Проект по физике на тему: Будущее без АЭС - это прошлое

МБОУ «СОШ с.Алексеевка Базарно - Карабулакского муниципального района Саратовской области»

Реферат на тему:

«Будущее без АЭС - это прошлое»

Выполнила ученица 10 класса МБОУ

«СОШ с.Алексеевка»Павлова Елена

Руководитель: Кривова Татьяна Владимировна,

учитель физики МБОУ «СОШ с.Алексеевка

телефон:89279101594

2015 год

Содержание:

Введение…………………………………………………………………. .3

Атомные электростанции и их классификация……………………. …..4

Атомные станции в России……………………………………………. ...5

Работа АЭС………………………………………………………………...6

АЭС и другие источники энергии………………………………………..6

Вывод………………………………………………………………………12

Заключение………………………………………………………………. .13

Список литературы и других источников……………………………… 14

Введение.

Известно, что наиболее освоенными и широко используемыми источниками энергии на Земле в настоящее время являются:

• полезные ископаемые органического происхождения,

• возобновляемые источники энергии также органического происхождения (древесное топливо и т. п.), а также

• источники гидравлической энергии (пригодные для этой цели реки и другие водоемы),

Однако:

• запасы полезных ископаемых довольно ограничены и распределены на Земле весьма не равномерно с геополитической точки зрения;

• возобновляемые источники энергии (древесное топливо и т. п.) недостаточно калорийны и их широкое использование для удовлетворения существующих сегодня потребностей грозит очевидной экологической катастрофой;

• возможности использования энергии водоемов также весьма ограничены и сопряжены с негативным влиянием на экологию,

Поэтому, наиболее авторитетных ученые отечественной и зарубежной науки полагают, что перспективным направлением для развития энергосистем в ближайшем будущем все еще будет оставаться ядерная энергетика, несмотря на возможные опасности связанные с использованием радиоактивных материалов, как основного топлива ядерных энергетических установок. Перспективность ядерной энергетики, несмотря на последствия чернобыльской трагедии, становится с каждым годом все более очевидной благодаря результатам исследований, провидимым в ведущих ядерных странах. Результаты этих исследований убедительно свидетельствуют, что создание достаточно надежных энергетических установок на ядерном топливе сегодня вполне реально.

Опыт прошлого свидетельствует, что проходит не менее 80 лет, прежде чем одни основные источники энергии заменяются другими - дерево заменил уголь, уголь - нефть, нефть - газ, химические виды топлива заменила атомная энергетика. История овладения атомной энергией - от первых опытных экспериментов - насчитывает около 60 лет, когда в 1939г. была открыта реакция деления урана. В 30-е годы нашего столетия известный ученый

И.В. Курчатов обосновывал необходимость развития научно-практических работ в области атомной техники в интересах народного хозяйства страны. В 1946 г. в России был сооружен и запущен первый на Европейско-Азиатском континенте ядерный реактор. Создается уранодобывающая промышленность. Организовано производство ядерного горючего урана-235 и плутония-239, налажен выпуск радиоактивных изотопов.

В 1954 г. начала работать первая в мире атомная станция в г. Обнинске, а через 3 года на океанские просторы вышло первое в мире атомное судно ледокол Ленин.

Начиная с 1970 г. во многих странах мира осуществляются масштабные программы развития ядерной энергетики. В настоящее время сотни ядерных реакторов работают по всему миру. Энергия - это основа основ.

Все блага цивилизации, все материальные сферы деятельности человека (от стирки белья до исследования Луны и Марса) требуют расхода энергии. И чем дальше, тем больше. 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 9 атомных электростанций АЭС, и практически все они расположены в густонаселенной европейской части страны. В 30-километровой зоне этих АЭС проживает более 4 млн. человек. Положительное значение атомных электростанций в энергобалансе очевидно.

