Изследователска работа по физика "Ядрена енергия: плюсове и минуси." Плюсове и минуси на реакторите на бързи неутрони

Финансова академия към правителството на Руската федерация

Отдел “ Икономическа география и регионална икономика”

КУРСОВА РАБОТА

„Перспективи за развитие на ядрената енергетика в Русия“

Страхотен!

Студент от група NP1_2 Erovichenkov A.S.

Научен ръководител ст.н.с. Винокуров А.А.

Москва - 1997 г

Планирайте.

Въведение Ситуацията в руския енергиен комплекс

Ограничени източници на енергия

Най-важните фактори за развитието на ядрената енергетика

Плюсове и минуси на ядрената енергия

Ядрено гориво и енергийна база на Русия

Нови силови агрегати

Заключение Перспективи за развитие на ядрената енергетика в Русия

Предпоставки за развитие на ядрената енергетика

Русия беше, е и ще бъде една от водещите енергийни сили в света. И това е така не само защото в недрата на страната се намират 12% от световните запаси на въглища, 13% от световните запаси на нефт и 36% от световните запаси на природен газ, които са достатъчни за пълно задоволяване на собствените й нужди и за износ в съседните страни. Русия се превърна в една от водещите енергийни сили в света, главно благодарение на създаването на уникален производствен, научен, технически и кадрови потенциал на горивно-енергийния комплекс (ТЕК).#1

Но икономическата криза от последните години значително засегна този комплекс. Производството на първични енергийни ресурси през 1993 г. е 82% от нивото от 1990 г. и продължава да намалява. Намаляването на потреблението на горива и енергия, причинено от общия икономически спад, временно облекчи задачата за енергоснабдяване на страната, въпреки че в редица региони се наложи ограничаване на потреблението на енергия. Липсата на необходимите инвестиции не позволи през 90-те години да се компенсира естественото отписване на производствения капацитет и да се обновят дълготрайните активи, чиято износеност в сектора на горивото и енергетиката варира от 30-80%. В съответствие със стандартите за безопасност до половината от атомните електроцентрали се нуждаят от реконструкция.#9

Трябва да се отбележи, че през 1981-1985г. средногодишното въвеждане в експлоатация на електроенергия в електроенергетиката е 6 милиона kW годишно, а през 1995 г. - само 0,3 милиона kW. През 1995 г. Русия произвежда 860 милиарда kW/час, а през 1996 г., поради намаляване на търсенето и износване на оборудването, инсталирано в електроцентралите, 840 милиарда kW/час.

Производство на електроенергия в руски електроцентрали (милиарда kWh)

Таблица 1 #3

Делът на Русия в световното производство на електроенергия през 1990 г. е бил 8,2%, а през 1995 г. е намалял до 7,6%.

През 1993 г. Русия е на 13-то място в света по производство на електроенергия на глава от населението (6297 kWh).

През 1991-1996г Потреблението на електроенергия в Русия е намаляло с повече от 20%, включително 1% през 1996 г. През 1997 г. за първи път от 90-те години се очаква да се увеличи производството на електроенергия.

В началото на 90-те години инсталираният енергиен капацитет на Русия надхвърли 7% от световния. През 1995 г. инсталираната мощност на руската електроенергийна индустрия е 215,3 милиона kW, включително делът на топлоелектрическите централи - 70%, водноелектрическите централи - 20% и атомните електроцентрали - 10%.

През 1992-1995г. В експлоатация са въведени 66 милиона kW генераторни мощности. В момента 15 милиона kW оборудване на ТЕЦ е достигнало края на експлоатационния си живот. През 2000 г. такива мощности ще бъдат вече 35 млн. kW, а през 2005 г. - 55 млн. kW. До 2005 г. водноелектрическите централи с мощност от 21 милиона kW (50% от мощността на руските водноелектрически централи) ще достигнат максималния си експлоатационен живот. В атомните електроцентрали през 2001-2005 г. Ще бъдат изведени от експлоатация 6 енергоблока с обща мощност 3,8 милиона kW.

Според експерти в момента 40% от руските електроцентрали използват остаряло оборудване, ако не се вземат мерки за актуализиране на оборудването за генериране, тогава динамиката на стареенето му до 2010 г. ще изглежда така: (хиляди милиона kW)

Таблица 2 #3

При тези условия за задоволяване на прогнозираното търсене на електрическа енергия и мощност ще е необходима значителна реконструкция на съществуващи и след това изграждане на нови електроцентрали.Но какъв вид енергия е най-икономичен, безопасен и екологичен? За развитието на коя индустрия трябва да се разпределят дълготрайни активи? Днес при избора на източник на електроенергия не може да не се отбележи значението на такъв фактор като ограничените източници на енергия.

Ограничени източници на енергия.

Сегашните нива на потребление на енергия са приблизително 0,5 Q годишно, но нарастват експоненциално. По този начин през първото тримесечие на следващото хилядолетие се предвижда потреблението на енергия да бъде 1 Q годишно. Следователно, дори ако вземем предвид, че темпът на нарастване на потреблението на електроенергия ще намалее донякъде поради подобряването на енергоспестяващите технологии, запасите от енергийни суровини ще продължат максимум 100 години.

