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Avantages de l'énergie nucléaire. Application de l'énergie nucléaire : problèmes et perspectives

Quels sont les avantages des centrales nucléaires par rapport aux autres types de production d’énergie ?


Principal avantage- indépendance pratique vis-à-vis des sources de combustible grâce au faible volume de combustible utilisé, par exemple 54 assemblages combustibles masse totale 41 tonnes par unité de puissance avec un réacteur VVER-1000 en 1 à 1,5 ans (à titre de comparaison, le Troitskaya GRES d'une capacité de 2000 MW brûle à lui seul deux trains de charbon par jour). Les coûts de transport du combustible nucléaire, contrairement au combustible traditionnel, sont négligeables. En Russie, cela est particulièrement important dans la partie européenne, car la livraison de charbon de Sibérie coûte trop cher.
Un énorme avantage d’une centrale nucléaire est sa relative propreté environnementale. Dans les centrales thermiques, émissions annuelles totales produits dangereux, qui comprennent le dioxyde de soufre, les oxydes d'azote, les oxydes de carbone, les hydrocarbures, les aldéhydes et les cendres volantes, pour 1 000 MW de capacité installée varient d'environ 13 000 tonnes par an pour les centrales électriques au gaz à 165 000 pour les centrales au charbon pulvérisé. Il n’y a pas de telles émissions dans les centrales nucléaires. Une centrale thermique d'une capacité de 1 000 MW consomme 8 millions de tonnes d'oxygène par an pour oxyder le combustible, tandis que les centrales nucléaires ne consomment pas du tout d'oxygène. De plus, une centrale au charbon produit un rejet spécifique (par unité d'électricité produite) plus important de substances radioactives. Le charbon contient toujours des substances radioactives naturelles ; lorsque le charbon est brûlé, elles pénètrent presque entièrement dans l'atmosphère. environnement externe. Dans le même temps, l'activité spécifique des émissions des centrales thermiques est plusieurs fois supérieure à celle des centrales nucléaires. De plus, certaines centrales nucléaires extraient une partie de la chaleur pour les besoins de chauffage et d'approvisionnement en eau chaude des villes, ce qui réduit les pertes improductives. pertes de chaleur, il existe des projets existants et prometteurs pour l'utilisation de la chaleur « supplémentaire » dans des complexes énergétiques-biologiques (pisciculture, ostréiculture, chauffage des serres, etc.). En outre, à l'avenir, il sera possible de mettre en œuvre des projets combinant des centrales nucléaires avec des unités de turbine à gaz, y compris en tant que « compléments » aux centrales nucléaires existantes, ce qui pourrait permettre d'atteindre une efficacité similaire à celle des centrales thermiques.
Pour la plupart des pays, y compris la Russie, la production d’électricité dans les centrales nucléaires ne coûte pas plus cher que dans les centrales au charbon pulvérisé et, surtout, dans les centrales thermiques au gazole. L’avantage des centrales nucléaires en termes de coût de l’électricité produite est particulièrement visible lors des crises dites énergétiques qui ont débuté au début des années 70. La baisse des prix du pétrole réduit automatiquement la compétitivité des centrales nucléaires.
Les coûts de construction d'une centrale nucléaire sont à peu près au même niveau que ceux de la construction de centrales thermiques, voire légèrement plus élevés.



Inconvénients des centrales nucléaires - Le seul facteur pour lequel les centrales nucléaires sont inférieures en termes environnementaux aux centrales nucléaires traditionnelles est pollution thermique, causé par une consommation élevée d'eau technique pour le refroidissement des condenseurs des turbines, qui est légèrement plus élevée pour les centrales nucléaires en raison d'un rendement moindre (pas plus de 35 %), ce facteur est important pour les écosystèmes aquatiques, et les centrales nucléaires modernes ont pour la plupart leur propre réservoirs de refroidissement créés artificiellement ou même refroidis par des tours de refroidissement.

La baisse des prix du pétrole réduit automatiquement la compétitivité des centrales nucléaires.

