Penelitian di bidang fisika "Energi nuklir: pro dan kontra." Pro dan kontra dari reaktor neutron cepat

Akademi Keuangan di bawah Pemerintah Federasi Rusia

Departemen “ Geografi ekonomi dan ekonomi regional”

PEKERJAAN KURSUS

“Prospek pengembangan energi nuklir di Rusia”

Besar!

Siswa kelompok NP1_2 Erovichenkov A.S.

Asosiasi Pembimbing Ilmiah. Vinokurov A.A.

Moskow - 1997

Rencana.

Perkenalan Situasi di kompleks energi Rusia

Sumber energi yang terbatas

Faktor terpenting dalam pengembangan energi nuklir

Pro dan kontra energi nuklir

Bahan bakar nuklir dan basis energi Rusia

Unit daya baru

Kesimpulan Prospek pengembangan energi nuklir di Rusia

Prasyarat untuk pengembangan energi nuklir

Rusia dulu, sekarang, dan akan menjadi salah satu kekuatan energi terkemuka di dunia. Dan ini bukan hanya karena kedalaman negara ini mengandung 12% cadangan batu bara dunia, 13% minyak dunia, dan 36% cadangan gas alam dunia, yang cukup untuk memenuhi kebutuhan sendiri dan untuk diekspor ke negara-negara tetangga. Rusia telah menjadi salah satu kekuatan energi terkemuka di dunia, terutama karena penciptaan potensi produksi, ilmiah, teknis, dan personel yang unik dari kompleks bahan bakar dan energi (FEC).#1

Namun krisis ekonomi beberapa tahun terakhir telah berdampak signifikan pada kompleks ini. Produksi sumber daya energi primer pada tahun 1993 adalah 82% dari tingkat tahun 1990 dan terus menurun. Menurunnya konsumsi bahan bakar dan energi yang disebabkan oleh pelemahan perekonomian secara umum, untuk sementara meringankan tugas penyediaan energi bagi negara, meskipun di sejumlah daerah perlu dilakukan pembatasan konsumsi energi. Kurangnya investasi yang diperlukan tidak memungkinkan pada tahun 90-an untuk mengkompensasi penghentian alami kapasitas produksi dan memperbarui aset tetap, yang keausannya di sektor bahan bakar dan energi berkisar antara 30-80%. Sesuai dengan standar keselamatan, hingga setengah dari pembangkit listrik tenaga nuklir memerlukan rekonstruksi.#9

Perlu dicatat bahwa pada tahun 1981-1985. rata-rata penggunaan listrik tahunan di industri tenaga listrik adalah 6 juta kW per tahun, dan pada tahun 1995 - hanya 0,3 juta kW. Pada tahun 1995, Rusia memproduksi 860 miliar kW/jam, dan pada tahun 1996, karena penurunan permintaan dan keausan peralatan yang dipasang di pembangkit listrik, 840 miliar kW/jam.

Produksi listrik di pembangkit listrik Rusia (miliar kWh)

Tabel 1 #3

Pangsa Rusia dalam produksi listrik dunia adalah 8,2% pada tahun 1990, dan pada tahun 1995 turun menjadi 7,6%.

Pada tahun 1993, Rusia menduduki peringkat ke-13 dunia dalam hal produksi listrik per kapita (6297 kWh).

Pada tahun 1991-1996 Konsumsi listrik di Rusia menurun lebih dari 20%, termasuk 1% pada tahun 1996. Pada tahun 1997, untuk pertama kalinya pada tahun 90an, produksi listrik diperkirakan akan meningkat.

Pada awal tahun 90an, kapasitas energi terpasang Rusia melebihi 7% kapasitas dunia. Pada tahun 1995, kapasitas terpasang industri tenaga listrik Rusia adalah 215,3 juta kW, termasuk pembangkit listrik tenaga panas - 70%, pembangkit listrik tenaga air - 20% dan pembangkit listrik tenaga nuklir - 10%.

Pada tahun 1992-1995. Kapasitas pembangkit sebesar 66 juta kW telah dioperasikan. Saat ini, 15 juta kW peralatan pembangkit listrik tenaga panas telah mencapai akhir masa pakainya. Pada tahun 2000, kapasitas tersebut sudah menjadi 35 juta kW dan pada tahun 2005 - 55 juta kW. Pada tahun 2005, unit pembangkit listrik tenaga air dengan kapasitas 21 juta kW (50% dari kapasitas pembangkit listrik tenaga air Rusia) akan mencapai umur layanan maksimalnya. Di pembangkit listrik tenaga nuklir pada tahun 2001-2005. 6 unit pembangkit dengan total kapasitas 3,8 juta kW akan dinonaktifkan.

Menurut para ahli, saat ini 40% pembangkit listrik Rusia menggunakan peralatan yang sudah ketinggalan zaman. Jika tidak ada tindakan yang diambil untuk memperbarui peralatan pembangkit, maka dinamika penuaannya pada tahun 2010 akan terlihat seperti ini: (ribuan juta kW)

Tabel 2 #3

Dalam kondisi ini, untuk memenuhi perkiraan kebutuhan energi dan tenaga listrik, diperlukan rekonstruksi signifikan terhadap pembangkit listrik yang sudah ada dan kemudian pembangunan pembangkit listrik baru. Namun jenis energi apa yang paling ekonomis, aman dan ramah lingkungan? Untuk pengembangan industri manakah aset tetap harus dialokasikan? Saat ini, ketika memilih sumber listrik, orang tidak bisa tidak memperhatikan relevansi faktor seperti sumber energi yang terbatas.

Sumber energi yang terbatas.

Tingkat konsumsi energi saat ini sekitar 0,5 Q per tahun, namun pertumbuhannya meningkat secara eksponensial. Dengan demikian, pada kuartal pertama milenium berikutnya, konsumsi energi diproyeksikan sebesar 1 Q per tahun. Oleh karena itu, meskipun laju pertumbuhan konsumsi listrik akan sedikit menurun akibat kemajuan teknologi hemat energi, cadangan bahan baku energi akan bertahan maksimal 100 tahun.

Namun keadaan tersebut semakin diperparah dengan ketidaksesuaian antara struktur cadangan dan konsumsi bahan baku organik. Dengan demikian, 80% cadangan bahan bakar fosil berasal dari batu bara dan lignit dan hanya 20% dari minyak dan gas, sedangkan 8/10 konsumsi energi modern berasal dari minyak dan gas. Akibatnya, jangka waktunya semakin dipersempit.

