«Грозный атом — мирный атом»/ интегрированная проектно - исследовательская работа

КОУ ВО «Михайловский кадетский корпус»

ПРОЕКТ

«Грозный атом — мирный атом»

(физика/ биология/ техническое творчество)

Подготовили:

Коротков Арсений
Бондарев Тимофей

кадеты 8 класса 1 отделения

Руководители:

учитель биологии и химии

Стародубцева О.О.,

учитель физики Соколова М.П.,

воспитатель 8 класса 1 отделения

Грошев А.Г.

Воронеж

2021 г.

Оглавление

Введение………………………………………………..……………….…….….3-4 стр.

Глава 1. Теоретическая часть. Общие сведения о Нововоронежской АЭС.

1.1.Характеристика местоположения АЭС и основные этапы строительства...5 стр.

1.2.Технические характеристики реакторов Нововоронежской АЭС….…..…..5стр.

1.3.Уран и его подготовка…………………….…………………………….….….5 стр.

1.4.Основные принципы работы АЭС…….….………………………..…….……6 стр.

1.5.Устройство АЭС………………..……………………………….……...….…..6 стр.

1.6. Способы защиты реакторов от чрезвычайных ситуаций………………...6-7 стр.

Глава 2. Практическая часть. Исследование радиационного фона на территории и в помещениях корпуса с помощью прибора – дозиметра / индикатора радиоактивности Radex RD 1503+.

2.1.Измерение радиационного фона на территории и в помещениях Михайловского кадетского корпуса…………………………………………..…………..…………8 стр.

2.2. Недостатки и преимущества АЭС…………………………………………8-9 стр.

2.3. Научные разработки в сфере атомной энергетики………………...….....9-10 стр.

Глава 3. Создание макета АЭС для учебных целей.

3.1.Создание чертежа макета АЭС. Подбор материалов для изготовления макета АЭС ………………………………………………………………………………..11 стр.

3.2. Технологическая последовательность изготовления макета……………....11 стр.

Заключение……………………………………………………………………......12 стр.

Список литературы и источников……………………………...………………..13 стр.

Приложение.

Введение

Некоторое время назад рабочая группа проекта посетила с экскурсией Нововоронежскую АЭС, этот объект заинтересовал своей масштабностью и огромной пользой для нашего города и региона в целом. Энергию атома человечество использует в различных целях: грозных - атомное оружие и мирных - медицина, производство электрической и тепловой энергии.

Цель проектно-исследовательской работы - изучить возможности мирного использования атомной энергии. Мы понимаем, что воздействие АЭС на окружающую среду при соблюдении технологии строительства и эксплуатации может и должно быть значительно меньше, чем у 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 АЭС приравниваются к выбросам, возникающим при испытании ядерного оружия.

Рабочая группа проекта решила изучить, как устроена и работает АЭС в нормальных и нештатных условиях, какие меры принимаются для обеспечения безопасности на ядерных объектах, влияет ли работа АЭС на радиационный фон и экологию близлежащих населенных пунктов, здоровье людей.

Актуальность проекта заключается в том, что атомная энергия при разумном использовании является очень эффективной, недорогой, экологически чистой. Нам необходимо было это доказать.

Цель нашей проектной работы: изучить возможности мирного использования атомной энергии и ее влияние на окружающую среду и организм человека.

Объект исследования: Нововоронежская АЭС.

Задачи работы:

1. Изучить устройство и технологические процессы АЭС;

2. Определить величину радиационного фона в помещениях и на территории Михайловского кадетского корпуса;

3. Создать макет АЭС для учебных целей.

Данная проектно – исследовательская работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и источников.

Глава 1. Общие сведения о Нововоронежской АЭС.

1.1. Характеристика местоположения АЭС и основные этапы строительства.

Нововоронежская атомная электростанция - является филиалом ОАО «Концерн Росэнергоатом». Станция расположена в лесостепной зоне на левом берегу реки Дон в 45 км к югу от города Воронеж. Станция сооружена в три очереди. Первыми начали строиться энергоблоки №1 (в 1958г.) и №2 (в 1964г.), далее - энергоблоки №3 и №4 (в 1967г.), а энергоблок №5 введен в эксплуатацию в 1972г.

1.2. Технические характеристики реакторов Нововоронежской АЭС.