Le principal inconvénient des centrales nucléaires- conséquences graves des accidents, pour éviter lesquelles les centrales nucléaires sont équipées des systèmes de sécurité les plus complexes avec des réserves multiples et une redondance, garantissant l'exclusion de la fusion du cœur même en cas d'accident de dimensionnement maximal (rupture transversale locale complète de la canalisation circuit de circulation réacteur).
Un problème sérieux pour les centrales nucléaires est leur démantèlement après épuisement de leurs ressources ; selon les estimations, cela peut représenter jusqu'à 20 % du coût de leur construction.
Pour un certain nombre de raisons techniques, il est extrêmement peu souhaitable que les centrales nucléaires fonctionnent en modes de manœuvre, c'est-à-dire pour couvrir la partie variable du programme de charge électrique.

L'énergie nucléaire est l'un des moyens les plus prometteurs pour satisfaire la faim énergétique de l'humanité face aux problèmes énergétiques liés à l'utilisation de combustibles fossiles.

Avantages des centrales nucléaires 1. Consomme peu de combustible 2. Plus respectueuses de l'environnement que les centrales thermiques et les centrales hydroélectriques (qui fonctionnent au fioul, à la tourbe et à d'autres combustibles.) : car les centrales nucléaires fonctionnent à l'uranium et en partie au gaz. 3. Peut être construit n’importe où. 4. Ne dépend pas d’une source d’énergie supplémentaire :

Les coûts de transport du combustible nucléaire, contrairement au combustible traditionnel, sont négligeables. En Russie, cela est particulièrement important dans la partie européenne, car la livraison de charbon de Sibérie coûte trop cher. Voiture pour le transport de combustible nucléaire

Un énorme avantage d’une centrale nucléaire est sa relative propreté environnementale. Dans les centrales thermiques, les émissions annuelles totales de substances nocives pour 1 000 MW de capacité installée varient d'environ 13 000 à 165 000 tonnes par an.

Une centrale thermique d'une capacité de 1 000 MW consomme 8 millions de tonnes d'oxygène par an pour oxyder le combustible, tandis que les centrales nucléaires ne consomment pas du tout d'oxygène.

La plupart de puissantes centrales nucléaires dans le monde "Fukushima" "Brus" "Graveline" "Zaporozhskaya" "Pickering" "Palo Verde" "Leningradskaya" "Trikasten"

Inconvénients des centrales nucléaires 1. Pollution thermique de l'environnement ; Le rendement des centrales nucléaires modernes est d'environ 30 à 35 % et celui des centrales thermiques de 35 à 40 %. Cela signifie que la majeure partie de l'énergie thermique (60 à 70 %) est libérée dans environnement. 2. Fuite de radioactivité (émissions et rejets radioactifs) 3. Transport de déchets radioactifs ; 4. Accidents de réacteurs nucléaires ;

De plus, une centrale au charbon produit un rejet spécifique (par unité d'électricité produite) plus important de substances radioactives. Le charbon contient toujours des substances radioactives naturelles ; lorsque le charbon est brûlé, elles pénètrent presque entièrement dans l'environnement extérieur. Dans le même temps, l'activité spécifique des émissions des centrales thermiques est plusieurs fois supérieure à celle des centrales nucléaires.

Le volume des déchets radioactifs est très faible, ils sont très compacts et peuvent être stockés dans des conditions garantissant leur absence de fuite.

Les coûts de construction d'une centrale nucléaire sont à peu près au même niveau que ceux de la construction de centrales thermiques, voire légèrement plus élevés. La centrale nucléaire de Bilibino est la seule centrale nucléaire située dans la zone de pergélisol.

Les centrales nucléaires sont plus économiques que les centrales thermiques conventionnelles et, surtout, lorsqu’elles sont exploitées correctement, elles constituent une source d’énergie propre.

L'atome pacifique doit vivre ! L'énergie nucléaire, après avoir connu les dures leçons de Tchernobyl et d'autres accidents, continue de se développer, garantissant une sécurité et une fiabilité maximales ! Les centrales nucléaires produisent de l'électricité de la manière la plus respectueuse de l'environnement. Si les gens exploitent les centrales nucléaires de manière responsable et compétente, l’avenir dépendra de l’énergie nucléaire. Les gens ne devraient pas avoir peur de l’atome pacifique, car les accidents sont dus à la faute humaine.