Alternatif pengganti bahan bakar fosil dan sumber energi terbarukan adalah pembangkit listrik tenaga air. Namun, di sini pun sumber energinya sangat terbatas. Hal ini disebabkan karena sungai-sungai besar pada umumnya terletak sangat jauh dari pusat industri atau kapasitasnya hampir habis seluruhnya. Dengan demikian, pembangkit listrik tenaga air yang saat ini menyediakan sekitar 10% produksi energi dunia tidak akan mampu meningkatkan angka tersebut secara signifikan.

Potensi yang sangat besar energi matahari(rata-rata sekitar 10 Q per hari) secara teoritis dapat memenuhi seluruh kebutuhan energi dunia. Namun jika energi ini kita kaitkan dengan satu meter persegi permukaan bumi, maka daya panas rata-rata tidak lebih dari 200 W/m, atau sekitar 20 W/m daya listrik dengan efisiensi konversi menjadi listrik sebesar 10%. Hal ini jelas membatasi kemampuan energi surya dalam pembuatan pembangkit listrik berdaya tinggi (untuk stasiun berkapasitas 1 juta kW, luas konverter surya harus sekitar 100 km). Kesulitan mendasar juga muncul ketika menganalisis kemungkinan menciptakan generator berdaya tinggi dengan menggunakan energi angin, pasang surut air laut, energi panas bumi, biogas, bahan bakar nabati, dll. Semua hal ini mengarah pada kesimpulan bahwa kemampuan sumber daya energi yang dianggap “terbarukan” dan relatif ramah lingkungan adalah terbatas, setidaknya dalam waktu dekat. Meskipun dampak penggunaannya dalam memecahkan masalah pasokan energi mungkin sudah sangat mengesankan, total porsi sumber daya terbarukan dalam 40-50 tahun ke depan tidak akan melebihi 15-20%.

Tentu saja, ada optimisme terhadap kemungkinan-kemungkinan tersebut energi termonuklir dan lain-lain cara yang efektif produksi energi, dipelajari secara intensif oleh ilmu pengetahuan, namun pada skala produksi energi saat ini, pengembangan praktis dari sumber-sumber yang memungkinkan ini akan memerlukan beberapa dekade karena intensitas modal yang tinggi (hingga 30% dari seluruh biaya modal di industri dibutuhkan oleh energi sektor) dan kelembaman yang sesuai dalam pelaksanaan proyek. Jadi, di masa depan, hingga pertengahan abad berikutnya, kita dapat fokus pada kontribusi signifikan terhadap sektor energi dunia hanya dari sumber-sumber baru yang masalah mendasar penggunaan energi massal telah dipecahkan dan diciptakan. dasar teknis untuk pengembangan industri. Satu-satunya pesaing bahan bakar organik tradisional di sini hanyalah energi nuklir, yang telah menyediakan sekitar 20% produksi listrik global dengan bahan mentah dan basis produksi yang dikembangkan untuk pengembangan industri lebih lanjut. #2

Faktor terpenting dalam pengembangan energi nuklir

Dalam pasar energi global yang semakin kompetitif dan multinasional, sejumlah faktor penting tidak hanya akan mempengaruhi pilihan jenis energi, namun juga luas dan sifat penggunaan berbagai sumber energi. Faktor-faktor ini meliputi:

pemanfaatan sumber daya yang tersedia secara optimal;

pengurangan total biaya;

meminimalkan dampak lingkungan;

demonstrasi keselamatan yang meyakinkan;

memenuhi kebutuhan kebijakan nasional dan internasional.

Untuk energi nuklir, kelima faktor ini menentukan siklus bahan bakar dan strategi reaktor di masa depan. Tujuannya adalah untuk mengoptimalkan faktor-faktor tersebut.

Meskipun mencapai pengakuan publik tidak selalu termasuk dalam a faktor yang paling penting Faktanya, faktor ini sangat penting untuk energi nuklir. Manfaat nyata dari tenaga nuklir perlu dikomunikasikan secara terbuka dan dapat dipercaya kepada masyarakat dan pengambil keputusan. Pembahasan berikut ini mengandung unsur argumentasi yang meyakinkan. Meningkatnya keengganan masyarakat, terutama di negara-negara industri, untuk menerima pengenalan instalasi industri baru mempengaruhi kebijakan di seluruh sektor energi dan mempengaruhi pelaksanaan semua proyek instalasi energi.

Pemanfaatan sumber daya secara maksimal

Cadangan uranium yang diketahui dan diperkirakan harus menjamin pasokan bahan bakar nuklir yang cukup dalam jangka pendek hingga menengah, bahkan jika reaktor beroperasi terutama pada siklus satu kali penggunaan yang melibatkan pembuangan bahan bakar bekas. Permasalahan pasokan bahan bakar untuk energi nuklir baru dapat timbul pada tahun 2030, asalkan kapasitas tenaga nuklir dikembangkan dan ditingkatkan pada saat tersebut. Untuk mengatasinya akan memerlukan eksplorasi dan pengembangan deposit uranium baru di Rusia, penggunaan akumulasi plutonium dan uranium tingkat senjata dan tingkat energi, dan pengembangan energi nuklir menggunakan jenis bahan bakar nuklir alternatif. Satu ton plutonium tingkat senjata dalam hal kalori yang setara dengan bahan bakar organik ketika “dibakar” dalam reaktor termal dalam siklus bahan bakar terbuka setara dengan 2,5 miliar meter kubik. m gas alam. Perkiraan kasar menunjukkan bahwa total potensi energi bahan mentah tingkat senjata, dengan penggunaan reaktor neutron cepat di pembangkit listrik tenaga nuklir, dapat mencapai produksi sebesar 12-14 triliun. kilowatt-jam listrik, yaitu output tahunan 12-14 pada tingkat tahun 1993, dan menghemat sekitar 3,5 triliun meter kubik gas alam di industri tenaga listrik. Namun, seiring dengan meningkatnya permintaan uranium dan cadangannya yang semakin berkurang, kebutuhan untuk memenuhi kebutuhan kapasitas yang semakin meningkat pembangkit listrik tenaga nuklir, akan terdapat kebutuhan ekonomi untuk pemanfaatan uranium secara optimal sedemikian rupa sehingga semua energi potensial yang terkandung di dalamnya dihasilkan per satuan jumlah bijih. Ada berbagai cara untuk mencapai hal ini selama proses penerima manfaat dan selama tahap operasional. Dalam jangka panjang, penggunaan kembali bahan fisil yang terakumulasi dalam reaktor termal dan penggunaan reaktor pemulia cepat akan diperlukan.

2. Tercapainya manfaat ekonomi yang sebesar-besarnya

Karena biaya bahan bakar relatif rendah, mengurangi biaya keseluruhan dengan mengurangi biaya pengembangan, penempatan, konstruksi, pengoperasian dan pendanaan awal sangat penting bagi kelangsungan ekonomi pembangkit listrik tenaga nuklir secara keseluruhan. Menghilangkan ketidakpastian dan variabilitas persyaratan perizinan, khususnya sebelum go-live, akan memungkinkan investasi modal dan strategi pembiayaan yang lebih dapat diprediksi.

P kebutuhan investasi menurut hasil SIARE (miliar dollar)(SIARE - Studi Bersama Alternatif Pengembangan Ketenagalistrikan)

Tabel 3 #1

3. Mencapai manfaat lingkungan yang maksimal

Meskipun energi nuklir memiliki keunggulan dibandingkan sistem bahan bakar fosil saat ini dalam hal konsumsi bahan bakar, emisi dan limbah yang dihasilkan, langkah-langkah lebih lanjut untuk memitigasi permasalahan lingkungan hidup dapat berdampak signifikan terhadap sikap masyarakat.

Data perbandingan bahan bakar dan limbah (ton per tahun untuk pembangkit listrik 1000 MW)

Tabel 4 #8

Karena dampak keseluruhan siklus bahan bakar nuklir terhadap kesehatan manusia dan lingkungan kecil, fokusnya adalah pada peningkatan teknik di bidang limbah radioaktif. Hal ini akan mendukung tujuan pembangunan berkelanjutan sekaligus meningkatkan daya saing dengan sumber energi lain, yang juga harus mengatasi masalah limbah dengan baik. Perubahan dapat dilakukan pada sistem reaktor dan siklus bahan bakar untuk meminimalkan timbulan limbah. Persyaratan desain untuk pengurangan limbah dan teknik pengurangan limbah seperti pemadatan akan diperkenalkan.

4. Memaksimalkan keselamatan reaktor

Tenaga nuklir secara umum memiliki catatan keselamatan yang sangat baik, dengan 433 reaktor beroperasi yang rata-rata beroperasi lebih dari 20 tahun. Namun bencana Chernobyl menunjukkan bahwa kecelakaan nuklir yang sangat parah dapat mengakibatkan kontaminasi radioaktif dalam skala nasional dan regional. Meskipun permasalahan keselamatan dan lingkungan menjadi hal yang penting bagi semua sumber energi, banyak yang menganggap tenaga nuklir pada dasarnya tidak aman. Masalah keselamatan, ditambah dengan persyaratan peraturan terkait, akan terus mempunyai pengaruh yang kuat terhadap pengembangan tenaga nuklir dalam waktu dekat. Sejumlah pendekatan akan diterapkan untuk mengurangi skala kecelakaan aktual dan potensial di instalasi. Penghalang yang sangat efektif (seperti penahanan ganda) akan mengurangi kemungkinan konsekuensi radiologis yang signifikan dari kecelakaan di luar lokasi ke tingkat yang sangat rendah, sehingga menghilangkan kebutuhan akan rencana darurat. Meningkatkan integritas bejana reaktor dan sistem reaktor juga akan mengurangi kemungkinan dampak di lokasi. Keamanan internal struktur dan proses teknologi di pabrik dapat ditingkatkan dengan memasukkan fitur keselamatan pasif daripada sistem proteksi aktif. Reaktor berpendingin gas bersuhu tinggi yang menggunakan bahan bakar grafit keramik dengan ketahanan dan integritas panas tinggi, sehingga mengurangi kemungkinan pelepasan bahan radioaktif, dapat menjadi pilihan yang tepat. #8

Pro dan kontra energi nuklir

Selama 40 tahun perkembangan energi nuklir di dunia, sekitar 400 unit pembangkit listrik telah dibangun di 26 negara dengan total kapasitas energi sekitar 300 juta kW. Keunggulan utama energi nuklir adalah profitabilitas akhir yang tinggi dan tidak adanya emisi hasil pembakaran ke atmosfer (dari sudut pandang ini dapat dianggap ramah lingkungan), kelemahan utama adalah potensi bahaya kontaminasi radioaktif pada energi nuklir. lingkungan dengan produk fisi bahan bakar nuklir dalam kecelakaan (seperti Chernobyl atau di stasiun American Trimile Island) dan masalah pemrosesan ulang bahan bakar nuklir bekas.

Mari kita lihat kelebihannya terlebih dahulu. Profitabilitas energi nuklir terdiri dari beberapa komponen. Salah satunya adalah kemandirian transportasi bahan bakar. Jika pembangkit listrik berkapasitas 1 juta kW membutuhkan sekitar 2 juta te. (atau sekitar 5 juta batubara kualitas rendah), maka unit VVER-1000 perlu mengirimkan tidak lebih dari 30 ton uranium yang diperkaya, yang secara praktis mengurangi biaya transportasi bahan bakar hingga nol (di pembangkit listrik tenaga batubara, biaya ini berjumlah hingga 50% dari biaya). Penggunaan bahan bakar nuklir untuk produksi energi tidak memerlukan oksigen dan tidak disertai dengan emisi produk pembakaran yang konstan, sehingga tidak memerlukan pembangunan fasilitas untuk memurnikan emisi ke atmosfer. Kota-kota yang terletak di dekat pembangkit listrik tenaga nuklir sebagian besar merupakan kota hijau ramah lingkungan di semua negara di dunia, dan jika tidak, hal ini disebabkan oleh pengaruh industri dan fasilitas lain yang terletak di wilayah yang sama. Dalam hal ini, TPP memberikan gambaran yang sangat berbeda. Analisis situasi lingkungan di Rusia menunjukkan bahwa pembangkit listrik tenaga panas menyumbang lebih dari 25% dari seluruh emisi berbahaya ke atmosfer. Sekitar 60% emisi pembangkit listrik tenaga panas berasal dari bagian Eropa dan Ural, di mana beban lingkungan jauh melebihi batas maksimum. Situasi lingkungan yang paling parah telah berkembang di wilayah Ural, Tengah dan Volga, di mana beban yang ditimbulkan oleh pengendapan belerang dan nitrogen di beberapa tempat melebihi beban kritis sebanyak 2-2,5 kali lipat.

