химическими веществами прилегающей к станции территории: особенно опасны радионуклиды и не радиоактивные изотопы;
- вредные тепловые излучения от систем охлаждения;
- механические воздействия.
Работа АЭС для человеческого организма наибольшую опасность несет излучением гамма-лучей, способствующих возникновению серьезных генетических нарушений, тяжелых заболеваний, а в особо сложных случаях — смерти.
Какие экологические проблемы может нести работа АЭС
При обычных условиях эксплуатации количество радиоактивных веществ, поступающих в окружающую среду в виде газоаэрозольных выбросов и жидких сбросов, невелико. Доза облучения организма человека в зоне вокруг электростанций и за ее пределами намного ниже установленных норм. Российские спецкомбинаты снабжены четырьмя защитными барьерами безопасности, минимизирующими выход радионуклидов вовне.
Радиационное воздействие АЭС в 20 раз ниже, чем у ТЭС. За год человек получает дозу облучения, сравнимую с рентгеновским снимком зубов, что в 10 раз меньше дозы для телезрителя и в 20 раз меньше среднего естественного фона поверхности земли.
Влияние транспорта разных категорий на окружающую среду. Основные пути снижения экологической опасности
Низкое облучение электростанциями контролируется санитарно-гигиеническим законодательством — нормами радиационной безопасности и санитарными правилами проектирования и эксплуатации атомных станций. Дозовая квота АЭС — 5% продуктов деления (ПД) — 0,25 м3в/год, что равно 1/4-1/5 естественного фона.
На российских АЭС существует автоматическая система контроля радиационной обстановки (АСКРО). Она оснащена датчиками, которые фиксируют уровень радиации возле опасных объектов в режиме реального времени.
Твердые радиоактивные отходы
В результате работы электростанций образуются опасные твердые радиоактивные отходы. Их объем мал и компактен. При правильном хранении и при отсутствии утечки продуктов деления риск загрязнения окружающей среды исключается.
Захоронению подлежит только часть отходов, другая транспортируется в места их переработки. Перевозка не должна осуществляться через населённые пункты.
Электростанции, подлежащие демонтажу, т. е. отслужившие свой срок, так же рассматриваются в качестве ядерных отходов. При выводе их из эксплуатации должны соблюдаться правила демонтажа и дезактивации.
Тепловое воздействие
Большое количество тепла отводится во внешнюю среду от конденсаторов паровых турбин, как и на ТЭЦ. Это неизбежное следствие второго закона термодинамики. Но на АЭС это тепло приблизительно в 1,2-1,3 раза больше, чем на ТЭЦ, из-за более низкого коэффициента полезного действия (КПД), который составляет 33-35%, остальные 65-67% тепла выделяется в атмосферу.
В теплую погоду над водоемами-охладителями образуются туманы. В холодную туманы усиливают гололедицу. Такие изменения микроклимата незначительны и экологически допустимы (в радиусе 10 км).
На многих АЭС существуют обособленные водохранилища, не имеющие выхода к водоемам общего пользования.
Загрязнение атмосферы
В случае безаварийной работы АЭС не происходит практически никакого загрязнения атмосферы, т. к. электростанции снабжены системами фильтрации, не пропускающими попадание вредных веществ в воздух.
Более того, использование атомной энергетики способствует сокращению выбросов парниковых газов, т. к. не производится углекислый газ. АЭС не выбрасывают в атмосферу дымовых газов, не производят ни золы, ни сажи, ни токсичных газов, вызывающих кислотные дожди и отравления, ни других вредных веществ по сравнению с ТЭЦ.
Химические выбросы в воду и на территорию
В работе станций используется очень большое количество пресной воды для расхолаживания атомных реакторов. Прошедшие систему охлаждения воды содержат в себе жидкие сбросы — это вредные примеси в виде растворов или мелкодисперсных смесей. Они проходят практически полную очистку (от 98,7 до 99%) и сбрасываются в водоемы.
Максимальные приземные концентрации вредных химических веществ — диоксида серы, аммиака, бензола, ксилола и т. д. — в пределах санитарно-защитной зоны составляют от 0,1 до 0,3 предельно допустимой концентрации, а за пределами — до 0,5.
Современный мир невозможно представить без атомных электростанций. Их насчитывается более 500 в разных странах. При этом острые экологические проблемы ядерной энергетики продолжают волновать ученых на протяжении многих лет.
4.5 Управление экологическим ущербом от загрязнения экосистем
4.5.1 Ограничение опасных воздействий АС на
окружающую среду
Подход к нормированию антропогенных воздействий может быть основан
на эколого-токсикогенной концепции, т.е. необходимости предотвратить
«отравление» экосистем вредными веществами и деградацию из-за чрезмерных
нагрузок. Другими словами нельзя не только травить экосистемы, но и лишать
их возможности свободно развиваться, нагружая шумом, пылью, отбросами,
ограничивая их ареалы и пищевые ресурсы.
Чтобы избежать травмирования экосистем должны быть определены и
нормативно зафиксированы некоторые предельные поступления вредных
веществ в организмы особей, другие пределы воздействий, которые могли
бы вызвать неприемлемые последствия на уровне популяций. Другими
словами должны быть известны экологические емкости экосистем, величины
которых не должны превышаться при техногенных воздействиях.
