Локальные и глобальные загрязнения окружающей среды различного вида электростанциями

 
Накопление радиоизотопов ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в пищевой цепи (по Дж. Митчеллу).    

 После ядерных взрывов,  аварий на АЭС или объектах, связанных с ядерным производством,  на поверхность Земли или дна  океана оседают пылеватые частицы,  называемые радиоактивными осадками. Характер их зависит от типа ядерного устройства. В случае атомного взрыва происходит расщепление урана или плутония и образование радиоактивных продуктов распада. При термоядерном взрыве (водородное оружие) синтезируются легкие ядра (дейтерий + тритий) с образованием более тяжелых элементов. При этом продуктов радиоактивного распада образуется немного (главным образом за счет распада ядерного детонатора), но выделяется большое количество нейтронов, которые, действуя на нерадиоактивные окружающие вещества, превращают их в источники радиации (наведенная радиоактивность). 
    Вследствие очень высоких температур, реализующихся при ядерных взрывах, радионуклиды часто спекаются с окружающими частицами поднятого грунта и образуют шарики различных размеров, состоящие в основном из кремнистого и глиноземистого материала нерастворимого в воде. Эта радиоактивная пыль, покрывая траву, листья деревьев и кустарников, включается затем в пищевые цепи и попадает в организм животных и человека (рис.5.22). 
    Мельчайшие радиоактивные частицы перемещаются ветром от места взрыва и покрывают большие площади. Кроме того, при радиоактивном распаде образуется эманация (радиоактивные газы), которая может переноситься на значительные расстояния и затем давать твердые радиоизотопы. Последние зачастую обнаруживаются в пищевых цепях на расстоянии в сотни километров от эпицентра взрыва. 
    В случаях особо мощных взрывов происходит глобальное загрязнение атмосферы радиоизотопами и выпадение радиоактивных осадков по всей поверхности планеты. Обычно количество радиоактивных осадков бывает пропорционально степени влажности климата, поскольку мельчайшие радиоактивные частицы возвращаются на поверхность Земли, в основном с дождями и снегом. Так, после аварии на Чернобыльской АЭС на площади 50 000 км² вокруг места взрыва выпали радиоактивные осадки (состоящие в основном из йода, цезия, стронция и плутония) активностью 31·10⁶ Ки, что составляет всего 3/5% от суммарного выделения радиоактивных продуктов. Основная же часть радиоактивных веществ была унесена радиоактивным облаком на большие расстояния, что обусловило глобальное повышение радиационного фона в атмосфере планеты. 
    В случае поступления радиоактивных изотопов в окружающую среду со скоростью превышающей их распад, они постепенно накапливаются в почве, морских и континентальных осадках, воде и воздухе, а затем и в живых организмах. Отношение содержания радиоактивного изотопа в организме к содержанию его в окружающей среде называют коэффициентом накопления (K). 
    Радиоактивные изотопы в химическом отношении ведут себя аналогично стабильным, поэтому накопление их в организмах связано с химическими, а не физическими причинами. Коэффициент накопления может достигать огромных величин. К примеру, при концентрации фосфора в воде 0.00003 мг/г, количество его в желтке уток, обитающих в данном бассейне, может достигать 6 мг/г (K = 200 000). Концентрация радиоактивного йода в щитовидной железе зайца может быть в 500 раз выше, чем в растениях, которыми он питается. 
    Несмотря на то, что процесс приготовления пищи частично защищает человека от загрязнителей, длительное питание продуктами, загрязненными радионуклидами, приводит к накоплению последних в организме. Радиоактивное загрязнение биосферы вызывает множество заболеваний у человека и в первую очередь лейкемию, обязанную ⁹⁰Sr, который, отлагаясь в костях, нарушает процесс образования эритроцитов.

Возобновляемые  источники энергии

Так, если в США в 1989 г. на возобновляемые источники приходилось 7,6 %,а на ядерное топливо - 6,6 %, то согласно прогнозу к 2000 г. доля ядерного топлива останется на прежнем уровне, в то время как доля солнечной энергии возрастет до 23,8 %, энергия ветра - до 5,9 %, гидроэнергия будет составлять 4,2 %, энергия биомассы - 17,9 %.

Широкому внедрению солнечной  энергетики препятствует ее дороговизна. Она настолько въелась в общественное сознание, что использование энергии  Солнца относят к далекому будущему, не отрицая при этом перспективности  использования солнечной энергии, для локальных нужд. Для ее оценки необходимо принимать во внимание существующие тенденции изменения цен энергии  получаемой от Солнца и традиционных источников. Как показывает развитие энергетики, эти тенденции противоположны: цены на солнечную энергию непрерывно снижаются, а на энергию от традиционных источников - повышаются. Уже в настоящий  момент стоимость энергии, получаемой с помощью преобразования солнечной  энергии термодинамическим методом, приблизилась к стоимости энергии  тепловых станций.

Вместе с тем имеются  особенности, которые приводят к  возникновению ряда проблем при  использовании солнечной энергии. Она имеет низкую плотность потока, которая в тысячу раз меньше, чем  в современных парогенераторах. Другой особенностью солнечной энергии, затрудняющей ее использование, является непостоянство потока солнечного излучения: он меняется в течение суток и года, а также в зависимости от метеоусловий.

Основными методами преобразования солнечной энергии являются термодинамический  цикл, фотоэлектрическое преобразование и биоконверсия, каждый из которых  отдельно не решает задачу. Однако объединение  всех методов преобразования в гибридных  системах Позволяет принципиально производить самую дешевую энергию и преодолеть трудности, связанные с суточной и сезонной цикличностью поступления солнечного излучения и зависимостью от погодных условий.

Заключение

 

Для того, чтобы поддерживать современный уровень благосостояния, человечеству придется перейти на новые системы энергоснабжения. Без этого суммарное потребления высококачественных энергетических ресурсов при все снижающейся способности окружающей среды справляться с давлением энергетики приведет к росту общих расходов даже при постоянном уровне энергопотребления. Чтобы обеспечить экономическое развитие человечества без значительных издержек, которые могут свести на нет все выгоды, нужно еще быстрее переходить на экологически более чистые технологии производства энергии.

Для выработки разумной стратегии  в энергетике крайне важно ускорение  исследований и разработок по использованию  перспективных альтернативных источников энергии и в первую очередь  солнечной энергии.

Прогнозы относительно тенденций  развития энергетики говорят о том, что доля солнечной энергетики в  различных ее формах будет непрерывно возрастать.

В каких же направлениях идут поиски ученых? Атомная энергетика, которая уже стала реальностью; проекты использования теплового  градиента в Мировом океане и энергии приливов; создание геотермических электростанций; управляемая термоядерная реакция, над которой работают на протяжении многих лет ученые, и, наконец, наиболее очевидное - использование солнечной энергии. По мнению многих ученых, в решении энергетических проблем будущего огромную роль должна сыграть химия - гальванические элементы и аккумуляторы, топливные элементы и водородное горючее.

Связь между благосостоянием  общества и развитием энергетики известна. Энергетика делает вклад  в благосостояние, обеспечивая такие  области потребления, как отопление, освещение и приготовление пищи, а также снабжает необходимой  энергией производство и транспорт.

До недавнего времени  в соотношении "энергетика - благосостояние" на первом месте стояла преимущественно  эта выгодная сторона. Вместе с тем  затраты на энергетику, включая не только денежные и другие ресурсы, обращенные на получение и использование  энергии, но и издержки, связанные  с защитой окружающей среды и социально-политическими проблемами, снижают уровень благосостояния.