Каждый из ныне действующих реакторов является головным – прототипом серийных энергетических реакторов типа ВВЭР. ВВЭР – это водо-водяные энергетические реакторы корпусного типа с водой под давлением. На данный момент энергоблоки №1 и №2 законсервированы, на них ведутся работы по подготовке к выводу из эксплуатации, по стабилизации и поднятию радиационной безопасности. С 2007 года на площадке Нововоронежской АЭС велось сооружение двух энергоблоков - №6 и №7 нового поколения «3+», с реакторной установкой ВВЭР-1200. Суммарная мощность обоих блоков составляет 2400 МВт. На данный момент оба новых реактора введены в эксплуатацию.

1.3. Уран и его подготовка.

Перед тем, как говорить о работе этих энергоблоков нужно знать на чём они работают. Основным веществом на ядерных станциях является уран. Для его использования на АЭС сырье перерабатывается в порошок, который превращается в металлические «таблетки». Перед размещением в реакторе, урановые таблетки помещаются в металлические трубки — ТВЭлы. Именно они являются топливом на АЭС.

1.4. Основные принципы работы АЭС.

На АЭС происходит три взаимных преобразования форм энергии:

1.Ядерная энергия переходит в тепловую;

2.Тепловая энергия переходит в механическую;

3.Механическая энергия преобразуется в электрическую.

Основные составные части в устройстве атомной электростанции: реактор, парогенератор, турбина, генератор тока, трансформатор, градирни, несколько насосов.

1.5. Устройство АЭС.

В основе станции лежит РЕАКТОР, в который загружается ядерное топливо (ТВЭлы). В реакторе протекает контролируемая ядерная реакция, в результате которой выделяется огромное количество тепла. Это тепло используется для нагрева воды 1 контура, затем через сеть теплообменных трубок тепло отдается воде 2 контура, не соприкасаясь с ней, чтобы исключить попадание радиоактивных веществ за пределы реактора. Вода 2 контура, превращаясь в пар, вращает турбину, преобразующую энергию вращения в электрическую.

Из-за того, что электрический ток, поступающий из турбины мал, его усиливают с помощью трансформатора, а дальше он идет по проводам от ЛЭП к потребителям. После того, как пар разогнал турбину, он попадает в конденсатор, и здесь с помощью холодной воды из градирен охлаждается и превращается в воду, которая обратно возвращается в парогенератор. Таким образом, получается замкнутая система.

1.6. Способы защиты реакторов от чрезвычайных ситуаций.

При каких-либо чрезвычайных ситуациях на АЭС предусмотрено несколько способов остановки атомной реакции. Одним из способов, являются специальные, поглощающие стержни, которые в случае аварии падают в реактор и реакция останавливается. Еще, наши российские конструкторы разработали особое устройство - “ловушку расплава”. Если температура реактора доходит до 2500 градусов, нижняя стенка реактора начинает плавиться, и вся масса стекает в специальный, бетонный резервуар, наполненный жертвенным веществом, которое кристаллизует расплав. Эти способы защиты были введены в новые реакторные залы, что позволяет считать Нововоронежскую атомную станцию одной из самых безопасных в числе тех, которые способны вырабатывать до 2500 млрд кВт*ч электроэнергии за месяц работы.

Глава 2. Практическая часть. Исследование радиационного фона на территории и в помещениях корпуса с помощью прибора – дозиметра / индикатора радиоактивности Radex RD 1503+.

2.1.Измерение радиационного фона на территории и в помещениях Михайловского кадетского корпуса.

Рабочая группа проекта исследовала уровень радиационного фона с помощью прибора - дозиметра/индикатора радиоактивности Radex RD 1503+ на территории и в различных помещениях кадетского корпуса: столовая, спальное помещение, кабинет физики, коридор учебного корпуса, комната для занятий. Радиационный фон в помещениях кадетского корпуса показал значения от 0,10 до 0,17 мкЗв/ч, на территории - 0,09 мкЗв/ч. Норма – радиационный фон не выше 0,28 мкЗв/ч. Таким образом, было установлено, что уровень радиационного фона не превышен, что доказывает безопасность близости к Воронежу Нововоронежской АЭС и атомной энергетики в целом. (Таблицу с результатами исследования см. в приложении).

2.2.Недостатки и преимущества АЭС.

Любой инженерный проект имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Положительные стороны атомных электростанций:

• отсутствие вредных выбросов;

• выбросы радиоактивных веществ в несколько раз меньше, чем у угольной (тепловой) электростанции аналогичной мощности (зола угольных ТЭС содержит процент урана и тория, достаточный для их выгодного извлечения);

• небольшой объём используемого топлива и возможность его повторного использования после переработки;

• высокая мощность: 1000—1600 МВт на энергоблок;

• низкая себестоимость энергии, особенно тепловой.