Kerugian dari energi nuklir antara lain potensi bahaya kontaminasi radioaktif terhadap lingkungan jika terjadi kecelakaan parah seperti Chernobyl. Sekarang di pembangkit listrik tenaga nuklir yang menggunakan reaktor tipe Chernobyl (RBMK), langkah-langkah keselamatan tambahan telah diambil, yang menurut kesimpulan IAEA (Badan Energi Atom Internasional), sepenuhnya mengecualikan kecelakaan dengan tingkat keparahan seperti: seperti umur desain habis, reaktor tersebut harus diganti dengan reaktor generasi baru yang lebih aman. Meski demikian, titik balik opini masyarakat mengenai penggunaan energi nuklir yang aman tampaknya tidak akan terjadi dalam waktu dekat. Masalah pembuangan limbah radioaktif sangat akut bagi seluruh masyarakat dunia. Saat ini sudah ada metode vitrifikasi, bitumenisasi dan sementasi limbah radioaktif dari pembangkit listrik tenaga nuklir, namun diperlukan lahan untuk pembangunan kuburan dimana limbah tersebut akan ditempatkan untuk penyimpanan abadi. Negara-negara dengan wilayah yang kecil dan kepadatan penduduk yang besar mengalami kesulitan yang serius dalam menyelesaikan masalah ini. #2

Bahan bakar nuklir dan basis energi Rusia.

Peluncuran pembangkit listrik tenaga nuklir pertama pada tahun 1954, dengan kapasitas hanya 5.000 kW, menjadi peristiwa penting secara global. Ini menandai dimulainya pengembangan energi nuklir, yang dapat menyediakan energi listrik dan panas bagi umat manusia untuk jangka waktu yang lama. Saat ini, pangsa energi listrik global yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga nuklir relatif kecil yaitu sekitar 17 persen, namun di sejumlah negara mencapai 50-75 persen. Industri energi nuklir yang kuat diciptakan di Uni Soviet, yang memasok bahan bakar tidak hanya ke pembangkit listrik tenaga nuklirnya sendiri, tetapi juga ke pembangkit listrik tenaga nuklir di sejumlah negara lain. Saat ini PLTN di Rusia, negara-negara CIS dan Eropa Timur mengoperasikan 20 unit reaktor VVER-1000, 26 unit reaktor VVER-440, 15 unit reaktor RBMK, dan 2 unit reaktor neutron cepat. Penyediaan bahan bakar nuklir ke reaktor-reaktor ini menentukan volume produksi industri batang bahan bakar dan rakitan bahan bakar di Rusia. Mereka diproduksi di dua pabrik: di Elektrostal - untuk VVER-440, RBMK dan reaktor neutron cepat; di Novosibirsk - untuk reaktor VVER-1000. Pelet untuk elemen bahan bakar VVER-1000 dan RBMK dipasok oleh pabrik yang berlokasi di Kazakhstan (Ust-Kamenogorsk). #4

Saat ini, dari 15 pembangkit listrik tenaga nuklir yang dibangun di Uni Soviet, 9 berlokasi di wilayah Rusia; kapasitas terpasang 29 unit pembangkitnya sebesar 21.242 megawatt. Di antara unit daya yang beroperasi, 13 unit memiliki reaktor bejana VVER (reaktor daya berpendingin air, inti yang ditempatkan dalam wadah logam atau beton pratekan yang dirancang untuk tekanan penuh cairan pendingin), 11 blok - reaktor saluran RMBK-1000 (RMBK adalah reaktor air grafit tanpa wadah tahan lama. Pendingin dalam reaktor ini mengalir melalui pipa, di dalamnya terdapat elemen bahan bakar ), 4 unit - EGP (reaktor saluran grafit air dengan pendingin mendidih) masing-masing 12 megawatt dipasang di Bilibino APEC dan unit daya lainnya dilengkapi dengan reaktor neutron cepat BN-600. Perlu dicatat bahwa armada utama reaktor bejana tekan generasi terbaru berlokasi di Ukraina (10 unit VVER-1000 dan 2 unit VVER-440). #9

Unit daya baru.

Pembangunan unit tenaga generasi baru dengan reaktor air bertekanan dimulai dekade ini. Yang pertama adalah unit VVER-640, yang desain dan parameternya mempertimbangkan pengalaman domestik dan dunia, serta unit dengan reaktor VVER-1000 yang ditingkatkan dengan indikator keselamatan yang ditingkatkan secara signifikan. Unit daya utama VVER-640 terletak di lokasi Sosnovy Bor, Wilayah Leningrad dan PLTN Kola, dan berdasarkan VVER-1000 - di lokasi PLTN Novovoronezh.

Desain reaktor bejana tekan VPBER-600 juga telah dikembangkan. kekuatan sedang dengan tata letak integral. Pembangkit listrik tenaga nuklir dengan reaktor seperti itu akan dapat dibangun nanti.

Jenis peralatan yang disebutkan, dengan implementasi tepat waktu dari semua penelitian dan pekerjaan eksperimental, akan menyediakan kebutuhan dasar energi nuklir untuk perkiraan periode 15-20 tahun.

Ada usulan untuk terus mengerjakan reaktor saluran air grafit, beralih ke tenaga listrik 800 megawatt dan menciptakan reaktor yang tidak kalah dengan reaktor VVER dari segi keselamatan. Reaktor tersebut dapat menggantikan reaktor RBMK yang ada. Di masa depan, dimungkinkan untuk membangun unit tenaga dengan reaktor neutron cepat BN-800 modern yang aman. Reaktor ini juga dapat digunakan untuk melibatkan plutonium tingkat energi dan tingkat senjata ke dalam siklus bahan bakar dan untuk mengembangkan teknologi pembakaran aktinida (elemen logam radioaktif, yang semua isotopnya bersifat radioaktif). #9

Prospek pengembangan energi nuklir.

