Атомная энергетика

 

 

 

Рис. 2.2 География АЭС мира [8]

Условные обозначения:

Цифрами на карте обозначены: 1. АЭС Брукс (6,2ГВт); 2. АЭС Пикеринг (4,1 ГВт); 3. АЭС Гравелин (5,5ГВт);

4. АЭС Палиэль (5,3 ГВт); 5. АЭС Бю (4,1 ГВт); 6. Запорожская АЭС (5,7 ГВт); 7. Курская АЭС (4,6 ГВт);

8. Балаковская АЭС (4 ГВт); 9 Ленинградская АЭС (4 ГВт); 10. АЭС Касивадзаки-Карива (8,2 ГВт);

11. АЭС Ои (4,5 ГВт); 12. АЭС Фукусима (4,5 ГВт);

 

 

4. Перспективы развития атомной энергетики мира

Атомная энергетика, хоть и  имеет трагическую историю развития, не лишена определенных преимуществ, чем  и обусловлен интерес государств к этой отрасли. У АЭС есть как  сторонники, поддерживающие развитие и дальнейшее строительство, так  и противники, в основном экологические  организации, вроде «Гринпис». Рассмотрим по пунктам сначала аргументы  «За» затем «Против», с выводом  о целесообразности развития этой отрасли  в целом.

Преимущества АЭС. Главное преимущество — практическая независимость от источников топлива из-за небольшого объёма используемого топлива, например 54 тепловыделяющих сборки общей массой 41 тонна на один энергоблок с реактором ВВЭР-1000 в 1-1,5 года (для сравнения, одна только Троицкая ГРЭС мощностью 2000 МВт сжигает за сутки два железнодорожных состава угля). Расходы на перевозку ядерного топлива в отличие от традиционного, ничтожны. В России это особенно важно в европейской части, так как доставка угля из Сибири слишком дорога.

Огромным преимуществом  АЭС является её относительная экологическая  чистота. На ТЭС суммарные годовые  выбросы вредных веществ, в которые  входят сернистый газ, оксиды азота, оксиды углерода, углеводороды, альдегиды  и золовая пыль, на 1000 МВт установленной  мощности составляют от примерно 13 000 тонн в год на газовых до 165 000 на пылеугольных ТЭС. Подобные выбросы на АЭС полностью  отсутствуют. ТЭС мощностью 1000 МВт  потребляет 8 миллионов тонн кислорода  для окисления топлива, АЭС же не потребляют кислорода вообще. Кроме  того, больший удельный (на единицу  произведенной электроэнергии) выброс радиоактивных веществ даёт угольная станция. В угле всегда содержатся природные  радиоактивные вещества, при сжигании угля они практически полностью  попадают во внешнюю среду. При этом удельная активность выбросов ТЭС в  несколько раз выше, чем для  АЭС. Единственный фактор, в котором  АЭС уступают в экологическом  плане традиционным ТЭС — тепловое загрязнение, вызванное большими расходами  технической воды для охлаждения конденсаторов турбин, которое у  АЭС несколько выше из-за более  низкого КПД (не более 35%). Однако этот фактор важен для водных экосистем, а современные АЭС в основном имеют собственные искусственно созданные водохранилища-охладители или вовсе охлаждаются градирнями. Также некоторые АЭС отводят  часть тепла на нужды отопления  и горячего водоснабжения городов, что снижает непродуктивные тепловые потери, существуют действующие и  перспективные проекты по использованию  «лишнего» тепла в энергобиологических  комплексах (рыбоводство, выращивание  устриц, обогрев теплиц и пр.). Кроме  того, в перспективе возможно осуществление  проектов комбинирования АЭС с ГТУ (газотурбинными установками), в том числе в качестве «надстроек» на существующих АЭС, которые могут позволить добиться аналогичного с тепловыми станциями КПД.

Для большинства стран, в  том числе и России, производство электроэнергии на АЭС не дороже, чем  на пылеугольных и тем более газомазутных ТЭС. Особенно заметно преимущество АЭС в стоимости производимой электроэнергии во время так называемых энергетических кризисов, начавшихся с начала 70-х годов. Падение цен на нефть автоматически снижает конкурентоспособность АЭС.

Затраты на строительство  АЭС находятся примерно на таком  же уровне, как и строительство  ТЭС, или несколько выше.

Недостатки АЭС. Главный недостаток АЭС — тяжелые последствия аварий, для исключения которых АЭС оборудуются сложнейшими системами безопасности с многократными запасами и резервированием, обеспечивающими исключение расплавления активной зоны даже в случае максимальной проектной аварии (местный полный поперечный разрыв трубопровода циркуляционного контура реактора). Это приводит к сильному удорожанию как проектирования (на одну только геологоразведку площадки под строительство могут быть затрачены миллиарды долларов), так и собственно эксплуатации станции, которая по сути дела может быть автономной в своей работе. Однако жесткие требования к безопасности требуют наличия большого числа обслуживающего персонала, отвечающего за безаварийную работу.

