Ядерные реакции и их роль в энергетике Казахстана. Основы и перспективы

1.

Радиоактивные вещества.
Ядерные реакции и их роль в
энергетике Казахстана.
Основы и перспективы.

2.

Введение в радиоактивные вещества.
• Радиоактивность — это процесс самопроизвольного
распада нестабильных ядер атомов.
• Радиоактивные вещества — это материалы, которые
содержат атомы с нестабильными ядрами и могут испускать
такие виды излучений.
Ядерная энергетика играет важную роль в современном мире, особенно в
Казахстане. Страна является одним из крупнейших поставщиков урана в
мире и рассматривает ядерную энергетику как важный путь к устойчивому
развитию. В условиях необходимости сокращения выбросов углекислого
газа и борьбы с изменением климата ядерная энергия становится
альтернативой ископаемым источникам. Для Казахстана это также
стратегическое направление для укрепления энергетической независимости
и обеспечения стабильного энергоснабжения.

3.

Что такое радиоактивность?
Основы радиоактивности.
В процессе распада атомных ядер
выделяются три основных типа излучений:
• Альфа-излучение — поток ядер гелия,
состоящих из двух протонов и двух
нейтронов. Оно имеет низкую
проникающую способность и может быть
остановлено листом бумаги.
• Бета-излучение — поток быстрых
электронов. Оно имеет среднюю
проникающую способность и может быть
остановлено тонким слоем алюминия.
• Гамма-излучение — это
электромагнитное излучение высокой
частоты. Оно обладает высокой
проникающей способностью и требует
свинцовых или бетонных экранов для его
поглощения.
Схема излучений

4.

Принцип ядерных реакций:
Ядерные реакции — это процессы, при которых
атомные ядра изменяются, сопровождаясь
выделением или поглощением энергии.
Они могут происходить различными способами,
но основные виды ядерных реакций — это
деление ядер и термоядерные реакции.
Деление ядер — это процесс, при котором
тяжелое атомное ядро распадается на два (или
несколько) более легких ядра с выделением
большого количества энергии. Это основа
работы атомных электростанций.
Термоядерные реакции — это реакции слияния
легких ядер в более тяжелые,
сопровождающиеся огромным выделением
энергии. Эти процессы происходят при крайне
высоких температурах и давлениях

5.

Экологичность ядерной энергетики.
Преимущества ядерной энергии:
1. Отсутствие прямых выбросов CO₂:
АЭС не выбрасывают парниковых газов.
2. Высокая эффективность: Небольшое
количество урана вырабатывает
колоссальное количество энергии.
3. Низкая зависимость от погодных
условий: АЭС работает стабильно вне
зависимости от времени суток и погодных
условий.
4. Долговечность ресурсов: Урановые
запасы могут обеспечивать выработку
энергии на долгие десятилетия, а в
перспективе разработка реакторов на
тории и термоядерной энергии расширит
возможности.
Недостатки:
Проблема утилизации ядерных отходов и
риски аварий, таких как катастрофы в
Чернобыле и на Фукусиме.
Выбросы CO₂
16
820
Угольные электростанции
Ядерные электростанции
Уголь:
1. Выбросы:
Сжигание
угля
сопровождается значительным
выбросом CO₂, что усиливает
парниковый
эффект.
Также
выделяются
загрязняющие
вещества, такие как оксиды
серы и азота, что приводит к
кислотным дождям.
2. Экологические
последствия
добычи: Разработка угольных
месторождений
часто
сопровождается разрушением
ландшафта, загрязнением воды
и разрушением экосистем.

6.

Ядерная энергетика и Казахстан.
Казахстан обладает значительными запасами урана (около
40% мировых запасов), что делает его потенциально
привлекательной страной для развития атомной энергетики.
Потенциальные преимущества ядерной
энергии:
1. Долгосрочный источник энергии: АЭС
обеспечивают
стабильную
выработку
электроэнергии, которая не зависит от
погодных условий.
2. Экологическая устойчивость: Ядерная
энергетика выделяет значительно меньше
CO₂ по сравнению с угольной генерацией.
3. Использование
национальных
ресурсов: Наличие урана в стране
позволяет Казахстану стать независимым
от импорта топлива для АЭС.
Однако
перспективы
строительства
АЭС
сопровождаются и вызовами:
1. Общественное мнение: В Казахстане после
аварии на Чернобыльской АЭС и других
инцидентов
сохраняются
опасения
в
отношении безопасности ядерной энергии.
2. Технологические
и
инфраструктурные
вызовы: Необходимость создания новой
инфраструктуры,
включая
системы
безопасности и квалифицированные кадры.
3. Экономическая целесообразность: Высокие
первоначальные затраты на строительство и
последующую эксплуатацию.
«В прошлом году Казахстан израсходовал
электроэнергии
в
размере
115,06
миллиарда
киловатт-часов.
Тем
временем, если ознакомиться с прогнозом
Министерства энергетики, то уже к 2035
году потребление электроэнергии в
Казахстане достигнет 152,4 миллиарда
киловатт-часов. Действующие же станции
к этому сроку смогут выдать лишь 135
миллиардов киловатт-часов».

7.

Аспекты.
Экономическая выгода
Экологические проблемы
Экономические выгоды от ядерной энергетики включают несколько
ключевых аспектов:
1. Стабильность цен на энергию: Ядерная энергия позволяет
снизить зависимость от колебаний цен на нефть и газ, что
делает энергетику более стабильной и предсказуемой в
долгосрочной перспективе.
2. Эффективность производства: Атомные станции имеют
высокую эффективность и могут производить большое
количество энергии с относительно небольшим объемом
топлива, что снижает затраты на топливо.
3. Долгосрочные инвестиции: Хотя строительство атомных
станций
требует
значительных
начальных
инвестиций,
эксплуатация и обслуживание таких станций могут быть менее
затратными по сравнению с традиционными источниками
энергии.
4. Создание рабочих мест: Ядерная энергетика создает
высококвалифицированные рабочие места, начиная от
инженерных позиций до обслуживания реакторов.
Однако, вопросы безопасности и утилизации радиоактивных отходов
являются серьезными вызовами:
1. Безопасность: Ядерные реакторы требуют строгого контроля и
регулярного обслуживания, чтобы избежать аварий. Инциденты,
такие как Чернобыль и Фукусима, продемонстрировали
потенциальные риски и последствия аварий на атомных
станциях. Современные технологии и протоколы безопасности,
такие как пассивные системы охлаждения и защитные оболочки,
помогают минимизировать эти риски.
2. Утилизация
радиоактивных
отходов:
Утилизация
радиоактивных отходов является одной из самых сложных
задач. Отходы требуют долгосрочного хранения в специально
спроектированных
хранилищах,
которые
должны
быть
защищены от утечек и внешних воздействий. Исследуются
различные методы утилизации, включая захоронение в
геологических формациях и переработку отходов, но до сих пор
нет
универсального
решения,
удовлетворяющего
все
требования.

8.

Заключение
Внедрение и развитие ядерной энергетики в Казахстане
представляет собой стратегическую возможность для
обеспечения устойчивого развития страны. Однако важно
учитывать и потенциальные вызовы, такие как вопросы
безопасности,
управления
ядерными
отходами
и
общественного мнения. При надлежащем управлении и
соблюдении международных стандартов, ядерная энергия
может сыграть ключевую роль в будущем энергетическом
ландшафте Казахстана.