Атомные электростанции- это по существу тепловые электростанции, которые используют тепловую энергию ядерных реакций. Возможность использования ядерного топлива, в основном урана 235U, в качестве источника теплоты связана с осуществлением цепной реакции деления вещества и выделением при этом огромного количества энергии. Самоподдерживающаяся и регулируемая цепная реакция дВо второй половине 40-х гг., еще до окончания работ по созданию первой атомной бомбы (ее испытание, как известно, состоялось 29 августа 1949 года), советские ученые приступили к разработке первых проектов мирного использования атомной энергии, генеральным направлением которого сразу же стала электроэнергетика.

Классификация АЭС.

По типу реакторов:

Реакторы на тепловых нейтронах, использующие специальные замедлители для увеличения вероятности поглощения нейтрона ядрами

• атомов топлива: 1) Реакторы на лёгкой воде; 2) Графитовые реакторы; 3) Реакторы на тяжёлой воде

• Реакторы на быстрых нейтронах

• Субкритические реакторы, использующие внешние источники нейтронов

• Термоядерные реакторы

• По виду отпускаемой энергии:

• Атомные станции по виду отпускаемой энергии можно разделить на:

• Атомные электростанции (АЭС), предназначенные для выработки только электроэнергии

• Атомные теплоэлектроцентрали (АТЭЦ), вырабатывающие как электроэнергию, так и тепловую энергию

• Атомные станции теплоснабжения (АСТ), вырабатывающие только тепловую энергию

Однако, на всех атомных станциях России есть теплофикационные установки, предназначенные для подогрева сетевой воды.

Атомные станции в России

В настоящее время в Российской Федерации на 10 действующих АЭС эксплуатируется 31 энергоблок общей мощностью 23243 МВт, из них 15 реакторов с водой под давлением - 9 ВВЭР-440, 15 канальных кипящих реакторов - 11 РБМК-1000 и 4 ЭГП-6, 1 реактор на быстрых нейтронах.

В разработках проекта Энергетической стратегии России на период до 2030 г. предусмотрено увеличение производства электроэнергии на атомных электростанциях в 4 раза.

Как же работает АЭС?

Принцип работы атомной электростанции похож на работу тепловой электростанции, но на АЭС для выработки электричества используется энергия радиоактивного распада ядер атомов урана. Реакция деления ядра урана происходит в основном блоке атомной электростанции, который называется ядерный реактор. Энергия, выделяемая в реакторе, поступает в парогенератор, который производит пар, поступающий в паровую турбину. Турбина вращает электрогенератор, вырабатывающий электрическую энергию. На выходе из турбины пар попадает в конденсатор, где охлаждается водой, поступающей из водохранилища или при помощи специальных приборов, называемых «градирнями».

Но самый главный вопрос, которым задаются многие: «Возможно ли будущее без АЭС?»

На данный момент это представить очень сложно, так как АЭС вырабатывает основную часть энергии всего мира. Для примера, рассмотрим другие источники энергии.

• ТЭС

В работе ТЭС используется энергия природного топлива. Она выделяется при сжигании угля, природного газа, мазута и т.д. В машинном зале установлен котел с водой. При сгорании топлива вода в котле нагревается до нескольких сот градусов и превращается в пар. Пар под давлением вращает лопасти вращающейся паровой турбины. Турбина в свою очередь вращает генератор, который вырабатывает электрический ток.

- ГЭС

Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Если реку перегородить плотиной, уровень воды в реке до плотины повысится. А если приоткрыть в плотине несколько затворов-окон, вода с силой устремится в них и мощным потоком уйдет вниз по течению. Под высоким давлением вода поступает на лопасти турбины, которые начинают вращаться, вырабатывая при этом механическую энергию. Механическая энергия затем передается на гидрогенератор.