Отрицательные стороны атомных электростанций:

• облучённое топливо опасно, требует сложных и дорогих мер по переработке и хранению;

• нежелателен режим работы с переменной мощностью для реакторов, работающих на тепловых нейтронах;

• последствия возможного инцидента крайне тяжелые, хотя его вероятность достаточно низкая;

• большие капитальные вложения, как удельные, на 1 МВт установленной мощности для блоков мощностью менее 700—800 МВт, так и общие, необходимые для постройки станции, её инфраструктуры, а также - в случае возможной ликвидации.

2.3. Научные разработки в сфере атомной энергетики.

При производстве атомной энергии имеются недостатки и опасения, но всё же, при этом, она представляется самой перспективной.

Альтернативные способы получения энергии - за счёт энергии приливов, ветра, Солнца, геотермальных источников и др. - в настоящее время имеют невысокий уровень выхода энергии, и её низкую концентрацию. Кроме того, многие способы получения энергии имеют индивидуальные риски для экологии и туризма, например, производство фотоэлектрических элементов загрязняет окружающую среду, а ветряные станции крайне опасны для птиц.

В связи с этим в сторону атомной энергетики на данный момент обращено наибольшее внимание - ученые разрабатывают международные проекты ядерных реакторов нового поколения, например ГТ-МГР, которые позволят повысить безопасность и увеличить КПД АЭС.

Россия начала строительство первой в мире плавающей АЭС, она позволяет решить проблему нехватки энергии в отдалённых прибрежных районах страны. А в США и Японии ведутся разработки мини-АЭС, с мощностью порядка 10-20 МВт, для целей тепло- и электроснабжения отдельных производств, жилых комплексов, а в перспективе - и индивидуальных домов. Уменьшение мощности установки предполагает рост масштабов производства. Малогабаритные реакторы создаются с использованием безопасных технологий, многократно уменьшающих возможность утечки ядерного вещества.

Глава 3. Создание макета АЭС для учебных целей.

3.1.Создание чертежа макета АЭС. Подбор материалов для изготовления макета АЭС.

Для учебных целей рабочая группа проекта разработала чертеж макета атомной электростанции по образцу Нововоронежской АЭС. (см.Приложение). Кроме того, был продуман перечень материалов, которые понадобятся при изготовлении макета.

Материалы, использованные рабочей группой проекта при создании макета:

• конструктор;

• дерево (брус);

• бумага (ватман, картон);

• сетка (москитная, ПВХ);

• краски (макетные);

• проволока (медь);

• пенопласт;

• искусственный газон (покрытие).

3.2.Технологическая последовательность изготовления макета.

1. Изготовление основания / дерево;

2. Установка и укрепление подставки / пенопласт;

3. Разметка рабочей поверхности / маркер;

4. Покрытие рабочей поверхности / искусственный газон;

5. Создание образцов агрегатов АЭС, в том числе - зданий, труб / конструктор, пенопласт;

6. Покраска образцов / макетная краска;

7. Установка ограждений / сетка /;

8. Монтаж проводов / проволока /.

Заключение.

В результате проведенного нами исследования, теоретической и практической работы, рабочая группа проекта подтвердила предположение о том, что атомная энергия при разумном использовании является очень эффективной, недорогой и экологически чистой.

Вывод: при соблюдении технологических требований атомная энергия может использоваться в мирных целях без вреда для окружающей среды и организма человека.

Работу над проектом планируется продолжить, так как возможности мирного использования атомной энергии безграничны: ее можно применять для опреснения морской воды, получения водородного топлива, производства ценных радионуклидов.

Список литературы и источников:

1. Маргулова Т.Х. Атомные электрические станции; 5-е изд., М., ИздАТ, 1994;
2. Носовский А.В.Вопросы дозиметрии и радиационная безопасность на АЭС; Славутич, Укратомиздат, 1998;
3. Овчинников Ф.Я., Семенов В.В. Эксплуатационные режимы водо-водяных энергетических реакторов; М., Энергоатомиздат, 1988, 359 с.;
4. Сидоренко В.А.Вопросы безопасной работы реакторов ВВЭР; М., Атомиздат, 1977, 216 с.
5. Солонин В.И.Безопасность и надежность реакторных установок; М., Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана. 1996, 80 с.;
6. https://www.rosenergoatom.ru/stations_projects/sayt-novovoronezhskoy-aes/
7. https://vk.com/nvnpp
8. https://publicatom.ru/blog/nvaes/

Приложение.

1.Таблица результатов к практической части:

Исследование радиационного фона на территории и в помещениях корпуса с помощью прибора – дозиметра / индикатора радиоактивности Radex RD 1503+.

2. Чертеж макета АЭС.

18