Финансовая Академия при Правительстве Российской Федерации

Кафедра “Экономическая география и региональная экономика”

КУРСОВАЯ РАБОТА

“Перспективы развития атомной энергетики в России”

Студента группы НП1_2 Еровиченкова А.С.

Научный руководитель доц. Винокуров А.А.

Москва - 1997

План.

Введение Ситуация в энергетическом комплексе России…………..3

1. Ограниченность источников энергии……………………………...7

2. Важнейшие факторы развития атомной энергетики……………..11

3. Плюсы и минусы атомной энергетики……………………………17

4. Ядерная топливно-энергетическая база России………………….20

5. Новые энергоблоки…………………………………………………21

Заключение Перспективы развития атомной энергетики России..23

Предпосылки развития атомной энергетики

Россия была, есть и будет одной из ведущих энергетических держав мира. И это не только потому, что в недрах страны находится 12% мировых запасов угля, 13% нефти и 36% мировых запасов природного газа, которых достаточно для полного обеспечения собственных потребностей и для экспорта в сопредельные государства. Россия вошла в число ведущих мировых энергетических держав, прежде всего, благодаря созданию уникального производственного, научно-технического и кадрового потенциала топливно-энергетического комплекса (ТЭК). #1

Но экономический кризис последних лет существенным образом затронул и этот комплекс. Производство первичных энергоресурсов в 1993 г. составило 82% от уровня 1990 и продолжало падать. Уменьшение потребления топлива и энергии, обусловленное общим экономическим спадом, временно облегчило задачу энергообеспечения страны, хотя в ряде регионов пришлось вынужденно ограничивать потребление энергии. Отсутствие необходимых инвестиций не позволило в 90-х годах компенсировать естественное выбытие производственных мощностей и обновлять основные фонды, износ которых в отраслях ТЭК колеблется в пределах 30-80%. В соответствии с нормами безопасности требуют реконструкции и до половины АЭС. #9

Следует заметить, что в 1981-1985 гг. среднегодовой ввод мощностей в электроэнергетике был 6 млн. кВт в год, а в 1995 г. - только 0,3 млн. кВт. В 1995 году в России произведено 860 млрд. кВт\час, а в 1996 г. в связи со снижением спроса и износом установленного на электростанциях оборудования - 840 млрд.. кВт\час.

Производство электроэнергии на электростанциях России (млрд. Квт-ч)

ГЭС и ГАС

Таблица 1 #3

Доля России в объёме мирового производства электроэнергии составляла в 1990 г 8,2%, а в 1995 г сократилась до 7,6%.

В 1993 году по производству электроэнергии на душу населения Россия занимала 13-е место в мире (6297 кВт\ч).

В 1991-1996 гг. электропотребление в России снизилось более чем на 20%, в том числе в 1996 г - на 1%. В 1997 г впервые в 90-е годы ожидается рост производства электроэнергии.

В начале 90-х годов установленные энергетические мощности России превышали 7% мировых. В 1995 г установленная мощность электроэнергетики России составляла 215,3 млн. кВт, в том числе доля мощностей ТЭС - 70%, ГЭС - 20% и АЭС - 10%.

В 1992-1995 гг. было введено 66 млн. кВт генерирующих мощностей. В настоящее время 15 млн. кВт оборудования ТЭС выработали ресурс. В 2000 году таких мощностей будет уже 35 млн. кВт и в 2005 году - 55 млн. кВт. К 2005 году предельного срока эксплуатации достигнут агрегаты ГЭС мощностью 21 млн. кВт (50% мощностей ГЭС России). На АЭС в 2001-2005 гг. будут выведены из эксплуатации 6 энергоблоков общей мощностью 3,8 млн. кВт.

По оценкам экспертов в настоящее время на 40% электростанций России используется устаревшее оборудование.Если не будут приняты меры по обновлению генерирующего оборудования, то динамика его старения к 2010 году будет выглядеть следующим образом: (тыс. млн. кВт)

Таблица 2 #3

В этих условиях для обеспечения прогнозируемого спроса на электрическую энергию и мощность потребуется значительная реконструкция действующих, а затем и строительство новых электростанций. Но какой вид энергии самый экономичный, безопасный и экологически чистый? На развитие какой отрасли направить основные средства? На сегодняшний день при выборе источника электроэнергии нельзя не отметить актуальность такого фактора, как ограниченность источников энергии.

Ограниченность источников энергии.