Экологические емкости экосистем для различных вредных веществ следует
определять по интенсивности поступления этих веществ, при которых хотя
бы в одном из компонентов биоценоза возникнет критическая ситуация,
т.е. когда накопление этих веществ приблизится к опасному пределу, будет
достигаться критическая концентрация. В значениях предельных концентраций
токсикогенов, в том
числе радионуклидов, конечно, должны учитывать и
синергетические, т.е. перекрестные эффекты.
Однако этого, по-видимому, недостаточно. Для эффективной защиты
окружающей среды необходимо
законодательно ввести принцип ограничения вредных техногенных воздействий,
в частности
выбросов и сбросов опасных
веществ. По аналогии с принципами радиационной защиты человека,
упомянутыми выше, можно сказать,
что принципы защиты окружающей среды состоят
в том, что
- должны быть исключены необоснованные техногенные воздействия,
- накопление вредных веществ в биоценозах, техногенные нагрузки на
элементы экосистем не
должны превышать опасные пределы, - поступление вредных веществ в элементы экосистем, техногенные нагрузки
должны быть настолько низкими, насколько это возможно с учетом
экономических и социальных
факторов.
4.5.2 Оптимизация экологического риска
экосистем
Наиболее зримый ущерб — это физические потери, гибель компонентов
популяций.
К таким последствиям можно относить и болезни, приводящие к потерям
функции
воспроизводства.
В живой природе связи между воздействиями и последствиями формируются
под влиянием многочисленных факторов, которые с трудом поддаются
детерминированному выявлению. Поэтому исходы следует считать величинами
случайными и использовать для их описания методы теории вероятностей.
В этой связи часто используют такую вероятностную категорию, как
экологический риск, определяемый как вероятность гибели элементов популяций
в результате некого воздействия.
На этом пути немедленно встает вопрос о зависимости между величиной
воздействия и вероятности гибели особей. Известно, что среди биологов
есть много сторонников пороговой концепции воздействий, когда допускается
отсутствие
последствий при воздействиях, интенсивность которых меньше определенных
пороговых значений.
Именно так, например, принято описывать токсическое действие вредных
веществ.
Много споров вызывает проблема радиационных последствий, которая
применительно к человеку, как известно, разрешена в виде принятия
безпороговой линейной
концепции зависимости доза-эффект.
Применительно к экосистемам более правдоподобными выглядят концепции
сигмообразных
зависимостей эффектов от воздействий.
Будем считать, что такие зависимости,
Можно ли сделать атомную энергию безопасной?
Сложно сделать атомную энергию еще более безопасной, чем она есть сейчас. Согласно исследованию одного из крупнейших медицинских журналов Lancet, атомная энергия — самая безопасная среди всех остальных источников энергии. Она безопаснее ветряков и солнечных панелей.
Рассмотрев данные об авариях в Фукусиме и Чернобыле, ВОЗ обнаружила, что бòльшая доля вреда была вызвана паникой.
ООН провела комплексные исследования катастрофы в Чернобыле. Взрыв на ЧАЭС — это худшая ядерная авария из всех случившихся. В результате нее погибло 28 человек от острого лучевого синдрома, и еще 15 человек умерло за последующие 25 лет от рака щитовидной железы. 16 тыс. человек заболели после Чернобыля раком щитовидной железы: по оценкам, 160 из них умрет от этого вида рака.
Ядерная катастрофа в Фукусиме занимает второе место по тяжести последствий. Выброс радиации был намного меньше, чем в Чернобыле. От облучения после Фукусимы нет смертельных случаев. Погибли 1,5 тыс. человек, которых вытащили из домов престарелых и больниц. Они получили большую дозу радиации только потому, что их перемещали на большое расстояние. Во многом это стало следствием общей паники.
Для человека, живущего в большом городе вроде Лондона, Берлина или Нью-Йорка, риск смертности увеличивается на 2,8% только от загрязнения воздуха. Для тех, кто живет рядом с курильщиками — на 1,7%. Для ликвидаторов аварии в Чернобыле, которые получили дозу радиации 250 миллизиверт, она увеличилась на 1%.
Зеленая экономика
Три шага до урны: как снизить ущерб природе от сигаретных окурков
Для сравнения, топливная энергетика создает неконтролируемые отходы в виде выбросов парниковых газов — от них умирают 7 млн человек в год. Поэтому сокращение топливной энергетики в пользу атомной уже спасло жизни 1,8 млн человек. К какому выводу пришел климатолог Джеймс Хансен.
А что насчет отходов? Отходов атомной энергетики мало. Если взять ядерные отходы за всю историю США и наполнить ими футбольный стадион, их высота будет всего 6 метров. Отходы хранятся в специальных изолированных контейнерах, и они постоянно под наблюдением. К тому же, сейчас ведутся разработки по использованию ядерных отходов в качестве топлива.
Что насчет ядерного оружия? Нет примеров того, как страны с атомной промышленностью вдруг начинали создавать ядерное оружие. На самом деле, происходит обратное. Оказывается, единственный известный способ избавиться от большого количества ядерного оружия — использовать плутоний из боеголовок в качестве топлива для АЭС.
Полную версию выступления Майкла Шелленбергера можно посмотреть на TED c русскими субтитрами: