Состояние ядерной энергетики в России и за Рубежом

Энергия является неотъемлемой частью повседневной жизни людей во всём мире. Без достаточного количества чистой безопасной энергии не сможет функционировать как экономика, так и современное общество. При получении такой энергии приходится сталкиваться с двумя основными проблемами: изменение климата и энергетическая безопасность.
Изменение климата представляет собой значительный риск для мировой экосистемы, мировой экономики и человеческой популяции. Деятельность человека и, в частности выбросы парниковых газов, таких как двуокись углерода, изменяют климат в мире. Около 40% мировых выбросов углекислого газа были созда ны генерацией электроэнергии, получаемой путем сжигания ископаемых органических источников топлива – угля, нефти, газа.
В течение XX века в структуре потребления топлива и эн ...

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1. Роль ядерной энергетики в современном энергобалансе. . . . . . . . . . . 3
2. Современное состояние ядерной энергетики за рубежом . . . . . . . . . . 8
3. Современное состояние атомной энергетики в России . . . . . . . . . . . 13
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Источники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Развитие мировой экономики связано с использованием различных энергетических ресурсов. Все этапы научно-технического прогресса, интенсификация общественного производства, повышение качества продукции, улучшение условий труда и другие экономические характеристики зависят от формирования энергетической отрасли.
Добыча топлива и потребление энергии постоянно растут. Выработка электроэнергии из расчета на душу населения в разных странах существенно колеблется: от 28 тыс. кВт-ч в Норвегии до 10-20 кВт- ч в ряде африканских стран.
Как видно из рисунка 1 больше половины мирового производства электроэнергии (62%) приходится на тепловые электростанции (ТЭС), гидроэлектростанции (ГЭС) и атомные электростанции (АЭС) занимают практически одинаковую долю (20 и 18%, соответственно) и около 1% приход ится на использование альтернативных источников энергии (геотермальные, приливные, солнечные, ветровые электростанции).
Больше всего электроэнергии на ТЭС вырабатывают США, Китай, Россия, Япония и ФРГ. Вместе с тем в большинстве стран доля ТЭС в энергетической структуре перестала расти. Во многом это объясняется экологическими проблемами, связанными с загрязнениями атмосферу. Однако, экологически чистые ГЭС используют порядка 15% мирового гидропотенциала, что создаёт х орошие перспективы для развития гидроэнергетики. Вместе с тем, в экономически развитых странах этот потенциал использован уже в значительно большей степени (в США на 60, в Японии почти на 70% и в Западной Европе более чем на 75%). Такая же ситуация сложила сь и в европейской части России.


Рисунок 1. – Структура источников мирового производства электроэнергии

Мировую атомную энергетику в настоящее время представляют около 450 атомных реакторов, работающих в 28 странах. За небольшим исключением, все они ра сположены в экономически развитых странах. При этом страны мира существенно различаются по доле АЭС в общей выработке электроэнергии. Во Франции эта доля составляет 77, в Бельгии – 57, в Швеции – 47%, тогда как в США – 19% и в России –11%.
Альтернативные источники пока обеспечивают лишь очень небольшую часть мировой потребности в электроэнергии. Только в некоторых странах Центральной Америки, на Филиппинах и в Исландии существенное значение имеют геотермальные электростанции.
В то же время мировой энергет ический спрос значительно увеличится в ближайшие десятилетия вследствие экономического и демографического роста, особенно в развивающихся странах. Если нынешние тенденции не изменятся, то спрос на энергию будет удовлетворяться в основном за счёт сжигания и скопаемого топлива и, следовательно, наращивания выбросов углекислого газа и связанного с этим риском глобального потепления. Чтобы ограничить эти выбросы и перейти к низкоуглеродным энергетическим технологиям, действия по изменению этой тенденции в настоя щее время необходимы более чем когда-либо. Одним из основных направлений решения этих проблем является развитие ядерной энергетики.

100
Дальний Восток
43,5
74,3
2,7
15,2
5,4
10,2
0,5
0,4
52,0
100
Всего в мире
139,6
67,2
11,8
17,7
28,3
14,0
2,8
1,2
182,5
100
a) В столбце "Тепловые" объединены твердые и жидкие виды топлива, газы, биомасса и отходы.
b) В столбце "Возобновляемые виды" объединены ресурсы, использующие геотермальную энергию, энергию ветра, солнечную энергию и приливную энергию.
На рисунке 2 показано количество эксплуатируемых энергоблоков и их мощность в MВт (э.) по странам мира.
1(http://pris.iaea.org/Public/WorldStatistics/).
Рисунок 2. – Число ядерных энергоблоков, эксплуатируемых в странах мира
Необходимо отметить, что до аварии в Японии на АЭС "Фукусима-1" в эксплуатации во всём мире находилось 440 ядерных энергоблоков и 65 ядерных энергоблоков находилось на стадии строительства. Строительство ещё 150 ядерных энергоблоков планировалось осуществить в ближайшие 10 лет и более 200 проектов предполагалось реализовать в более длительной перспективе.
На рисунке 3 показано число строящихся в мире ядерных энергоблоков по странам и их мощность.
Рисунок 3. – Число строящихся ядерных энергоблоков по странам (в MWt ).
Наиболее мощной в мире АЭС является Kashiwazaki Kariva (Япония) мощностью свыше 8 ГВт (7 реакторов с установленной мощностью 110-135 MWt). Запорожская АЭС (Украина), наиболее мощная в Европе, обладает мощностью 6 ГВт (6 реакторов). Наибольшее количество АЭС (63 АЭС, 104 энергоблока) эксплуатируется в США. Второе место занимает Франция (19 АЭС, 58 энергоблоков), третье место – Япония (до аварии 2011 г. на АЭС "Фукусима-1" там эксплуатировалось 54 энергоблока).
Для сравнения: в настоящее время на территории бывшего СССР эксплуатируется 39 ядерных энергоблоков. 33 из них находятся в России (10 АЭС), 15 – в Украине (4 АЭС) и 1 энергоблок в Армении.
Проектируемые ранее реакторы 1 и 2 поколения были ориентированы на период эксплуатации 30-40 лет, и к настоящему времени многие из них уже проработали этот срок, однако находятся в рабочем состоянии. Во многих странах, после изучения состояния энергоблоков и проведения модернизации решаются вопросы продления лицензий на их эксплуатацию еще на 5-20 лет. Например, недавно Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) выдала разрешение продлить на двадцать лет лицензию на эксплуатацию АЭС "Pilgrim" в штате Массачусетс. Это, в свою очередь, требует от эксплуатирующей компании проведения мероприятий по управлению ресурсом материалов и оборудования, а также принятия мер по повышению безопасности АЭС "Pilgrim" в течение продленного срока эксплуатации. Современные реакторы поколения 3 и 3+ рассчитаны на срок эксплуатации 50-60 лет.
Разработанные разными странами типы и конструкции реакторов с разными замедлителями и теплоносителями стали основой национальной энергетики. Так, в США основными стали корпусные водо-водяные реакторы с водой под давлением (PWR) и кипящие водо-водяные реакторы (BWR), в Канаде – тяжеловодные реакторы на природном уране (PHWR), в бывшем СССР – корпусные водо-водяные реакторы с водой под давлением (ВВЭР, аналог PWR западного дизайна) и уран-графитовые кипящие реакторы (LWGR-РБМК), в Великобритании – газо-графитовые реакторы, в качестве теплоносителя использующие СО2 (GCR, AGR).
В процессе быстрого развития ядерной энергетики из двух основных типов энергетических ядерных реакторов – на тепловых и быстрых нейтронах – наибольшее распространение в мире получили реакторы на тепловых нейтронах. В таблице 2 показано число реакторов по типам.
Из таблицы следует, что наибольшее распространение в мире получили корпусные водо-водяные реакторы с водой под давлением типа PWR или аналогичные им реакторы российского дизайна типа ВВЭР. В настоящее время ведется строительство данного типа реакторов уже поколения 3 и 3+. На втором месте стоят кипящие водо-водяные реакторы типа BWR. Вводятся усовершенствованные реакторы этого типа ABWR и ESBWR/ Строительство реакторов типа GCR и РБМК в настоящее время прекращено, но несколько реакторов этого типа еще эксплуатируются. В будущем для осуществления закрытого ядерного цикла будет наращиваться строительство реакторов типа FBR.
Таблица 2. – Количество реакторов различных типов и их установленная мощность
Обозначение типа реактора
Тип реактора
Число реакторов, ед.
Общая мощность (тыс. э.)
BWR
Кипящий водо-водя-ной реактор
84
77,7
FBR
Реактор на быстрых нейтронах
2
0,58
GCR
Газо – графитовый реактор
16
8,55
LWGR(РБМК)
Водяной реактор с графитовым замедлителем
15
10,22
PHWR
Реактор с тяжелой водой
47
23,14
PWR
Водо-водяной ре-актор с водой под давлением
272
250,29
Всего
436
370,50
2. Современное состояние ядерной энергетики за рубежом
В десятилетие, предшествовавшее аварии на АЭС "Фукусима", атомная энергетика рассматривалась как одна из ключевых технологий производства электроэнергии для поддержки перехода от энергетических систем на основе сжигания ископаемого топлива к низкоуглеродным системам.
Однако авария на японской АЭС "Фукусима-1", привела к серьёзным последствиям для мировой ядерной энергетики. Ряд стран заявили о пересмотре своих планов по строительству АЭС. В числе тех, кто решил отказаться от строительства АЭС на своей территории, есть и страны, в которых до этого времени не эксплуатировались ядерные энергоблоки, но они заявляли о намерениях развивать ядерную энергетику. К таким странам относятся Венесуэла, Таиланд и др.
В то же время, большое количество стран, включая развивающиеся страны, желающие начать ядерно-энергетические программы, подтвердили свое намерение полагаться на ядерную энергию для удовлетворения потребности в электроэнергии и сокращения выбросов углерода.
В таблице 3 все 30 стран, имеющих АЭС, сгруппированы, что позволяет судить о возможных дальнейших планах каждой из них.
Таблица 3. – Позиции групп стран с действующими АЭС в отношении их дальнейшего развития
Описание группы
Число стран
Намерены постепенно выводить АЭС из эксплуатации по мере завершения срока их службы или достижения ими согласованного уровня совокупной энерговыработки
2
Анализируют энергетические потребности и учитывают ядерную энергетику в качестве возможного варианта их удовлетворения
5
Разрешают выдвигать предложения о сооружении новых станций, но не стимулируют этот процесс
4
Поддерживают строительство новой/новых АЭС
5
Строится/строятся новые станция/станции
13
Европа. 20 апреля 2011 года парламент Италии принял закон об отказе от развития ядерной энергетики в стране, что стало прямым следствием влияния аварии на японской АЭС. Решение о приостановке эксплуатации 7 ядерных блоков, которые были построены до 1980 года, приняло правительство Германии. Полностью отказаться от ядерной энергетики Германия планирует к 2022 г.
Швейцария также приняла решение приостановить реализацию новых проектов строительства ядерных энергоблоков.
Европа не собирается расставаться с ядерной энергетикой. По сообщению независимого информационного ресурса Nuclear.ru шестнадцать стран ЕС создали неформальное объединение в поддержку развития ядерной генерации. Новое объединение будет выступать с совместными инициативами по устойчивому развитию ядерной энергетики, что предполагает повышение ядерной безопасности, развитие НИОКР в сфере ядерной энергетики, решение проблем вывода из эксплуатации объектов использования ядерной энергии и обращения с ОЯТ и РАО.
Эти вопросы обсуждались на первой встрече на уровне министров, отвечающих за энергетическую политику, которая прошла в Париже 10 февраля текущего года. Участниками встречи в Париже стал ряд стран ЕС, эксплуатирующих атомные станции (Франция, Великобритания, Швеция, Испания, Чехия, Словакия, Словения, Венгрия, Румыния, Финляндия, Болгария, Нидерланды), а также некоторые государства, планирующие строительство АЭС (Польша, Литва, Эстония, Латвия). Государства с развитой ядерной генерацией энергии, предполагающие поэтапный отказ от ядерной энергии (Германия, Бельгия, Швейцария), не приняли участие в мероприятии.