Современные темпы энергопотребления составляют примерно 0,5 Q в год, однако они растут в геометрической прогрессии. Так, в первой четверти следующего тысячелетия энергопотребление, по прогнозам, составит 1 Q в год. Следовательно, если даже учесть, что темпы роста потребления электроэнергии несколько сократятся из-за совершенствования энергосберегающих технологий, запасов энергетического сырья хватит максимум на 100 лет.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Авария на АЭС «Фукусима-1» обратила взоры всего мира на вопросы ядерной безопасности. В Европе поднялась волна протестов против использования атомных электростанций, в Германии, Франции и Италии прошли антиядерные демонстрации. Во многих странах приостановились проекты по разработке АЭС. Германия объявила о закрытии семи станций, которые были введены в эксплуатацию до 1980 года, а также временном приостановлении продления срока использования АЭС. Швейцария, Республика Корея, Индия и Китай решили вторично утвердить проекты по развитию собственных атомных электростанций.

Будучи серьезной ядерной катастрофой за последние 50 лет, уступающей только Чернобыльской аварии, инцидент на АЭС «Фукусима-1» бросил тень на развитие глобальной ядерной энергетики, а также заставил людей задуматься: как будет развиваться путь новых источников энергии в будущем?

Возрождение ядерной энергии с целью ослабления давления с мировыми поставками источников энергии и климатическими изменениями

В мировых масштабах на сегодня 13-15% поставок электроэнергии приходится на ядерную. Главные страны – энергетические потребители в большей степени зависят от ядерной энергии, доля которой составляет: Франция – 77%, Республика Корея – 38%, Германия – 32%, Япония – 30%, США – 20%, Великобритания – 20%, Россия – 16%. По сравнению с этими странами, доля ядерной энергии в общей энергетической структуре Китая мала. Вплоть до марта 2011 года всего 13 станций были введены в эксплуатацию на территории КНР, которые по установленной мощности составляют около 1,8% от общего показателя.

Главной движущей для развития ядерной энергии силой является гарантия энергетических поставок, ответ на климатические изменения, сокращение выбросов парниковых газов. Ядерная энергия рассматривается в качестве отличной альтернативы для ископаемых видов топлива, а также в качестве важного средства по масштабному сокращению выбросов парниковых газов.

В связи с этим, хотя аварии на Чернобыле и Три-Майл Айланде в свое время стали причиной остановки строительства АЭС по всему миру на несколько десятилетий, поскольку сейчас постоянно растут потребности в источниках энергии, неотложной задачей является сокращение эмиссии парниковых газов, сегодняшней тенденцией стало развитие новых источников энергии, в том числе и ядерной, и она не изменится из-за случайных несчастных случаев. После аварии на АЭС «Фукусима-1», США, Франция, Великобритания и другие страны отчетливо заявили, что не будут отказываться от развития ядерной энергии из-за произошедшего.

Возобновляемые источники энергии: еще нет хороших альтернатив ядерной энергии

Согласно докладу «Инвестиционные тенденции устойчивого развития источников энергии в 2010 году», опубликованному Программой ООН по окружающей среде, в 2009 году возобновляемые источники энергии составляли 18% от общего показателя в мире, в том числе гидроэлектроэнергия занимала 15%, энергия ветра, солнца и биомассы – 3%. В Китае в 2009 году энергия угля была равна 75%, гидроэлектроэнергия составляла 22,5%, а доля энергии ветра, солнца и биомассы не достигала и 1%. Развитие различных видов возобновляемых источников энергии имеет свои ограничения, пока не найдена хорошая альтернатива ядерной энергии.

Гидроэлектроэнергия – наиболее зрелая технология использования возобновляемых источников энергии, широко используется по всему миру. В настоящее время водно-энергетические ресурсы развитых стран в основном разведаны, роста гидроэнергетического потенциала не ожидается. Строительство гидроэнергостанций в основном сконцентрировано в развивающихся странах. План 12-й пятилетки Китая также ставит цель масштабного развития гидроэлектроэнергии. По оценкам экспертов области, в будущие пять лет КНР ежегодно будет завершать строительство одной подобной ГЭС «Санься» станции, лишь так стране удастся осуществить намеченные цели. При снижении темпов развития ядерной энергии необходимо будет ускорять освоение гидроэлектроэнергии, задача непростая. С точки зрения долгосрочной перспективы, встает вопрос с недостатком водных ресурсов развивающихся стран, большой спор вызывают проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды и экологическим ущербом в результате строительства ГЭС.

Использование энергии ветра и солнца легко может подвергаться ограничениям, имеющим отношение к географическим факторам и климату. В некоторых странах с благоприятными географическими и климатическими условиями, где преобладает небольшой спрос на энергоносители, энергия ветра и солнца могут стать основными источниками энергии. Однако для крупных стран-энергопотребителей, ветряную и солнечную энергию целесообразнее использовать в отдельных районах с благоприятным географическим положением и климатом, таким образом, образуется система распределенного энергоснабжения.

Энергия биомассы не подвергается ограничениям, связанным с географией и климатом, но здесь существуют другие проблемы, касающиеся недостатка биологических ресурсов, плохого их качества.

Атомная энергетика: продвигать развитие новых стратегических отраслей

Кроме гарантии поставок энергоносителей, ядерная энергетика оказывает заметное стимулирующее воздействие на общий промышленный уровень государства. Мировые ядерные державы, без сомнений, являются промышленно развитыми странами. Для развития ядерной энергетики необходимы огромные капиталовложения и высокие технологии, которые свидетельствуют о комплексной силе и стратегических возможностях того или иного государства. В определенной степени, наличие масштабной и передовой индустрии ядерной энергетики означает вступление страны в клуб мировых держав.

Атомная энергетика – отрасль, которая сосредотачивает в себе технологии и денежные средства, затрагивает развитие нескольких десятков других отраслей, в том числе и механики, металлургии, электроники, химии, аппаратов, инструментов и материалов. В связи с этим, развитие передовой ядерной энергетики предполагает приведение в действие лучших технологий других индустрий, всесторонне поднимает технический и инновационный уровень государства, способствует повышению уровня промышленного производства, тем самым, стимулирует промышленную модернизацию и развитие новых стратегических отраслей.

В настоящее время мир уже вступил в эпоху инноваций и промышленного возрождения, по-новому оформляется производственная цепочка в глобальной экономике. С одной стороны, основные страны мира с целью скорейшего выхода из международного финансового кризиса развивают индустрии стратегического характера, ищут новые научно-технические опоры для продвижения экономического роста; с другой стороны, со вступлением в 21-й век, в ядерной энергетике также прослеживаются признаки крупных научно-технических инноваций, например, строительство АЭС третьего поколения, предполагается, что ядерные технологии четвертого поколения вступят в стадию коммерциализации к 2030 году. В связи с этим, основные страны мира продвигают развитие ядерной энергетики, тем самым, стимулируют научно-технические инновации в стране, повышают уровень производства оборудования, а также делают упор на достижение экономического роста в будущем.

Будущее направление: более безопасная ядерная энергия

Авария на АЭС «Фукусима-1» не изменит будущие тенденции развития ядерной энергетики. Одновременно с этим, человечество вынесло для себя урок из произошедшей трагедии: необходимо больше уделять внимания ядерной безопасности, а также способствовать обновлению технологий. Авария на АЭС «Фукусима-1» ускорила закрытие старых электростанций в разных странах, а также способствовала использованию передовых и безопасных ядерных технологий третьего поколения. Всесторонне были подняты нормы безопасности на АЭС. После катастрофы в Японии, атомным электростанциям в мире были предъявлены более высокие требования в безопасности. Кроме того, усилился контроль над безопасностью на АЭС, тщательно выбирается место для строительства станций. Например, проекты по созданию АЭС в Хунане, Чунцине, Шэньси, Ганьсу и других местах, которые расположены в сейсмически опасных зонах, будут пересмотрены. -о-

Повсеместное применение ядерной энергии началось благодаря научно-техническому прогрессу не только в военной области, но и в мирных целях. Сегодня нельзя обойтись без нее в промышленности, энергетике и медицине.

Вместе с тем, использование ядерной энергии имеет не только преимущества, но и недостатки. Прежде всего, это опасность радиации, как для человека, так и для окружающей среды.

Применение ядерной энергии развивается в двух направлениях: использование в энергетике и использование радиоактивных изотопов.

Изначально атомную энергию предполагалось использовать только в военных целях, и все разработки шли в этом направлении.

Использование ядерной энергии в военной сфере

Большое количество высокоактивных материалов используют для производства ядерного оружия. По оценкам экспертов, ядерные боеголовки содержат несколько тонн плутония.

Ядерное оружие относят к потому что оно производит разрушения на огромных территориях.

По радиусу действия и мощности заряда ядерное оружие делится на:

• Тактическое.
• Оперативно-тактическое.
• Стратегическое.

Ядерные боеприпасы делят на атомные и водородные. В основу ядерного оружия положены неуправляемые цепные реакции деления тяжелых ядер и реакции Для цепной реакции используют уран либо плутоний.

Хранение такого большого количества опасных материалов - это большая угроза для человечества. А применение ядерной энергии в военных целях может привести к тяжелым последствиям.

Впервые ядерное оружие было применено в 1945 году для атаки на японские города Хиросима и Нагасаки. Последствия этой атаки были катастрофичными. Как известно, это было первое и последнее применение ядерной энергии в войне.

Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ)

МАГАТЭ создано в 1957 году с целью развития сотрудничества между странами в области использования атомной энергии в мирных целях. С самого начала агентство осуществляет программу «Ядерная безопасность и защита окружающей среды».

Но самая главная функция - это контроль за деятельностью стран в ядерной сфере. Организация контролирует, чтобы разработки и использование ядерной энергии происходили только в мирных целях.

Цель этой программы - обеспечивать безопасное использование ядерной энергии, защита человека и экологии от воздействия радиации. Также агентство занималось изучением последствий аварии на Чернобыльской АЭС.

Также агентство поддерживает изучение, развитие и применение ядерной энергии в мирных целях и выступает посредником при обмене услугами и материалами между членами агентства.

Вместе с ООН МАГАТЭ определяет и устанавливает нормы в области безопасности и охраны здоровья.

Атомная энергетика

Во второй половине сороковых годов двадцатого столетия советские ученые начали разрабатывать первые проекты мирного использования атома. Главным направлением этих разработок стала электроэнергетика.

И в 1954 году в СССР построили станцию. После этого программы быстрого роста атомной энергетики начали разрабатывать в США, Великобритании, ФРГ и Франции. Но большинство из них не были выполнены. Как оказалось, АЭС не смогла конкурировать со станциями, которые работают на угле, газе и мазуте.

Но после начала мирового энергетического кризиса и подорожания нефти спрос на атомную энергетику вырос. В 70-х годах прошлого столетия эксперты считали, что мощность всех АЭС сможет заменить половину электростанций.

В середине 80-х рост атомной энергетики снова замедлился, сраны начали пересматривать планы на сооружение новых АЭС. Этому способствовали как политика энергосбережения и снижение цены на нефть, так и катастрофа на Чернобыльской станции, которая имела негативные последствия не только для Украины.

После некоторые страны вообще прекратили сооружение и эксплуатацию атомных электростанций.

Атомная энергия для полетов в космос

В космос слетало более трех десятков ядерных реакторов, они использовались для получения энергии.

Впервые ядерный реактор в космосе применили американцы в 1965 году. В качестве топлива использовался уран-235. Проработал он 43 дня.

В Советском Союзе реактор «Ромашка» был запущен в Институте атомной энергии. Его предполагалось использовать на космических аппаратах вместе с Но после всех испытаний он так и не был запущен в космос.

Следующая ядерная установка «Бук» была применена на спутнике радиолокационной разведки. Первый аппарат был запущен в 1970 году с космодрома Байконур.

Сегодня «Роскосмос» и «Росатом» предлагают сконструировать космический корабль, который будет оснащен ядерным ракетным двигателем и сможет добраться до Луны и Марса. Но пока что это все на стадии предложения.

Применение ядерной энергии в промышленности

Атомная энергия применяется для повышения чувствительности химического анализа и производства аммиака, водорода и других химических реагентов, которые используются для производства удобрений.

Ядерная энергия, применение которой в химической промышленности позволяет получать новые химические элементы, помогает воссоздавать процессы, которые происходят в земной коре.

Для опреснения соленых вод также применяется ядерная энергия. Применение в черной металлургии позволяет восстанавливать железо из железной руды. В цветной - применяется для производства алюминия.

Использование ядерной энергии в сельском хозяйстве

Применение ядерной энергии в сельском хозяйстве решает задачи селекции и помогает в борьбе с вредителями.

Ядерную энергию применяют для появления мутаций в семенах. Делается это для получения новых сортов, которые приносят больше урожая и устойчивы к болезням сельскохозяйственных культур. Так, больше половины пшеницы, выращиваемой в Италии для изготовления макарон, было выведено с помощью мутаций.

Также с помощью радиоизотопов определяют лучшие способы внесения удобрений. Например, с их помощью определили, что при выращивании риса можно уменьшить внесение азотных удобрений. Это не только сэкономило деньги, но и сохранило экологию.

Немного странное использование ядерной энергии - это облучение личинок насекомых. Делается это для того, чтобы выводить их безвредно для окружающей среды. В таком случае насекомые, появившееся из облученных личинок, не имеют потомства, но в остальных отношениях вполне нормальны.

Ядерная медицина

Медицина использует радиоактивные изотопы для постановки точного диагноза. Медицинские изотопы имеют малый период полураспада и не представляет особой опасности как для окружающих, так и для пациента.

Еще одно применение ядерной энергии в медицине было открыто совсем недавно. Это позитронно-эмиссионная томография. С ее помощью можно обнаружить рак на ранних стадиях.

Применение ядерной энергии на транспорте

В начале 50-х годов прошлого века были предприняты попытки создать танк на ядерной тяге. Разработки начались в США, но проект так и не был воплощен в жизнь. В основном из-за того, что в этих танках так и не смогли решить проблему экранирования экипажа.

Известная компания Ford трудилась над автомобилем, который бы работал на ядерной энергии. Но дальше макета производство такой машины не зашло.

Все дело в том, что ядерная установка занимала очень много места, и автомобиль получался очень габаритным. Компактные реакторы так и не появились, поэтому амбициозный проект свернули.

Наверное, самый известный транспорт, который работает на ядерной энергии - это различные суда как военного, так и гражданского назначения:

• Транспортные суда.
• Авианосцы.
• Подводные лодки.
• Крейсеры.
• Атомные подводные лодки.

Плюсы и минусы использования ядерной энергии

Сегодня доля в мировом производстве энергии составляет примерно 17 процентов. Хотя человечество использует но его запасы не бесконечны.

Поэтому, как альтернативный вариант, используется Но процесс его получения и использования связан с большим риском для жизни и окружающей среды.

Конечно, постоянно совершенствуются ядерные реакторы, предпринимаются все возможные меры безопасности, но иногда этого недостаточно. Примером могут служить аварии на Чернобыльской и Фукусиме.

С одной стороны, исправно работающий реактор не выбрасывает в окружающую среду никакой радиации, тогда как из тепловых электростанций в атмосферу попадает большое количество вредных веществ.

Самую большую опасность представляет отработанное топливо, его переработка и хранение. Потому что на сегодняшний день не изобретен полностью безопасный способ утилизации ядерных отходов.

В перспективах развития ядерной энергетики лежит, как развитие ядерной, так и освоение термоядерной энергетики. Развитие ядерной энергетики включает в себя повышение безопасности и повышение КПД.

В некоторых странах идет разработка атомных электростанций, с мощностью порядка 10-20 МВт с целью тепло и энергоснабжения отдельных производств, жилых комплексов и так далее, непосредственно вблизи самих объектов. Такие цели вполне реальны, так как малогабаритные реакторы создаются с использованием безопасных технологий, многократно уменьшающих возможность утечки радиоактивных веществ.

Воплощение в реальность термоядерных перспектив является более отдаленным, по сравнению с ядерными перспективами. Энергия, выделяемая при термоядерных реакциях во много раз больше, чем энергия, выделяемая при ядерных реакциях. Так запасы термоядерного топлива – водорода, практически неисчерпаемы. Поэтому можно сказать, что управляемый ядерный синтез – неисчерпаемый источник энергии. При его достижении будет решена проблема энергетического кризиса в ближайшем будущем.

Заключение

В проделанной работе были рассмотрены принципы работы атомных электростанций, критерии выбора площадки для построения, основные виды ядерных реакторов, особенности системы безопасности, а также перспективы развития атомной энергетики.

В настоящее время атомные электростанции вырабатывают 11% всей производимой в России электроэнергии. В ближайшем будущем этот процент будет увеличиваться, поскольку запасы органического топлива достаточно сильно истощены. Это снизит выработку электроэнергии тепловыми электростанциями, а, следовательно, и ее производство в целом.

В наши дни разрабатываются международные проекты ядерных реакторов нового поколения, в том числе реакторов управляемого термоядерного синтеза. Целью таких исследований является повышение безопасности и увеличение КПД атомных станций. Это позволит строить такие объекты вблизи жилых поселений и городов без существенной опасности возникновения крупномасштабных аварий. Задачей развития термоядерного направления заключается в создании контролируемого термоядерного реактора. Разработка такого устройства позволит решить проблему экономического кризиса, надвигающуюся в ближайшем будущем. Продукты термоядерного синтеза не радиоактивны, что упрощает их утилизацию.

