Глобальная энергетическая безопасность. Перспективы развития атомной отрасли.

Оглавление
Введение
Глава 1. Глобальная энергетическая безопасность
1.1. Важность энергии для человеческой цивилизации
1.2. Виды энергоресурсов
1.3. Структура мировых запасов энергоресурсов
1.4. Мировое распределение производства и потребления энергии
1.5. Себестоимость производства энергии
1.6. Выводы
Глава 2. Развитие атомной отрасли
2.1. История создания атомной энергетики
2.2. Объёмы запасов уранового сырья
2.3. Себестоимость добычи уранового сырья по регионам
2.4. Атомные электростанции
2.5. Анализ себестоимости производства атомной энергии
2.6. Сравнительный анализ углеводородных и атомных энергетик
2.7. Выводы
Часть 3. Построение модели
3.1. Описание модели, планируемой к достижению цели
3.2. Описание принятых допущений
3.3. Полученные результаты
3.4. Предложения
3.5. Выводы
Заключение
Список литературы

Глобальная энергетическая безопасность. Перспективы развития атомной отрасли.

Геологические (в недрах) запасы суммы категорий «измеренные», «отмеченные» (предварительно оцененные) и «подразумеваемые» без учета экономических ограничений извлечения этих запасов. Подразумеваемые запасы - извлекаемые запасы, подсчитанные по недостаточно разведанным участкам, примыкающим к участкам с измеренными или отмеченными (предварительно оцененными) запасами путем аналогии с последними. Начальные разведанные запасы - общее количество полезного ископаемого, открытое на известных месторождениях, представляющее сумму текущих (остаточных) запасов и накопленной добычи.В России запасы квалифицируют по содержанию урана в породе и затрат на получение готового продукта. Различают прогнозируемые ресурсы категории С1, С2, Р1, Р2, Р3, В+С1 и др.Месторождения урана связаны с протоплатформенными отложениями и структурами активизации докембрийских кристаллических щитов (Витватерсранд и Палабора в ЮАР; Эллиот-Лейк и Атабаска в Канаде; Аллигейтер-Ривер в Австралии, Франсвилль в Габоне и др.), палеозойскими и мезозойскими структурами (Нигер, США и др.). Практически неограниченные ресурсы заключены в фосфоритах Средиземноморской провинции, где содержания урана очень невелики (0,003%), но, учитывая гигантские объемы фосфоритов (100 млрд. т), ресурсы урана могут составить несколько млн.т.На 1 января 2008 г. мировые разведанные запасы урана составляли 3,59 млн. т. Семь ведущих стран-производителей обеспечивают 87% мировой добычи, причем Канада и Австралия - более половины. В 2007 г. по способу добычи рудники распределялись следующим образом: открытые разработки 32%, подземные 38%, подземное выщелачивание ПВ 16%.Канада добывает наибольшую долю урана с рудников (около одной трети мирового снабжения), вслед за ней идет Австралия (в настоящее время 27%).Разведанные российские запасы урана оцениваются в 615 тысяч тонн, а прогнозные ресурсы – в 830 тысяч тонн (2008 г.). К сожалению, многие из них находятся в труднодоступных регионах. Самым крупным среди них является месторождение Элькон на юге Якутии, его запасы исчисляются 344 тыс. т. Около 150 тыс. т - запасы другого месторождения, известного под названием Стельцовское рудное поле в Читинской области. 70 тыс. т.Рис. 2.4. Обзорная карта месторождений урана Российской ФедерацииВо времена РСФСР работали следующие горнодобывающие предприятия: г. Лермонтов, Ставропольский край, разработка и переработка ураномолибденовых руд; пос. Чупа, Карелия, месторождение урансодержащих материалов; Северо-западное побережье Онежского озера, месторождение урансодержащих минералов; Ловозерская тундра, Кольский п-ов. Месторождение урансодержащих минералов; пос. Вишневогорск, Челябинская обл., месторождение урансодержащих минералов; пос. Новогорный, Челябинская обл., месторождение урансодержащих минералов; г. Вихоревка, Иркутская обл., разработка ураноториевых руд; г. Краснокаменск, Читинская обл.. месторождение урановых руд; г. Слюдянка, Иркутская обл., разработка урановых руд; г. Алдан, Якутия, разработка уран- и торийсодержащих руд одновременно с добычей золота.