Украина также не меняет своих планов по развитию ядерной энергетики. Строительство новой АЭС, вместо выведенной из эксплуатации Игналинской АЭС, планирует Литва совместно с Латвией и Эстонией. Ближний и Средний Восток. О строительстве второй атомной электростанции, помимо существующей сейчас Бушерской АЭС, объявил 26 мая Иран). Помимо Ирана, наиболее вероятными хозяевами будущих реакторов в регионе являются страны Персидского залива — члены Совета по сотрудничеству (GCC): Кувейт, Саудовская Аравия, Бахрейн, Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ), Катар и Оман, которые в течение приблизительно пяти лет изучают возможные ядерные программы. Египет проявляет интерес к ядерной энергетике в течение ряда десятилетий и еще в 1955 г. учредил свою Комиссию по атомной энергии. (Атомная техника за рубежом №1, 2012.)
Не отменяют своих программ развития ядерной энергетики Китай и Индия. В Китае в настоящее время начато строительство 26 ядерных энергоблоков, в Индии – 7.
США. По прошествии нескольких месяцев (менее года) после аварии на АЭС Fukushima США также решили продолжить ядерную программу, прерванную на 30-лет (начиная с 1979 года свернутую после тяжелой аварии на АЭС Three Mile Island).
Комиссия по ядерному регулированию США (NRC) выдала лицензию Southern Company на строительство в феврале 2012 г. в штате Джорджия двух блоков новой атомной станции Vogtle-3, Vogtle -4 с реакторами АР-1000 Westinghouse Electric Company.
Две компании (South Carolina Electric & Gas Company и Santee Cooper) получили от той же Комиссии по ядерному регулированию получили комбинированную лицензию на строительство 2-го и 3-го энергоблоков на АЭС Virgil C. Summer в Южной Каролине, тоже с реакторами АР-1000.
Эти блоки будут построены по соседству с первым уже действующим с 1984 блоком этой станции (PWR номинальной мощностью 972 MWt (нетто), разработанных теми же компаниями).
Проект АР-1000, получивший в 2011 г. одобрение от NRC, является так называемым "дополнительным" проектом. Первоначальный проект данного реактора был сертифицирован в США в январе 2006 г. после четырехлетнего рассмотрения регуляторами. Однако уже в мае 2007 г. компания Westinghouse подала заявку на сертификацию дополнительной версии проекта.
Строительство третьего и четвертого блоков АЭС Vogtle по плану будет завершено в 2016 и 2017 г. соответственно. Коммерческая эксплуатация этих блоков ожидается между 2017 и 2019 гг.
Следовательно, лицензирование строительства 4-х новых блоков говорит о том, что США хотят сохранить сферу ядерной энергетики в топливно-энергетическом балансе даже в условиях относительно благоприятной конъюнктуры на рынке природного газа (Бюллетень Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”, апрель 2012).
Первоначальным ответом японских государственных органов на аварию на АЭС Fukushima было решение временно приостановить работу всех 35 японских реакторов на тот момент проходящих плановую проверку безопасности. Дополнительно, блоки, срок проверки которых наступал позже, также должны были оставаться в состоянии останова до получения разрешения на пуск.
В результате к началу мая этого года в эксплуатации находился всего один ядерный энергоблок Tomari-3. Он был остановлен на плановую проверку 5 января 2011 г., а разрешение на эксплуатацию получил 7 марта, всего за четыре дня до землетрясения. В августе 2011 г. после прохождения стресс-тестов блок начал эксплуатацию в нормальном режиме. 5 мая с.г. он остановлен на планово-предупредительный ремонт, и в настоящее время Японии вообще не осталось действующих атомных станций.
Между тем реальной альтернативы АЭС в стране, где до марта 2011 г. почти треть электроэнергии была ядерной, сейчас не существует. Дефицит электроэнергии, вызванный закрытием АЭС, может вызвать сокращение производства. В связи с этим правительство Японии намерено возобновить работу ядерных энергоблоков, успешно прошедших проверку безопасности.
Государственное Агентство по ядерной и промышленной безопасности Японии постановило провести двухэтапные стресс-тесты на всех АЭС. Комплексная оценка безопасности включает в себя предварительную оценку способности станции противостоять запроектным авариям, а также должна учитывать результаты стресс-тестов в Европе и выводы японского комитета по расследованию причин аварии на АЭС Fukushima-1.
Решение о возобновлении эксплуатации двух (№ 3 и № 4) из четырех энергоблоков АЭС Ohi, расположенной в префектуре Фукуи и закрытой в июле 2011, правительство Японии приняло 16 апреля.
3. Современное состояние атомной энергетики в России