Серьёзной проблемой для  АЭС является их ликвидация после  выработки ресурса, по оценкам она  может составить до 20% от стоимости  их строительства.

Кроме чисто технических, существует и проблема подготовки высококвалифицированных  кадров для управления атомной станцией. Поскольку не каждая страна имеет  необходимый научный потенциал  и возможности системы образования, зачастую приходится либо приглашать иностранных специалистов, либо направлять на обучение за рубеж собственные  кадры. Все это тоже вносит вклад  в удорожание эксплуатации АЭС.

Крупнейшие аварии на АЭС. История эксплуатации АЭС, какими бы надежными они не были для своего времени, не лишена и трагических страниц аварий, вызванных различными причинами в каждом конкретном случае, однако имевших одно общее: отношение к атомной энергетике на первых порах было с точки зрения безопасности преступно недальновидным, т.к. в тот период считалось что ядерный реактор – вещь априори безотказная, и с ним не может ничего случится, а вероятность аварии ничтожна. Последствия такого халатного отношения оказались печальными, особенно для СССР.

Авария на Три-Майл-Айленд. Эта авария была «первым звонком», вынудившим мировое сообщество искать пути обеспечения большей безопасности при работе реакторов и АЭС в целом. Поскольку рассмотрение хронологии и причин данной аварии лежит за пределами тематики и задач курсовой, рассмотрим лишь экономические последствия, а также  влияние на развитие отрасли атомной энергетики в целом.

 В результате аварии был выведен навечно из эксплуатации один из блоков этой станции, загрязнена территория самой АЭС радиоактивной водой, вытекшей из поврежденного контура охлаждения реактора. Затраты на дезактивацию и преодоление последствий аварии составили около 975 млн. долларов США.

Катастрофа на Чернобыльской АЭС Взрыв реактора №4 ЧАЭС по масштабам загрязнения и по экономическим последствиям является тяжелейшим в истории атомной энергетики. Радиоактивными элементами было загрязнено 11 областей Украины, Беларуси и России (около 200 тыс. км²) с населением 17 млн. человек. Повышенный радиационный фон наблюдался в 20 странах в радиусе 2000 км от Чернобыля. Радиоактивные осадки на северо-западе достигли северных районов Норвегии, на западе – р. Рейн, на юге – Персидского залива. Было эвакуировано население 30 километровой зоны вокруг станции, а также население городов Припять и Чернобыль. В этих пределах создана зона отчуждения. Выведено из оборота около 5 млн. гектар сельскохозяйственных земель, уничтожены (закопаны тяжелой техникой) сотни населенных пунктов. Оценка количества жертв катастрофы осложняется тем, что не всегда есть возможность установить, является ли радиоактивное загрязнение причиной всплеска смертности и заболеваемости в каждом конкретном регионе. Экономический ущерб так же с трудом поддается исчислению. На данный момент ведутся работы по подготовке к демонтажу первых трех блоков и преобразованию четвертого в экологически безопасную систему, путем строительства нового безопасного конфаймента (проект «Арка»). Проект «Арка» предусматривает строительство над объектом «Укрытие» (Саркофагом) блока №4 арочной конструкции для удержания остатков радиоактивного топлива внутри разрушенного блока и предотвращения их выброса в окружающую среду.

Судьба и перспективы атомной  энергетики мира. Давно ведущаяся дискуссия по этому вопросу разделила всех ее участников на два больших лагеря – сторонников и противников развития этой отрасли. Первые доказывают, что без мощностей АЭС человечество не сможет обеспечить себя необходимым количеством электроэнергии. Вторые делают акцент на очень высокую капиталоемкость (строительство 1 энергоблока мощностью 1ГВт составляет 2 млрд. долларов) атомной энергетики и в еще большей степени – на ее недостаточную экологическую и радиационную безопасность; поэтому и имеющиеся прогнозы, сценарии развития АЭС на будущее сильно различаются.

Так, оптимисты считают, что  к 2015 году суммарная мощность АЭС  мира может возрасти до 500 ГВт, а по максимальному варианту – даже почти  до 600 ГВт. Пессимисты же считают, что  доля АЭС в выработке электроэнергии уменьшится до 12%. Они учитывают не только снижение заказов на строительство  АЭС, но и тот факт, что срок службы энергоблока составляет примерно 30-35 лет, и даже при его продлении еще на 5-7 лет к 2010 году должна быть выведена из эксплуатации большая часть АЭС, построенных в первой половине 70-х. Но в любом случае география атомной энергетики существенно изменится – произойдет увеличение доли Азиатско-Тихоокеанского региона. В нем наблюдается наиболее активный рост потребления электроэнергии вообще, что приведет в конечном итоге к неизбежному строительству новых электростанций. Особенно большое внимание развитию АЭС уделяют Япония, Южная Корея, Китай и о. Тайвань.

3. АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

Сегодня, когда в мире происходит возрастание интереса к атомной  энергетике, правительство Республики Беларусь так же не осталось в стороне от общей тенденции. Указом Президента РБ № 565 "О некоторых мерах по строительству атомной электростанции",  была начата практическая реализация проекта. Однако не следует забывать, что своя АЭС у Беларуси когда-то была. Мобильная.

