Проєкт з фізики "Чи потрібна світу ядерна енергія?"

Виконали учні 11 класу. Плугатарського ЗЗСО І – ІІІ ступенів 2023р. Проєкт з теми: Чи потрібна світу ядерна енергія. Мазура С. Кравченко Д.

Атом – це добро чи зло для людини?Довгий час ядерна енергія була прихована від людини. Але людина цікавиться! Їй завжди потрібно знати те, що поки невідомо. Завжди потрібно більше, ніж у неї є. І вона невпинно шукає нове, шукає всюди!Отже, вирішили відшукати та дослідити й ми дане питання!ПУАЕС

Керівник проєкту: Болотіна О. Л., вчитель фізики. Тип проекту: інформаційно-пошуковий, дослідницький. Навчальні предмети: фізика, основи здоров’я,біологія, математика,хімія. Тривалість виконання проекту: два тижні. Об’єкт дослідження: інформація, отримана на уроці. Проблема: перевірити гіпотезу: чому атомна енергетика – брудна енергетика і не може вважатися екологічною.

Мета проекту1)Обговорити та пояснити фізичні явища, процеси, закономірності,які відбуваються на АЕС.2)Розглянути екологічні проблеми ядерної енергетики.3)Вияснити чи потрібна світу ядерна енергія.4)Розвивати науковий світогляд.5)Виховувати бережливе ставлення до довкілля.6)Вміти працювати з великим потоком інформації, виділяти суттєві ознаки, презентувати свої напрацювання. Завдання проєкту:1. Визначити які фізичні процеси та явища лежать в основі роботи АЕС.2. Дослідити проблему: чому атомну енергетику не можна вважати екологічно чистою.3. Ознайомитися з питанням впливу роботи АЕС на наше довкілля.4. Сформулювати план дій на випадок ядерного вибуху .

План 1. Стан ядерної галузі у світі.2. Чому атомна енергетика не може вважатися чистою?3. АЕС викидають небезпечні радіонукліди.4. Аварії на АЕС: часто та серйозно.5. Атомна енергетика теж викидає СО2.6. Ядерний паливний цикл, що необхідний для роботи АЕС, забруднює наше довкілля.7. Атомна енергетика та водні ресурси.8. Висновки.

Актуальність теми: Чому ми обрали цю тему?Про загрозу "мирного" атому можна говорити довго, або просто згадати Чорнобиль, екологічний вплив якого всім відомий, а економічний налічує мільярдні втрати. Саме лише зняття станції з експлуатації оцінюється у чотири мільярди доларів (це без щорічних витрат на усунення наслідків катастрофи). Та, якщо немає ніяких збоїв, щоденна діяльність атомної енергетики несе в собі загрози життю та здоров’ю людей. АЕС виділяють вуглець, різні парникові гази, радіоактивні частки та токсичні матеріали, які отруюють повітря, воду та землю десятиліттями. І, навіть, якщо нам кажуть, що такі викиди не перевищують встановлену норму, ніхто не заперечує їх наявність. Отже, маємо відповісти на запитання:1) Чи може вижити людство без ядерної енергетики?2) Чи може вижити людство з ядерною енергетикою?3) Чи являється ядерна енергетика проблемним видом енергії?

Види діяльності: Попередня робота:1)Пошукова діяльність по знаходженню матеріалу, використовуючи комп’ютер. 2)Вивчення літературних та електронних джерел інформації .3)Дослідження та спостереження фізичних явищ та процесів , що відбулися з ядерною енергетикою протягом останніх десятиліть. 5)Узагальнення та систематизація результатів експерименту.

 Стан ядерної галузі в світі Ядерна галузь сьогодні перебуває у глибокій стагнації (застій у виробництві). За останні два десятиріччя у світі будувалось від 2 до 10 ядерних реакторів на рік, тоді як у пору розквіту галузі (у 1970-1980 роках, до аварії на ЧАЕС) запускалося 20-30 реакторів майже щороку. У 2017р. у світі працювало 403 реактори. Це на 35 реакторів менше, ніж у 2002 році, коли атомна галузь досягла свого історичного максимум – 439 реакторів. Сьогодні атомна енергетика за економічними показниками програє новим відновлюваним джерелам енергії. В той час ,як вартість будівництва нових АЕС зростає ,вартість вітрової та сонячної генерації стабільно падає завдяки швидкому розвитку цих технологій.