Открытый (карьерный) метод в России сейчас не применяется. Шахтный метод используется на месторождениях урана в Читинской области. Более широко используется технология подземного выщелачивания. Добываемые урансодержащие руды и растворы перерабатываются с целью получения урановых концентратов на месте. Полученный продукт направляются для дальнейшей переработки на ОАО «Чепецкий механический завод».В 2009 в России урановую руду добывала корпорация «ТВЭЛ», включающая три дочерних предприятия: Приаргунское горно-химическое объединение в городе Краснокаменске Читинской области (3 тыс. т/г), ЗАО «Далур» в Курганской области и ОАО «Хиагда» в Бурятии (мощность каждого 1 тыс. тонн урана в год).В Читинской обл. открыты урановые месторождения Аргунское и Жерловое и Берёзовое (Запасы: категория С2 - 3,05 млн. т руды и 3481 т урана при среднем содержании урана в руде 0,114%, прогнозные ресурсы урана Горного месторождения по категории С1 составляют 394 тыс. т руды и 1087 т урана, по С2 - 1,77 млн. т руды и 4226 т урана. Прогнозные ресурсы месторождения категории Р1 составляют 4800 т урана. Запасы Оловского месторождения по категории В+С1 составляют 14,61 млн. т руды и 11 898 т урана.Расположенное в Читинской области (Забайкалье) Стрельцовское рудное поле - включает в себя более десятка месторождений урана (и молибдена), пригодных под шахтный и карьерный способы добычи. Из них самые крупные – Стрельцовское и Тулендевское – имеют запасы по 60 и 35 тыс. тонн соответственно. В настоящее время добыча ведётся шахтным способом на пяти месторождениях силами двух рудников, что обеспечивает 93% производства российского урана (2005). Так неподалеку от города Краснокаменск (460 км к юго-востоку от Читы), добывается 93% российского урана. Добычу осуществляет шахтным способом (ранее использовался и карьерный способ) «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» (ППГХО).2.3. Себестоимость добычи уранового сырья по регионамВ начале первого десятилетия XXI в. стало очевидно, что дефицит потребления энергии, загрязнение окружающей среды, угроза всеобщего потепления на современном этапе развития человечества могут быть компенсированы атомной энергией: этот энергоисточник способен в полном объёме удовлетворить энергетические потребности при обеспечении технической и экологической безопасности. К тому же резкое подорожание традиционных источников энергии обеспечило конкурентоспособность и востребованность атомной энергетики.Необходимо отметить, что все месторождения в мире разбиты на группы по уровню себестоимости добычи урана. Пороговые значения для групп себе стоимости приведены в таблице 2.2.Таблица 2.2Категории себестоимости производства урана на месторожденияхКатегория стоимостиUS $ / кг UUS $ / фунт U3O8Низкая<34≤13Средняя 1-й группы34…5213…20Средняя 2-й группы52…7820…30Высокая 78…13030…50Очень высокая>130>50Сырьевая база всех зарубежных производителей качественно превосходит отечественную. Так, в Канаде, Австралии, Намибии, Нигере добыча урана осуществляется в основном карьерным способом (в России – преимущественно шахтным). Содержание урана в месторождениях Канады более 1 %, в Австралии – 0,3...0,4 %, а в России – 0,1...0,2%. Все балансовые запасы в стране из-за рядового качества руд могут стать рентабельными при цене на уран, превосходящей 80 долл. / кг.Прогнозные ресурсы урана, утверждённые Министерством природных ресурсов Российской Федерации в 1999 г. по состоянию на 01.01.1998 г. составляют 600 тыс. т при цене не выше 80 долл. / кг.На территории России в Читинской области (Стрельцовский урановорудный район) действует наиболее крупное российское предприятие по добыче урана – Приаргунское горно-химическое объединение (ОАО «ППГХО»). В последние годы здесь проведена доразведка и поставлено на баланс 170 тыс. т урана по категории себестоимости 34...52 долл. США за 1 кг урана.Кроме этого, определены ещё три крупных урановорудных района, пригодные для отработки способом подземного выщелачивания – Зауральский, Западно-Сибирский и Витимский.