Перспективи розвитку атомної енергетики у Росії. Успіхи та перспективи ядерної енергетики

Атомна енергетика – отримання електричної енергії з використанням ядерних реакторів, на яких уловлюється теплова енергія радіоактивного розпаду ядерного палива – збагаченого урану та деяких інших радіоактивних матеріалів.

Географія атомної енергетики.Перше «ядерну електрику» було отримано США у 1952 р., відтоді виробництво електроенергії на атомних електростанціях (АЕС) неухильно збільшується, хоча після важких аварій на АЕС у світі спостерігається обережне ставлення до цього варіанту енергетики. В даний час у 88 країнах світу працює 437 ядерних енергоблоків і будується ще близько 50. Характеристика атомної енергетики країн, у яких цей варіант отримання енергії найбільш розвинений, наведено у табл. 21.

Таблиця 21

Характеристика атомної енергетики деяких країн

Плюси та мінуси атомної енергетики.Головні аргументи на користь розвитку атомної енергетики – це порівняльна дешевизна енергії та невелика кількість відходів. У перерахунку на одиницю виробленої енергії відходи від АЕС у тисячі разів менші, ніж на вугільних ТЕС (1 склянка урану-235 дає стільки ж енергії, скільки 10 тис. т вугілля). Перевагою АЕС є відсутність викидів в атмосферу діоксиду вуглецю, що супроводжує виробництво електроенергії при спалюванні вуглецевих енергоносіїв.

Сьогодні вже цілком очевидно, що за нормальної роботи АЕС екологічний ризик отримання енергії незрівнянно нижчий, ніж у вугільній промисловості (табл. 22).

Таблиця 22

Число передчасних смертей, пов'язаних з роком роботи

блоку потужністю 1 ГВт у вугільному та атомному паливному циклах

(за Якимовою та ін., 2001)

За приблизними розрахунками, закриття вже існуючих АЕС вимагало додатково спалювати щорічно 630 млн. т вугілля, що призвело б до надходження в атмосферу 2 млрд. т діоксиду вуглецю і 4 млн. т токсичної і радіоактивної золи. Заміна АЕС на ТЕС призвела б до 50-кратного збільшення смертності від атмосферного забруднення. Для вилучення з атмосфери цього додаткового діоксиду вуглецю потрібно посадити ліс на площі, яка в 4-8 разів перевищує територію ФРН.

Атомна енергетика має серйозних опонентів. Як неконкурентоспроможну її розглядає в останніх роботах Л. Браун (Brown, 2001). Аргументами проти розвитку атомної енергетики є складність забезпечення повної безпеки ядерного паливного циклу та ризик аварій на АЕС. Історію розвитку атомної енергетики затьмарюють важкі аварії, що сталися у Киштимі та Чорнобилі. Однак ймовірність аварій на сучасних АЕС вкрай низька. Так, у Великій Британії вона становить не більше ніж 1:1 000 000. У Японії будуються нові АЕС (у тому числі й найбільша у світі «Фукусама») у сейсмічно небезпечних районах на березі океану.

Перспективи атомної енергетикиВичерпання вуглецевих енергоносіїв, обмежені можливості енергетики на основі ВДЕ та зростаюча потреба в енергії підштовхує більшість країн світу до розвитку атомної енергетики, причому будівництво АЕС починається в країнах, що розвиваються. Південної Америки, Азії та Африки. Відновлюється раніше зупинене будівництво АЕС навіть у країнах, які постраждали від Чорнобильської катастрофи – Україні, Білорусії, РФ. Відновлюється робота АЕС у Вірменії.

Підвищуються технологічний рівень атомної енергетики та її екологічна безпека. Вже розроблено проекти впровадження нових, більш економічних реакторів, здатних витрачати отримання одиниці електроенергії в 4-10 разів менше урану, ніж сучасні. Обговорюється питання про використання як «паливо» торію та плутонію. Японські вчені вважають, що плутоній можна спалювати без залишку, і АЕС на плутонії можуть бути екологічно чистими, оскільки не дають радіоактивних відходів (РАО). З цієї причини Японія активно скуповує плутоній, що звільняється під час демонтажу ядерних боєголовок. Однак для переведення АЕС на плутонієве паливо потрібна дорога модернізація ядерних реакторів.

Змінюється ядерний паливний цикл, тобто. сукупність всіх операцій, що супроводжують видобуток сировини для ядерного палива, його підготовку до спалювання в реакторах, процес отримання енергії та переробку, зберігання та поховання РАВ. У деяких країнах Європи та РФ здійснюється перехід до закритого циклу, при якому утворюється менше РАВ, т.к. значної частини їх після переробки допалюється. Це дозволяє не лише знизити ризик радіоактивного забруднення середовища (див. 6.2.5), а й у сотні разів зменшити витрати урану, ресурси якого вичерпні. При відкритому циклі РАВ не переробляються, а зберігаються. Він економічніший, але екологічно не виправданий. За цією схемою поки що працюють АЕС США.

Загалом питання переробки та безпечного поховання РАВ технічно вирішуються. На користь розвитку атомної енергетики останніми роками висловлюється і «Римський клуб», експерти якого сформулювали таке становище: «Нафта – надто дорого, вугілля – надто небезпечне для природи, внесок ВДЕ – надто незначний, єдиний шанс – дотримуватися ядерного варіанту».

На закінчення обговорення перспектив розвитку енергетики наведемо табл. 23, в якій показано площу, необхідну для електростанцій, що працюють на різних енергоносіях.

Таблиця 23

Площі відчужуваних земель (у середньому), необхідні виробництва

1 МВт електроенергії на рік на електростанціях різного типу

(за Лавровим, Гладким, 1999)

Контрольні питання

1. У яких країнах найбільш розвинена атомна енергетика?

2. У чому полягають екологічні «плюси» та «мінуси» атомної енергетики?

3. Чи можлива безпечна атомна енергетика?

Енергозбереження

Енергозбереження – це найважливіше додаткове енергосировинне джерело, один із важливих елементів стратегії створення суспільства УР. За останні 20 років питоме енергоспоживання у світі на одиницю ВВП поменшало більш ніж на 25%. Необхідне подальше енергозбереження у всіх сферах життя: у промисловості, на транспорті, у сільському та житлово-комунальному господарстві.

Енергозбереження у промисловості.Ця галузь господарства має воістину невичерпні ресурси енергозбереження. Воно включає:

- Використання енергозберігаючих технологій. Так, наприклад, в металургії перехід від мартенівського методу плавки сталі до конверторного методу дозволяє витрачати на виробництво 1 т готового продукту в 2 рази менше енергії. У багатьох випадках енергозбереження досягається за рахунок використання вторинних ресурсів. Так, у 10 разів економиться енергія, якщо сталь виплавляється не з чавуну (а той – з руди), а з металобрухту. У 3 рази менше витрачається енергії на виробництво скла з битого посуду, порівняно з процесом варіння його з первинної сировини;

- Зниження теплових втрат при децентралізації виробництва електроенергії. Невеликі блок-ТЕЦ потужністю від 100 кВт до 10 МВт, що розташовані в підвальних поверхах житлових будівель, дозволяють використовувати теплові відходи для опалення. Блок-ТЕЦ спричиняють незначне забруднення атмосфери;

– оптимізацію територіальної структури виробництва та зменшення довжини перевезень: переробка металобрухту без транспортування на металургійні комбінати, заміна великих хлібозаводів міні-пекарнями, гігантів пивоварної промисловості міні-пивоварнями тощо.

Енергозбереження на транспорті.Цей ресурс енергозбереження може бути реалізований шляхом екологізації автомобільного транспорту (див. 7.2) та підвищення ККД тепловозів, теплоходів, електровозів, літаків тощо.

Енергозбереження у сільському господарстві.Можливе суттєве зменшення витрати антропогенної енергії на кожну одиницю сільськогосподарського продукту, що виробляється. Високий потенціал енергозбереження може бути розкритий при:

- повне використання внутрішнього біологічного потенціалу агроекосистем (біологічної азотфіксації, використання органічних добрив, застосування біогазу, що одержується з гною, для обігріву тваринницьких приміщень, сухого землеробства, розведення холодостійких порід тварин тощо, див. 5.2);

- Використання нової сільськогосподарської техніки (легшої, з широкозахватними і комплексними агрегатами, що знижують кількість проходів техніки по полю);

– впровадження енергозберігаючих технологій обробітку ґрунту (безвідвальної та особливо мінімальної обробки) та первинної переробки сільськогосподарської продукції (сушіння зерна, зберігання овочів та фруктів тощо);

- Зменшенні транспортних витрат за рахунок наближення ферм до полів, переробки та зберігання сільськогосподарської продукції безпосередньо в господарстві.