« Énergie Nucléaire » - Croissance économique et énergie GOELRO-2. Énergie et croissance économique Le rôle de la production nucléaire. Croissance économique et énergie Scénario innovant du ministère du Développement économique et du Commerce. Source : Ministère de l'Énergie. Source : Recherche de l’Université polytechnique de Tomsk. Augmentation de l'efficacité énergétique - économie de 360 ​​à 430 millions de tep Intensité énergétique du PIB en 20 à 59-60 % de 07.

«Centrales nucléaires en Russie» - Schéma de fonctionnement des centrales nucléaires. Centrale nucléaire flottante (FNPP). Principe de fonctionnement des centrales nucléaires. Classification des centrales nucléaires par type d'énergie fournie. Classification des centrales nucléaires par type de réacteur. Production d'électricité dans les centrales nucléaires. Exploitation de centrales nucléaires en Russie. Caractéristiques du VVER-1000. Géographie du déploiement prévu de centrales nucléaires flottantes en Russie. Conception de centrales nucléaires.

« Danger atomique » - Analyse probabiliste de la sûreté nucléaire. Zone invalide. Sécurité et risque. Analyse probabiliste. Analyse de sécurité RU. Analyse de risque. Répartition dans divers domaines Les sciences. Méthodologie d'évaluation des risques. Montant du risque. Valeurs sociales. Approches étrangères du problème du « risque ». Simplification de l'approche probabiliste.

«Énergie nucléaire de Russie» - Il est nécessaire de passer à la méthode sèche de stockage du combustible nucléaire usé. Etat et perspectives immédiates de développement de l'énergie nucléaire dans le monde. Le principe de sûreté inhérente : Développement de la production radiochimique pour le retraitement des combustibles. Complexe de sûreté nucléaire et radiologique (NRS). Création de fournisseurs alternatifs d'équipements de base aux monopoles actuels.

"Problèmes de l'énergie nucléaire" - Le problème de l'épuisement rapide des ressources énergétiques naturelles organiques est particulièrement aigu. Classification des réacteurs nucléaires. 1 kg d'uranium naturel remplace 20 tonnes de charbon. L’énergie nucléaire ne consomme pas d’oxygène et produit des émissions négligeables en fonctionnement normal. Pouvoir nucléaire.

« Centrale nucléaire » - Présentation de physique sur le thème « Technologie nucléaire ». Sources d'informations utilisées. Élément combustible (élément combustible). Le réacteur solaire le plus célèbre utilisant la fusion nucléaire contrôlée. La figure montre un schéma de fonctionnement d'une centrale nucléaire. Réacteurs à fusion. Les centrales nucléaires diffèrent par le type de réacteur et le type d'énergie fournie.

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L’énergie nucléaire est le seul moyen de satisfaire les besoins croissants de l’humanité en électricité.

Aucune autre source d’énergie ne peut produire suffisamment d’électricité. Sa consommation mondiale a augmenté de 39 % entre 1990 et 2008 et augmente chaque année. Énergie solaire ne peut pas répondre aux besoins industriels en électricité. Les réserves de pétrole et de charbon s’épuisent. En 2016, 451 centrales nucléaires étaient en activité dans le monde. Au total, les centrales électriques ont généré 10,7 % de la production mondiale d'électricité. 20 % de toute l’électricité produite en Russie est produite par des centrales nucléaires.

L'énergie libérée lors d'une réaction nucléaire dépasse largement la quantité de chaleur dégagée lors de la combustion.

1 kg d'uranium enrichi à 4 % libère une quantité d'énergie équivalente à la combustion de 60 tonnes de pétrole ou de 100 tonnes de charbon.

Travail en toute sécurité centrales nucléaires par rapport aux centrales thermiques.