Ситуацията обаче се утежнява допълнително от несъответствието между структурата на запасите и потреблението на органични суровини. Така 80% от запасите от изкопаеми горива идват от въглища и лигнитни въглища и само 20% от нефт и газ, докато 8/10 от съвременното потребление на енергия идва от нефт и газ. Следователно времевата рамка е допълнително стеснена.

Алтернатива на изкопаемите горива и възобновяем източник на енергия е хидроенергия. Но и тук източникът на енергия е доста ограничен. Това се дължи на факта, че големите реки като правило са много далеч от индустриалните центрове или капацитетът им е почти напълно използван. По този начин хидроенергията, която в момента осигурява около 10% от световното производство на енергия, няма да може значително да увеличи тази цифра.

Огромен потенциал слънчева енергия(около 10 Q средно на ден) може теоретично да задоволи всички енергийни нужди на света. Но ако припишем тази енергия на един квадратен метър земна повърхност, тогава средната топлинна мощност ще бъде не повече от 200 W/m, или около 20 W/m електрическа мощност с ефективност на преобразуване в електричество от 10%. Това очевидно ограничава възможностите на слънчевата енергия при създаването на електроцентрали с висока мощност (за станция с мощност от 1 милион kW площта на слънчевите преобразуватели трябва да бъде около 100 km). Фундаментални трудности възникват и при анализирането на възможностите за създаване на генератори с висока мощност, използващи вятърна енергия, океански приливи, геотермална енергия, биогаз, растително гориво и др. Всичко това води до извода, че възможностите на разглежданите така наречени „възобновяеми” и относително екологични енергийни ресурси са ограничени, поне в относително близко бъдеще. Въпреки че ефектът от използването им за решаване на отделни проблеми на енергоснабдяването вече може да е много впечатляващ, общият дял на възобновяемите ресурси през следващите 40-50 години няма да надвишава 15-20%.

Разбира се, има оптимизъм за възможностите термоядрена енергияи други ефективни начинипроизводство на енергия, интензивно изследвано от науката, но при сегашния мащаб на производство на енергия, практическото развитие на тези възможни източници ще отнеме няколко десетилетия поради високата капиталова интензивност (до 30% от всички капиталови разходи в индустрията се изискват от енергията сектор) и съответната инерция при изпълнението на проектите. Така че в бъдеще, до средата на следващия век, можем да се съсредоточим върху значителен принос към световния енергиен сектор само от тези нови източници, за които основните проблеми на масовото използване вече са решени и създадени техническа базаза индустриално развитие. Единственият конкурент на традиционното органично гориво тук може да бъде само ядрена енергия, която вече осигурява около 20% от световното производство на електроенергия с развита суровинна и производствена база за по-нататъшното развитие на индустрията. #2

Най-важните фактори за развитието на ядрената енергетика

В един все по-конкурентен и многонационален глобален енергиен пазар, редица критични фактори ще повлияят не само на избора на вид енергия, но също така и на степента и характера на използването на различни енергийни източници. Тези фактори включват:

оптимално използване на наличните ресурси;

намаляване на общите разходи;

минимизиране на въздействието върху околната среда;

убедителна демонстрация на безопасност;

задоволяване на нуждите на националната и международната политика.

За ядрената енергия тези пет фактора определят бъдещия горивен цикъл и стратегии за реактори. Целта е тези фактори да се оптимизират.

Въпреки че постигането на обществено признание не винаги е било включено като a най-важният фактор, всъщност този фактор е жизненоважен за ядрената енергия. Истинските ползи от ядрената енергия трябва да бъдат съобщени открито и надеждно на обществеността и лицата, вземащи решения. Следващата дискусия съдържа елементите на убедителен аргумент. Нарастващото обществено нежелание, особено в индустриализираните страни, да приеме въвеждането на нови промишлени инсталации засяга политиките в целия енергиен сектор и оказва влияние върху изпълнението на всички проекти за енергийни инсталации.

Максимално използване на ресурсите

Известните и вероятни запаси от уран трябва да осигурят достатъчна доставка на ядрено гориво в краткосрочен до средносрочен план, дори ако реакторите работят предимно на еднократни цикли, включващи погребване на отработеното гориво. Проблеми с доставките на гориво за ядрена енергия могат да възникнат едва до 2030 г., при условие че капацитетът на ядрената енергия бъде развит и увеличен до този момент. Решаването им ще изисква проучване и разработване на нови находища на уран в Русия, използване на натрупания оръжеен и енергиен плутоний и уран и развитие на ядрената енергия с използване на алтернативни видове ядрено гориво. Един тон оръжеен плутоний по отношение на калоричния еквивалент на органично гориво при „изгаряне“ в топлинни реактори в отворен горивен цикъл съответства на 2,5 милиарда кубични метра. м природен газ. Груба оценка показва, че общият енергиен потенциал на оръжейни суровини, с използването на реактори на бързи неутрони в парка на атомната електроцентрала, може да съответства на производство от 12-14 трилиона. киловатчаса електроенергия, т.е. 12-14 годишно производство на нивото от 1993 г. и спестяване на около 3,5 трилиона кубически метра природен газ в електроенергетиката. Въпреки това, тъй като търсенето на уран нараства и запасите му намаляват, поради необходимостта да се задоволят нуждите на нарастващите мощности атомни електроцентрали, ще има икономическа необходимост от оптимално използване на уран по такъв начин, че цялата потенциална енергия, съдържаща се в него, да се генерира на единица количество руда. Има различни начини да се постигне това по време на процеса на обогатяване и по време на оперативната фаза. В дългосрочен план ще е необходимо повторното използване на натрупаните делящи се материали в термичните реактори и въвеждането на бързи реактори-размножители.

2. Постигане на максимални икономически ползи

Тъй като разходите за гориво са относително ниски, намаляването на общите разходи чрез намаляване на разходите за разработка, разполагане, изграждане, експлоатация и първоначално финансиране е от съществено значение за цялостната икономическа жизнеспособност на ядрената енергия. Премахването на несигурността и променливостта на изискванията за лицензиране, особено преди пускането в експлоатация, би позволило по-предвидими капиталови инвестиции и стратегии за финансиране.

П инвестиционни нужди според резултатите от SIARE (милиарда долара)(SIARE - Съвместно проучване на алтернативи за развитие на електроенергията)

Таблица 3 #1

3. Постигане на максимални ползи за околната среда

Въпреки че ядрената енергия има ясни предимства пред настоящите системи за изкопаеми горива по отношение на изразходваното гориво, емисиите и генерираните отпадъци, по-нататъшни мерки за смекчаване на свързаните с околната среда проблеми биха могли да имат значително въздействие върху обществените нагласи.

Сравнителни данни за гориво и отпадъци (тона на година за електроцентрала с мощност 1000 MW)

Таблица 4 #8

Тъй като общото въздействие на ядрения горивен цикъл върху човешкото здраве и заобикаляща средамалък, фокусът ще бъде върху подобрените техники в областта на радиоактивните отпадъци. Това ще подпомогне целите за устойчиво развитие, като в същото време ще увеличи конкурентоспособността с други енергийни източници, които също трябва да разрешават правилно проблемите с отпадъците. Могат да бъдат направени промени в реакторните системи и горивните цикли, за да се сведе до минимум генерирането на отпадъци. Ще бъдат въведени проектни изисквания за намаляване на отпадъците и техники за намаляване на отпадъците като уплътняване.

4. Максимизиране на безопасността на реактора

Ядрената енергетика като цяло има отлични показатели за безопасност, с 433 работещи реактора, които работят средно повече от 20 години. Катастрофата в Чернобил обаче показа, че една много тежка ядрена авария може да доведе до радиоактивно замърсяване в национален и регионален мащаб. Въпреки че проблемите на безопасността и околната среда стават критични за всички енергийни източници, мнозина възприемат ядрената енергия като особено опасна по своята същност. Съображенията за безопасността, съчетани със свързаните с тях регулаторни изисквания, ще продължат да оказват силно влияние върху развитието на ядрената енергетика в близко бъдеще. Ще бъдат приложени редица подходи за намаляване на мащаба на действителните и потенциални аварии в инсталациите. Изключително ефективни бариери (като двойни ограничители) ще намалят вероятността от значителни радиологични последствия от аварии извън площадката до изключително ниски нива, елиминирайки необходимостта от аварийни планове. Подобряването на целостта на корпуса на реактора и реакторните системи също ще намали вероятността от последствия на място. Вътрешна безопасност на конструкциите и технологични процесив инсталациите може да се подобри чрез включване на пасивни функции за безопасност, а не на системи за активна защита. Високотемпературните реактори с газово охлаждане, използващи керамично графитно гориво с висока устойчивост на топлина и цялост, намаляващи вероятността от изпускане на радиоактивен материал, могат да се окажат жизнеспособна опция. #8

Плюсове и минуси на ядрената енергия

За 40 години развитие на ядрената енергетика в света са построени около 400 енергоблока в 26 страни с обща енергийна мощност около 300 милиона kW. Основните предимства на ядрената енергия са високата крайна рентабилност и липсата на емисии на продукти от горенето в атмосферата (от тази гледна точка може да се счита за екологично чиста), основните недостатъци са потенциалната опасност от радиоактивно замърсяване на среда с продукти на делене на ядрено гориво при авария (като Чернобил или в американската станция Trimile Island) и проблемът с повторната преработка на използваното ядрено гориво.

Нека първо да разгледаме предимствата. Рентабилността на ядрената енергия се състои от няколко компонента. Една от тях е независимостта от транспортирането на гориво. Ако една електроцентрала с мощност 1 млн. kW изисква около 2 млн. т.е. (или около 5 милиона нискокачествени въглища), тогава за блока ВВЕР-1000 ще е необходимо да се доставят не повече от 30 тона обогатен уран, което на практика намалява разходите за транспортиране на горивото до нула (на въглищни станции тези разходи възлизат до 50% от цената). Използването на ядрено гориво за производство на енергия не изисква кислород и не е съпроводено с постоянни емисии на продукти от горенето, което съответно няма да изисква изграждането на съоръжения за пречистване на емисиите в атмосферата. Градовете, разположени в близост до атомни електроцентрали, са предимно екологични зелени градове във всички страни по света, а ако това не е така, то това се дължи на влиянието на други индустрии и съоръжения, разположени в същия район. В това отношение ТЕЦ-овете дават съвсем друга картина. Анализът на екологичната ситуация в Русия показва, че топлоелектрическите централи представляват повече от 25% от всички вредни емисии в атмосферата. Около 60% от емисиите на ТЕЦ идват от Европейска части Урал, където натоварването на околната среда значително надвишава максималното. Най-тежката екологична ситуация се е развила в районите на Урал, Централна и Волга, където натоварванията, създадени от отлагането на сяра и азот на места надвишават критичните 2-2,5 пъти.