Чому атомна енергетика не може вважатися екологічно чистою?Часто у медіа та прихильники атомної енергетики пишуть, що атомна енергетика – «чиста» чи “екологічна” енергетика, бо АЕС не викидають, чи, майже, не викидають СО2 та інші парникові гази. Але таке твердження не бере до уваги інші забруднюючі речовини, що викидаються у повітря та водне середовище атомними станціями під час їх роботи,на етапі видобутку та переробки уранової руди, фабрикації палива та його транспортування. Також не враховуються катастрофічні наслідки, до яких здатні призводити аварії на атомних електростанціях

АЕС викидають небезпечні радіонукліди. Атомні електростанції викидають радіонукліди, які мають канцерогенний ефект (викликають рак), включаючи тритій, стронцій-90, цезій-137, плутоній-239 та десятки інших. Для цього не потрібно, щоб відбулась аварія – атомні станції викидають ці речовини у процесі щоденної роботи. Радіація може здаватися «чистою» тільки тому, що ми її не бачимо, не можемо відчути ні на дотик, ні на запах. Але це не означає, що вона не виділяється із атомних станцій та інших об’єктів атомної промисловості й не має негативного ефекту на здоров’я людей. З самого початку «атомної ери» велися дослідження впливу радіації на людину, щоб визначити прийнятні безпечні дози опромінення для персоналу станцій та для населення. З роками оцінка ризику від дії опромінення лише підвищувалась.

Так, звіт Національної Академії Наук США від 2005 р. підтвердив що немає безпечної дози опромінення – кожна дія радіоактивного опромінення підвищує ризик раку, дефектів при народженні дітей та інших хвороб. У 2007 році одним із американських видавництв були опубліковані результати епідеміологічного дослідження випадків дитячого раку у прив’язці до атомних станцій. Це дослідження, як і багато інших, виявило підвищений ризик лейкемії у дітей віком до 5 років, які проживають в межах 5-ти км зони від АЕС. До 2014 року по світу було проведено більше 60 епідеміологічних досліджень, які вивчали випадки дитячого раку біля АЕС. Більшість з них (>70%) виявили підвищені рівні захворюваності на лейкемію. В той час як уникнути впливу природної радіації від сонця та землі неможливо, важливо не створювати додаткові джерела радіоактивного опромінення. Тим більше не варто пропагувати джерело такого опромінення як «чисту» та «безпечну» енергію.

Викиди забруднюючих речовин в атмосферу від стаціонарних джерел відокремлених підрозділів АЕС «Енергоатом» в 2014 – 2016 рр.,тонн. Валові викиди сполук азоту. Валові викиди сполук сірки. Валові викиди твердих часток. Валові викиди окису вуглецю. Загальний обсяг викидів забруднюючих речовин у атмосферу20142015201620142015201620142015201620142015201620142015201618.818.221.63.03.06.430.625.223.520.320.421.8245.2227.4234.1

Аварії на АЕС: часто та серйозно. Тільки одна із усіх технологій виробництва електроенергії здатна призводити до аварій, що можуть вбити сотні тисяч людей та продукувати небезпечні побічні продукти, які лишатимуться токсичними сотні тисяч років. Це – атомна енергетика. Сонячна станція не може вибухнути через те, що забагато сонця. Падіння вітрової турбіни означає, що дещо менше електрики буде вироблено, але не евакуацію мешканців із сотень квадратних кілометрів навкруги.

Наші дослідження виявилися цікавими: Серйозні аварії на ядерних об’єктах стаються із частотою раз на 11 років – набагато частіше, ніж передбачали та обіцяли представники атомної індустрії. До 2011 року відбулося 11 серйозних аварій атомних реакторів (із розплавом ядерного палива або руйнацією реактора): АЕС «Енріко Фермі» (США, 1969), АЕС «Люцерн» (Швейцарія, 1969), АЕС «Сен-Лоран» (Франція, 1969), Бєлоярська АЕС (СССР, 1977), АЕС «Богуніце» (Чехословакія, 1977), Ленінградська АЕС (СССР, 1975), АЕС «Три Майл Айленд» (США, 1979 р.), Чорнобильська АЕС (СССР, 1986), на АЕС Фукусіма (Японія, 2011). Ще 5 масштабних аварій (із викидами радіоактивності за межі підприємств) сталися на об’єктах ядерно-промислового комплексу, найвідомішою з яких є аварія на комплексі «Маяк» (СССР) у 1957 р.

Аварії ставалися на усіх основних типах реакторів:на АЕС Три Майл Айленд (США 1979 р.) був американський реактор PWR;на Чорнобильській АЕС (1986 р.) – радянський реактор типу РБМК із графітовими сповільнювачами;на АЕС Фукусіма Дайічі (2011 р.) – реактор BWR американського дизайну. Аварії на АЕС – це не лише Чорнобиль. Це високотехнологічні США та Японія, Франція та Швейцарія. За оцінками різних досліджень, в результаті Чорнобильської катастрофи загинуло від 4000 до 1 000 000 людей. Це була найбільш руйнівна індустріальна аварія у історії людства.І зараз, 37 років потому ми ,навіть, не наблизилися до вирішення проблем, створених цією катастрофою.

