На автокружке школьники собрали модель автомобиля с бензиновым двигателем. При постоянной скорости движения м/с двигатель потребляет г бензина на м пути. В модели используется система водяного охлаждения. Вода поступает в нее из радиатора с температурой . Скорость циркуляции воды в системе охлаждения м/с, площадь сечения трубок системы равна см2. КПД двигателя равен 37%. С какой температурой возвращается вода из двигателя в радиатор в режиме, когда температура корпуса двигателя постоянна? Удельная теплота сгорания используемого бензина МДж/кг, удельная теплоемкость воды кДж/(кг·°С), ее плотность г/см3. ответ дать в °С, с точностью до целого значения.

Каждое поколение должно ответить на вопрос, как обеспечить себе стабильное и экономически оправданное снабжение энергией как основу устойчивого развития цивилизации.

На сегодня основные проблемы энергетики связаны с возрастающим ростом народонаселения Земли, дефицитом энергии и ограниченностью топливных ресурсов, увеличивающимся загрязнением окружающей среды.

Современное энергоснабжение более чем на 80 % базируется на невозобновляемых источниках энергии.

Сейчас на планете живет приблизительно 6 миллиардов 558 миллионов людей. Население мира каждый год возрастает на 80 миллионов человек. По прогнозам специалистов, если такая тенденция сохранится, то количество жителей Земли в 2010 г. достигнет 9 миллиардов 200 миллионов человек. Причем основной рост населения будет в наименее развитых регионах.

При среднедушевом потреблении в 2001 г. ~ 1600 кг нефтяного эквивалента, в развитых странах оно составляет 5400 кг, в то время как в странах с низкими доходами (в них проживает 40 % населения Земли) этот показатель равен 500 кг.

Таким образом, энергопотребление в странах с низким уровнем развития будет расти опережающими темпами.

Приведем результаты анализа запасов ископаемых видов топлива.

В таблице 1 приводятся данные о мировых запасах нефти.

Воздействие АЭС на окружающую среду при соблюдении технологии строительства и эксплуатации может и должно быть значительно меньше, чем других технологических объектов: химических предприятий, ТЭЦ. Однако радиация в случае аварии – один из опасных факторов для экологии, человеческой жизни и здоровья. В этом случае выбросы приравниваются к возникающим при испытании ядерного оружия.

Каково воздействие АЭС в нормальных и нештатных условиях, можно ли предотвратить катастрофы и какие меры принимаются для обеспечения безопасности на ядерных объектах?

Развитие и значение атомных электростанций

Первые исследования по ядерной энергетике пришлись на 1890-е гг., а строительство крупных объектов началось с 1954 г. Атомные электростанции возводятся для получения энергии путем радиоактивного распада в реакторе.

Сейчас используются такие типы реакторов третьего поколения:

легководные (наиболее рас тяжеловодные;

газоохлаждаемые;

быстро-нейтронные.

В период с 1960 г. по 2008 г. в мире были введены в работу около 540 атомных реакторов. Из них около 100 закрылись по разным мотивам, в том числе из-за негативного воздействия АЭС на природу. До 1960 г. реакторы отличались высоким показателем аварийности из-за технологического несовершенства и недостаточной проработки регулирующей нормативной базы. В следующие годы требования ужесточались, а технологии совершенствовались. На фоне уменьшения запасов природных энергоресурсов, высокой энергоэффективности урана строились более безопасные и оказывающее меньшее негативное воздействие АЭС.

Для плановой работы атомных объектов добывается урановая руда, из которой обогащением получается радиоактивный уран. В реакторах вырабатывается плутоний – самое токсичное из существующих веществ, полученных человеком. Обработка, транспортировка и захоронение отходов деятельности АЭС требует тщательных мер предосторожности и безопасности.

Факторы воздействия АЭС на окружающий мир

Наряду с прочими промышленными комплексами атомные электростанции оказывают воздействие на природную среду и человеческую жизнедеятельность. В практике использования энергетических объектов нет на 100% надежных систем. Анализ воздействия АЭС проводится с учетом возможных последующих рисков и ожидаемой пользы.

При этом совершенно безопасной энергетики не существует. Воздействие АЭС на окружающую среду начинается с момента возведения, продолжается при эксплуатации и даже по ее окончании. На территории расположения станции по выработке электроэнергии и за ее пределами следует предусматривать  возникновение таких негативных влияний:

Изъятие земельного участка под строительство и обустройство санитарных зон.

Изменение рельефа местности.

Уничтожение растительности из-за строительства.

Загрязнение атмосферы при необходимости взрывных работ.

Переселение местных жителей на другие территории.

Вред популяциям местных животных.

Тепловое загрязнение, влияющее микроклимат территории.

Изменение условий пользования землей и природными ресурсами на определенной территории.

Химическое воздействие АЭС – выбросы в водные бассейны, атмосферу и на поверхности почв.

Загрязнение радионуклидами, которое может вызвать необратимые изменения в организмах людей и животных.Радиоактивные вещества могут попадать в организм с воздухом, водой и пищей. Против этого и других факторов существуют специальные превентивные меры.

Ионизирующее излучение при выводе станции из эксплуатации с нарушением правил демонтажа и дезактивации.

Один из самых значительных загрязняющих факторов – тепловое воздействие АЭС, возникающее при функционировании градирен, охлаждающих систем и брызгальных бассейнов. Они влияют на микроклимат, состояние вод, жизнь флоры и фауны в радиусе нескольких километров от объекта. КПД атомных электростанций составляет около 33-35%, остальное тепло (65-67%) выделяется в атмосферу.

На территории санитарной зоны в результате воздействия АЭС, в частности водоемов-охладителей, выделяются тепло и влага, вызывая повышение температуры на 1-1,5° в радиусе нескольких сот метров. В теплое время года над водоемами образуются туманы, которые рассеиваются на значительное удаление, ухудшая инсоляцию и ускоряя разрушение зданий. При холодной погоде туманы усиливают гололедные явления. Брызговые устройства вызывают еще большее повышение температуры в радиусе нескольких километров.

Охлаждающие воду испарительные башни-градирни испаряют летом до 15%, а зимой до 1-2% воды, формируя пароконденсатные факелы, вызывая на 30-50% уменьшение солнечного освещения на прилегающей территории, ухудшая метеорологическую видимость на 0,5-4 км. Воздействие АЭС сказывается на экологическом состоянии и гидрохимическом составе воды прилегающих водоемов. После испарения воды из охладительных систем в последних остаются соли. Для сохранения стабильного солевого баланса часть жесткой воды приходится сбрасывать, заменяя ее свежей.