Недостатъците на ядрената енергия включват потенциалната опасност от радиоактивно замърсяване на околната среда в случай на тежки аварии като Чернобил. Сега в атомните електроцентрали, използващи реактори от типа Чернобил (RBMK), са взети допълнителни мерки за безопасност, които според заключението на МААЕ (Международната агенция за атомна енергия) напълно изключват авария с такава тежест: като проектния живот е изчерпан, такива реактори трябва да бъдат заменени с реактори от ново поколение с повишена сигурност. Въпреки това повратна точка в общественото мнение относно безопасното използване на ядрената енергия явно няма да настъпи скоро. Проблемът с погребването на радиоактивните отпадъци е много остър за цялата световна общност. Сега вече има методи за витрификация, битумизиране и циментиране на радиоактивни отпадъци от атомни електроцентрали, но са необходими площи за изграждане на гробища, където тези отпадъци да бъдат съхранявани за вечно съхранение. Страните с малка територия и голяма гъстота на населението изпитват сериозни трудности при решаването на този проблем. #2

Ядрено гориво и енергийна база на Русия.

Пускането на първата атомна електроцентрала през 1954 г. с мощност от само 5000 kW се превърна в събитие от световно значение. Той постави началото на развитието на ядрената енергетика, която може да осигури на човечеството електрическа и топлинна енергия за дълъг период от време. В момента глобалният дял на електрическата енергия, генерирана от атомните електроцентрали, е сравнително малък и възлиза на около 17 процента, но в редица страни достига 50-75 процента. В Съветския съюз беше създадена мощна ядрена енергийна индустрия, която доставяше гориво не само на собствените си атомни електроцентрали, но и на атомни електроцентрали в редица други страни. В момента атомните електроцентрали в Русия, страните от ОНД и Източна Европа експлоатират 20 блока с реактори ВВЕР-1000, 26 блока с реактори ВВЕР-440, 15 блока с реактори РБМК и 2 блока с реактори на бързи неутрони. Осигуряването на тези реактори с ядрено гориво определя обема на промишленото производство на горивни пръти и горивни касети в Русия. Те се произвеждат в два завода: в Електростал - за реактори ВВЕР-440, РБМК и бързи неутрони; в Новосибирск - за реактори ВВЕР-1000 Пелетите за горивни елементи ВВЕР-1000 и РБМК се доставят от завод, разположен в Казахстан (Усть-Каменогорск). #4

В момента от 15 атомни електроцентрали, построени в СССР, 9 са разположени на руска територия; инсталираната мощност на техните 29 енергоблока е 21 242 мегавата. Сред действащите енергоблокове 13 са с корпусни реактори ВВЕР (енергиен реактор с водно охлаждане, сърцевинакойто се помещава в метален или предварително напрегнат бетонен корпус, проектиран за пълното налягане на охлаждащата течност), 11 блока - канални реактори RMBK-1000 (RMBK е графитно-воден реактор без издръжлив корпус. Охлаждащата течност в този реактор протича през тръби, вътре в който има горивни елементи), 4 блока - EGP (водно-графитен канален реактор с кипяща охлаждаща течност) от 12 мегавата всеки са инсталирани в Bilibino APEC и друг енергиен блок е оборудван с реактор на бързи неутрони BN-600. Трябва да се отбележи, че основният флот от реактори под налягане от последно поколение беше разположен в Украйна (10 блока ВВЕР-1000 и 2 блока ВВЕР-440). #9

Нови силови агрегати.

Това десетилетие започва изграждането на ново поколение енергоблокове с реактори с вода под налягане. Първият от тях ще бъдат блокове ВВЕР-640, чийто дизайн и параметри са съобразени с вътрешния и световния опит, както и блокове с подобрен реактор ВВЕР-1000 със значително подобрени показатели за безопасност. Главните енергоблокове на ВВЕР-640 са разположени на площадките на Соснови Бор, Ленинградска област и Колската АЕЦ, а на базата на ВВЕР-1000 - на площадката на Нововоронежката АЕЦ.

Разработен е и проект за реактор под налягане VPBER-600. средна мощностс цялостно оформление. Атомни централи с такива реактори ще могат да се строят малко по-късно.

Посочените типове оборудване, при своевременно изпълнение на всички изследователски и експериментални работи, ще осигурят основните нужди на ядрената енергия за прогнозния 15-20-годишен период.

Има предложения за продължаване на работата по графитно-водни канални реактори, преминаване към електрическа сила 800 мегавата и да създадем реактор, който не отстъпва по безопасност на реактора ВВЕР. Такива реактори биха могли да заменят съществуващите реактори RBMK. В бъдеще е възможно изграждането на енергийни блокове със съвременни безопасни реактори на бързи неутрони BN-800. Тези реактори могат също да се използват за включване на енергиен и оръжеен плутоний в горивния цикъл и за разработване на технологии за изгаряне на актиниди (радиоактивни метални елементи, всички изотопи на които са радиоактивни). #9

Перспективи за развитие на ядрената енергетика.

