Развитие атомной энергетики России

2. Достижение максимальной  экономической  выгоды

Поскольку затраты  на топливо относительно низки, для  общей экономической жизнеспособности ядерной энергии весьма важно  сокращение суммарных расходов за счет снижения затрат на разработку, выбор  площадки, сооружение, эксплуатацию и  первоначальное финансирование. Устранение неопределенностей и изменчивости требований лицензирования, особенно перед вводом в эксплуатацию, позволило  бы осуществить более прогнозируемые стратегии капиталовложений и финансовые стратегии.

Потребности в инвестициях согласно результатам СИАРЭ (млрд. долларов) (СИАРЭ - Совместное исследование альтернатив развития электроэнергетики)   

                                Таблица 3  

3. Достижение максимальной  экологической  выгоды

Хотя ядерная  энергия с точки зрения объемов  потребляемого топлива, выбросов и  образующихся отходов обладает явными преимуществами по сравнению с нынешними  системами, использующими ископаемые виды топлива, дальнейшие меры по смягчению  соответствующих экологических  проблем могут оказать значительное влияние на отношение общественности.

Сравнительные данные по топливу  и отходам (тонн в  год для электростанции мощностью 1000 МВт)

                                    Таблица 4 

Поскольку общее  влияние ядерного топливного цикла  на здоровье людей и окружающую среду  невелико, внимание будет направлено на улучшенные методы в области радиоактивных  отходов. При этом была бы оказана  поддержка целям устойчивого  развития и в то же время повышена конкурентоспособность по сравнению  с другими источниками энергии, для которых также должны надлежащим образом решаться вопросы отходов. В реакторные системы и в топливные  циклы могут быть внесены изменения, сводящие к минимуму образование  отходов. Будут вводиться проектные  требования по уменьшению количеств  отходов и такие методы сокращения объемов отходов, как компактирование.

4. Максимальное повышение  безопасности реакторов

Ядерная энергетика в целом имеет отличные показатели безопасности: в эксплуатации находится 433 реактора, работающих в среднем  более чем по 20 лет. Однако чернобыльская  катастрофа показала, что весьма тяжелая  ядерная авария может привести к  радиоактивному загрязнению в масштабах  страны и региона. Хотя вопросы безопасности и экологии становятся важнейшими для  всех источников энергии, многие воспринимают ядерную энергетику как особенно и органически небезопасную. Обеспокоенность  по поводу безопасности в сочетании  с соответствующими регламентационными требованиями будет в ближайшее  время по-прежнему оказывать сильное  влияние на развитие ядерной энергетики. В целях снижения масштабов реальных и возможных аварий на установках будет осуществлен ряд подходов. Чрезвычайно эффективные барьеры (такие, как двойные защитные оболочки) снизят вероятность значительных радиологических  последствий аварий за пределами  площадок до крайне низкого уровня, устраняя необходимость в планах аварийных действий. Повышение характеристик  целостности корпуса реактора и  реакторных систем также позволит снизить  вероятность возникновения последствий  на площадке. Внутренняя безопасность конструкций и технологических  процессов на станциях может быть повышена скорее путем включения  пассивных функций безопасности, чем активных систем защиты. В качестве жизнеспособного варианта могут  появиться высокотемпературные  газоохлаждаемые реакторы, использующие керамическое графитное топливо  с высокой теплостойкостью и  целостностью, снижающее вероятность  выброса радиоактивного материала.     

Плюсы и минусы атомной  энергетики 

За 40 лет развития атомной энергетики в мире построено  около 400 энергоблоков в 26 странах мира с суммарной энергетической модностью  около 300 млн. кВт. Основными преимуществами атомной энергетики являются высокая  конечная рентабельность и отсутствие выбросов в атмосферу продуктов  сгорания (с этой точки зрения она  может рассматриваться как экологически чистая), основными недостатками  потенциальная опасность радиоактивного заражения окружающей среды продуктами деления ядерного топлива при аварии (типа Чернобыльской или на американской станции Тримайл Айленд) и проблема переработки использованного ядерного топлива.

Остановимся сначала  на преимуществах. Рентабельность атомной  энергетики складывается из нескольких составляющих. Одна из них  независимость от транспортировки топлива. Если для электростанции мощностью 1 млн. кВт требуется в год около 2 млн. т.у.т. (или около 5 млн. низкосортного угля), то для блока ВВЭР-1000 понадобится доставить не более 30 т. обогащенного урана, что практически сводит к нулю расходы на перевозку топлива (на угольных станциях эти расходы составляют до 50% себестоимости). Использование ядерного топлива для производства энергии не требует кислорода и не сопровождается постоянным выбросом продуктов сгорания, что, соответственно, не потребует строительства сооружений для очистки выбросов в атмосферу. Города, находящиеся вблизи атомных станций, являются в основном экологически чистыми зелеными городами во всех странах мира, а если это не так, то это происходит из-за влияния других производств и объектов, расположенных на этой же территории. В этом отношении ТЭС дают совсем иную картину. Анализ экологической ситуации в России показывает, что на долю ТЭС приходится более 25% всех вредных выбросов в атмосферу. Около 60% выбросов ТЭС приходится на европейскую часть и Урал, где экологическая нагрузка существенно превышает предельную. Наиболее тяжелая экологическая ситуация сложилась в Уральском, Центральном и Поволжском районах, где нагрузки, создаваемые выпадением серы и азота, в некоторых местах превышают критические в 2-2,5 раза.