Список источников

1. Маргулова Т.Х., Кабанов Л.П., Плютинский В.И. Атомная энергетика сегодня и завтра. М.: Высшая школа, 1989. 166 c.

2. Под редакцией Чуянова В.А. Ядерная и термоядерная энергетика будущего. М.: Энергоатомиздат, 1987. 192с.

3. Стерман Л.С., Тевлин С.А., Шарков А.Т. Тепловые и атомные электростанции. М.: Энергоиздат, 1982. 455 с.

4. Плютинский В.И., Погорелов В.И. Автоматическое управление и защита теплоэнергетических установок АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1983. 295 с.

5. Ковалевич О.М. Основы обеспечения безопасности атомных станций. М.: Издательство МЭИ, 1996. 136 с.

Т.е. в тех промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов. Эти страны производят от четверти до половины своей электроэнергии на АЭС. США производят на АЭС только восьмую часть своей электроэнергии, но это составляет около одной пятой ее мирового производства.

Атомная энергетика остается предметом острых дебатов. Сторонники и противники атомной энергетики резко расходятся в оценках ее безопасности, надежности и экономической эффективности. Кроме того, широко распространено мнение о возможной утечке ядерного топлива из сферы производства электроэнергии и его использовании для производства ядерного оружия.

Ядерный топливный цикл.

Атомная энергетика – это сложное производство, включающее множество промышленных процессов, которые вместе образуют топливный цикл. Существуют разные типы топливных циклов, зависящие от типа реактора и от того, как протекает конечная стадия цикла.

Обычно топливный цикл состоит из следующих процессов. В рудниках добывается урановая руда. Руда измельчается для отделения диоксида урана, а радиоактивные отходы идут в отвал. Полученный оксид урана (желтый кек) преобразуется в гексафторид урана – газообразное соединение. Для повышения концентрации урана-235 гексафторид урана обогащают на заводах по разделению изотопов. Затем обогащенный уран снова переводят в твердый диоксид урана, из которого изготавливают топливные таблетки. Из таблеток собирают тепловыделяющие элементы (твэлы), которые объединяют в сборки для ввода в активную зону ядерного реактора АЭС. Извлеченное из реактора отработанное топливо имеет высокий уровень радиации и после охлаждения на территории электростанции отправляется в специальное хранилище. Предусматривается также удаление отходов с низким уровнем радиации, накапливающихся в ходе эксплуатации и технического обслуживания станции. По истечении срока службы и сам реактор должен быть выведен из эксплуатации (с дезактивацией и удалением в отходы узлов реактора). Каждый этап топливного цикла регламентируется так, чтобы обеспечивались безопасность людей и защита окружающей среды.

Ядерные реакторы.

Промышленные ядерные реакторы первоначально разрабатывались лишь в странах, обладающих ядерным оружием. США, СССР, Великобритания и Франция активно исследовали разные варианты ядерных реакторов. Однако впоследствии в атомной энергетике стали доминировать три основных типа реакторов, различающиеся, главным образом, топливом, теплоносителем, применяемым для поддержания нужной температуры активной зоны, и замедлителем, используемым для снижения скорости нейтронов, выделяющихся в процессе распада и необходимых для поддержания цепной реакции.

Среди них первый (и наиболее распространенный) тип – это реактор на обогащенном уране, в котором и теплоносителем, и замедлителем является обычная, или «легкая», вода (легководный реактор). Существуют две основные разновидности легководного реактора: реактор, в котором пар, вращающий турбины, образуется непосредственно в активной зоне (кипящий реактор), и реактор, в котором пар образуется во внешнем, или втором, контуре, связанном с первым контуром теплообменниками и парогенераторами (водо-водяной энергетический реактор – ВВЭР). Разработка легководного реактора началась еще по программам вооруженных сил США. Так, в 1950-х годах компании «Дженерал электрик» и «Вестингауз» разрабатывали легководные реакторы для подводных лодок и авианосцев ВМФ США. Эти фирмы были также привлечены к реализации военных программ разработки технологий регенерации и обогащения ядерного топлива. В том же десятилетии в Советском Союзе был разработан кипящий реактор с графитовым замедлителем.