Когато се разглеждат перспективите за ядрената енергетика в близко (преди края на века) и далечно бъдеще, е необходимо да се вземе предвид влиянието на много фактори: ограничени запаси от природен уран, високата цена на капиталното изграждане на ядрена енергия централи в сравнение с топлоелектрически централи, негативно обществено мнение, което доведе до приемането в редица страни (САЩ, Германия, Швеция, Италия) на закони, ограничаващи правото на ядрената енергийна индустрия да използва редица технологии (например използване на Pu, и др.), което доведе до ограничаване на изграждането на нови мощности и постепенно изтегляне на отработените без замяна с нови. В същото време наличието на голям резерв от вече добит и обогатен уран, както и уран и плутоний, освободен по време на демонтажа на ядрени бойни глави, наличието на напреднали технологии за размножаване (където горивото, разтоварено от реактора, съдържа повече делящи се изотопи отколкото е бил зареден) премахва проблема с ограничаването на природните запаси от уран, увеличавайки възможностите на ядрената енергия до 200-300 Q. Това надхвърля ресурсите на органично гориво и прави възможно формирането на основата на световната енергетика за 200-300 години напред .

Но напредналите технологии за размножаване (по-специално бързите реактори за размножаване) не са преминали към етапа на масово производство поради изоставане в областта на преработката и рециклирането (извличане на „полезен“ уран и плутоний от отработено гориво). А най-разпространените съвременни реактори с термични неутрони в света използват само 0,50,6% уран (главно делящият се изотоп U 238, чиято концентрация в естествения уран е 0,7%). При такава ниска ефективност на използването на уран, енергийните възможности на ядрената енергия се оценяват само на 35 Q. Въпреки че това може да бъде приемливо за световната общност в близко бъдеще, като се вземе предвид вече установената връзка между ядрената и традиционната енергия и определяне на темповете на растеж на атомните електроцентрали в целия свят. В допълнение, технологията за разширено възпроизводство създава значително допълнително екологично бреме. .Днес за специалистите е съвсем ясно, че ядрената енергия по принцип е единственият реален и значим източник за осигуряване на електроенергия за човечеството в дългосрочен план, който не предизвиква такива негативни явления за планетата като парниковия ефект, киселинните дъждове и т.н. Както е известно, днес енергията, базирана на изкопаеми горива, т.е. на изгаряне на въглища, нефт и газ, е в основата на производството на електроенергия в света. Стремежът да се запазят органичните горива, които също са ценни суровини, задължението за определяне на ограничения за емисиите на CO; или намаляване на техните нива и ограничените перспективи за широкомащабно използване на възобновяеми енергийни източници, всичко това показва необходимостта от увеличаване на приноса на ядрената енергия.

Като вземем предвид всичко по-горе, можем да заключим, че перспективите за развитие на ядрената енергетика в света ще бъдат различни за различните региони и отделни страни, въз основа на нуждите и електроенергията, мащаба на територията, наличието на изкопаеми горива запасите от горива, възможността за привличане на финансови средства за изграждането и експлоатацията на такава доста скъпа технология, влиянието на общественото мнение в дадена страна и редица други причини. #2

Нека разгледаме отделно Перспективи за ядрената енергетика в Русия. Затвореният научно-производствен комплекс от технологично свързани предприятия, създаден в Русия, обхваща всички области, необходими за функционирането на ядрената индустрия, включително добив и преработка на руди, металургия, химия и радиохимия, машиностроене и приборостроене, строителен потенциал. Научният, инженерно-техническият потенциал на индустрията е уникален. Промишленият и суровинният потенциал на индустрията позволява да се осигури работата на атомните електроцентрали в Русия и ОНД в продължение на много години, освен това се планира да се работи за включване на натрупания оръжеен уран и плутоний в горивния цикъл . Русия може да изнася естествен и обогатен уран на световния пазар, като се има предвид, че нивото на технологията за добив и преработка на уран в някои райони надвишава световното, което позволява да запази позициите си на световния пазар на уран в условията на глобална конкуренция.

Но по-нататъшно развитие на индустрията, без да се връща към нея обществено довериеневъзможен. За целта е необходимо да се формира положително обществено мнение, основано на отвореността на индустрията и да се осигури възможност за безопасна експлоатация на атомни електроцентрали под контрола на МААЕ. Като се имат предвид икономическите трудности на Русия, индустрията ще се съсредоточи в близко бъдеще върху безопасната експлоатация на съществуващите мощности с постепенна замяна на отработените блокове от първо поколение с най-модерните руски реактори (ВВЕР-1000, 500, 600) и леко увеличение в капацитет ще възникне поради завършване на строителството на вече започнати централи. В дългосрочен план Русия вероятно ще види увеличаване на капацитета чрез преход към нови поколения атомни електроцентрали, чието ниво на безопасност и икономически показатели ще осигурят устойчиво развитие на индустрията в бъдеще.

