Мировой опыт развития атомной энергетики

Мировой опыт развития атомной энергетики

атомный энергетика экономический В мире почти 1,7 млрд. человек не имеют доступа к электроэнергии, и прогнозные показатели числа людей, которые не будут иметь доступа к ней до 2030 года, остаются для ряда регионов мира высокими. При этом население Земли растет. Ожидается, что к 2050 году оно достигнет 8−10 млрд. человек.

В интересах устойчивого развития человечества требуется своевременная разработка экономически, экологически и технологически приемлемой структуры энергопроизводства.

Энергопотребление на планете растет с каждым годом при одновременном истощении разведанных сырьевых ресурсов, удорожании их добычи и транспортировки. По прогнозам, к 2030 году мировые энергетические потребности увеличатся не менее чем на 50−60%.

Наряду с ростом энергопотребления имеет место катастрофически быстрое исчерпание самых легкодоступных и удобных органических энергоносителей — газа и нефти. По прогнозным расчетам, сроки их запасов сегодня — 50−100 лет. Растущий спрос на энергоресурсы неизбежно ведет к их прогрессирующему удорожанию.

Нередки случаи, когда цены и квоты на важнейшие энергоносители используются в качестве рычага политического давления в международных отношениях.

Атомная энергетика является одним из основных мировых источников энергообеспечения. По данным Международного агентства ООН по атомной энергии (МАГАТЭ), более 18% электроэнергии, вырабатываемой в мире, производится на ядерных реакторах.

МАГАТЭ создано в 1957 году по решению Генеральной Ассамблеи ООН в целях развития международного сотрудничества в области мирного использования атомной энергии. Республика Беларусь является одним из государств — основателей МАГАТЭ. Штаб-квартира Агентства находится в г. Вене (Австрия). В организацию входит 144 государства. Основной уставной целью МАГАТЭ является стремление к достижению более скорого и широкого использования атомной энергии для поддержания мира, здоровья и благосостояния во всем мире.

Развитие мирной ядерной энергетики началось в 1954 году с введения в эксплуатацию первой атомной электростанции в г. Обнинске (СССР). Авария на Чернобыльской АЭС замедлила темпы развития ядерной энергетики: некоторые страны объявили мораторий на строительство новых АЭС. Понадобилось время для повышения безопасности действующих атомных электростанций и разработки более безопасных атомных реакторов. К настоящему времени атомная энергетика успешно преодолела кризис и смогла продемонстрировать свою жизнеспособность, экологическую привлекательность и возможность безопасного и конкурентоспособного обеспечения энергопотребностей общества. Только в 2000;2005 гг. в строй было введено 30 новых реакторов. Сегодня в мире насчитывается около 440 ядерных реакторов общей мощностью свыше 365 тыс. МВт, которые расположены более чем в 30 странах. Основные генерирующие мощности сосредоточены в Западной Европе и США. В первую пятерку государств, которые большую часть своих потребностей в электроэнергии удовлетворяют за счет АЭС, входят Литва (80,6%), Франция (77%), Словакия (57,8%), Бельгия (56%) и Швеция (49,2%). Атомные станции работают в 15 из 27 стран — членов Евросоюза и производят около трети вырабатываемой в ЕС электроэнергии. Наибольшим количеством ядерных энергоблоков располагают США (104), Франция (59), Япония (53), Россия (30) и Великобритания (27). В десятке самых богатых стран мира только Италия не имеет своих АЭС, успешно пользуясь французскими.

Основным элементом атомной электростанции является ядерный реактор — источник энергии на ядерном топливе, в котором под действием свободных нейтронов осуществляется управляемая цепная реакция деления тяжелых ядер (ядерного топлива). Энергоблок на атомной электростанции включает в себя реактор, парогенераторы, турбины и служит для преобразования энергии ядерного топлива в электрическую. На атомных электростанциях устанавливается, как правило, 2−6 энергоблоков, в зависимости от необходимой потребности в электроэнергии.

Сегодня в 12 странах строится 29 реакторов общей мощностью около 25 тыс. МВт. Большинство из них сооружается в азиатском регионе, потребности которого в электричестве оказывают мощное воздействие на процессы, происходящие на энергетическом рынке. В целом потребление электроэнергии в мире увеличивается примерно такими же темпами, как и экономический рост. Из-за роста цен на нефть, который побуждает страны искать более дешевые виды энергии, рыночный потенциал ядерной энергетики никогда не был столь высоким, как сегодня.

Большая часть выбросов в атмосферу происходит при сжигании органического топлива. В результате эксплуатации, например, угольных электростанций в атмосферу ежегодно попадает около 24 млрд. т. углекислого газа. В отличие от электростанций, работающих на органическом топливе, АЭС не выбрасывают в атмосферу загрязняющих веществ, которые негативно влияют на здоровье людей, являются причиной образования смога и разрушительно воздействуют на озоновый слой, способствуя глобальному потеплению. Вступивший в силу Киотский протокол к Рамочной конвенции ООН об изменении климата, который подписало большинство стран мира, фактически ставит ограничения на сжигание углеводородного топлива, лимитируя выброс в атмосферу углекислого газа. Согласно его требованиям, 39 промышленно развитых стран обязаны сократить выбросы углекислого газа и еще пяти веществ, присутствие которых в атмосфере угрожает повышением температуры на планете.

Эксперты МАГАТЭ подсчитали, что если одновременно закрыть все действующие АЭС, то их замещение тепловыми электростанциями приведет к дополнительным выбросам в атмосферу свыше 600 млн. т. углекислого газа в год. О том, что АЭС наносят значительно меньший вред окружающей среде, чем теплоэлектростанции, свидетельствует пример Франции — лидера в использовании атомной энергии и самого крупного ее экспортера. В этой стране показатель выбросов в атмосферу связанных с энергетикой парниковых газов — один из самых низких среди развитых стран: 1,68 т на жителя Франции против 2,4 т в Великобритании, 2,8 т — в Германии, 5,6 т — в США.

Вероятность тяжелых аварий на АЭС нового поколения практически сведена к нулю. Многоуровневые системы безопасности современных реакторов не позволяют техническим сбоям перерасти в серьезные повреждения ни при каких обстоятельствах, даже в случае гипотетической аварии с расплавлением активной зоны реактора. Внутренняя металлическая оболочка защищает окружающую среду и людей от радиации, а наружная предохраняет реактор от нежелательного воздействия извне. Реактор не пострадает в случае землетрясения, урагана, наводнения, взрыва и даже падения самолета. Кроме активных систем безопасности, энергоблоки нового поколения оснащены пассивными системами, для приведения в действие которых не требуется вмешательство оператора и подвод энергии. Их безопасность основана на многобарьерной защите, предотвращающей выход радиоактивных продуктов деления в окружающую среду. Первым барьером является топливная таблетка, которая задерживает 98% радиоактивных продуктов деления; второй барьер — герметичная оболочка тепловыделяющего элемента; третий — прочный корпус реактора, толщина стенок которого достигает 25 см и более; четвертый барьер — герметичная защитная оболочка, предотвращающая выход радиоактивности в окружающую среду (представляет собой конструкцию из двух концентрически расположенных прочных оболочек, одновременное повреждение которых практически исключается). Роль защитной оболочки видна из сравнения последствий двух крупных аварий на АЭС — на американской Три-Майл-Айленд (28 марта 1979 г.) и на 4-м блоке Чернобыльской АЭС (26 апреля 1986 г.). В обоих случаях вследствие ошибочных действий персонала произошло расплавление активной зоны ядерных реакторов, однако поскольку энергоблоки американских станций находились под защитной оболочкой, то авария на этой АЭС была лишь аварией на данном энергоблоке и не носила глобального характера.

Ядерное топливо имеет в миллионы раз большую концентрацию энергии и неисчерпаемые ресурсы, а отходы атомной энергетики — относительно малые объемы и могут быть надежно локализованы.

Один грамм урана дает столько же энергии, сколько 3 т угля. Объемы ядерных отходов, образующихся в ходе нормальной работы АЭС, весьма незначительны, причем наиболее опасные из них можно «сжигать» прямо в ядерных реакторах. Стоимость электричества, произведенного на АЭС, ниже, чем на большинстве электростанций иных типов. По данным МАГАТЭ, в среднем на производство 1 МВт электроэнергии из атомного топлива уходит около 21−31 долл., из угля — 25−50 долл., из газа — 37−60 долл. Сейчас по мере удорожания нефти эта разница становится все более ощутимой.

Подсчитано, что если цена ядерного топлива возрастет в 2 раза, то стоимость электричества, вырабатываемого на АЭС, увеличится всего на 2−4%. Если удвоится цена природного газа или нефти, то стоимость электричества увеличится на 70 и более процентов!

По экспертным оценкам МАГАТЭ, к 2020 году предполагается строительство до 130 новых энергоблоков (по некоторым оценкам, их количество будет значительно больше) общей мощностью 430 тыс. МВт и годовой выработкой электроэнергии до 3 032 млрд. кВт*ч, что может составить до 30% мирового энергобаланса. В Азиатско-Тихоокеанском регионе по перспективным планам лидирует Китай, который к 2020 году собирается увеличить мощности своих АЭС в 4 раза, построив 20−30 новых реакторов. В этой стране строительство атомных станций началось в 1970 году и сейчас успешно развивается, основываясь на французских, канадских и российских технологиях. В настоящее время в Китае в эксплуатации находятся 11 энергоблоков АЭС на шести площадках.