Енергозбереження у житлово-комунальному господарстві.Багато енергії можна заощадити в побуті, оскільки велику частинуенергії людина витрачає систему життєзабезпечення (енергія їжі становить трохи більше 5-7%). Так, флюоресцентна лампочка потужністю 18 Вт дає стільки ж світла, скільки лампочка розжарювання 75 Вт. Заміна ними ламп розжарювання дозволить скоротити споживання електроенергії на освітлення приблизно вчетверо. Крім того, нові лампочки в 7 разів довговічніші за старі, що дозволить економити і ресурси.

Теплоізоляція стін навіть у найхолодніших районах дозволить різко скоротити витрати енергії на обігрів житла. Замість печі буде достатньо одного невеликого електронагрівача. Є важлива можливість скоротити приблизно 2 разу витрата електроенергії під час використання холодильників, телевізорів тощо. Сьогодні найжорсткішим є шведський стандарт, який допускає тепловтрати будівель не більше 50-60 кВт-год/рік на 1м2, а в Німеччині він дорівнює 200. У принципі, можна скоротити поріг тепловтрат до 15 кВт-год/рік (Кондратьєв, 1998 ).

Важко навіть уявити, яку економію енергії можна отримати при ліквідації марнотратства тепла у житлах росіян.

У 1972 р. енергоспоживання середнього холодильника становило 3,36 Втч/год, 1993 р. стандарт було знижено до 1,16 Вт-год/год. У Данії сьогодні це значення становить 0,45, причому планується його зменшення до 0,26 (Вайцзеккер та ін, 2000).

Дуже цікаво, що в країнах, що розвиваються, де основними джерелами енергії є некомерційні (в першу чергу деревина), ставиться питання про поліпшення конструкцій домашніх вогнищ. При відкритих осередках ККД використання енергії становить лише 10%, більш досконала закрита конструкція дозволяє підвищити ККД у 2-3 рази, що сприяє збереженню лісів.

Можливості енергозбереження дуже великі, можна проілюструвати табл. 24, в якій показано енергоємність ВВП у різних країнах.

Таблиця 24

Показники енергоємності виробництва (т нафтового еквівалента на 100 доларів ВВП) у деяких країнах світу

Цифри таблиці свідчать, що ресурси енергозбереження особливо великі у Росії, де на одиницю ВВП витрачається енергії у 2-3 рази більше, ніж у розвинених країнах.

Контрольні питання

1. Перерахуйте основні шляхи розвитку енергозбереження у промисловості.

2. Які резерви економії енергії є у ​​сільському господарстві?

3. Як можна знизити витрати енергії у житлово-комунальному господарстві?

4. Порівняйте енергоємність виробництва, у РФ й у розвинених країн.

Висновок

Розвиток цивілізації супроводжувався підвищенням енергоозброєності людини. Нині одного жителя землі у середньому припадає 2 кВт енергії, на жителя США – 10 кВт. Загалом валове виробництво енергії у майбутньому зросте незначно. Приріст енергоспоживання в розвинених країнах протягом найближчих 20 років не перевищить 1,5% на рік, у країнах він буде в 2 рази вищим. Після цього очікується стабілізація енергоспоживання за рахунок широкого впровадження енергозберігаючих технологій у промисловості, сільському та житлово-комунальному господарстві на транспорті.

У початку XXIстоліття у світовій енергетиці переважала теплоенергетика на основі використання нафти, вугілля та газу, хоча в останні десятиліття зросла частка гідроенергетики та атомної енергетики, внесок яких сьогодні приблизно однаковий і становить близько 7%.

Оскільки енергоносії, що становлять основу теплоенергетики, вичерпні (особливо нафту та газ), внесок цієї галузі в енергетичний бюджет неминуче знижуватиметься. Енергетика на основі вугілля, запаси якого є досить великими, може розвиватися в тому випадку, якщо вдасться розробити технологію конкурентоспроможного безпечного використання цього найбільш «брудного» палива, в першу чергу шляхом підземної газифікації.

Гідроенергетика багато в чому вичерпала свої можливості, далі вона розвиватиметься переважно за рахунок використання малих водотоків. До 10-30% протягом сторіччя може збільшитись внесок нетрадиційної енергетики на основі використання ВДЕ, однак у найближчі 30 років її внесок до енергетичного бюджету світу навряд чи перевищить 3%. Є безліч технічних проблем, які стримують розвиток нетрадиційної енергетики, і в першу чергу висока матеріаломісткість. Так, для ВЕУ потрібна велика кількість алюмінію, виробництво якого дороге і небезпечне для навколишнього середовища; для СЕС – багато цементу та заліза; для сонячних елементів – хімічно чистий кремній, який дуже дорогий. Крім того, оскільки ВДЕ розосереджені, для їх концентрування потрібні великі площі. Зрештою, райони, де можливе використання ВДЕ, віддалені від тих територій, де енергія використовуватиметься. Це ставить питання про необхідність нових технологій передачі електроенергії на великі відстані (наприклад, водневими проводами).

Єдина реальна можливість компенсувати зниження виробництва енергії теплоенергетикою – розвиток атомної енергетики. В цьому випадку практично невичерпні запаси енергоносіїв, енергетичні установки компактні та не забруднюють атмосферу діоксидом вуглецю, невеликий обсяг рідких та твердих відходів. Однак за всієї перспективності атомної енергетики вона є найнебезпечнішою. Її історія затьмарена катастрофами в Киштимі та Чорнобилі.

Тим не менш, людство не має іншого шляху, як розвивати атомну енергетику, забезпечуючи її безпеку. Як показує досвід Франції, Великобританії та Японії, це цілком можливо.

Зрозуміло, що основою енергетичної політики в суспільстві УР буде енергозбереження.

Курсова робота студента групи НП1_2 Єровіченкова О.С.

Фінансова Академія при Уряді Російської Федерації

Кафедра " Економічна географіята регіональна економіка”

Москва - 1997

Передумови розвитку атомної енергетики

Росія була, є і буде однією з провідних енергетичних держав світу. І це не тільки тому, що в надрах країни знаходиться 12% світових запасів вугілля, 13% нафти та 36% світових запасів природного газу, яких достатньо для повного забезпечення власних потреб та для експорту до суміжних держав. Росія увійшла до числа провідних світових енергетичних держав, насамперед завдяки створенню унікального виробничого, науково-технічного та кадрового потенціалу паливно-енергетичного комплексу (ПЕК).

Але економічна кризаостанніх років істотно торкнувся і цей комплекс. Виробництво первинних енергоресурсів у 1993 р. склало 82% від рівня 1990 р. і продовжувало падати. Зменшення споживання палива та енергії, зумовлене загальним економічним спадом, тимчасово полегшило завдання енергозабезпечення країни, хоча у низці регіонів довелося вимушено обмежувати споживання енергії. Відсутність необхідних інвестицій не дозволило у 90-х роках компенсувати природне вибуття виробничих потужностей та оновлювати основні фонди, знос яких у галузях ПЕК коливається в межах 30-80%. Відповідно до норм безпеки вимагають реконструкції і до половини АЕС.

Слід зазначити, що у 1981-1985 гг. середньорічне введення потужностей в електроенергетиці було 6 млн. кВт на рік, а 1995 р. - лише 0,3 млн. кВт. У 1995 року у Росії вироблено 860 млрд. кВт\год, а 1996 р. у зв'язку з зниженням попиту та зносом встановленого на електростанціях устаткування - 840 млрд. кВт\год.

Виробництво електроенергії на електростанціях Росії (млрд. квт-ч)

Таблиця 1

Частка Росії обсягом світового виробництва електроенергії становила 1990 р 8,2%, а 1995 р скоротилася до 7,6%.

У 1993 року у виробництві електроенергії душу населення Росія посідала 13-те у світі (6297 кВт\ч).

У 1991-1996 pp. електроспоживання у Росії знизилося більш ніж 20%, зокрема у 1996 р - на 1%. У 1997 р. вперше у 90-ті роки очікується зростання виробництва електроенергії.

На початку 90-х встановлені енергетичні потужності Росії перевищували 7% світових. У 1995 р встановлена ​​потужність електроенергетики Росії становила 215,3 млн. кВт, зокрема частка потужностей ТЕС - 70%, ГЕС - 20% і АЕС - 10%.

У 1992-1995 pp. було запроваджено 66 млн. кВт генеруючих потужностей. Нині 15 млн. кВт устаткування ТЕС виробили ресурс. 2000 року таких потужностей буде вже 35 млн. кВт і 2005 року - 55 млн. кВт. До 2005 року граничного терміну експлуатації досягнуто агрегатів ГЕС потужністю 21 млн. кВт (50% потужностей ГЕС Росії). На АЕС у 2001-2005 роках. буде виведено з експлуатації 6 енергоблоків загальною потужністю 3,8 млн. КВт.

За оцінками експертів в даний час на 40% електростанцій Росії використовується застаріле обладнання.

Таблиця 2

У умовах для забезпечення прогнозованого попиту електричну енергію і потужність знадобиться значна реконструкція діючих, та був і будівництво нових електростанцій. Але який вид енергії найекономічніший, безпечніший та екологічно чистий? На розвиток якої галузі спрямувати кошти? На сьогоднішній день при виборі джерела електроенергії не можна не відзначити актуальність такого фактора, як обмеженість джерел енергії.

Обмеженість джерел енергії.

Сучасні темпи енергоспоживання становлять приблизно 0,5 Q на рік, проте вони зростають у геометричній прогресії. Так, у першій чверті наступного тисячоліття енергоспоживання, за прогнозами, становитиме 1 Q на рік. Отже, навіть якщо врахувати, що темпи зростання споживання електроенергії дещо скоротяться через вдосконалення енергозберігаючих технологій, запасів енергетичної сировини вистачить максимум на 100 років.

Проте становище посилюється ще й невідповідністю структури запасів та споживання органічної сировини. Так, 80% запасів органічного палива припадає на вугілля та лігніти і лише 20% на нафту та газ, у той час як 8/10 сучасного енергоспоживання припадає на нафту та газ. Отже, часові рамки ще більше звужуються.

Альтернативою органічному паливу та відновлюваним джерелом енергії є гідроенергетика. Однак і тут джерело енергії досить обмежене. Це з тим, що великі річки, зазвичай, сильно віддалені від промислових центрів чи його потужності майже повністю використані. Таким чином, гідроенергетика, теперішній моментщо забезпечує близько 10% виробництва енергії у світі, не зможе суттєво збільшити цю цифру.

Величезний потенціал енергії Сонця (близько 10 Q загалом на добу) міг би теоретично забезпечити все світові потреби енергетики. Але якщо віднести цю енергію на один квадратний метрповерхні Землі, то середня теплова потужність вийде трохи більше 200 Вт/м, чи близько 20 Вт/м електричної потужності при ккд перетворення на електроенергію 10%. Це, очевидно, обмежує можливості сонячної енергетики під час створення електростанцій великої потужності (для станції потужністю 1 млн. кВт площа сонячних перетворювачів має бути близько 100 км). Принципові проблеми виникають і при аналізі можливостей створення генераторів великої потужності, що використовують енергію вітру, припливи та відливи в океані, геотермальну енергію, біогаз, рослинне паливо тощо. Усе це призводить до висновку про обмеженість можливостей розглянутих про “відтворюваних” і щодо екологічно чистих ресурсів енергетики, по крайнього заходу, у відносно близькому майбутньому. Хоча ефект від їх використання при вирішенні окремих приватних проблем енергозабезпечення може бути вже зараз дуже вражаючим, сумарна частка ресурсів, що відтворюються, у найближчі 40 50 років не перевищить 15 20%.

Звичайно, існує оптимізм щодо можливостей термоядерної енергії та інших ефективних способівотримання енергії, що інтенсивно досліджуються наукою, але при сучасних масштабах енерговиробництва, при практичному освоєнні цих можливих джерелзнадобиться кілька десятків років через високу капіталомісткість (до 30% усіх капітальних витрат у промисловості потребує енергетика) та відповідної інерційності у реалізації проектів. Тож у перспективі до середини наступного століття можна орієнтуватися на суттєвий внесок у світову енергетику лише тих нових джерел, для яких уже сьогодні вирішено принципові проблеми масового використання та створено технічна базадля промислового освоєння. Єдиним конкурентом традиційному органічному паливу може бути лише ядерна енергетика, що забезпечує вже зараз близько 20% світового виробництва електроенергії з розвиненою сировинною та виробничою базою для подальшого розвитку галузі.

Найважливіші фактори розвитку атомної енергетики

На все більш конкурентному та багатонаціональному глобальному енергетичному ринку низка найважливіших факторів впливатиме не тільки на вибір виду енергії, але також і на ступінь та характер використання різних джереленергії. Ці фактори включають:

оптимальне використання наявних ресурсів;

скорочення сумарних витрат;

зведення до мінімуму екологічних наслідків;

переконливу демонстрацію безпеки;

задоволення потреб національної та міжнародної політики.

Для ядерної енергії ці п'ять факторів визначають майбутні стратегії у галузі паливного циклу та реакторів. Ціль полягає в тому, щоб оптимізувати ці фактори.

Хоча досягнення визнання з боку громадськості не завжди включалося як найважливіший фактор, насправді цей фактор є життєво важливим для ядерної енергії. Необхідно відкрито та достовірно ознайомити громадськість та осіб, які приймають рішення, реальними вигодамиядерної енергетики. У наступному обговоренні містяться елементи переконливої ​​аргументації. Зростання небажання громадськості, особливо в промислово розвинених країнах, погоджуватися з введенням нових промислових установок позначається на політиці в усьому енергетичному секторі та впливає на здійснення всіх проектів енергетичних установок.

Максимальне використання ресурсів

Відомі та ймовірні запаси урану повинні забезпечити достатнє постачання ядерного палива в короткостроковому та середньостроковому плані, навіть якщо реактори працюватимуть головним чином з одноразовими циклами, що передбачають поховання відпрацьованого палива. Проблеми в паливозабезпеченні атомної енергетики можуть виникнути лише до 2030 року за умови розвитку та збільшення на той час атомних енергопотужностей. Для їх вирішення знадобиться розвідка та освоєння нових родовищ урану на території Росії, використання накопичених збройового та енергетичного плутонію та урану, розвиток атомної енергетики на альтернативних видахядерного палива. Одна тонна збройового плутонію за теплотворним еквівалентом органічного палива при спалюванні в теплових реакторах у відкритому паливному циклі відповідає 2,5 млрд. куб. м. природного газу. Наближена оцінка показує, що загальний енергетичний потенціал сировини для зброї, з використанням у парку АЕС і реакторів на швидких нейтронах, може відповідати виробленню 12-14 трлн. кіловат-годин електроенергії, тобто 12-14 річним її виробленням на рівні 1993 року, та заощадити в електроенергетиці близько 3,5 трлн.кубометрів природного газу. Однак у міру зростання попиту на уран і зменшення його запасів, обумовленого необхідністю задовольняти потреби зростаючих потужностей атомних станцій, виникне економічна необхідність оптимального використання урану таким чином, щоб вироблялася вся енергія, що потенційно міститься в ньому, на одиницю кількості руди. Існують різноманітні способи досягнення цього в процесі збагачення і на етапі експлуатації. У довгостроковому плані буде потрібно повторне використання напрацьованих матеріалів, що діляться в теплових реакторах і впровадження швидких реакторів-розмножувачів.

2. Досягнення максимальної економічної вигоди

Оскільки витрати на паливо відносно низькі, для загальної економічної життєздатності ядерної енергії дуже важливим є скорочення сумарних витрат за рахунок зниження витрат на розробку, вибір майданчика, спорудження, експлуатацію та первісне фінансування. Усунення невизначеностей та мінливості вимог ліцензування, особливо перед введенням в експлуатацію, дозволило б здійснити більш прогнозовані стратегії капіталовкладень та фінансові стратегії.