Зауральский урановорудный район (Курганская область), место дислокации ЗАО «Далур» – прогнозные запасы урана в районе оцениваются в 115 тыс. т.Западносибирский урановорудный район (между гг. Новосибирск и Кемерово, месторождение Малиновское) – прогнозные ресурсы урана 40 тыс. т., с реальными предпосылками увеличения в несколько раз в зоне пластового окисления на Кулундинской площади.Витимский урановорудный район расположен в северо-восточной части Республики Бурятия в верховьях р. Витим. Место добычи урана – ОАО «Хиагда». Прогнозные ресурсы – 123 тыс. т урана (Воробьёв, 2008; 125).Помимо описанных выше урановорудных районов, на территории России известен ещё ряд районов и площадей с месторождениями урана, пригодными под подземное выщелачивание.Чарский район (северо-восточнее Витимского района) – прогнозные ресурсы и запасы оцениваются в 200 тыс. т.Эльконский район в Республике Саха (Якутия) – запасы урана по цене порядка 80 долл. / кг урана превосходят 200 тыс. т. (Воробьёв, 2008; 125).2.4. Атомные электростанцииАтомные электростанции действуют по такому же принципу, что и ТЭЦ, но используют для парообразования энергию, получающуюся при радиоактивной распаде. В качестве топлива используется обогащенная руда урана.По сравнению с тепловыми и гидроэлектростанциями атомные электростанции имеют серьезные преимущества: они требуют малое количество топлива, не нарушают гидрологических режим рек, не выбрасывают в атмосферу загрязняющие ее газы. Основной процесс, идущий на атомной электростанции - управляемое расщепление урана-235, при котором выделяется большое количество тепла. Главная часть атомной электростанции - ядерный реактор, роль которого заключается в поддержании непрерывной реакции расщепления, которая не должна переходить в ядерный взрыв ().Ядерное топливо - руда, содержащая 3% урана-235; ею заполняются длинные стальные трубки - тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы). Если много ТВЭЛов разместить поблизости друг от друга, то начнется реакция расщепления. Чтобы реакцию можно было контролировать, между ТВЭЛами вставляют регулирующие стержни; выдвигая и вдвигая их, можно управлять интенсивностью распада урана-235. Комплекс неподвижных ТВЭЛов и подвижных регуляторов и есть ядерные реакторы. Тепло, выделяемое реактором, используется для кипячения воды и получения пара, который приводит в движение турбину атомной электростанции, вырабатывающую электричество.По состоянию на 1 января 2009 г. в мире действовало 438 ядерных реакторов в 33 странах мира, которые вырабатывали 353 298 МВт электроэнергии, что составляет 17% общей мировой выработки электроэнергии (но только около 4% в мировом топливном балансе). По данным Международного агентства по ядерной энергии (МАГАТЭ), суммарная мощность АЭС достигла 500 ГВт, а в России - 22,2 ГВт. Совокупная мощность АЭС (МВт) в разных странах мира представлена на рисунке 2.5.Рис. 2.5. Совокупная мощность АЭС в разных странах мира, в %Больше всего атомных реакторов в США (104), Франции (59), Японии (54), Великобритании (33) и России (30). В процессе строительства находились еще 32 реактора: 8 - в Китае, 4 - в Южной Корее, 3 - в Японии, по 2 - в России, Индии, Иране и Словакии, по одному - в Аргентине, Чехии, Румынии. Ситуация со строительством 4 реакторов на Украине неясная по финансовым соображениям. По данным МАГАТЭ, более всего зависит от атомных электростанций Литва - 77,6% потребляемого в республике электричества вырабатывает единственная АЭС. На втором месте Франция - 77,1% с ее 59 реакторами, на третьем Бельгия - 58%. Далее Южная Корея - 53%, Швеция - 50%, Украина - 46%. Отметим еще несколько атомных лидеров: Япония получает 29% энергии на АЭС, Великобритания и США - по 18%. Россия в этом списке занимает двадцатую позицию - 15,4%, причем в энергетической зоне Центра России доля атомной энергетики достигает 30%, Северо-запада - 40%, Средней Волги и Юга - более 25%.