Depuis la construction des premières installations nucléaires, environ trois douzaines d'accidents se sont produits, dans quatre cas il y a eu un rejet de substances nocives dans l'atmosphère. Le nombre d’incidents liés aux explosions de méthane dans les mines de charbon se compte par dizaines. En raison de la vétusté des équipements, le nombre d'accidents dans les centrales thermiques augmente chaque année. Le dernier accident majeur en Russie s'est produit en 2016 à Sakhaline. Ensuite, 20 000 Russes se sont retrouvés sans électricité. Une explosion en 2013 à la centrale thermique d'Uglegorsk (région de Donetsk, Ukraine) a provoqué un incendie qui n'a pu être éteint qu'après 15 heures. A été libéré dans l'atmosphère un grand nombre de substances toxiques.

Indépendance des sources d'énergie fossiles.

Réserves combustible naturel sont épuisés. Les restes de charbon et de pétrole sont estimés à 0,4 IJ (1 IJ = 10 24 J). Les réserves d'uranium dépassent 2,5 IJ. De plus, l'uranium peut être réutilisé. Le combustible nucléaire est facile à transporter et les coûts de transport sont minimes.

Respect de l'environnement comparé des centrales nucléaires.

En 2013, les émissions mondiales liées à l’utilisation de combustibles fossiles pour produire de l’électricité s’élevaient à 32 gigatonnes. Cela comprend les hydrocarbures et les aldéhydes, le dioxyde de soufre et les oxydes d'azote. Les centrales nucléaires ne consomment pas d’oxygène, mais les centrales thermiques utilisent de l’oxygène pour oxyder le combustible et produire des centaines de milliers de tonnes de cendres par an. Les rejets dans les centrales nucléaires se produisent en de rares occasions. Effet secondaire Leur activité consiste en l'émission de radionucléides qui se désintègrent en quelques heures.

L'« effet de serre » encourage les pays à limiter la quantité de charbon et de pétrole qu'ils brûlent. Les centrales nucléaires en Europe réduisent les émissions de CO2 de 700 millions de tonnes par an.

Impact positif sur l'économie.

La construction d'une centrale nucléaire crée des emplois à la centrale et dans les industries connexes. La centrale nucléaire de Léningrad, par exemple, approvisionne les entreprises industrielles locales en chauffage et en eau chaude sanitaire. La station est une source d'oxygène médical pour les établissements médicaux et d'azote liquide pour les entreprises. L'atelier hydraulique approvisionne les consommateurs boire de l'eau. Le volume d'énergie produit par une centrale nucléaire est directement lié à l'augmentation de la prospérité de la région.

De petites quantités de déchets vraiment dangereux.

Le combustible nucléaire usé est une source d’énergie. Les déchets radioactifs représentent 5 % du combustible usé. Sur 50 kg de déchets, seulement 2 kg sont nécessaires stockage à long terme et nécessitent un isolement sérieux.

Les substances radioactives sont mélangées à verre liquide et versé dans des récipients aux parois épaisses en acier allié. Les conteneurs en fer sont prêts à assurer un stockage fiable des substances dangereuses pendant 200 à 300 ans.

La construction de centrales nucléaires flottantes (FNPP) fournira de l’électricité bon marché aux zones difficiles d’accès, notamment aux zones sujettes aux tremblements de terre.

Les centrales nucléaires sont vitales dans les zones difficiles d'accès Extrême Orient et l'Extrême-Nord, mais la construction de stations fixes n'est pas économiquement justifiée dans les zones peu peuplées. La solution passera par le recours à de petites centrales nucléaires flottantes. La première centrale nucléaire flottante au monde, Akademik Lomonossov, sera lancée à l'automne 2019 sur la côte de la péninsule de Tchoukotka, à Pevek. La construction d'une unité de puissance flottante (FPU) est en cours au chantier naval de la Baltique à Saint-Pétersbourg. Au total, 7 centrales nucléaires flottantes devraient être mises en service d'ici 2020. Parmi les avantages du recours aux centrales nucléaires flottantes :

  • fourniture d'électricité et de chauffage bon marché ;
  • obtenir 40 à 240 mille mètres cubes eau fraiche par jour;
  • pas besoin d'évacuation urgente de la population en cas d'accident à la centrale nucléaire ;
  • résistance accrue aux chocs des unités de puissance;
  • un bond potentiel dans le développement économique des régions dotées de centrales électriques flottantes.