Потреби в інвестиціях згідно з результатами СІАРЕ (млрд. доларів) (СІАРЕ - Спільне дослідження альтернатив розвитку електроенергетики)

Таблиця 3

3. Досягнення максимальної екологічної вигоди

Хоча ядерна енергія з точки зору обсягів споживаного палива, викидів і відходів, що утворюються, має явні переваги в порівнянні з нинішніми системами, що використовують викопні види палива, подальші заходи по пом'якшенню відповідних екологічних проблемможуть вплинути на ставлення громадськості.

Порівняльні дані щодо палива та відходів (тонн на рік для електростанції потужністю 1000 МВт)

Таблиця 4

Оскільки загальний вплив ядерного паливного циклу на здоров'я людей та навколишнє середовище невеликий, увага буде спрямована на покращені методи в галузі радіоактивних відходів. При цьому було б надано підтримку цілям сталого розвитку і водночас підвищено конкурентоспроможність порівняно з іншими джерелами енергії, для яких також мають належним чином вирішуватись питання відходів. У реакторні системи та паливні цикли можуть бути внесені зміни, що зводять до мінімуму утворення відходів. Запроваджуватимуться проектні вимоги щодо зменшення кількості відходів і такі методи скорочення обсягів відходів, як компактування.

4. Максимальне підвищення безпеки реакторів

Ядерна енергетика загалом має відмінні показники безпеки: в експлуатації перебуває 433 реактори, що працюють у середньому більш ніж по 20 років. Проте чорнобильська катастрофа показала, що дуже тяжка ядерна аваріяможе привести до радіоактивного забрудненняу масштабах країни та регіону. Хоча питання безпеки та екології стають найважливішими для всіх джерел енергії, багато хто сприймає ядерну енергетику як особливо органічно небезпечну. Занепокоєння щодо безпеки у поєднанні з відповідними регламентаційними вимогами найближчим часом, як і раніше, чинитиме сильний вплив на розвиток ядерної енергетики. З метою зниження масштабів реальних та можливих аварій на установках буде здійснено низку підходів. Надзвичайно ефективні бар'єри (такі як подвійні захисні оболонки) знизять ймовірність значних радіологічних наслідків аварій за межами майданчиків до вкрай низького рівня, усуваючи необхідність у планах аварійних дій. Підвищення характеристик цілісності корпусу реактора та реакторних систем також дозволить знизити ймовірність виникнення наслідків на майданчику. Внутрішня безпека конструкцій та технологічних процесівна станціях може бути підвищена швидше за допомогою включення пасивних функцій безпеки, ніж активних систем захисту. Як життєздатний варіант можуть з'явитися високотемпературні газоохолоджувані реактори, що використовують керамічне графітне паливо з високою теплостійкістю і цілісністю, що знижує ймовірність викиду радіоактивного матеріалу.

Плюси та мінуси атомної енергетики

За 40 років розвитку атомної енергетики у світі побудовано близько 400 енергоблоків у 26 країнах світу із сумарною енергетичною модністю близько 300 млн. кВт. Основними перевагами атомної енергетики є висока кінцева рентабельність та відсутність викидів в атмосферу продуктів згоряння (з цієї точки зору вона може розглядатися як екологічно чиста), основними недоліками потенційна небезпека радіоактивного зараження навколишнього середовища продуктами розподілу ядерного палива при аварії (типу Чорнобильської або на американській станції Айленд) та проблема переробки використаного ядерного палива.

Зупинимося спочатку на перевагах. Рентабельність атомної енергетики складається з кількох складових. Одна з них – незалежність від транспортування палива. Якщо електростанції потужністю 1 млн. кВт потрібно на рік близько 2 млн. т.у.т. (або близько 5 млн. низькосортного вугілля), то для блоку ВВЕР-1000 знадобиться доставити не більше 30 т збагаченого урану, що практично зводить до нуля витрати на перевезення палива (на вугільних станціях ці витрати становлять до 50% собівартості). Використання ядерного палива для виробництва енергії не потребує кисню і не супроводжується постійним викидом продуктів згоряння, що, відповідно, не вимагатиме будівництва споруд для очищення викидів в атмосферу. Міста, що знаходяться поблизу атомних станцій, є в основному екологічно чистими зеленими містами в усіх країнах світу, а якщо це не так, це відбувається через вплив інших виробництв і об'єктів, розташованих на цій же території. Щодо цього ТЕС дають зовсім іншу картину. Аналіз екологічної ситуації у Росії показує, що частку ТЕС припадає понад 25% всіх шкідливих викидів в атмосферу. Близько 60% викидів ТЕС посідає європейську частину і Урал, де екологічне навантаження значно перевищує граничну. Найбільш важка екологічна ситуація склалася в Уральському, Центральному та Поволзькому районах, де навантаження, створювані випаданням сірки та азоту, у деяких місцях перевищують критичні у 2-2,5 рази.

До недоліків ядерної енергетики слід віднести потенційну небезпеку радіоактивного зараження навколишнього середовища за тяжких аварій типу Чорнобильської. Зараз на АЕС, які використовують реактори типу Чорнобильського (РБМК), вжито заходів додаткової безпеки, які, за висновком МАГАТЕ (Міжнародного агентства з атомної енергії), повністю виключають аварію подібної тяжкості: у міру вироблення проектного ресурсу такі реактори мають бути замінені реакторами нового покоління підвищеною. безпеки. Проте у громадській думці перелом щодо безпечного використання атомної енергії відбудеться, мабуть, не скоро. Проблема утилізації радіоактивних відходів є дуже гострою для всього світового співтовариства. Наразі вже існують методи скління, бітумування та цементування радіоактивних відходів АЕС, але потрібні території для спорудження могильників, куди поміщатимуться ці відходи на вічне зберігання. Країни з малою територією та великою щільністю населення зазнають серйозних труднощів при вирішенні цієї проблеми.

Ядерна паливно-енергетична база Росії.

Пуск у 1954 році першої атомної електростанції потужністю лише 5000 кВт став подією світової важливості. Він ознаменував початок розвитку атомної енергетики, яка може забезпечити людство електричною та тепловою енергією на тривалий період. Нині світова часткаЕлектрична енергія, що виробляється на АЕС, відносно невелика і становить близько 17 відсотків, але в ряді країн вона досягає 50-75 відсотків. У Радянському Союзі було створено потужну ядерно-енергетичну промисловість, яка забезпечувала паливом як свої АЕС, а й АЕС низки інших країнах. В даний час на АЕС Росії, країн СНД та Східної Європи експлуатуються 20 блоків з реакторами ВВЕР-1000, 26 блоків з реакторами ВВЕР-440, 15 блоків з реакторами РБМК та 2 блоки з реакторами на швидких нейтронах. Забезпечення ядерним паливом цих реакторів і визначає обсяг промислового виробництва твелів та ТВС у Росії. Вони виготовляються двох заводах: в г.Электросталь - для реакторів ВВЕР-440, РБМК і реакторів на швидких нейтронах; в г-Новосибірську - для реакторів ВВЕР-1000. Таблетки для твелів ВВЕР-1000 і РБМК постачає завод, що у Казахстані (м.Усть-Каменогорск).

В даний час із 15 атомних електростанцій, Збудованих в СРСР, 9 знаходяться на території Росії; встановлена ​​потужність їх 29 енергоблоків становить 21242 мегавати. Серед діючих енергоблоків 13 мають корпусні реактори ВВЕР (водо-водяний енергетичний реактор, активна зона якого розміщується в металевому або попередньо напруженого бетону корпусі, розрахованому на повний тиск теплоносія), 11 блоків- канальні реактори РМБК-1000(РМБК - графито без міцного корпусу Теплоносій у цьому реакторі протікає через труби, всередині яких знаходяться тепловиділяючі елементи), 4 блоки-ЕГП (водо-графітовий канальний реактор з киплячим теплоносієм) по 12 мегават кожен встановлені на Білібінській АТЕС і ще один енергоблок забезпечений реактором БН-600 на швидких нейтронах. Слід зазначити, що основний парк корпусних реакторів останнього покоління був розміщений в Україні (10 блоків ВВЕР-1000 та 2 блоки ВВЕР-440).

Нові енергоблоки.