Атомна енергетика такожвикидає СО2 Атомні електростанції викидають СО2 не тільки під час своєї роботи, але й на інших етапах життєвого циклу:під час їх спорудження, бо воно передбачає величезну кількість бетону, металу, викопних палив для перевезення усіх матеріалів та працівників.під час виробництва ядерного палива, необхідного для роботи АЕС, в тому числі під час видобутку уранової руди, її перемелювання, обробки, збагачення та фабрикації палива. під час транспортування його на атомні станції, а також на безпечне зберігання радіоактивних відходів протягом тисячоліть.

Робота по дослідженнювикидів СО2 АЕСБільше 100 досліджень було виконано, аби порахувати «вуглецевий слід» ядерної енергетики (кількість СО2, що викидається в атмосферу від виробництва електроенергії на АЕС). Багато з них приходили до суперечливих висновків. У 2008 році аналіз усіх цих досліджень виконав професор Бенджамін Савакул (Benjamin Sovacool) з Університету Вірджинії та Університету Сингапуру. Його висновок: атомна енергетика викидає у 6 разів більше вуглецю, ніж вітрова та у 2-3 рази більше, ніж різні технології сонячної електроенергетики; – «вуглецевий слід» відновлюваних джерел падає, бо технології стають все більш ефективними.

Наша класна міні лабораторія. Виготовлення макету моделі ядерного реактора. 26 квітня 1986 року на ЧАЕС відбувся вибух, який потяг за собою низку, екологічних, кліматичних, генетичних, соціальних, економічних змін. Ми спробували відтворити події тогочасного вибуху. Щоб краще зрозуміти будову ядерного реактора та принцип його роботи , ми на уроці фізики, відтворили будову ядерного реактора ,виготовивши модель з повітряного пластиліну.

Ядерний паливний цикл, що необхідний для роботи АЕС, забруднює наше довкілля. Атомні реактори не можуть працювати без ядерного палива. Тому атомна енергетика більше схожа на викопні палива, які добуваються з землі, ніж на відновлювані джерела, які виробляють електрику із енергії вітру та сонячних променів. Видобування уранової руди, її переробка, збагачення та виготовлення уранових паливних «брикетів» із газоподібного збагаченого урану є дуже вуглецевоємною (СО2-intensive) та брудною справою на кожній із стадій цього процесу. Одним із найбрудніших ланок цього довгого процесу є видобуток та подрібнення уранової руди, який, як і видобуток вугілля, лишає за собою велику кількість «хвостів» у вигляді териконів, або як шлак у «хвостосховищах». Це становить серйозну загрозу для шахтарів, місцевих громад та для довкілля в цілому.

Ядерний паливний цикл, що необхідний для роботи АЕС, забруднює наше довкілля. Щоб отримати 1 тону уранового концентрату потрібно переробити 1000 тон уранової руди (коли руда містить 0,1% урану). Ці 999 тон “хвостів” є радіоактивними і потребують заходів із очистки та поводження. В Україні відбувається видобуток та збагачення уранової руди, а також виробництво уранового концентрату на гідрометалургійному заводі (ГМЗ) у м. Жовті Води. Ось що пишуть про цей процес самі ж атомники:«В процесі переробки уранових руд на ГМЗ утворюються відходи (хвости) з підвищеним вмістом радіонуклідів природного походження, які розміщуються у спеціально обладнаному хвостосховищі «Балка «Щербаківська», що знаходиться в 5 км від м. Жовті Води (це в Дніпропетровській обл. північніше м. Кривий Ріг). ГМЗ м. Жовті Води

Ядерний паливний цикл, що необхідний для роботи АЕС, забруднює наше довкілля. Станом на кінець 2010 року у хвостосховищі «Балка Щербаківська» зберігалося 37,4 млн.т відходів уранового виробництва загальною активністю 3,89*1014 Бк. Після того, як паливо відпрацює свій термін у реакторі, воно перетворюється на 20-30 тон високорадіоактивного відпрацьованого ядерного палива, що містить плутоній, радіоактивний цезій, стронцій та йод. Ці та інші радіонукліди роблять відпрацьоване паливо в тисячі разів більш небезпечним, ніж свіже паливо до його загрузки в реактор. Для відпрацьованого ядерного палива ще не винайдено постійного безпечного сховища (ізоляції) від навколишнього середовища на весь час, поки воно залишатиметься небезпечним. Існуючі сховища забезпечують лише тимчасове його зберігання, зокрема заплановане централізоване сховище для відпрацьованого палива для українських АЕС (ЦСВЯП), спроектоване на зберігання у ньому палива протягом лише 100 років. Балка Щербаківська(хвостосховище)