- ТЕЦ

На ТЭЦ одновременно производятся и электричество, и тепловая энергия (в виде пара и горячей воды). Принцип работы теплоэлектроцентрали похож на работу теплоэлектростанции. Мало того, когда ТЭЦ не отпускает тепла (например, летом или сразу же после ввода в эксплуатацию, когда тепловые сети еще не готовы), она работает просто как конденсационная ТЭС. Но у них есть одно важное различие. Часть пара, после того, как из него был выработан электрический ток, используется для нагревания воды, которая по теплопроводам направляется в котельные и на тепловые пункты для отопления и горячего водоснабжения квартир, больниц, школ и детских садов и промышленных предприятий.

• Солнечная электростанция (фотоэлектрическая электростанция)

Основа солнечной электростанции - это солнечные батареи или фотоэлементы. Они отвечают за преобразование энергии солнца в электрическую энергию. Чаще всего фотоэлементы изготавливают из кремния. Солнце светит не всегда, поэтому солнечной электростанции нужен аккумулятор, куда энергия будет «складироваться», чтобы потом, например, ночью или в пасмурный непогожий день, её оттуда можно было «достать». Еще один важный элемент солнечной электростанции - инвертор. Дело в том, что электрические приборы в наших домах используют переменный ток, а солнечные батареи выдают ток постоянный. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный.

- Ветряная электростанция

Главный элемент ветряной электростанции - ветрогенератор или ветряк. Это высокая мачта, на вершине которой установлена огромная трехлопастная ветротурбина, похожая на пропеллер. Крупные ветряные электростанции могут объединять до 100 ветрогенераторов. Энергия перемещающихся воздушных масс вращает лопасти ветряка, приводя в движение вал электрогенератора, который в свою очередь вырабатывает электричество. На данный момент ветряная электростанция считается самой безопасной.

- ГеоЭС

Геотермальная электростанция вырабатывает электроэнергию из тепловой энергии горячих подземных источников, например, гейзеров. Добраться до этого тепла можно, пробурив скважину. На поверхность земли тепло подземных источников доставляется в виде пара или горячей воды. Такое тепло может использоваться как для обогрева домов, так и для производства электроэнергии. На геотермальной электростанции пар от горячих подземных вод поступает в турбину, вращая ее лопасти. Турбина соединена с электрогенератором, который вырабатывает электрический ток.

Солнечная энергия: горячая вода плюс электричество

В странах с жарким климатом солнечное тепло уже давно используется для получения энергии. На крышах домов в теплых странах часто можно увидеть баки с водой, которая нагревается от солнечных лучей и обеспечивает горячее водоснабжение.

Например, в испанском городе Барселоне недавно вышел специальный указ, который требует, чтобы 60% горячей воды для нужд горожан производилось при помощи солнечной энергии. Все новые здания в городе оборудуются фотоэлементами, которые полностью покрывают потребности жителей в горячей воде и частично - в электроэнергии. Солнечная энергия используется и для выработки электричества. Солнечные батареи, или фотоэлементы, устанавливаются на крышах и фасадов домов, полностью обеспечивая их обитателей электроэнергией.

Когда-то Жюль Верн вложил в уста капитана Немо, главного героя романа «Двадцать тысяч лье под водой», такие слова: «Я всем обязан океану. Океан снабжает меня электричеством, а электричество дает «Наутилусу» тепло, свет, способность двигаться, словом, жизнь!».

Сегодня ученые реализовали идею морской электростанции, работающей за счет перепада температур морской воды.

Для работы такой электростанции требуется значительная разница температур: плюс 25 градусов на поверхности, и максимум 5 градусов на глубине в 1000 метров. Принцип действия прост: холодная морская вода с глубины в километр или даже больше подается по трубе на поверхность, где используется для перевода в жидкое состояние подходящего газа, например, аммиака. Затем с помощью теплой воды с поверхности моря этот сжиженный газ нагревают и доводят до кипения, а образующийся при этом пар приводит в движение турбину электрогенератора. Создатели новой электростанции говорят, что она универсальна: ветрогенераторы и солнечные батареи работают, только когда дует ветер или светит солнце, а станция, преобразующая тепловую энергию океана, будет вырабатывать энергию непрерывно.