Мобильная АЭС «Памир» Об этом уникальном комплексе, не имевшем и не имеющем до сих пор аналогов в мире, сохранилось мало информации. Известно лишь, что устанавливался он на шасси МАЗ-531 и состоял из трех машин: собственно с реактором и две машины с пультом управления и помещениями для персонала. Самой тяжелой была головная машина, имевшая вес 60 тонн. Главным конструктором был В.Б. Нестеренко. Разработку вел Институт ядерной энергетики белорусской Академии наук, который теперь именуется Объединенный институт энергетических и ядерных исследований «Сосны» НАН, расположенный в поселке Сосны под Минском (сейчас это территория Минска)

При создании мобильной АЭС  требования были совершенно другими, чем  при создании обычной АЭС, на грани  фантастики: компактный и легкий энергетический реактор мощностью 630 КВт, с автономной системой охлаждения и при этом способный  работать в диапазоне температур от -50 до +50.

Даже реакторы подводных  лодок, где было относительно много  места и воды для охлаждения, были простыми изделиями в сравнении  с тем, что предстояло создать  в Минске.

Многие исследования приходилось  начинать с нуля. Например, в охлаждающем  контуре в качестве теплоносителя  была впервые применена четырехокись азота. Обычные реакторы охлаждаются  водой или натрием, и тогда  необходима как минимум двухконтурная  схема охлаждения. А в реакторной установке «Памир» – газожидкостный термодинамический цикл по одноконтурной  схеме. Эти технические решения  позволили АЭС работать в требуемом  диапазоне наружной температуры.

Многие уникальные детали «Памира» изготавливали здесь же на небольшом заводе, а в целом  в проекте были задействованы  около 50 промышленных предприятий и  организаций.

Около полутора тысяч сотрудников  института работали над проектом более 20 лет.

Ко второй половине 1980-х  годов была создана и испытана первая мобильная АЭС «Памир».

Заправки ядерным топливом хватало на 5 лет. После этого «Памир»  должен был прибывать в Минск  для планового обслуживания. Для  планового обслуживания в институте  были построены специальные помещения.

Всего было выпущено 2 комплекта  «Памира», один из которых прошел все  испытания, а второй был абсолютно  новым. Ничего подобного в других странах даже не проектировалось.

Но в 1986 году произошла  чернобыльская катастрофа, и страну охватила радиофобия. К тому же началась горбачевская перестройка, выразившаяся в развале высокотехнологичных  военных предприятий с уникальными  технологиями. Некоторые люди, в  том числе и из работников института (один из них был заместителем директора  института), стали писать руководству  БССР и СССР разоблачительные письма на тему, что рядом с Минском  находятся опасные реакторы (до этого  их «не замечали»). В итоге, на волне  истеричной борьбы с ядерной энергией две уникальные мобильные атомные  станции, опередившие свое время, попросту разрезали автогеном. Не осталось даже корпуса этого комплекса в  качестве музейного экспоната.

Сколько было потеряно денег  – создатели «Памира» затрудняются ответить. Только программа научных  исследований составила порядка 300 миллионов советских рублей, которые  можно было сравнивать с американским долларом.

А от уникального «Памира» осталась замысловатая металлическая  конструкция – активная зона реактора, стоящая сейчас на территории института  сразу за проходной в виде части  монумента. Монумента «Памиру», уникальной станции, ради которой создавался этот институт и работе, над которой отдали 20 лет многие его сотрудники.

Справка

В первую очередь такие электростанции требовались для энергоснабжения  мощных военных радаров, расположенных  в труднодоступной отдаленной местности, к примеру, на острове Новая Земля  или среди бескрайней тайги. Спрятанные в надежных укрытиях мобильные АЭС  после ракетно-бомбового удара  могли развернуться в любом необходимом  месте. Естественно, и в гражданских  целях такие мобильные мощные электростанции очень востребованы – случись, где сильное землетрясение, подобное тому, что произошло в 1988 году в Армении, или авария на обычной электростанции, всегда выручит мобильная АЭС.

 

Современный этап. Островецкая АЭС (БелАЭС) Для Беларуси, экономика которой в начале 21 века испытывает рост, требуется стабильное и сбалансированное функционирование энергетики в контексте рационального ресурсопользования. Без учета этого фактора невозможно обеспечить устойчивое социально-экономическое развитие страны. В условиях острой нехватки собственных энергоресурсов развитие атомной энергетики имеет стратегическое значение в обеспечении энергетической безопасности и экономической независимости.

В настоящее время РБ импортирует  около 90% потребляемых в стране энергоресурсов. Собственная добыча топливного сырья в республике составляет 5,6 млн. т.у.т, а потребности – около 60 млн. Практически единственным поставщиком энергоресурсов и электроэнергии в нашу страну является Российская Федерация, существенная зависимость от которой подрывает энергетическую безопасность нашей страны.