Диалогът между привърженици и противници на ядрената енергетика изисква пълна и точна информация за състоянието на индустрията както в отделната страна, така и в света, научнообосновани прогнози за развитие и нужди от ядрена енергия. Само чрез прозрачност и информираност могат да се постигнат приемливи резултати. Повече от 400 блока по света (според Информационната система за енергийни реактори на МААЕ в края на 1994 г. работят 432 атомни електроцентрали в 30 страни с общ капацитет от приблизително 340 GW) осигуряват значителен дял от енергийните нужди на обществото. Милиони хора по света добиват уран, обогатяват го, създават оборудване и изграждат атомни електроцентрали, десетки хиляди учени работят в индустрията. Това е един от най-мощните отрасли на съвременната индустрия, който вече се е превърнал в негова неразделна част. И въпреки че възходът на ядрената енергия сега се заменя с период на стабилизиране на капацитета, имайки предвид позициите, завоювани от ядрената енергия за 40 години, има надежда, че тя ще може да запази своя дял в световното производство на електроенергия за доста дълго време време, докато се формира общо мнение в световната общност за необходимостта и мащаба на използване на ядрената енергия в света.

Списък на използваната литература:

# 1 „Ядрена енергия в алтернативни енергийни сценарии“ Energy 1997 No. 4

# 2 „Някои икономически аспекти на съвременното развитие на ядрената енергетика” Вестник МГУ 1997 № 1

# 3 „Състояние и перспективи за развитие на руската електроенергетична индустрия“ БИКИ 1997 г. № 8

# 4 .Международни работи 1997 № 5, № 6

# 5 .ВЕК 1996 № 18, № 13

# 6 .Независимая газета 30.01.97

# 8 „Стратегия за ядрена енергия” Международни отношения 1997 г. № 7

# 9 „За перспективите на ядрената енергетика в Русия“ юни 1995 г

Мисля, че в страните от бившия Съветски съюз, когато става дума за атомни електроцентрали, мисълта за трагедията в Чернобил веднага проблясва в умовете на мнозина. Това не е толкова лесно да се забрави и бих искал да разбера принципа на работа на тези станции, както и да разбера техните плюсове и минуси.

Принцип на работа на атомна електроцентрала

Атомната електроцентрала е вид ядрена инсталация, чиято цел е да произвежда енергия, а впоследствие и електричество. Като цяло четиридесетте години на миналия век могат да се считат за началото на ерата на атомните електроцентрали. СССР се развива различни проектиотносно използването на атомната енергия не за военни, а за мирни цели. Една от тези мирни цели беше производството на електричество. В края на 40-те години започва първата работа, която да вдъхне живот на тази идея. Такива станции работят на воден реактор, от който се освобождава енергия и се прехвърля към различни охлаждащи течности. По време на този процес се отделя пара, която се охлажда в кондензатора. И тогава токът преминава през генератори към домовете на жителите на града.

Всички плюсове и минуси на атомните електроцентрали

Ще започна с най-основното и смело предимство - няма зависимост от висок разход на гориво. Освен това разходите за транспортиране на ядрено гориво ще бъдат изключително ниски, за разлика от конвенционалното гориво. Бих искал да отбележа, че това е много важно за Русия, тъй като нашите въглища се доставят от Сибир, а това е изключително скъпо.

Сега от гледна точка на околната среда: количеството емисии в атмосферата на година е приблизително 13 000 тона и колкото и голяма да изглежда тази цифра, в сравнение с други предприятия цифрата е доста малка. Други плюсове и минуси:

• използва се много вода, което влошава околната среда;
• производството на електроенергия е почти същото като цена като в топлоелектрическите централи;
• големият недостатък са ужасните последствия от инциденти (има много примери).

Искам също да отбележа, че след като една атомна централа спре да работи, тя трябва да бъде ликвидирана, а това може да струва почти една четвърт от цената на строителството. Въпреки всички недостатъци, атомните електроцентрали са доста разпространени в света.

Ядрената енергия е един от най-обещаващите начини за задоволяване на енергийния глад на човечеството в условията на енергийни проблемисвързани с използването на изкопаеми горива.

Плюсове на атомните електроцентрали 1. Консумира малко гориво 2. По-екологични от топлоелектрическите централи и водноелектрическите централи (които работят с мазут, торф и други горива.): защото атомните електроцентрали работят с уран и отчасти с газ. 3. Може да се изгради навсякъде. 4. Не зависи от допълнителен източник на енергия:

Разходите за транспортиране на ядрено гориво, за разлика от традиционното гориво, са незначителни. В Русия това е особено важно в европейската част, тъй като доставката на въглища от Сибир е твърде скъпа. Автомобил за превоз на ядрено гориво

Голямо предимство на атомната електроцентрала е нейната относителност екологична чистота. В топлоелектрическите централи общи годишни емисии вредни веществана 1000 MW инсталирана мощност са приблизително 13 000 до 165 000 тона годишно.

Топлоелектрическа централа с мощност 1000 MW консумира 8 милиона тона кислород годишно за окисляване на горивото, докато атомните електроцентрали изобщо не консумират кислород.