Второй тип реактора, который нашел практическое применение, – газоохлаждаемый реактор (с графитовым замедлителем). Его создание также было тесно связано с ранними программами разработки ядерного оружия. В конце 1940-х – начале 1950-х годов Великобритания и Франция, стремясь к созданию собственных атомных бомб, уделяли основное внимание разработке газоохлаждаемых реакторов, которые довольно эффективно вырабатывают оружейный плутоний и к тому же могут работать на природном уране.

Третий тип реактора, имевший коммерческий успех, – это реактор, в котором и теплоносителем, и замедлителем является тяжелая вода, а топливом тоже природный уран. В начале ядерного века потенциальные преимущества тяжеловодного реактора исследовались в ряде стран. Однако затем производство таких реакторов сосредоточилось главным образом в Канаде отчасти из-за ее обширных запасов урана.

Развитие атомной промышленности.

После Второй мировой войны в электроэнергетику во всем мире были инвестированы десятки миллиардов долларов. Этот строительный бум был вызван быстрым ростом спроса на электроэнергию, по темпам значительно превзошедшим рост населения и национального дохода. Основной упор делался на тепловые электростанции (ТЭС), работающие на угле и, в меньшей степени, на нефти и газе, а также на гидроэлектростанции. АЭС промышленного типа до 1969 не было. К 1973 практически во всех промышленно развитых странах оказались исчерпанными ресурсы крупномасштабной гидроэнергетики. Скачок цен на энергоносители после 1973, быстрый рост потребности в электроэнергии, а также растущая озабоченность возможностью утраты независимости национальной энергетики – все это способствовало утверждению взгляда на атомную энергетику как на единственный реальный альтернативный источник энергии в обозримом будущем. Эмбарго на арабскую нефть 1973–1974 породило дополнительную волну заказов и оптимистических прогнозов развития атомной энергетики.

Но каждый следующий год вносил свои коррективы в эти прогнозы. С одной стороны, атомная энергетика имела своих сторонников в правительствах, в урановой промышленности, исследовательских лабораториях и среди влиятельных энергетических компаний. С другой стороны, возникла сильная оппозиция, в которой объединились группы, защищающие интересы населения, чистоту окружающей среды и права потребителей. Споры, которые продолжаются и по сей день, сосредоточились главным образом вокруг вопросов вредного влияния различных этапов топливного цикла на окружающую среду, вероятности аварий реакторов и их возможных последствий, организации строительства и эксплуатации реакторов, приемлемых вариантов захоронения ядерных отходов, потенциальной возможности саботажа и нападения террористов на АЭС, а также вопросов умножения национальных и международных усилий в области нераспространения ядерного оружия.

Проблемы безопасности.

Чернобыльская катастрофа и другие аварии ядерных реакторов в 1970-е и 1980-е годы, помимо прочего, ясно показали, что такие аварии часто непредсказуемы. Например, в Чернобыле реактор 4-го энергоблока был серьезно поврежден в результате резкого скачка мощности, возникшего во время планового его выключения. Реактор находился в бетонной оболочке и был оборудован системой аварийного расхолаживания и другими современными системами безопасности. Но никому и в голову не приходило, что при выключении реактора может произойти резкий скачок мощности и газообразный водород, образовавшийся в реакторе после такого скачка, смешавшись с воздухом, взорвется так, что разрушит здание реактора. В результате аварии погибло более 30 человек, более 200 000 человек в Киевской и соседних областях получили большие дозы радиации, был заражен источник водоснабжения Киева. На севере от места катастрофы – прямо на пути облака радиации – находятся обширные Припятские болота, имеющие жизненно важное значение для экологии Беларуси, Украины и западной части России.

В Соединенных Штатах предприятия, строящие и эксплуатирующие ядерные реакторы, тоже столкнулись с множеством проблем безопасности, что замедляло строительство, заставляя вносить многочисленные изменения в проектные показатели и эксплуатационные нормативы, и приводило к увеличению затрат и себестоимости электроэнергии. По-видимому, было два основных источника этих трудностей. Один из них – недостаток знаний и опыта в этой новой отрасли энергетики. Другой – развитие технологии ядерных реакторов, в ходе которого возникают новые проблемы. Но остаются и старые, такие, как коррозия труб парогенераторов и растрескивание трубопроводов кипящих реакторов. Не решены до конца и другие проблемы безопасности, например повреждения, вызываемые резкими изменениями расхода теплоносителя.

Экономика атомной энергетики.