Спорудження нового покоління енергоблоків із корпусними реакторами (з водою під тиском) починається цього десятиліття. Першими з них стануть блоки ВВЕР-640, конструкція та параметри яких враховують вітчизняний та світовий досвід, а також блоки з удосконаленим реактором ВВЕР-1000 із суттєво підвищеними показниками безпеки. Головні енергоблоки ВВЕР-640 розміщуються на майданчиках м. Сосновий Бір Ленінградської області та Кольської АЕС, а на базі ВВЕР-1000 – на майданчику Нововоронежської АЕС.

Розроблено також проект корпусного реактора ВПБЕР-600 середньої потужності з інтегральним компонуванням. АЕС із такими реакторами зможуть споруджуватися дещо пізніше.

Названі типи обладнання при своєчасному виконанні всіх науково-дослідних та дослідних робітзабезпечать основні потреби атомної енергетики на прогнозований 15-20-річний період

Існують пропозиції продовжувати роботи з графіто-водяних канальних реакторів, перейти на електричну потужність 800 мегават і створити реактор, який не поступається реактору ВВЕР з безпеки. Такі реактори могли б замінити діючі реактори РБМК. У перспективі можливе будівництво енергоблоків із сучасними безпечними реакторами БН-800 на швидких нейтронах. Ці реактори можуть бути використані і для залучення в паливний цикл енергетичного та збройового плутонію, для освоєння технологій випалювання актиноїдів (радіоактивних елементів-металів, всі ізотопи радіоактивні).

Перспективи розвитку атомної енергетики

При розгляді питання про перспективи атомної енергетики в найближчому (до кінця століття) та віддаленому майбутньому необхідно враховувати вплив багатьох факторів: обмеження запасів природного урану, висока порівняно з ТЕС вартість капітального будівництва АЕС, негативна громадська думка, що призвела до прийняття у низці країн ( США, ФРН, Швеція, Італія) законів, що обмежують атомну енергетику в праві використовувати низку технологій (наприклад, з використанням Рu та ін), що призвело до згортання будівництва нових потужностей та поступового виведення відпрацьованих без заміни на нові. У той же час наявність великого запасу вже добутого і збагаченого урану, а також вивільненого при демонтажі ядерних боєголовок урану і плутонію, наявність технологій розширеного відтворення (де в паливі, що вивантажується з реактора, міститься більше ізотопів, що діляться, ніж завантажувалося) знімають проблему обмеження запасів природ збільшуючи можливості атомної енергетики до 200-300 Q. Це перевищує ресурси органічного палива та дозволяє сформувати фундамент світової енергетики на 200-300 років наперед.

Але технології розширеного відтворення (зокрема, реактори-розмножувачі на швидких нейтронах) не перейшли в стадію серійного виробництва через відставання в галузі переробки та рециклу (вилучення з відпрацьованого палива «корисного» урану та плутонію). А найпоширеніші у світі сучасні реактори на теплових нейтронах використовують лише 0,50,6% урану (в основному ізотоп U238, що ділиться, концентрація якого в природному урані 0,7%). За такої низької ефективності використання урану енергетичні можливості атомної енергетики оцінюються тільки в 35 Q. Хоча це може виявитися прийнятним для світової спільноти на найближчу перспективу, з урахуванням співвідношення між атомною і традиційною енергетикою і постановкою темпів зростання потужностей АЕС у всьому світі. Крім того, технологія розширеного відтворення дає значне додаткове екологічне навантаження. .Сьогодні фахівцям цілком зрозуміло, що ядерна анергія, в принципі, є єдиним реальним і суттєвим джерелом забезпечення електроенергією людства в довгостроковому плані, що не викликає таких негативних для планети явищ, як парниковий ефект, кислотні дощі тощо. Як відомо, сьогодні енергетика, що базується на органічному паливі, тобто на спалюванні вугілля, нафти і газу, є основою виробництва електроенергії у світі. Прагнення зберегти органічні види палива, що одночасно є цінною сировиною, зобов'язання встановити межі для викидів ЗІ; або знизити їх рівень та обмежені перспективи широкомасштабного використання відновлюваних джерел енергії, все це свідчить про необхідність збільшення вкладу ядерної енергетики.

Враховуючи все перераховане вище, можна зробити висновок, що перспективи розвитку атомної енергетики у світі будуть різні для різних регіонівта окремих країн, виходячи з потреб та електроенергії, масштабів території, наявності запасів органічного палива, можливості залучення фінансових ресурсів для будівництва та експлуатації такої досить дорогої технології, впливу громадської думки в цій країні та інших причин.

Окремо розглянемо перспективи атомної енергетики у Росії. Створений в Росії замкнутий науково-виробничий комплекс технологічно пов'язаних підприємств охоплює всі сфери, необхідні для функціонування атомної галузі, включаючи видобуток та переробку руди, металургію, хімію та радіохімію, машино- та приладобудування, будівельний потенціал. Унікальним є науковий та інженерно-технічний потенціал галузі. Промислово-сировинний потенціал галузі дозволяє вже в даний час забезпечити роботу АЕС Росії та СНД на багато років уперед, крім того, плануються роботи із залучення до паливного циклу накопиченого збройового урану та плутонію. Росія може експортувати природний та збагачений уран на світовий ринок, враховуючи, що рівень технології видобутку та переробки урану за деякими напрямками перевершує світовий, що дає можливість в умовах світової конкуренції утримувати позиції на світовому урановому ринку.

Але подальший розвиток галузі без повернення до неї довіри населення неможливий. Для цього потрібно на базі відкритості галузі формувати позитивну громадську думку та забезпечити можливість безпечного функціонування АЕС під контролем МАГАТЕ. Враховуючи економічні труднощі Росії, галузь зосередиться найближчим часом на безпечній експлуатації існуючих потужностей з поступовою заміною блоків першого покоління, що відпрацювали, найбільш досконалими російськими реакторами (ВВЕР-1000, 500, 600), а невелике зростання потужностей відбудеться за рахунок завершення будівництва вже розпочатих станцій. На тривалу перспективу в Росії можливе зростання потужностей переходом на АЕС нових поколінь, рівень безпеки та економічні показникияких забезпечать сталий розвиток галузі перспективу.

У діалозі прихильників та противників атомної енергетики необхідні повна та точна інформація щодо стану справ у галузі як в окремій країні, так і у світі, науково обґрунтовані прогнози розвитку та потреби в атомній енергії. Тільки на шляху гласності та поінформованості можуть бути досягнуті прийнятні результати. Понад 400 блоків у всьому світі (за даними, що містяться в Інформаційній системі МАГАТЕ з енергетичних реакторів на кінець 1994 року, у 30 країнах експлуатується 432 АЕС загальною потужністю приблизно 340 ГВт) забезпечують вагому частку потреб суспільства в енергії. Мільйони людей у ​​світі добувають уран, збагачують його, створюють обладнання та будують атомні станції, десятки тисяч вчених працюють у галузі. Це одна з найбільш потужних галузей сучасної індустрії, яка вже стала її невід'ємною частиною. І хоча зліт атомної енергетики зараз змінюється періодом стабілізації потужностей, враховуючи позиції, завойовані атомною енергетикою за 40 років, є надія, що вона зможе зберегти свою частку у світовому виробництві електроенергії на досить тривалу перспективу, допоки не буде сформовано єдиний погляд у світовій спільноті на необхідність та масштаби використання атомної енергетики у світі.

Список літератури :

1. "Ядерна енергетика в альтернативних енергетичних сценаріях" Енергія 1997 №4

2.”Деякі економічні аспектисучасного розвитку атомної енергетики”Вісник МДУ 1997 №1

3. "Положення та перспективи розвитку електроенергетики Росії" БІКІ 1997 № 8

4.Міжнародне життя 1997 № 5, № 6

5.СТОЛІТТЯ 1996 №18, №13

6. Незалежна газета 30.01.97

8. "Стратегія ядерної енергії" Міжнародне життя 1997 №7

9 “Про перспективи атомної енергетики у Росії” червень 1995

Напередодні найбільшої соціальної революції історія людства розум повинен шукати шляхи пом'якшення майбутнього перехідного процесу. Таке пом'якшення може бути досягнуто, якщо ми зуміємо сформулювати такі енергетичні програми, які дадуть надію людям істотне збільшення енергетичного виробництва без на біосферу Землі.