Вплив атомних електростанцій на довкілля. На сьогодні у світі працює близько 400 атомних електростанцій (АЕС). Вони забезпечують майже 10% енергії, що виробляється на Землі. В Україні атомні електростанції займають провідне місце, виробляючи близько 45% електроенергії. Проте їхня експлуатація пов'язана з низкою екологічних проблем. До них можна віднести: утилізацію радіоактивних відходів; великі об'єми теплових забруднень; виробництво та розповсюдження ядерної зброї. У процесі роботи на атомних електростанціях використовують як паливо радіоактивні елементи - уран, торій і плутоній. Отримання енергії базується на реакціях радіоактивного розпаду елементів, що відбувається в реакторах. Проте після використання паливні відходи досить радіаційні і небезпечні для всього живого, тому потребують тисячолітньої ізоляції для остаточного розпаду. На сьогодні немає прийнятої екологічної програми утилізації радіоактивних відходів у будь-якій формі.Іншим небезпечним явищем, пов'язаним із діяльністю атомних електростанцій, є виробництво і розповсюдження ядерної зброї. Унаслідок продукування атомної енергії неминуче виникає плутоній. Він міститься у відпрацьованому ядерному паливі. З кульки плутонію розміром з тенісний м'ячик можна зробити атомну бомбу, що здатна знищити тисячі людей.

Атомна енергетика та водні ресурси Атомна енергетика призводить до суттєвого негативного впливу на екосистеми розташованих поряд водних об’єктів та використовує величезну кількість води, дефіцит якої зростає у світі та Україні. Ядерні реактори потребують великих кількостей води для охолодження і генерації електроенергії. Ті станції, що мають резервуари, відбирають в середньому 75 тис. літрів води на хвилину із річок, озер чи океанів. Реактори без резервуарів відбирають до 1,9 мільйонів літрів на хвилину і потім викидають її знову у природне середовище. Після проходження через систему охолодження реакторів АЕС вона повертається на 5-10 градусів теплішою, що негативно впливає на екосистему річок. Південноукраїнська АЕС

ПАМ’ЯТАЙТЕ!ПЛАН ДІЙ НА ВИПАДОК ЯДЕРНОГО ВИБУХУ Обережно !Такий вигляд має знак загрози ядерної небезпеки

Атомна енергетика – не може вважатися «екологічною»!Атомна енергетика, у порівнянні із енергією вітру, сонця, геотермальною енергією, навіть близько не наближається до поняття «чистої», «екологічної» енергії. Атомна енергетика при нормальній роботі викидає небезпечні радіонукліди. Атомна енергетика має відчутний «вуглецевий слід», суттєво вищий від того, що мають сонячна та вітрова генерація. Атомні станції використовують багато води тоді, коли проблема із водозабезпечення стає все серйознішою через глобальне підвищення температури на планеті. Для своєї роботи АЕС потребують довгого та «брудного» процесу виробництва палива. Атомна енергетика здатна вбити тисячі людей та зробити непридатними для життя людини сотні квадратних кілометрів територій. ЗАЕС4 – й реактор ЧАЕС

Висновок1. Коли ми підбирали цю тему, то знали, що це буде цікаво, важливо, злободенно. Але ми, навіть, не могли уявити, на скільки серйозна ця тема.2. Необхідно вести роз’яснюючу роботу з населенням про негативний вплив радіоактивного випромінювання на організм людини.3. Кожній людині потрібно знати і дотримуватися елементарних правил по збереженню екологічного довкілля.4. Учні нашої школи мають добросовісно вивчати фізичні явища та закони, бо фізика – це прямий зв’язок з життям. Дана робота поповнила наш багаж знань і підсилила нашу відповідальність перед природою та суспільством. Ні – ядерній війні!

Використана література: Ресурси Інтернету: 1. httр:// ru.wikipedia.org2. http://www.geopatogen.ru3. http://elsmog.ru4. http://ru.wiktionary.org5. http://school-collection.edu.ru6. Публікацію: Nuclear energy is dirty (and does not fit into a “clean energy standard”) by Nuclear Information and Resource Service (NIRS). 7. Публікацію: World Nuclear Industry Status Report 2017.19 Червня8. 2018 Атомна енергетика. Добудова ХАЕСЕнергетика ttps Підручники: 1)О. Г. Хинина, «Я пізнаю світ», АСТ-ЛТД, 1997 г. 2 Фізика 11 клас - В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий, Ф. Я. Божинова ,Генеза 2017 рік3) Н. М. Голосова, З. Ю. Максимович «Працюємо разом: інновації та проекти».4) З. Ю. Максимович «Збірка матеріалів конкурсу «Фізика навколо нас».