3.3 Достоинства и недостатки атомных электростанций

Главным преимуществом атомных электростанций по сравнению с другими является практическая независимость от источников топлива из-за небольшого объема используемого топлива, а также возможность использовать его снова после специальной переработки. Расходы на перевозку ядерного топлива, в отличие от традиционного, ничтожны. Атомные электростанции имеют высокую мощность и относительно небольшую себестоимость энергии. При этом по сравнению с другими электростанциями она производит минимальные выбросы вредных веществ в атмосферу. Так же у атомных электростанций привязка к условиям минимальна. По этой причине она может быть построена в любом районе, независимо от удаленности от мест добычи полезных ископаемых.

Для наглядности сравним атомные электростанции с другими. Тепловые электростанции в ближайшем будущем столкнутся с проблемой ограниченностью запасов органического топлива, особенно нефти и природного газа. Известно, что тепловые электростанции выбрасывают в атмосферу такие вредные вещества, как сернистый газ, оксиды азота, оксид углерода и бензопирен. Тепловая электростанция, работающая на угле, выбрасывает сернистого газа почти в два раза больше, чем электростанция, работающая на нефти, и в сто раз больше, чем электростанция, работающая на газе. Вредные выбросы ведут к появлению озоновых дыр, загрязнению окружающей среды, а соответственно опасны для человека, поскольку они приводят к болезням сердца, эмфиземе, хроническому бронхиту. Ко всему выше перечисленному следует добавить, что ни у нас в стране, ни за рубежом не внедрены в массовом порядке устройства для отчистки от серы самого топлива или выбрасываемых в атмосферу газов. В итоге можно сказать, что тепловые электростанции выбрасывают в атмосферу огромное количество вредных веществ, и отчистка от этих выбросов обходится довольно дорого. Гидроэлектростанции требуют наличие водных ресурсов, следовательно, для более выгодной выработки электроэнергии, как с экономической, так и с физической точки зрения, их место расположения находится возле крупных водоемов. Для своей работы они требуют больших экономических затрат, и способствуют разрушению биосферы и природной среды Земли. Ветряные электростанции узко ограничены своим местом положения. Главными критериями их постройки являются открытые возвышенные места и ветер, необходимой скорости. Обобщив можно сказать, что помимо сильной зависимости места нахождения, они ветряные электростанции вырабатывают относительно небольшую энергию. Добыча энергии солнца требует огромных затрат.

К недостаткам атомных электростанций относится опасность радиоактивного топлива, утилизация которого требует существенных затрат, и потенциальная опасность последствий в случае серьезных аварий. Помимо больших вложений на утилизацию радиоактивного топлива, большие затраты идут на обустройство системы безопасности в случае аварии или утечки.

3.4 Система безопасности атомных электростанций

Совокупность технологического оборудования и реализованного на нем технологического процесса называется технологическим объектом. Основным требованием, предъявляемым к технологическому процессу на атомных электростанциях, является обеспечение безопасности и надежности ее работы. В совокупности вопросов безопасности следует различать два аспекта: обеспечение в пределах атомных электростанций безопасности обслуживающего персонала, знающего о наличии опасности и специально обученного для работы на атомных электростанциях; и обеспечение безопасности населения и окружающей среды вне пределов атомных электростанций, как при нормальной эксплуатации, так и при возможных авариях. Под надежностью понимается уменьшение числа аварийных остановок, возможность сохранения частичной мощности блока при возникновении аварий в основном технологическом оборудовании и быстрый набор полной нагрузки после аварийной остановки или снижения мощности. В соответствии с этими требованиями выполняются системы безопасности на атомных электростанциях. Выходу радиоактивных продуктов при нормальной эксплуатации препятствуют три барьера: сама топливная матрица, оболочки тепловыделяющих элементов и границы первого контура. Эти системы в сочетании с системами управления и защиты реактора обеспечивают ограничение распространения радиоактивности пределами контура охлаждения реактора. Однако разработка аварийных систем защиты этим не ограничивается: все реакторы должны иметь системы, с помощью которых можно надежно удерживать в пределах атомных электростанций выбросы радиоактивных веществ даже в случае таких событий, как землетрясение, наводнение, ураган, и при возможных повреждениях внутри системы.

По мере развития и усложнения технологических процессов во всех областях техники, все большее применение находят автоматические устройства, способные воспринимать контролируемые величины и вырабатывать на их основе управляющие воздействия без участия человека или при минимальном его участии. Из всех функций автоматических систем управлений безопасности наиболее ответственной является аварийная защита реактора, так как ее действиями при аварийных ситуациях определяется ядерная безопасность самой атомной электростанции. Аварийная защита реактора должна осуществлять автоматическое снижение мощности или полную остановку реактора каждый раз, когда контролируемые параметры в ядерной энергетической установке достигают своего критического значения. Действие аварийной защиты реактора осуществляется соответствующим движением исполнительных органов. Обычно это движение происходит с различными скоростями в зависимости от ситуации. На первых этапах развития атомной энергетики преобладала экстренная остановка реактора при любых, даже незначительных отказов технологического оборудования. Однако по мере накопления опыта эксплуатации атомных энергоблоков, требования к количеству аварийных сигналов и к скорости остановки блоков смягчилась. Так помимо быстродействующей аварийной защиты появились более слабые защиты, позволяющие медленно снижать мощность реактора. Введение таких защит позволило более экономично эксплуатировать энергоблоки.

Аварийная защита должна составляться так, чтобы любое повреждение какого-либо элемента не сказалась на работе других элементов.

Авария с потерей теплоносителя и выхода его за пределы атомной электростанции является самой крупной по своим последствиям. Таким примером является Чернобыльская авария.