К недостаткам  ядерной энергетики следует отнести  потенциальную опасность радиоактивного заражения окружающей среды при  тяжелых авариях типа Чернобыльской. Сейчас на АЭС, использующих реакторы типа Чернобыльского (РБМК), приняты  меры дополнительной безопасности, которые, по заключению МАГАТЭ (Международного агентства по атомной энергии), полностью  исключают аварию подобной тяжести: по мере выработки проектного ресурса  такие реакторы должны быть заменены реакторами нового поколения повышенной безопасности. Тем не менее, в общественном мнении перелом по отношению к  безопасному использованию атомной  энергии произойдет, по-видимому, не скоро. Проблема утилизации радиоактивных  отходов стоит очень остро  для всего мирового сообщества. Сейчас уже существуют методы остекловывания, битумирования и цементирования радиоактивных отходов АЭС, но требуются  территории для сооружения могильников, куда будут помещаться эти отходы на вечное хранение. Страны с малой  территорией и большой плотностью населения испытывают серьезные  трудности при решении этой проблемы.    

Ядерная топливно-энергетическая база  России.

Пуск в 1954 году первой атомной электростанции мощностью  всего лишь 5000 кВт стал событием мировой важности. Он ознаменовал  начало развития атомной энергетики, которая может обеспечить человечество электрической и тепловой энергией на длительный период. Ныне мировая  доля электрической энергии, вырабатываемой на АЭС, относительно невелика и составляет около 17 процентов, но в ряде стран  она достигает 50-75 процентов. В Советском  Союзе была создана мощная ядерно-энергетическая промышленность, которая обеспечивала топливом не только свои АЭС, но и АЭС  ряда других стран. В настоящее время  на АЭС России, стран СНГ и Восточной  Европы эксплуатируются 20 блоков с  реакторами ВВЭР-1000, 26 блоков с реакторами ВВЭР-440, 15 блоков с реакторами РБМК и 2 блока с реакторами на быстрых  нейтронах. Обеспечение ядерным  топливом этих реакторов и определяет объем промышленного производства твэлов и ТВС в России. Они изготавливаются  на двух заводах: в г.Электросталь - для реакторов ВВЭР-440, РБМК и реакторов на быстрых нейтронах; в г-Новосибирске - для реакторов ВВЭР-1000.Таблетки для твэлов ВВЭР-1000 и РБМК поставляет завод, находящийся в Казахстане (г.Усть-Каменогорск).     

 В настоящее  время из 15 атомных электростанций, построенных в СССР, 9 находятся на территории России; установленная мощность их 29 энергоблоков составляет 21242 мегаватта. Среди действующих энергоблоков 13 имеют корпусные реакторы ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор, активная зона которого размещается в металлическом или  из предварительно напряженного бетона корпусе, рассчитанном на полное давление теплоносителя), 11 блоков - канальные реакторы РМБК-1000(РМБК - графитоводяной реактор без прочного корпуса. Теплоноситель в этом реакторе протекает через трубы, внутри которых находятся тепловыделяющие элементы), 4 блока - ЭГП (водографитовый канальный реактор с кипящим теплоносителем) по 12 мегаватт каждый установлены на Билибинской АТЭС и еще один энергоблок снабжен реактором БН-600 на быстрых нейтронах. Следует заметить, что основной парк корпусных реакторов последнего поколения был размещен на Украине (10 блоков ВВЭР-1000 и 2 блока ВВЭР-440). 

Новые энергоблоки.

Сооружение нового поколения энергоблоков с корпусными реакторами (с водой под давлением) начинается в этом десятилетии. Первыми  из них станут блоки ВВЭР-640, конструкция  и параметры которых учитывают  отечественный и мировой опыт, а также блоки с усовершенствованным  реактором ВВЭР-1000 с существенно  повышенными показателями безопасности. Головные энергоблоки ВВЭР-640 размещаются  на площадках г. Сосновый Бор Ленинградской области и Кольской АЭС, а на базе ВВЭР-1000 - на площадке Нововоронежской АЭС.

Разработан также  проект корпусного реактора ВПБЭР-600 средней  мощности с интегральной компоновкой. АЭС с такими реакторами смогут сооружаться  несколько позже.

Названные типы оборудования при своевременном  выполнении всех научно-исследовательских  и опытных работ обеспечат  основные потребности атомной энергетики на прогнозируемый 15-20-летний период.

Существуют предложения  продолжать работы по графитоводяным канальным реакторам, перейти на электрическую мощность 800 мегаватт и создать реактор, не уступающий реактору ВВЭР по безопасности. Такие  реакторы могли бы заменить действующие  реакторы  РБМК. В перспективе возможно строительство энергоблоков с современными безопасными реакторами БН-800 на быстрых нейтронах. Эти реакторы могут быть использованы и для вовлечения в топливный цикл энергетического и оружейного плутония, для освоения технологий выжигания актиноидов (радиоактивных элементов-металлов, все изотопы которых радиоактивны). 

Перспективы развития атомной  энергетики. 

При рассмотрении вопроса о перспективах атомной  энергетики в ближайшем (до конца  века) и отдаленном будущем необходимо учитывать влияние многих факторов: ограничение запасов природного урана, высокая по сравнению с  ТЭС стоимость капитального строительства  АЭС, негативное общественное мнение, которое привело к принятию в  ряде стран (США, ФРГ, Швеция, Италия) законов, ограничивающих атомную энергетику в праве использовать ряд технологий (например, с использованием Ри и  др.), что привело к свертыванию  строительства новых мощностей  и постепенному выводу отработавших без замены на новые. В то же время  наличие большого запаса уже добытого и обогащенного урана, а также высвобождаемого при демонтаже ядерных боеголовок урана и плутония, наличие технологий расширенного воспроизводства (где в выгружаемом из реактора топливе содержится больше делящихся изотопов, чем загружалось) снимают проблему ограничения запасов природного урана, увеличивая возможности атомной энергетики до 200-300 Q. Это превышает ресурсы органического топлива и позволяет сформировать фундамент мировой энергетики на 200-300 лет вперед.