Другой рынок будущего — Индия, которая предполагает к 2020 году значительно увеличить производство электроэнергии, чтобы сохранить темпы своего экономического развития. В стране эксплуатируется 14 ядерных реакторов и принято принципиальное решение о возведении еще 8 новых с привлечением иностранных компаний. Масштабное строительство атомных станций возобновляется в США: Министерство энергетики намерено к 2050 году увеличить количество ядерных энергоблоков в стране до 300 (в настоящее время — 104). Атомная энергия является главным энергетическим ресурсом Японии. Правительство этого государства не видит ей альтернативы с точки зрения стабильного энергообеспечения экономики и населения. В Японии действуют 53 ядерных реактора суммарной мощностью более 44 тыс. МВт. Два реактора находятся в стадии завершения строительства, для восьми подобраны места возведения (их планируется ввести до 2015 года). По прогнозам, суммарная электрическая мощность атомных электростанций в Японии после ввода в строй новых энергоблоков достигнет 70 тыс. МВт. В перспективе долю ядерной энергетики в данной стране планируется довести до 30−40% электрогенерирующих мощностей. Доля же нефти в энергетическом балансе Японии будет снижена с 50% до 40%. Положительные тенденции в развитии ядерной энергетики наметились и в государствах Евросоюза. Так, Швеция решила «продлить жизнь» своих АЭС с 40 до 60 лет и ввести мораторий на программу прогрессивного отказа от ядерной энергии.

Британское правительство намерено удвоить долю АЭС в производстве электроэнергии и обратилось к частному сектору с призывом развивать, строить и эксплуатировать новое поколение ядерных реакторов в 2015;2020 гг. В Германии все чаще поднимается вопрос о пересмотре энергетической политики, направленной на отказ от АЭС. Выбор в пользу атома, сделанный Францией сразу после нефтяного шока 1973 года, превратил ее в одну из крупнейших ядерных держав мира. Уровень энергетической независимости страны сегодня близок к 50%. Например, в 2006 году снабжение энергией обошлось Франции в 46 млрд евро, причем атом позволил сэкономить 13,5 млрд евро на импорте газа. Атом приносит выгоду как компаниям, так и частным лицам. Согласно статистической службе «Евростат», во Франции — самая дешевая промышленная электроэнергия из 15 наиболее развитых государств Евросоюза. Бытовые тарифы на электроэнергию примерно на 20% ниже среднеевропейского уровня. Масштабные инвестиции в ядерную энергетику позволили создать уникальную в мире отрасль, реализующую проекты по развитию АЭС во многих странах мира.

В рамках Программы развития атомной энергетики Россия планирует увеличить долю ядерной энергетики в народнохозяйственном комплексе государства почти в 2,5 раза за счет ввода до 2030 года почти 40 новых блоков. До 2020 года в Российской Федерации построят четыре новые атомные электростанции. Возведение АЭС планируется в Тверской, Нижегородской и Челябинской областях, а также либо в Ярославской, либо в Костромской областях. На данный момент в управлении государственного предприятия «Росэнергоатом» находятся 10 АЭС общей мощностью свыше 20 тыс. МВт. По оценкам специалистов, выполнение указанной программы позволит к 2020 году увеличить долю производства электроэнергии на АЭС до 20−30% в целом по стране и до 25−40% - в европейской части России. Стратегия развития атомной энергетики Украины предусматривает до 2012 года рост производства электроэнергии на АЭС до 102 млрд. кВт*ч. В прошлом году оно составило около 195 млрд. кВт*ч, из них свыше 90 млрд. кВт*ч было произведено на атомных электростанциях. В Украине эксплуатируется 15 энергоблоков на Запорожской, Южно-Украинской, Ровненской и мельницкой АЭС. Рассматриваются предложения по строительству четырех-пяти новых энергоблоков.

Президент Казахстана Н. А. Назарбаев в своем ежегодном послании гражданам страны отметил необходимость развития атомной энергетики и осуществления разработки технико-экономического обоснования строительства первой атомной электростанции в республике.

Серьезно рассматривают развитие атомной энергетики и ряд других государств, не имеющих собственной атомной генерации: Италия, Польша, Турция, Египет, Марокко, Чили, Нигерия, Бангладеш, Индонезия, Вьетнам, Таиланд, Австралия, Новая Зеландия.