Инвестиции в атомную энергетику, подобно инвестициям в другие области производства электроэнергии, экономически оправданы, если выполняются два условия: стоимость киловатт-часа не больше, чем при самом дешевом альтернативном способе производства, и ожидаемая потребность в электроэнергии, достаточно высокая, чтобы произведенная энергия могла продаваться по цене, превышающей ее себестоимость. В начале 1970-х годов мировые экономические перспективы выглядели очень благоприятными для атомной энергетики: быстро росли как потребность в электроэнергии, так и цены на основные виды топлива – уголь и нефть. Что же касается стоимости строительства АЭС, то почти все специалисты были убеждены, что она будет стабильной или даже станет снижаться. Однако в начале 1980-х годов стало ясно, что эти оценки ошибочны: рост спроса на электроэнергию прекратился, цены на природное топливо не только больше не росли, но даже начали снижаться, а строительство АЭС обходилось значительно дороже, чем предполагалось в самом пессимистическом прогнозе. В результате атомная энергетика повсюду вступила в полосу серьезных экономических трудностей, причем наиболее серьезными они оказались в стране, где она возникла и развивалась наиболее интенсивно, – в США.

Если провести сравнительный анализ экономики атомной энергетики в США, то становится понятным, почему эта отрасль промышленности потеряла конкурентоспособность. С начала 1970-х годов резко выросли затраты на АЭС. Затраты на обычную ТЭС складываются из прямых и косвенных капиталовложений, затрат на топливо, эксплуатационных расходов и расходов на техническое обслуживание. За срок службы ТЭС, работающей на угле, затраты на топливо составляют в среднем 50–60% всех затрат. В случае же АЭС доминируют капиталовложения, составляя около 70% всех затрат. Капитальные затраты на новые ядерные реакторы в среднем значительно превышают расходы на топливо угольных ТЭС за весь срок их службы, чем сводится на нет преимущество экономии на топливе в случае АЭС.

Перспективы атомной энергетики.

Среди тех, кто настаивает на необходимости продолжать поиск безопасных и экономичных путей развития атомной энергетики, можно выделить два основных направления. Сторонники первого полагают, что все усилия должны быть сосредоточены на устранении недоверия общества к безопасности ядерных технологий. Для этого необходимо разрабатывать новые реакторы, более безопасные, чем существующие легководные. Здесь представляют интерес два типа реакторов: «технологически предельно безопасный» реактор и «модульный» высокотемпературный газоохлаждаемый реактор.

Прототип модульного газоохлаждаемого реактора разрабатывался в Германии, а также в США и Японии. В отличие от легководного реактора, конструкция модульного газоохлаждаемого реактора такова, что безопасность его работы обеспечивается пассивно – без прямых действий операторов или электрической либо механической системы защиты. В технологически предельно безопасных реакторах тоже применяется система пассивной защиты. Такой реактор, идея которого была предложена в Швеции, по-видимому, не продвинулся далее стадии проектирования. Но он получил серьезную поддержку в США среди тех, кто видит у него потенциальные преимущества перед модульным газоохлаждаемым реактором. Но будущее обоих вариантов туманно из-за их неопределенной стоимости, трудностей разработки, а также спорного будущего самой атомной энергетики.

Сторонники другого направления полагают, что до того момента, когда развитым странам потребуются новые электростанции, осталось мало времени для разработки новых реакторных технологий. По их мнению, первоочередная задача состоит в том, чтобы стимулировать вложение средств в атомную энергетику.

Но помимо этих двух перспектив развития атомной энергетики сформировалась и совсем иная точка зрения. Она возлагает надежды на более полную утилизацию подведенной энергии, возобновляемые энергоресурсы (солнечные батареи и т.д.) и на энергосбережение. По мнению сторонников этой точки зрения, если передовые страны переключатся на разработку более экономичных источников света, бытовых электроприборов, отопительного оборудования и кондиционеров, то сэкономленной электроэнергии будет достаточно, чтобы обойтись безо всех существующих АЭС. Наблюдающееся значительное уменьшение потребления электроэнергии показывает, что экономичность может быть важным фактором ограничения спроса на электроэнергию.

Таким образом, атомная энергетика пока не выдержала испытаний на экономичность, безопасность и расположение общественности. Ее будущее теперь зависит от того, насколько эффективно и надежно будет осуществляться контроль за строительством и эксплуатацией АЭС, а также насколько успешно будет решен ряд других проблем, таких, как проблема удаления радиоактивных отходов. Будущее атомной энергетики зависит также от жизнеспособности и экспансии ее сильных конкурентов – ТЭС, работающих на угле, новых энергосберегающих технологий и возобновляемых энергоресурсов.