Ketika mempertimbangkan prospek energi nuklir dalam waktu dekat (sebelum akhir abad ini) dan masa depan yang jauh, perlu mempertimbangkan pengaruh banyak faktor: terbatasnya cadangan uranium alam, tingginya biaya modal pembangunan tenaga nuklir. pembangkit listrik dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga panas, opini publik yang negatif, yang menyebabkan penerapan undang-undang di sejumlah negara ( AS, Jerman, Swedia, Italia) yang membatasi hak industri energi nuklir untuk menggunakan sejumlah teknologi (misalnya, menggunakan Pu, dll.), yang menyebabkan pembatasan pembangunan kapasitas baru dan penarikan bertahap kapasitas bekas tanpa penggantian dengan yang baru. Pada saat yang sama, adanya cadangan besar uranium yang sudah ditambang dan diperkaya, serta uranium dan plutonium yang dilepaskan selama pembongkaran hulu ledak nuklir, adanya teknologi pemuliaan yang canggih (di mana bahan bakar yang dikeluarkan dari reaktor mengandung lebih banyak isotop fisil daripada yang dimuat) menghilangkan masalah keterbatasan cadangan uranium alam, meningkatkan kemampuan energi nuklir hingga 200-300 Q. Hal ini melebihi sumber daya bahan bakar organik dan memungkinkan terbentuknya landasan energi dunia untuk 200-300 tahun yang akan datang. .

Namun teknologi pemuliaan yang maju (khususnya, reaktor pemuliaan cepat) belum beralih ke tahap produksi massal karena keterlambatan dalam bidang pemrosesan ulang dan daur ulang (mengekstraksi uranium dan plutonium yang “berguna” dari bahan bakar bekas). Dan reaktor neutron termal modern yang paling luas di dunia hanya menggunakan 0,50,6% uranium (terutama isotop fisil U 238, yang konsentrasinya dalam uranium alam adalah 0,7%). Dengan rendahnya efisiensi penggunaan uranium, kemampuan energi energi nuklir diperkirakan hanya 35 Q. Meskipun hal ini mungkin akan dapat diterima oleh masyarakat dunia dalam waktu dekat, dengan mempertimbangkan hubungan yang sudah terjalin antara nuklir dan tradisional. energi dan penetapan laju pertumbuhan pembangkit listrik tenaga nuklir di seluruh dunia. Selain itu, teknologi reproduksi yang diperluas menimbulkan beban lingkungan tambahan yang signifikan. .Saat ini, cukup jelas bagi para ahli bahwa energi nuklir, pada prinsipnya, adalah satu-satunya sumber nyata dan signifikan dalam menyediakan listrik bagi umat manusia dalam jangka panjang, yang tidak menyebabkan fenomena negatif bagi planet ini seperti efek rumah kaca, hujan asam. , dll. Sebagaimana diketahui, saat ini energi berbahan bakar fosil, yaitu pembakaran batu bara, minyak dan gas, menjadi landasan produksi listrik di dunia. Keinginan untuk melestarikan bahan bakar organik yang juga merupakan bahan baku berharga. kewajiban menetapkan batasan emisi CO; atau mengurangi tingkatnya dan terbatasnya prospek penggunaan sumber energi terbarukan dalam skala besar semuanya menunjukkan perlunya meningkatkan kontribusi tenaga nuklir.

Dengan mempertimbangkan semua hal di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa prospek pengembangan energi nuklir di dunia akan berbeda-beda di berbagai wilayah dan masing-masing negara, berdasarkan kebutuhan dan listrik, skala wilayah, ketersediaan bahan bakar fosil. cadangan bahan bakar, kemungkinan menarik sumber daya keuangan untuk pembangunan dan pengoperasian teknologi yang agak mahal, pengaruh opini publik di suatu negara dan sejumlah alasan lainnya. #2

Mari kita pertimbangkan secara terpisah prospek energi nuklir di Rusia. Kompleks penelitian dan produksi tertutup dari perusahaan-perusahaan terkait teknologi yang didirikan di Rusia mencakup semua bidang yang diperlukan untuk berfungsinya industri nuklir, termasuk penambangan dan pemrosesan bijih, metalurgi, kimia dan radiokimia, teknik mesin dan instrumen, serta potensi konstruksi. Potensi ilmiah, teknik, dan teknis industri ini unik. Potensi industri dan bahan mentah dari industri ini memungkinkan untuk memastikan pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir di Rusia dan CIS selama bertahun-tahun yang akan datang; selain itu, pekerjaan direncanakan untuk melibatkan akumulasi uranium dan plutonium tingkat senjata dalam siklus bahan bakar . Rusia dapat mengekspor uranium alam dan uranium yang diperkaya ke pasar dunia, mengingat tingkat teknologi penambangan dan pengolahan uranium di beberapa daerah melebihi tingkat dunia, sehingga memungkinkan untuk mempertahankan posisinya di pasar uranium dunia dalam kondisi persaingan global.

Namun pengembangan lebih lanjut dari industri tanpa kembali ke sana kepercayaan publik mustahil. Untuk melakukan hal ini, perlu dibentuk opini publik yang positif berdasarkan keterbukaan industri dan menjamin kemungkinan pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir yang aman di bawah kendali IAEA. Mengingat kesulitan ekonomi yang dihadapi Rusia, dalam waktu dekat industri ini akan fokus pada pengoperasian yang aman dari kapasitas yang ada dengan penggantian bertahap unit generasi pertama bekas dengan reaktor Rusia paling canggih (VVER-1000, 500, 600), dan sedikit peningkatan. penurunan kapasitas akan terjadi karena selesainya pembangunan pabrik yang sudah dimulai. Dalam jangka panjang, Rusia kemungkinan akan mengalami peningkatan kapasitas melalui transisi ke pembangkit listrik tenaga nuklir generasi baru, yang tingkat keselamatan dan indikator ekonominya akan menjamin pembangunan industri yang berkelanjutan di masa depan.