Вывод:

Чем дальше движется в своем развитии человечество, тем более актуальным становится использование альтернативных, возобновляемых источников энергии. Развитие альтернативной энергетики и поиск новых источников энергии - главная мировая тенденция нового тысячелетия. Причины этому - истощенные природные ресурсы и возможная перспектива энергетического кризиса, негативное воздействие традиционной энергетики на окружающую среду и угроза экологической катастрофы. Приручив энергию земли, воды, ветра и солнца, мы перестанем загрязнять окружающую среду и сэкономим ценные ископаемые ресурсы. Вместо традиционной энергетики, применяющей в качестве источника нефть, газ или уголь, сегодня ученые разрабатывают, а энергетики внедряют альтернативные энергетические установки. Человечество постоянно открывает все новые источники энергии и изобретает новые способы ее выработки. Люди научились добывать энергию при помощи океанских волн и течений, теплых подземных источников, солнечных лучей, порывов ветра. Энергию вырабатывают из рисовой шелухи, куриного помета, банановой кожуры. Можно не сомневаться, что в будущем наши потомки полностью перейдут на альтернативные источники энергии и энергетика станет экологически чистой и абсолютно безопасной для природы и человека.

Будущее энергетики - это чистая энергия возобновляемых природных ресурсов.

Где искать новые источники энергии? Да хотя бы в космосе! Выработка электроэнергии на геостационарной орбите, расположенной на высоте 35 700 километров, по мнению ученых, может обеспечить человечество экологически чистой и дешёвой энергией. Сама по себе эта идея не нова. В 1970-х годах агентство NASA и компания Boeing начали разработку гигантского спутника SolarPowerSatellite для добычи космической энергии. Технологическое оснащение того времени не позволило воплотить идею добычи электроэнергии в космосе. Клеймо «экономически нецелесообразен», заставило забыть эту идею на долгие годы. Но как заманчиво выглядят данные исследований учёных! Полоска длиной всего в один километр на высоте геостационарной орбиты способна получить в год около 212 тераватт энергии. Для сравнения, суммарная энергетическая ценность всех разведанных запасов нефти на Земле составляет около 250 тераватт. Радует, что нынешний технический прогресс уже позволяет ученым разрабатывать реальные проекты космических электростанций. Например, Япония планирует открыть орбитальную солнечную электростанцию к 2040 году.

Заключение.

Пока обойтись без АЭС человечество не может. Конечно, существуют альтернативные источники, но пока их число недостаточное для обеспечения энергией всех жителей мира. АЭС, являющиеся наиболее современным видом электростанций, имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами электростанций: при нормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут быть размещены практически везде, новые энергоблоки имеют мощность практически равную мощности средней ГЭС.Однако коэффициент использования установленной мощности на АЭС (80%) значительно превышает этот показатель у ГЭС или ТЭС. Об экономичности и эффективности атомных электростанций может говорить тот факт, что из 1 кг урана можно получить столько же теплоты, сколько при сжигании примерно 3000 т каменного угля.

Значительных недостатков АЭС при нормальных условиях функционирования практически не имеют. Однако нельзя не заметить опасность АЭС при возможных форс-мажорных обстоятельствах. Это и землетрясения, и ураганы, и аварии. В этих случаях АЭС несут глобальные и непоправимые последствия.

Список литературы и других источников:

• Большая Советская энциклопедия

• Иванов В.А. «Эксплуатация АЭС»

• Статья «Риск от АЭС: оценка без эмоций» журнал "Росэнергоатом»

• Баскаков А.П. «Теплотехника»

• mgudt.com/articles/1049.html

• kids.myenergy.ru/theory_and_power_practice/energy_sources/

• 0zd.ru/fizika_i_energetika/istochniki_energii.html

12