Тому сьогодні найважливішим завданням, яке стоїть перед людством, є проблема створення екологічно чистої енергетики, енергетики, здатної працювати тривалий часбез суттєвого впливу на біологічну рівновагу планети.

Після рішення піти з ракетної тематики, я, за рекомендацією мого друга, професора Московського енергетичного інституту Михайла Юхимовича Дейча, зустрівся з його учнем, директором ВНДІ атомного енергетичного машинобудування Геннадієм Олексійовичем Філіпповим. На моє визнання в тому, що я не знаю навіть термінології в стаціонарній енергетиці, він просто відповів: «Нічого, розберетеся. Для мене головне те, що Вас рекомендував Дейч». В результаті, не знаючи ні тематики, жодної людини в інституті, я став його заступником з науки.

Я досить швидко увійшов до нової для себе проблематики. Після Чорнобильської катастрофи міністр енергетичного машинобудування СРСР Володимир Макарович Величко призначив мене керівником робіт з міністерства на ЧАЕС. Наше міністерство, маючи десятки найбільших заводів, було постачальником приблизно 70% обладнання на всі АЕС країни. Близьке знайомство протягом приблизно року (з травня 1986 по липень 1987) із реальними проблемами радіаційної поразки змусили мене почати щільно думати про майбутню енергетику. В результаті я прийшов до розуміння того, що в сучасному виглядіу атомної енергетики перспектив немає.

Основне призначення атомної енергетики – скоротити споживання органічного палива і зменшити споживання атмосферного кисню і емісію вуглекислого газу атмосферу Землі. Атомна енергетика в сучасному вигляді не в змозі вирішити цю проблему. Незважаючи на сорокарічну історію розвитку, її частка у загальному енергетичному балансі планети становить лише кілька відсотків. З погляду впливу на вирішення основного завдання атомної енергетики сьогодні просто немає. Є лише пов'язані із нею проблеми.

Прогнози розвитку атомної енергетики, що базується на реакціях поділу ізотопів U 235 і Pu 239 є вкрай песимістичними. Збільшення генеруючих потужностей було заплановано лише до 2007–2008 років, та й то переважно за рахунок Південно-Східної Азії (3/4 усіх нових потужностей планувалося запровадити саме там). У всіх західних країнах замовлення на введення нових блоків у десятиліття і далі були анульовані. Після 2008–2010 років передбачалося розпочати масове виведення з експлуатації блоків, які відпрацювали свій ресурс, що завжди буває пов'язане з переміщенням та похованням величезних мас радіоактивних відходів. Західна громадськість до проблеми переміщення відходів та спорудження сховищ на своїй території ставиться різко негативно.

В науковій раді нашого інституту, наприклад, почали з'являтися роботи з виведення АЕС з експлуатації. Пропонується практично їх не чіпати, а просто консервувати та чекати сотні років. Причому все це коштуватиме сотні мільйонів доларів по кожній станції плюс десятки мільйонів щорічно. Якщо й надалі продовжити будівництво сучасних АЕС, скільки таких дорогих пам'яток ми матимемо вже найближчим часом?

Найбільш популярна програма замкнутого паливного циклу із використанням швидких реакторів для напрацювання плутонію. У цій програмі плутонію призначається роль основного матеріалу, що ділиться. (При широкому розвитку сучасної атомної енергетики без плутонію не обійтися просто тому, що запаси 35-го урану з енергоємності не перевищують розвіданих запасів, наприклад, нафти та газу). Програма є абсолютно безперспективною просто тому, що технології з плутонієм не можуть знайти широкого застосування, оскільки плутоній є основним матеріалом для бомб. Для Заходу немає нічого страшнішого за передачі плутонієвих технологій країнам, що розвиваються. А без розвитку атомної енергетики у цих країнах проблему емісії не вирішити. Західні країнине розвиватимуть атомну енергетику через відходи, а тим, хто розвивається, не дадуть, оскільки Захід не хоче, щоб плутоній опинився в інших руках. Так що з бридерами глухий кут, і напрошується наступний висновок: сьогодні немає реальних пропозицій для вирішення основної технологічної проблеми нашого часу, проблеми скорочення емісії вуглекислоти та споживання атмосферного кисню. Є тільки, що називається, організаційні підходи, про які йшлося вище. Вони призведуть до різкого загострення ситуації між 2010 та 2015 роками. Тому сьогодні дуже важливо запропонувати енергетичну програму, яка б змогла послабити напруженість у міжнародних відносинах у період переходу до адекватних форм соціальної організації. По суті, сьогодні йдеться про врятування західної цивілізації від надмірних втрат.

Є ще одна надзвичайно важлива обставина, яка унеможливлює широке поширення сучасних ядерних технологій. Воно полягає в тому, що сучасні технологіїорієнтовані використання урану-235, яке, як було сказано, мало. До середини поточного століття енергетичні потреби людства рахунок лише земних ресурсів задовольнити буде неможливо. Потрібно промислово-енергетичний вихід у космос. Єдиним засобом для цього є якраз уран-235, оскільки за допомогою хімії великі завдання у космосі вирішені не можуть. Тому бездумне спалювання урану-235 – це не просто дурість, а злочин перед людством.

Щоб знайти підходи до вирішення енергетичної проблеми, я протягом усіх 90-х років шукав шляхи створення чистої ядерної енергетики. Така схема начебто позначилася. І якщо це справді так, то це буде останній порівняно дешевий технологічний подарунок людству в період настання найскладніших соціальних перетворень.

Справа в тому, що виділення позитивної енергії при розподілі ядер починається з масових чисел у районі 60. Зокрема, розподіл ядер свинцю та вісмуту, що мають масове число трохи більше двохсот, дає енергію близько 140–150 МеВ, тоді як уран та плутоній. дають приблизно 200 MeВ. Однак розподіл U 235 і Pu 239 , що становлять основу сучасної ядерної енергетики, відбувається під дією нейтронів порівняно низької енергії (до 1 МеВ). Ядра ж «неділяться» актиноїдів (Th, U 238) діляться за енергії більше 1 MeВ. Нейтрони високих енергій (понад 10 МеВ) Землі є лише у космічних променях, інтенсивність яких дуже мала. Тому основні процеси взаємодії нейтронів високих енергій із ядрами різних речовин (перетину ядерних реакцій) вивчені досить слабо.

У принципі, нейтрони будь-яких енергій можна одержати під час використання прискорювачів протонів. Однак ці прискорювачі мали до останнього часу вкрай малі коефіцієнти корисної дії. Тільки наприкінці ХХ століття з'явилися технології, що дозволяють створити прискорювачі протонів досить високу ефективність. Це дало змогу розпочати експерименти в галузі так званої електроядерної енергетики. Усі у світі пішли шляхом отримання на прискорювачах нейтронів з енергією, достатньою для поділу U 235 . З цією метою були потрібні прискорювачі з енергією трохи більше 1–1,5 ГеВ. У випадку з «що не діляться» ізотопами цієї енергії мало.

Включитись у програму електроядерних експериментів з уранової програми на прискорювачі у м. Дубна нам допоміг останній із могікан радянської атомної техніки академік Валерій Іванович Суботін. Я з ним познайомився 1986 року під час роботи чорнобильських комісій. В. І. Суботін познайомив мене з Олександром Михайловичем Балдіним, директором лабораторії фізики високих енергій Об'єднаного інституту ядерної фізики у м. Дубна. Олександр Михайлович дав нам можливість взяти участь у експерименті на синхрофазотроні ІЯФ. Формально ми мали розробити апаратуру теплофізичних вимірів для уран-свинцевих збірок, які у електроядерних експериментах. Поставити питання проведення експерименту одночасно на збірках, які з матеріалів актиноїдної групи, було нереально. Тому я домовився про проведення експерименту на великій суто свинцевій збірці при енергії протонів в 5 ГеВ. Проте взяти участь у роботі я не зміг, бо після цього я надовго потрапив до лікарні.