Dialog antara pendukung dan penentang energi nuklir memerlukan informasi yang lengkap dan akurat tentang keadaan industri baik di masing-masing negara maupun di dunia, prakiraan perkembangan dan kebutuhan energi nuklir yang berbasis ilmiah. Hanya melalui transparansi dan kesadaran, hasil yang dapat diterima dapat dicapai. Lebih dari 400 unit di seluruh dunia (menurut Sistem Informasi Reaktor Tenaga IAEA pada akhir tahun 1994, 432 pembangkit listrik tenaga nuklir beroperasi di 30 negara dengan total kapasitas sekitar 340 GW) menyediakan sebagian besar kebutuhan energi masyarakat. Jutaan orang di seluruh dunia menambang uranium, memperkayanya, membuat peralatan dan membangun pembangkit listrik tenaga nuklir, puluhan ribu ilmuwan bekerja di industri ini. Ini adalah salah satu cabang industri modern yang paling kuat, yang telah menjadi bagian integralnya. Dan meskipun kebangkitan energi nuklir kini digantikan oleh periode stabilisasi kapasitas, mengingat posisi yang diperoleh energi nuklir selama 40 tahun, terdapat harapan bahwa energi nuklir akan mampu mempertahankan andilnya dalam produksi listrik global untuk jangka waktu yang cukup lama. waktu hingga terbentuknya pandangan bersama di masyarakat dunia mengenai kebutuhan dan skala penggunaan energi nuklir di dunia.

Daftar literatur bekas:

# 1 “Energi nuklir dalam skenario energi alternatif” Energi 1997 No.4

# 2 “Beberapa aspek ekonomi dari perkembangan modern energi nuklir” Vestnik MSU 1997 No.1

# 3 “Situasi dan prospek perkembangan industri tenaga listrik Rusia” BIKI 1997 No.8

# 4 .Urusan Internasional 1997 Nomor 5, Nomor 6

# 5 .VEK 1996 Nomor 18, Nomor 13

# 6 .Nezavisimaya Gazeta 30/01/97

# 8 Urusan Internasional “Strategi Energi Nuklir” 1997 No.7

# 9 “Tentang prospek energi nuklir di Rusia” Juni 1995

Saya rasa di negara-negara bekas Uni Soviet, jika menyangkut pembangkit listrik tenaga nuklir, pemikiran tentang tragedi Chernobyl langsung terlintas di benak banyak orang. Hal ini tidak mudah untuk dilupakan dan saya ingin memahami prinsip pengoperasian stasiun-stasiun ini, serta mengetahui kelebihan dan kekurangannya.

Prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir

Pembangkit listrik tenaga nuklir adalah sejenis instalasi nuklir yang tujuannya adalah untuk menghasilkan energi, dan selanjutnya listrik. Secara umum, tahun empat puluhan abad terakhir dapat dianggap sebagai awal era pembangkit listrik tenaga nuklir. Uni Soviet berkembang berbagai proyek mengenai penggunaan energi atom bukan untuk tujuan militer, tetapi untuk tujuan damai. Salah satu tujuan damai ini adalah produksi listrik. Pada akhir tahun 40-an, karya pertama mulai mewujudkan ide ini. Stasiun tersebut beroperasi pada reaktor air, dari mana energi dilepaskan dan ditransfer ke berbagai pendingin. Selama proses ini, uap dilepaskan, yang didinginkan di kondensor. Kemudian arus tersebut dialirkan melalui generator ke rumah-rumah warga kota.

Semua pro dan kontra dari pembangkit listrik tenaga nuklir

Saya akan mulai dengan keuntungan paling mendasar dan berani - tidak ada ketergantungan pada penggunaan bahan bakar yang tinggi. Selain itu, biaya pengangkutan bahan bakar nuklir akan sangat rendah dibandingkan bahan bakar konvensional. Saya ingin mencatat bahwa ini sangat penting bagi Rusia, mengingat batubara kami dikirim dari Siberia, dan biayanya sangat mahal.

Sekarang dari sudut pandang lingkungan: jumlah emisi ke atmosfer per tahun adalah sekitar 13.000 ton dan, betapapun besarnya angka ini, dibandingkan dengan perusahaan lain, angka tersebut cukup kecil. Pro dan kontra lainnya:

• banyak air yang digunakan, yang memperburuk lingkungan;
• produksi listrik biayanya hampir sama dengan pembangkit listrik tenaga panas;
• kelemahan terbesarnya adalah akibat buruk dari kecelakaan (ada banyak contoh).

Saya juga ingin mencatat bahwa setelah pembangkit listrik tenaga nuklir berhenti beroperasi, pembangkit tersebut harus dilikuidasi, dan ini dapat menghabiskan biaya hampir seperempat dari harga konstruksi. Terlepas dari semua kekurangannya, pembangkit listrik tenaga nuklir cukup umum di dunia.

Energi nuklir adalah salah satu cara yang paling menjanjikan untuk memenuhi kebutuhan energi umat manusia dalam kondisi ini masalah energi terkait dengan penggunaan bahan bakar fosil.

Kelebihan pembangkit listrik tenaga nuklir 1. Mengkonsumsi sedikit bahan bakar 2. Lebih ramah lingkungan dibandingkan pembangkit listrik tenaga panas dan pembangkit listrik tenaga air (yang menggunakan bahan bakar minyak, gambut dan bahan bakar lainnya.): karena pembangkit listrik tenaga nuklir menggunakan uranium dan sebagian lagi menggunakan gas. 3. Dapat dibangun dimana saja. 4. Tidak bergantung pada sumber energi tambahan:

Biaya pengangkutan bahan bakar nuklir, tidak seperti bahan bakar tradisional, dapat diabaikan. Di Rusia, hal ini sangat penting di bagian Eropa, karena pengiriman batu bara dari Siberia terlalu mahal. Mobil untuk pengangkutan bahan bakar nuklir

Keuntungan besar dari pembangkit listrik tenaga nuklir adalah relatifnya kebersihan ekologis. Di pembangkit listrik tenaga panas, total emisi tahunan zat berbahaya per 1000 MW kapasitas terpasang sekitar 13.000 hingga 165.000 ton per tahun.

Pembangkit listrik tenaga panas berkapasitas 1000 MW mengkonsumsi 8 juta ton oksigen per tahun untuk mengoksidasi bahan bakar, sedangkan pembangkit listrik tenaga nuklir tidak mengkonsumsi oksigen sama sekali.