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Inconvénients de l'énergie nucléaire

Coûts élevés pour la construction de centrales nucléaires.

La construction d'une centrale nucléaire moderne est estimée à 9 milliards de dollars. Selon certains experts, les coûts pourraient atteindre 20 à 25 milliards d'euros. Le coût d'un réacteur, selon sa capacité et son fournisseur, varie entre 2 et 5 milliards de dollars. Cela représente 4,4 fois le coût de l’énergie éolienne et 5 fois plus cher que l’énergie solaire. La période de récupération de la station est assez longue.

Les réserves d'uranium 235, utilisé par presque toutes les centrales nucléaires, sont limitées.

Les réserves d'uranium 235 dureront 50 ans. Le passage à une combinaison d’uranium 238 et de thorium nous permettra de produire de l’énergie pour l’humanité pendant encore mille ans. Le problème est que pour passer à l’uranium 238 et au thorium, il faut de l’uranium 235. L’utilisation de toutes les réserves d’uranium 235 rendra la transition impossible.

Les coûts de production de l’énergie nucléaire dépassent les coûts d’exploitation des parcs éoliens.

Les chercheurs d'Energy Fair ont présenté un rapport qui démontre l'inopportunité économique de l'utilisation de l'énergie nucléaire. 1 MW/heure produit par une centrale nucléaire coûte 60 livres (96 $) de plus que la même quantité d’énergie produite par des éoliennes. L'exploitation des centrales à fission nucléaire coûte 202 livres (323 dollars) par 1 MW/heure, et une installation éolienne coûte 140 livres (224 dollars).

Conséquences graves des accidents dans les centrales nucléaires.

Le risque d’accident dans les installations existe tout au long de la durée d’exploitation des réacteurs nucléaires. Un exemple frappant est l'accident de Tchernobyl, pour lequel 600 000 personnes ont été envoyées. Dans les 20 ans qui ont suivi l'accident, 5 000 liquidateurs sont morts. Les rivières, les lacs, les forêts, les petites et grandes agglomérations (5 millions d'hectares de terres) sont devenus inhabitables. 200 000 km2 ont été pollués. L'accident a causé des milliers de morts et une augmentation du nombre de patients atteints de cancer glande thyroïde. En Europe, 10 000 cas d'enfants nés avec des malformations ont ensuite été enregistrés.

La nécessité d'éliminer les déchets radioactifs.

Chaque étape de la fission atomique est associée à la génération de déchets dangereux. Des dépôts sont construits pour isoler les substances radioactives avant leur désintégration complète, occupant de vastes zones à la surface de la Terre, situées dans des zones reculées des océans du monde. 55 millions de tonnes de déchets radioactifs enfouis sur une superficie de 180 hectares au Tadjikistan risquent de se déverser dans l'environnement. Selon les données de 2009, seuls 47 % des déchets radioactifs des entreprises russes sont dans un état sûr.

Les principaux arguments en faveur du développement de l’énergie nucléaire sont le faible coût relatif de l’énergie et la faible quantité de déchets. En termes d'unité d'énergie produite, les déchets des centrales nucléaires sont des milliers de fois inférieurs à ceux des centrales thermiques au charbon (1 verre d'uranium 235 produit la même quantité d'énergie que 10 000 tonnes de charbon). L'avantage des centrales nucléaires est l'absence d'émissions de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, qui accompagnent la production d'électricité lors de la combustion de ressources énergétiques à base de carbone.

Aujourd'hui, il est déjà évident que lorsque fonctionnement normal Dans les centrales nucléaires, le risque environnemental lors de la production d’énergie est incomparablement plus faible que dans l’industrie du charbon.