Експеримент було виконано у липні 1998 року. Його проводила велика міжнародна група, лідерами якої були вчені з ФРН. На жаль, у частині методичного забезпечення того завдання, яке я ставив, його було зроблено погано. Я не був повідомлений про проведення експерименту. Тому я не зміг дати своїх пропозицій щодо його методичного забезпечення. Термопари нормально спрацювали, більшого для програми поділу урану не потрібно, а тому матеріали експерименту, ніким не затребувані, пролежали майже рік. Коли після виходу з лікарні у травні 1999 року я дізнався, що експеримент виконано, я попросив показати мені його результати. Одного погляду на експериментальні криві було достатньо, щоб побачити те, що позитивного результату всієї програми не виключено.

Справа в тому, що якщо реакція поділу свинцю не відіграє особливої ​​ролі, то тепловиділення має відбуватися тільки в центрі свинцевої збірки за рахунок гальмування заряджених частинок, що утворюються після руйнування ядер свинцю і мають малий пробіг у щільній речовині свинцю. Однак було виявлено, що термопара, розташована на периферії мішені, почала нагріватися одночасно з центральними термопарами в момент включення пучка, до того ж всього вдвічі слабше, ніж центральна. Оцінки показують, що ні теплопровідність, ні нагрівання за рахунок термалізації нейтронів, ні гамма-випромінювання, ні нагрівання за рахунок заряджених частинок не можуть забезпечити темп розігріву периферійної зони, що спостерігається. Про це говорять розрахунки, які були виконані на моє прохання Інститутом прикладної математики РАН ім. М. В. Келдиша за кодом Лос-Аламоської лабораторії США. В експерименті грілася і периферія складання. Це могло бути пов'язане лише з розподілом свинцю. Результат вимагав негайної перевірки через його виняткову важливість.

Я почав вимагати проведення чистого експерименту за своєю методикою. Я написав масу листів В. В. Путіну та членам його Уряду. Все безрезультатно. Справа впирається, очевидно, в те, що атомне лобі має величезне бажання заробити на завезенні відпрацьованого палива з-за кордону в Росію. Доказ можливості створення ядерної енергетики, яка не використовує U 235 та Pu 239, закриє назавжди цей міф. (Коли проводилися слухання з цього питання в Думі, з усіх фахівців, що працюють в атомній енергетиці, тільки В. І. Суботін і я виступили проти варіанта із завезенням відпрацьованого палива. Нам не давали говорити. У мене, наприклад, просто вимкнули мікрофон.)

Будь-яких перспектив у сучасної схеми ядерної енергетики в жодному разі просто немає. Бачить Бог, я робив і робитиму все, що можу, щоб провести свій експеримент. Його необхідно виконати, зважаючи на його надзвичайну важливість. Тим більше, що Міннауки та Мінатом фінансують абсолютно безглузді роботи з поділу урану в електроядерних схемах. Начебто уран не ділиться і без прискорювачів. У Росії є велика, добре фінансована програма з цієї теми, керована міністром Мінатому.

Коли цей розділ був уже написаний, мені зателефонували з Міннауки та повідомили, що рішення про фінансування експерименту, нарешті, після трьох років виснажливої ​​боротьби ухвалено та його фінансування відкрито. Експеримент пройде у Протвіно на прискорювачі Інституту фізики високих енергій у березні – квітні 2002 року. Я не знаю, що вплинуло на ухвалення цього рішення. Депутат Державної Думи від Арзамаса доктор фізико-математичних наук Іван Ігнатович Нікітчук надіслав два запити до Міністерства науки. Останнім часом я зробив кілька досить різких кроків. Зокрема, я мав відверту телефонну розмову з першим заступником міністра Міннауки С. Б. Альошиним. Мені здається, що мені вдалося переконати його.

Цей експеримент мені потрібен, щоб точно знати, чи маємо ми останній технологічний резерв для пом'якшення найскладніших соціальних процесів у найближчому майбутньому. Але якщо його результат виявиться негативним, то залишаються лише дуже болючі організаційні рішення, про які я говорив вище.

Тобто. у тих промислово розвинених країнах, де недостатньо природних енергоресурсів. Ці країни виробляють від чверті до половини своєї електроенергії на АЕС. СШАвиробляють на АЕС лише восьму частину своєї електроенергії, але це становить близько однієї п'ятої її світового виробництва.

Атомна енергетика залишається предметом гострих дебатів. Прихильники та противники атомної енергетики різко розходяться в оцінках її безпеки, надійності та економічної ефективності. Крім того, широко поширена думка про можливий витік ядерного палива зі сфери виробництва електроенергії та його використання для виробництва ядерної зброї.

Ядерний паливний цикл

Атомна енергетика – це складне виробництво, що включає множину промислових процесів, які разом утворюють паливний цикл. Існують різні типипаливних циклів, що залежать від типу реактора та від того, як протікає кінцева стадія циклу.

Зазвичай паливний цикл складається з таких процесів. У рудниках видобувається уранова руда. Руда подрібнюється відділення діоксиду урану, а радіоактивні відходи йдуть у відвал. Отриманий оксид урану(жовтий кек) перетворюється на гексафторид урану – газоподібне з'єднання. Для підвищення концентрації урану-235 гексафторид урану збагачують на заводах по розподілу ізотопів. Потім збагачений уран знову переводять у тверду діоксид урану, з якого виготовляють паливні таблетки. З таблеток збирають тепловиділяючі елементи (твели), які об'єднують у складання для введення в активну зону ядерного реактора АЕС. Вилучене з реактора відпрацьоване паливо має високий рівень радіації та після охолодження на території електростанції відправляється до спеціального сховища. Передбачається також видалення відходів з низьким рівнем радіації, що накопичуються під час експлуатації та технічного обслуговування станції. Після закінчення терміну служби і сам реактор повинен бути виведений з експлуатації (з дезактивацією та видаленням у відходи вузлів реактора). Кожен етап паливного циклу регламентується так, щоб забезпечувалися безпека людей та захист навколишнього середовища.

Ядерні реактори.

Промислові ядерні реакториспочатку розроблялися лише у країнах, що мають ядерну зброю. США, СРСР, Великобританія та Франція активно досліджували різні варіанти ядерних реакторів. Однак згодом в атомній енергетиці стали домінувати три основних типи реакторів, що розрізняються, головним чином, паливом, теплоносієм, застосовуваним для підтримки потрібної температури активної зони, і сповільнювачем, що використовується для зниження швидкості нейтронів, що виділяються в процесі розпаду та необхідних підтримки ланцюгової реакції.

Серед них перший (і найпоширеніший) тип – це реактор на збагаченому урані, в якому і теплоносієм, і сповільнювачем є звичайна або «легка» вода (легководний реактор). Існують два основні різновиди легководного реактора: реактор, в якому пара, що обертає турбіни, утворюється безпосередньо в активній зоні (киплячий реактор), і реактор, в якому пара утворюється в зовнішньому, або другому контурі, пов'язаному з першим контуром теплообмінниками і парогенераторами (водо -Водяний енергетичний реактор - ВВЕР). Розробка легководного реактора розпочалася ще за програмами збройних сил США. Так, у 1950-х роках компанії «Дженерал електрик» та «Вестингауз» розробляли легководні реактори для підводних човнівта авіаносців ВМФ США. Ці фірми також були залучені до реалізації військових програм розробки технологій регенерації та збагачення ядерного палива. У тому ж десятилітті в Радянському Союзі було розроблено киплячий реактор із графітовим сповільнювачем.

Другий тип реактора, який знайшов практичне застосування- газоохолоджуваний реактор (з графітовим сповільнювачем). Його створення також було тісно пов'язане із ранніми програмами розробки ядерної зброї. Наприкінці 1940-х – на початку 1950-х років Великобританія та Франція, прагнучи до створення власних атомних бомб, приділяли основну увагу розробці газоохолоджуваних реакторів, які досить ефективно виробляють збройовий плутоній і можуть працювати на природному урані.

Третій тип реактора, що мав комерційний успіх, - це реактор, в якому і теплоносієм, і сповільнювачем є важка вода, а паливом також природний уран. На початку ядерного століття потенційні переваги важководного реактора досліджувалися у низці країн. Проте потім виробництво таких реакторів зосередилося головним чином Канаді частково через її великих запасів урану.

Розвиток атомної промисловості.