Pembangkit listrik tenaga nuklir paling kuat di dunia: Fukushima, Brus, Graveline, Zaporozhskaya, Pickering, Palo Verde, Leningradskaya, Trikasten

Kerugian dari pembangkit listrik tenaga nuklir 1. Polusi termal terhadap lingkungan; Efisiensi di pembangkit listrik tenaga nuklir modern sekitar 30-35%, dan di pembangkit listrik tenaga panas 35-40%. Artinya kebanyakan energi panas (60-70%) dilepaskan ke lingkungan. 2. Kebocoran radioaktivitas (emisi dan buangan radioaktif) 3. Pengangkutan limbah radioaktif; 4. Kecelakaan reaktor nuklir;

Selain itu, pembangkit listrik tenaga batu bara menghasilkan pelepasan zat radioaktif dengan jumlah spesifik yang lebih besar (per unit listrik yang dihasilkan). Batubara selalu mengandung zat radioaktif alami; ketika batubara dibakar, hampir seluruhnya masuk ke dalamnya lingkungan luar. Di mana aktivitas tertentu emisi dari pembangkit listrik tenaga panas beberapa kali lebih tinggi dibandingkan pembangkit listrik tenaga nuklir

Volume limbah radioaktif sangat kecil, sangat kompak, dan dapat disimpan dalam kondisi yang menjamin tidak adanya kebocoran ke luar.

Biaya pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir kira-kira sama dengan biaya pembangunan pembangkit listrik tenaga panas, atau sedikit lebih tinggi. PLTN Bilibino adalah satu-satunya pembangkit listrik tenaga nuklir di zona permafrost.

Pembangkit listrik tenaga nuklir lebih ekonomis dibandingkan pembangkit listrik tenaga panas konvensional, dan yang terpenting, jika dioperasikan dengan benar, pembangkit tersebut merupakan sumber energi yang ramah lingkungan.

Atom yang damai harus hidup! Daya nuklir, setelah mengalami pelajaran sulit dari Chernobyl dan kecelakaan lainnya, terus berkembang, memastikan keamanan dan keandalan maksimum! Pembangkit listrik tenaga nuklir menghasilkan listrik dengan cara yang paling ramah lingkungan. Jika masyarakat mengoperasikan pembangkit listrik tenaga nuklir secara bertanggung jawab dan kompeten, maka masa depan akan bergantung pada energi nuklir. Masyarakat tidak perlu takut dengan atom yang damai, karena kecelakaan terjadi karena kesalahan manusia.

Argumen utama yang mendukung pengembangan energi nuklir adalah relatif murahnya energi dan sedikitnya jumlah limbah. Dalam hal per unit energi yang dihasilkan, limbah dari pembangkit listrik tenaga nuklir ribuan kali lebih sedikit dibandingkan pembangkit listrik tenaga panas berbahan bakar batubara (1 gelas uranium-235 menghasilkan jumlah energi yang sama dengan 10 ribu ton batubara). Keunggulan pembangkit listrik tenaga nuklir adalah tidak adanya emisi karbon dioksida ke atmosfer, yang menyertai produksi listrik ketika sumber energi berbasis karbon dibakar.

Hari ini sudah cukup jelas kapan operasi normal Di pembangkit listrik tenaga nuklir, risiko lingkungan saat menghasilkan energi jauh lebih rendah dibandingkan di industri batu bara.

Menurut perhitungan kasar, penutupan pembangkit listrik tenaga nuklir yang ada akan membutuhkan tambahan 630 juta ton batu bara untuk dibakar setiap tahunnya, yang akan menyebabkan pelepasan 2 miliar ton karbon dioksida dan 4 juta ton abu beracun dan radioaktif ke dalam pembangkit listrik tenaga nuklir. suasana. Mengganti pembangkit listrik tenaga nuklir dengan pembangkit listrik tenaga panas akan menyebabkan peningkatan angka kematian sebesar 50 kali lipat polusi atmosfer. Untuk mengekstraksi tambahan karbon dioksida dari atmosfer, perlu dilakukan penanaman hutan di area yang 4-8 kali lebih luas dari wilayah Republik Federal Jerman.

Energi nuklir mempunyai lawan yang serius. Hal ini dipandang tidak kompetitif oleh karya terbaru L.Brown (Brown, 2001). Argumen yang menentang pengembangan energi nuklir adalah sulitnya menjamin keamanan penuh siklus bahan bakar nuklir, serta risiko kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir. Sejarah perkembangan energi nuklir dibayangi oleh kecelakaan parah yang terjadi di Kyshtym dan Chernobyl. Namun, kemungkinan kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir modern sangatlah rendah. Jadi, di Inggris jumlahnya tidak lebih dari 1:1.000.000. Di Jepang, pembangkit listrik tenaga nuklir baru sedang dibangun (termasuk yang terbesar di dunia, Fukushima) di daerah yang berbahaya secara seismik di pesisir laut.

Prospek energi nuklir.

Menipisnya sumber daya energi karbon, peluang terbatas sumber energi berdasarkan sumber energi terbarukan dan meningkatnya permintaan energi mendorong sebagian besar negara di dunia menuju pengembangan energi nuklir, dan pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir dimulai di negara-negara berkembang Amerika Selatan, Asia dan Afrika. Pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir yang sebelumnya ditangguhkan kini dilanjutkan kembali bahkan di negara-negara yang terkena dampak bencana Chernobyl - Ukraina, Belarus, dan Federasi Rusia. Pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir di Armenia dilanjutkan.

Tingkat teknologi energi nuklir dan keamanan lingkungannya semakin meningkat. Proyek telah dikembangkan untuk pengenalan reaktor baru yang lebih ekonomis yang mampu menggunakan uranium 4-10 kali lebih sedikit per unit listrik dibandingkan reaktor modern. Isu penggunaan thorium dan plutonium sebagai “bahan bakar” sedang dibahas. Ilmuwan Jepang percaya bahwa plutonium dapat dibakar tanpa residu dan pembangkit listrik tenaga nuklir yang menggunakan plutonium dapat menjadi yang paling ramah lingkungan karena tidak menghasilkan limbah radioaktif (RAW). Oleh karena itu, Jepang secara aktif membeli plutonium yang dilepaskan selama pembongkaran hulu ledak nuklir. Namun, untuk mengubah pembangkit listrik tenaga nuklir menjadi bahan bakar plutonium, diperlukan modernisasi reaktor nuklir yang mahal.