Selon des calculs approximatifs, la fermeture des centrales nucléaires existantes nécessiterait la combustion de 630 millions de tonnes de charbon supplémentaires par an, ce qui entraînerait le rejet de 2 milliards de tonnes de dioxyde de carbone et de 4 millions de tonnes de cendres toxiques et radioactives dans l'atmosphère. atmosphère. Remplacer les centrales nucléaires par des centrales thermiques entraînerait une multiplication par 50 de la mortalité due à la pollution atmosphérique. Pour extraire ce dioxyde de carbone supplémentaire de l’atmosphère, il faudrait planter des forêts sur une superficie 4 à 8 fois plus grande que le territoire de la République fédérale d’Allemagne.

L’énergie nucléaire a de sérieux adversaires. Il est considéré comme non compétitif par derniers travaux L. Brown (Brown, 2001). Les arguments contre le développement de l'énergie nucléaire sont la difficulté d'assurer une sécurité totale du cycle du combustible nucléaire, ainsi que le risque d'accidents dans les centrales nucléaires. L'histoire du développement de l'énergie nucléaire est éclipsée par les graves accidents survenus à Kyshtym et à Tchernobyl. Toutefois, la probabilité d’accidents dans les centrales nucléaires modernes est extrêmement faible. Ainsi, en Grande-Bretagne, ce rapport ne dépasse pas 1 : 1 000 000. Au Japon, de nouvelles centrales nucléaires sont en construction (dont la plus grande du monde, celle de Fukushima) dans des zones à risque sismique sur la côte océanique.

Perspectives pour l'énergie nucléaire.

L'épuisement des ressources énergétiques basées sur le carbone, les possibilités limitées d'énergie basée sur des sources d'énergie renouvelables et la demande croissante d'énergie poussent la plupart des pays du monde vers le développement de l'énergie nucléaire, et la construction de centrales nucléaires commence dans les pays en développement. Amérique du Sud, Asie et Afrique. La construction de centrales nucléaires, précédemment suspendue, reprend même dans les pays touchés par la catastrophe de Tchernobyl : l'Ukraine, la Biélorussie et la Fédération de Russie. L'exploitation des centrales nucléaires en Arménie reprend.

Sont en hausse niveau technologique l'énergie nucléaire et sa sécurité environnementale. Des projets ont déjà été développés pour l'introduction de nouveaux réacteurs plus économiques, capables d'utiliser 4 à 10 fois moins d'uranium par unité d'électricité que les réacteurs modernes. La question de l’utilisation du thorium et du plutonium comme « combustible » est en cours de discussion. Les scientifiques japonais pensent que le plutonium peut être brûlé sans laisser de résidus et que les centrales nucléaires utilisant du plutonium peuvent être les plus respectueuses de l'environnement, car elles ne produisent pas de déchets radioactifs (RAW). Pour cette raison, le Japon achète activement le plutonium libéré lors du démantèlement des ogives nucléaires. Cependant, pour convertir les centrales nucléaires au plutonium, une modernisation coûteuse des réacteurs nucléaires est nécessaire.


Le cycle du combustible nucléaire évolue, c'est-à-dire l'ensemble de toutes les opérations accompagnant l'extraction des matières premières du combustible nucléaire, sa préparation à la combustion dans les réacteurs, le processus d'obtention d'énergie et le traitement, le stockage et l'élimination des déchets radioactifs. Dans certains pays européens et en Fédération de Russie, une transition est en cours vers un cycle fermé, dans lequel moins de déchets radioactifs sont générés, puisqu'une partie importante d'entre eux est brûlée après traitement. Cela permet non seulement de réduire le risque de contamination radioactive de l'environnement (voir 10.4.4), mais aussi de réduire par centaines la consommation d'uranium, dont les ressources sont épuisables. En cycle ouvert, les déchets radioactifs ne sont pas traités mais éliminés. C'est plus économique, mais injustifié sur le plan environnemental. Les centrales nucléaires américaines fonctionnent actuellement selon ce schéma.

En général, les problèmes de traitement et d'élimination sûre des déchets radioactifs sont techniquement résolubles. Pour le développement de l'énergie nucléaire en dernières années Le Club de Rome s'exprime également, dont les experts ont formulé la position suivante : « Le pétrole est trop cher, le charbon est trop dangereux pour la nature, l'apport des énergies renouvelables est trop insignifiant, la seule chance est de s'en tenir à l'option nucléaire ».