Після Другої світової війни в електроенергетику в усьому світі було інвестовано десятки мільярдів доларів. Цей будівельний бум був викликаний швидким зростанням попиту на електроенергію, що за темпами значно перевершило зростання населення і національного доходу. Основний упор робився на теплові електростанції(ТЕС), що працюють на вугіллі та, меншою мірою, на нафті та газі, а також на гідроелектростанції. АЕС промислового типу до 1969 року не було. До 1973 р. практично у всіх промислово розвинених країнах виявилися вичерпаними ресурси великомасштабної гідроенергетики. Стрибок цін на енергоносії після 1973, швидке зростання потреби в електроенергії, а також зростаюче занепокоєння можливістю втрати незалежності національної енергетики – все це сприяло утвердженню погляду на атомну енергетику як на єдине реальне альтернативне джерело енергії в найближчому майбутньому. Ембарго на арабську нафту 1973–1974 породило додаткову хвилю замовлень та оптимістичних прогнозів розвитку атомної енергетики.

Але кожен наступний рік вносив свої корективи у ці прогнози. З одного боку, атомна енергетика мала своїх прихильників в урядах, в урановій промисловості, дослідницьких лабораторіях та серед впливових енергетичних компаній. З іншого боку, виникла сильна опозиція, в якій об'єдналися групи, які захищають інтереси населення, чистоту довкілля та права споживачів. Суперечки, які тривають і до сьогодні, зосередилися головним чином навколо питань шкідливого впливу різних етапів паливного циклу на навколишнє середовище, ймовірності аварій реакторів та їх можливих наслідків, організації будівництва та експлуатації реакторів, прийнятних варіантів поховання ядерних відходів, потенційної можливості саботажу та нападу терористів. на АЕС, а також питань множення національних та міжнародних зусиль у галузі нерозповсюдження ядерної зброї.

Проблеми безпеки.

Чорнобильська катастрофа та інші аварії ядерних реакторів у 1970-ті та 1980-ті роки, крім іншого, ясно показали, що такі аварії часто непередбачувані. Наприклад, у Чорнобилі реактор 4-го енергоблоку був серйозно пошкоджений внаслідок різкого стрибка потужності, що виник під час його планового вимкнення. Реактор знаходився в бетонній оболонці та був обладнаний системою аварійного розхолодження та іншими сучасними системамибезпеки. Але нікому й на думку не спадало, що при виключенні реактора може статися різкий стрибок потужності і газоподібний водень, що утворився в реакторі після такого стрибка, змішавшись із повітрям, вибухне так, що зруйнує будівлю реактора. Внаслідок аварії загинуло понад 30 осіб, понад 200 000 осіб у Київській та сусідніх областях отримали великі дози радіації, було заражено джерело водопостачання Києва. На півночі від місця катастрофи – прямо на шляху хмари радіації – є великі Прип'ятські болота, що мають життєво важливе значеннядля екології Білорусі, України та західної частини Росії.

У Сполучених Штатах підприємства, що будують та експлуатують ядерні реактори, теж зіткнулися з безліччю проблем безпеки, що сповільнювало будівництво, змушуючи вносити численні зміни до проектних показників та експлуатаційних нормативів, і призводило до збільшення витрат та собівартості електроенергії. Очевидно, було дві основні джерела цих труднощів. Один із них – брак знань та досвіду в цій новій галузі енергетики. Інший – розвиток технології ядерних реакторів, під час якого виникають нові проблеми. Але залишаються і старі, такі як корозія труб парогенераторів і розтріскування трубопроводів киплячих реакторів. Не вирішені до кінця й інші проблеми безпеки, наприклад, пошкодження, що спричиняються різкими змінами витрати теплоносія.

Економіка атомної енергетики.

Інвестиції в атомну енергетику, подібно до інвестицій в інші галузі виробництва електроенергії, економічно виправдані, якщо виконуються дві умови: вартість кіловат-години не більше, ніж за найдешевшого альтернативного способу виробництва, і очікувана потреба в електроенергії, досить висока, щоб вироблена енергія могла продаватися за ціною, що перевищує її собівартість. На початку 1970-х років світові економічні перспективи були дуже сприятливими для атомної енергетики: швидко зростали як потреба в електроенергії, так і ціни на основні види палива – вугілля та нафта. Що ж до вартості будівництва АЕС, то майже всі фахівці були переконані, що вона буде стабільною або навіть знижуватиметься. Однак на початку 1980-х років стало зрозуміло, що ці оцінки помилкові: зростання попиту на електроенергію припинилося, ціни на природне паливо не тільки більше не зростали, а й почали знижуватися, а будівництво АЕС обходилося значно дорожче, ніж передбачалося у найпесимістичнішому прогнозі. В результаті атомна енергетика всюди вступила в смугу серйозних економічних труднощів, причому найсерйознішими вони опинилися в країні, де вона виникла та розвивалася найінтенсивніше – у США.

Якщо провести порівняльний аналіз економіки атомної енергетики США, стає зрозумілим, чому ця галузь промисловості втратила конкурентоспроможність. З початку 70-х років різко зросли витрати на АЕС. Витрати на звичайну ТЕС складаються з прямих та непрямих капіталовкладень, витрат на паливо, експлуатаційних витрат та витрат на технічне обслуговування. За термін служби ТЕС, яка працює на вугіллі, витрати на пальне становлять у середньому 50–60% усіх витрат. У разі АЕС домінують капіталовкладення, становлячи близько 70% всіх витрат. Капітальні витрати на нові ядерні реактори в середньому значно перевищують витрати на паливо вугільних ТЕС за весь термін їхньої служби, чим зводиться нанівець перевага економії на паливі у разі АЕС.

Перспективи атомної енергетики

Серед тих, хто наполягає на необхідності продовжувати пошук безпечних та економічних шляхів розвитку атомної енергетики, можна виділити два основні напрямки. Прихильники першого вважають, що всі зусилля мають бути зосереджені на усуненні недовіри суспільства до безпеки ядерних технологій. Для цього необхідно розробляти нові реактори, безпечніші, ніж існуючі легководні. Тут цікаві два типи реакторів: «технологічно гранично безпечний» реактор і «модульний» високотемпературний газоохолоджуваний реактор.

Прототип модульного газоохолоджуваного реактора розроблявся в Німеччині, а також у США та Японії. На відміну від легководного реактора, конструкція модульного газоохолоджуваного реактора така, що безпека його роботи забезпечується пасивно – без прямих дій операторів або електричної або механічної системизахисту. У технологічно гранично безпечних реакторах також застосовується система пасивного захисту. Такий реактор, ідею якого було запропоновано у Швеції, мабуть, не просунувся далі стадії проектування. Але він отримав серйозну підтримку в США серед тих, хто бачить у нього потенційні переваги перед модульним реактором, що газоохолоджується. Але майбутнє обох варіантів туманне через їхню невизначену вартість, труднощі розробки, а також спірне майбутнє самої атомної енергетики.

Прихильники іншого напряму вважають, що до того моменту, коли розвиненим країнам будуть потрібні нові електростанції, залишилося мало часу для розробки нових реакторних технологій. На їхню думку, першочергове завдання полягає в тому, щоб стимулювати вкладення коштів у атомну енергетику.

Але крім цих двох перспектив розвитку атомної енергетики сформувалася і зовсім інша думка. Вона покладає надії більш повну утилізацію підведеної енергії, відновлювані енергоресурси (сонячні батареї тощо.) і енергозбереження. На думку прихильників цієї точки зору, якщо передові країни переключаться на розробку економічніших джерел світла, побутових електроприладів, опалювального обладнанняі кондиціонерів, то зекономленої електроенергії буде достатньо, щоб обійтися без усіх АЕС. Значне зменшення споживання електроенергії, що спостерігається, показує, що економічність може бути важливим фактором обмеження попиту на електроенергію.

Таким чином, атомна енергетика поки що не витримала випробувань на економічність, безпеку та прихильність громадськості. Її майбутнє тепер залежить від того, наскільки ефективно та надійно здійснюватиметься контроль за будівництвом та експлуатацією АЕС, а також наскільки успішно буде вирішено низку інших проблем, таких як проблема видалення радіоактивних відходів. Майбутнє атомної енергетики залежить також від життєздатності та експансії її сильних конкурентів – ТЕС, які працюють на вугіллі, нових енергозберігаючих технологій та відновлюваних енергоресурсів.