Siklus bahan bakar nuklir sedang berubah, mis. totalitas semua operasi yang menyertai ekstraksi bahan mentah bahan bakar nuklir, persiapannya untuk pembakaran di reaktor, proses memperoleh energi dan pengolahan, penyimpanan dan pembuangan limbah radioaktif. Di beberapa negara Eropa dan Federasi Rusia, transisi sedang dilakukan ke siklus tertutup, di mana lebih sedikit limbah radioaktif yang dihasilkan, karena sebagian besar limbah tersebut dibakar setelah pengolahan. Hal ini memungkinkan tidak hanya untuk mengurangi risiko kontaminasi radioaktif terhadap lingkungan (lihat 10.4.4), tetapi juga untuk mengurangi konsumsi uranium, yang sumber dayanya dapat habis, hingga ratusan kali lipat. Dalam siklus terbuka, limbah radioaktif tidak diolah melainkan dibuang. Ini lebih ekonomis, tetapi tidak ramah lingkungan. Pembangkit listrik tenaga nuklir AS saat ini beroperasi sesuai dengan skema ini.

Secara umum, masalah pengolahan dan pembuangan limbah radioaktif yang aman secara teknis dapat diselesaikan. Mendukung pengembangan energi nuklir di tahun terakhir Club of Rome juga angkat bicara, yang para ahlinya merumuskan posisi berikut: “Minyak terlalu mahal, batu bara terlalu berbahaya bagi alam, kontribusi sumber energi terbarukan terlalu kecil, satu-satunya peluang adalah tetap berpegang pada opsi nuklir.”

Keunggulan energi nuklir dibandingkan dengan jenis produksi energi lainnya sudah jelas. Daya yang tinggi dan biaya energi akhir yang rendah membuka prospek besar bagi pengembangan energi nuklir dan pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir. Di sebagian besar negara di dunia, keunggulan energi nuklir masih diperhitungkan hingga saat ini - semakin banyak unit pembangkit listrik yang dibangun dan kontrak dibuat untuk pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir di masa depan.

Salah satu keunggulan utama energi nuklir adalah profitabilitasnya. Hal ini disebabkan oleh banyak faktor, dan yang terpenting adalah rendahnya ketergantungan terhadap transportasi bahan bakar. Mari kita bandingkan pembangkit listrik tenaga panas dengan kapasitas 1 juta kW dan unit pembangkit listrik tenaga nuklir dengan daya setara. Pembangkit listrik tenaga panas membutuhkan 2 hingga 5 juta ton bahan bakar per tahun, biaya pengangkutannya bisa mencapai 50% dari biaya energi yang dihasilkan, dan pembangkit listrik tenaga nuklir perlu mengirimkan sekitar 30 ton uranium. yang hampir tidak akan berdampak pada harga akhir energi.

Selain itu, salah satu keunggulan energi nuklir adalah penggunaan bahan bakar nuklir tidak dibarengi dengan proses pembakaran dan pelepasan zat berbahaya dan gas rumah kaca ke atmosfer, yang berarti pembangunan fasilitas pemurnian emisi ke atmosfer yang mahal. tidak akan diperlukan. Seperempat dari seluruh emisi berbahaya ke atmosfer berasal dari pembangkit listrik tenaga panas, yang memiliki dampak yang sangat negatif terhadap situasi lingkungan kota-kota yang terletak di sekitarnya, dan keadaan atmosfer secara umum. Kota-kota yang terletak dekat dengan pembangkit listrik tenaga nuklir yang beroperasi secara normal sepenuhnya merasakan manfaat energi nuklir dan dianggap sebagai salah satu yang paling ramah lingkungan di semua negara di dunia. Mereka melakukan pemantauan terus-menerus terhadap keadaan radioaktif bumi, air dan udara, serta analisis flora dan fauna - pemantauan terus-menerus seperti itu memungkinkan untuk menilai secara realistis pro dan kontra energi nuklir dan dampaknya terhadap ekologi bumi. wilayah. Perlu dicatat bahwa selama pengamatan di daerah di mana pembangkit listrik tenaga nuklir berada, penyimpangan latar belakang radioaktif dari normal tidak pernah dicatat, kecuali dalam keadaan darurat.

Manfaat energi nuklir tidak hanya sampai disitu saja. Dalam konteks kekurangan energi dan menipisnya cadangan bahan bakar karbon, pertanyaan tentang cadangan bahan bakar untuk pembangkit listrik tenaga nuklir tentu saja muncul. Jawaban atas pertanyaan ini sangat optimis: cadangan uranium dan unsur radioaktif lainnya menipis kerak bumi jumlahnya mencapai beberapa juta ton, dan pada tingkat konsumsi saat ini, jumlah tersebut dapat dianggap tidak ada habisnya

Namun manfaat energi nuklir tidak hanya mencakup pembangkit listrik tenaga nuklir. Energi atom saat ini digunakan untuk tujuan selain memenuhi kebutuhan penduduk dan industri. energi listrik. Oleh karena itu, manfaat energi nuklir bagi armada kapal selam dan kapal pemecah es nuklir tidak bisa dilebih-lebihkan. Penggunaan mesin nuklir memungkinkan hal tersebut untuk waktu yang lama ada secara mandiri, bergerak dalam jarak berapa pun, dan kapal selam dapat bertahan di bawah air selama berbulan-bulan. Saat ini, dunia sedang mengembangkan pembangkit listrik tenaga nuklir bawah tanah dan terapung serta mesin nuklir untuk pesawat ruang angkasa.

Mengingat keunggulan energi nuklir, kita dapat dengan aman mengatakan bahwa di masa depan umat manusia akan terus menggunakan kemampuan energi atom, yang jika ditangani dengan hati-hati, akan mengurangi polusi lingkungan dan praktis tidak mengganggu keseimbangan ekologi di planet kita. Namun keunggulan energi nuklir telah memudar secara signifikan di mata masyarakat dunia setelah dua kecelakaan serius: di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl pada tahun 1986 dan di pembangkit listrik tenaga nuklir Fukushima-1 pada tahun 2011. Skala insiden ini sedemikian rupa sehingga dampaknya menutupi hampir seluruh manfaat energi nuklir, diketahui umat manusia. Bagi sejumlah negara, tragedi di Jepang menjadi dorongan untuk menata ulang strategi energi mereka dan mengalihkan penekanan ke arah penggunaan sumber energi alternatif.