Най-мощните атомни електроцентрали в света: Фукушима, Брус, Гравелин, Запорожская, Пикеринг, Пало Верде, Ленинградская, Трикастен

Недостатъци на АЕЦ 1. Топлинно замърсяване на околната среда; Ефективността на съвременните атомни електроцентрали е приблизително 30-35%, а на топлоелектрическите централи 35-40%. Означава, че повечето оттоплинна енергия (60-70%) се отделя в околната среда. 2. Изтичане на радиоактивност (радиоактивни емисии и изхвърляния) 3. Транспортиране на радиоактивни отпадъци; 4. Злополуки ядрени реактори;

В допълнение, въглищна станция произвежда по-голямо специфично (на единица произведена електроенергия) изпускане на радиоактивни вещества. Въглищата винаги съдържат естествени радиоактивни вещества; когато въглищата се изгарят, те почти напълно влизат в външна среда. При което специфична дейностемисиите от топлоелектрическите централи са няколко пъти по-високи от атомните електроцентрали

Обемът на радиоактивните отпадъци е много малък, те са много компактни и могат да се съхраняват при условия, които гарантират липса на изтичане навън.

Разходите за изграждане на атомна електроцентрала са приблизително на същото ниво като изграждането на топлоелектрически централи или малко по-високи. Билибинската АЕЦ е единствената атомна електроцентрала в зоната на вечната замръзналост.

Атомните електроцентрали са по-икономични от конвенционалните топлоцентрали и, най-важното, когато се експлоатират правилно, те са чисти източници на енергия.

Мирният атом трябва да живее! Ядрената енергия, преживял тежките уроци от Чернобил и други аварии, продължава да се развива, осигурявайки максимална безопасност и надеждност! Атомните електроцентрали произвеждат електроенергия по най-екологичния начин. Ако хората управляват атомните електроцентрали отговорно и компетентно, тогава бъдещето ще бъде с ядрената енергия. Хората не трябва да се страхуват от мирния атом, защото авариите стават по човешка вина.

Основните аргументи в полза на развитието на ядрената енергетика са сравнителната евтиност на енергията и малкото количество отпадъци. По отношение на единица произведена енергия отпадъците от атомните електроцентрали са хиляди пъти по-малко, отколкото от въглищните топлоелектрически централи (1 чаша уран-235 произвежда същото количество енергия като 10 хиляди тона въглища). Предимството на атомните електроцентрали е липсата на емисии на въглероден диоксид в атмосферата, които съпътстват производството на електроенергия при изгаряне на въглеродни енергийни ресурси.

Днес вече е съвсем очевидно, че кога нормална операцияВ атомните електроцентрали рискът за околната среда при производството на енергия е несравнимо по-нисък, отколкото във въгледобивната промишленост.

Според груби изчисления затварянето на съществуващите атомни електроцентрали ще изисква допълнително изгаряне на 630 милиона тона въглища годишно, което ще доведе до отделянето на 2 милиарда тона въглероден диоксид и 4 милиона тона токсична и радиоактивна пепел в атмосфера. Замяната на АЕЦ с ТЕЦ би довела до 50-кратно увеличение на смъртността от атмосферно замърсяване. За да се извлече този допълнителен въглероден диоксид от атмосферата, би било необходимо да се засадят гори на площ, която е 4-8 пъти по-голяма от територията на Федерална република Германия.

Ядрената енергетика има сериозни противници. Той се разглежда като неконкурентоспособен от най-новите произведенияЛ. Браун (Браун, 2001). Аргументите срещу развитието на ядрената енергетика са трудността да се осигури пълна безопасност на ядрения горивен цикъл, както и рискът от аварии в атомните електроцентрали. Историята на развитието на ядрената енергетика е засенчена от тежките аварии в Кищим и Чернобил. Вероятността от аварии в съвременните атомни електроцентрали обаче е изключително ниска. И така, във Великобритания е не повече от 1:1 000 000. В Япония се изграждат нови атомни електроцентрали (включително най-голямата в света Фукушима) в сеизмично опасни зони на брега на океана.

Перспективи за ядрената енергетика.

Изчерпване на въглеродните енергийни ресурси, ограничени възможностиенергийни източници, базирани на възобновяеми енергийни източници и нарастващото търсене на енергия тласка повечето страни по света към развитието на ядрената енергия, а изграждането на атомни електроцентрали започва в развиващите се страни Южна Америка, Азия и Африка. Спряното преди това строителство на атомни електроцентрали се възобновява дори в страните, засегнати от аварията в Чернобил - Украйна, Беларус и Руската федерация. Възобновява се работата на атомните електроцентрали в Армения.

Технологичното ниво на ядрената енергетика и нейната екологична безопасност се повишават. Вече са разработени проекти за въвеждане на нови по-икономични реактори, способни да използват 4-10 пъти по-малко уран за единица електроенергия от съвременните. Обсъжда се въпросът за използването на торий и плутоний като „гориво“. Японски учени смятат, че плутоният може да се изгаря без остатък и атомните електроцентрали, използващи плутоний, могат да бъдат най-щадящи околната среда, тъй като не произвеждат радиоактивни отпадъци (РАО). Поради тази причина Япония активно закупува плутоний, отделен при демонтажа на ядрени бойни глави. Въпреки това, за да се превърнат атомните електроцентрали в плутониево гориво, е необходима скъпа модернизация на ядрените реактори.

Ядреният горивен цикъл се променя, т.е. съвкупността от всички операции, съпътстващи извличането на суровини за ядрено гориво, подготовката му за изгаряне в реактори, процеса на получаване на енергия и обработката, съхранението и погребването на радиоактивни отпадъци. В някои европейски страни и в Руската федерация се извършва преход към затворен цикъл, при който се генерират по-малко радиоактивни отпадъци, тъй като значителна част от тях се изгарят след преработка. Това позволява не само да се намали рискът от радиоактивно замърсяване на околната среда (виж 10.4.4), но и да се намали потреблението на уран, чиито ресурси са изчерпаеми, стотици пъти. При отворен цикъл радиоактивните отпадъци не се преработват, а се погребват. Това е по-икономично, но екологично неоправдано. Американските атомни електроцентрали в момента работят по тази схема.

Като цяло въпросите за преработката и безопасното погребване на радиоактивните отпадъци са технически разрешими. В полза на развитието на ядрената енергетика в последните годиниИзказва се и Римският клуб, чиито експерти формулират следната позиция: „Нефтът е твърде скъп, въглищата са твърде опасни за природата, приносът на възобновяемите енергийни източници е твърде незначителен, единственият шанс е да се придържаме към ядрения вариант.

Предимствата на ядрената енергия в сравнение с други видове производство на енергия са очевидни. Високата мощност и ниската крайна цена на енергията откриха големи перспективи за развитието на ядрената енергетика и изграждането на атомни електроцентрали. В повечето страни по света предимствата на ядрената енергия се вземат предвид и днес - изграждат се все повече енергийни блокове и се сключват договори за изграждане на атомни електроцентрали в бъдеще.

Едно от основните предимства на ядрената енергия е нейната рентабилност. Състои се от много фактори, като най-важният от тях е ниската зависимост от транспортирането на гориво. Нека сравним топлоелектрическа централа с мощност 1 милион kW и атомна електроцентрала с еквивалентна мощност. Една топлоелектрическа централа изисква от 2 до 5 милиона тона гориво годишно, разходите за транспортирането му могат да достигнат до 50% от цената на произведената енергия, а атомната електроцентрала ще трябва да достави приблизително 30 тона уран, което на практика няма да се отрази на крайната цена на енергията.

Също така, едно от предимствата на ядрената енергия е, че използването на ядрено гориво не е съпроводено с процес на горене и отделяне на вредни вещества и парникови газове в атмосферата, което означава, че изграждането на скъпи съоръжения за пречистване на емисиите в атмосферата няма да се изисква. Една четвърт от всички вредни емисии в атмосферата идват от топлоелектрически централи, което има много негативно въздействие върху екологичната ситуация на градовете, разположени в близост до тях, и върху състоянието на атмосферата като цяло. Градовете, разположени в близост до нормално работещи атомни електроцентрали, напълно се възползват от предимствата на ядрената енергия и се считат за едни от най-екологичните във всички страни по света. Те извършват постоянен мониторинг на радиоактивното състояние на земята, водата и въздуха, както и анализ на флората и фауната - такъв постоянен мониторинг дава възможност реалистично да се оценят плюсовете и минусите на ядрената енергия и нейното въздействие върху екологията на регион. Заслужава да се отбележи, че по време на наблюденията в районите, където са разположени атомните електроцентрали, никога не са регистрирани отклонения на радиоактивния фон от нормата, освен ако не е било аварийно.

Предимствата на ядрената енергия не свършват дотук. В контекста на предстоящ енергиен глад и изчерпване на запасите от въглеродно гориво, естествено възниква въпросът за запасите от гориво за атомните електроцентрали. Отговорът на този въпрос е много оптимистичен: разредени запаси от уран и други радиоактивни елементи в земната коравъзлизат на няколко милиона тона и при сегашното ниво на потребление могат да се считат за практически неизчерпаеми

Но предимствата на ядрената енергия се простират не само върху атомните електроцентрали. Днес атомната енергия се използва за цели, различни от снабдяването на населението и индустрията. електрическа енергия. Следователно предимствата на ядрената енергия за подводния флот и атомните ледоразбивачи не могат да бъдат надценени. Използването на ядрени двигатели им позволява за дълго времесъществуват автономно, преместват се на всяко разстояние и подводниците могат да останат под вода с месеци. Днес светът разработва подземни и плаващи атомни електроцентрали и ядрени двигатели за космически кораби.

Имайки предвид предимствата на ядрената енергия, можем спокойно да кажем, че в бъдеще човечеството ще продължи да използва възможностите на атомната енергия, която при внимателно отношение замърсява околната среда по-малко и практически не нарушава екологичния баланс на нашата планета. Но предимствата на ядрената енергия значително избледняха в очите на световната общност след две сериозни аварии: в атомната електроцентрала в Чернобил през 1986 г. и в атомната електроцентрала Фукушима-1 през 2011 г. Мащабът на тези инциденти е такъв, че техните последствия могат да покрият почти всички предимства на ядрената енергия, познати на човечеството. За редица страни трагедията в Япония стана тласък за преработване на енергийната им стратегия и изместване на акцента към използването на алтернативни енергийни източници.