В ближайшие годы использование атомной энергии в США, странах Европейского Союза и Китае существенно возрастет. Учитывая плату за выбросы в развитых странах, атомная энергия будет представлять собой перспективный вариант удовлетворения растущего спроса на энергоносители. Кроме того, в положительную сторону изменились затраты на выработку атомной энергии и показатели безопасности.Рис. 2.6. Производство атомной энергетики по регионамВ настоящее время в США действуют 104 реактора общей мощностью порядка 100 ГВт. Единица электрической мощности, равная 1 млрд. ватт или 1 000 мегаватт. Электростанция мощностью 1 ГВт способна удовлетворить потребности в электроэнергии приблизительно 500 000 семей в США, хотя за последние 10 лет не построено ни одной новой станции. Мы предполагаем, что новые атомные станции начнут вводиться в эксплуатацию примерно в 2015 г. К 2030 г. прогнозируется прирост мощности примерно на 4 ГВт (или на 4 станции) в год. Суммарная мощность всех атомных станций США к 2030 г. предположительно увеличится почти до 140 ГВт, что на 40% больше, чем в 2005 г.В странах Европейского Союза, где доля используемой атомной энергии уже достаточно велика, предполагается более медленный рост по сравнению с США, и суммарная мощность всех станций увеличится приблизительно с 135 ГВт до примерно 165 ГВт.Рост спроса в Китае на период до 2030 г. составит примерно 10% в год благодаря активному государственному лоббированию расширения использования атомной энергии. К 2030 г. Китай приблизится к нынешнему показателю суммарной мощности атомных станций США, достигнув 85 ГВт.В США доля атомных электростанций предположительно увеличится с 19% в 2005 г. до 22% к 2030 г. В Европейском Союзе доля атомной энергии будет составлять 30%. В Китае она составит около 10% по сравнению с 2% в 2005 г.Все больше стран в мире выступают с инициативами по присоединению к ядерному клубу. Развитие мирного атома для них - это не только возможность обзавестись относительно дешевым источником энергии, но и способ увеличить свой вес на международной арене. В свою очередь, за освоение новых территорий борьбу ведут 4 компании - гиганта. За каждой из них стоит страна-»передовик производства» атомной энергетики. Для государств, находящихся в локомотиве этой отрасли, продажа ядерной технологии становится шансом установить свое влияние в новых землях атомной карты мира. В числе основных игроков этого рынка есть и Россия. Стремление стать ядерной державой не останавливает даже глобальный экономический кризис. Более того, в его условиях падают цены на строительно-технические работы. Считается также, что вложения в атомный сектор простимулируют развитие национальной экономики. Кроме того, развитие ядерной энергетики может стать одним из способов решить проблему диверсификации источников энергии. Дискуссия о диверсификации особо обострилась в Европе после газового конфликта между Россией и Украиной, когда без тепла в своих домах остались десятки тысяч европейцев. В настоящее время в мире строятся 44 ядерных реактора. Так, в минувшем году к сооружению 6 АЭС приступил Китай. По два новых реактора начали возводить в России и Южной Корее. По оценкам МАГАТЭ, к 2020 году может быть построено до 130 новых энергоблоков. В таком случае на АЭС будет вырабатываться до 30% мировой электроэнергии. Сегодня этот показатель в 2 раза меньше и составляет 15-17%. Объем инвестиций, которые могут быть вложены в строительство новых реакторов, колеблется от 100 до 300 млрд. долларов США.Пока же атомные электростанции действуют в 31 стране мира, или в 16% государств, входящих в ООН. Самый внушительный парк энергоблоков среди них принадлежит США. Там работают 104 реактора. На втором месте - Франция, у нее - 59 атомных электростанций. Тройку лидеров замыкает Япония. В Стране Восходящего Солнца действуют 55 ядерных реакторов. Наконец, на четвертом месте - Россия, в активе которой 31 энергоблок.Самой «ядерной» державой можно по праву назвать Францию. Почти 77% электроэнергии в этой стране производится атомными электростанциями. В Литве этот показатель равен около 64%, а в Словакии и Бельгии - более 54%. Что касается нашей страны, то здесь доля ядерной энергии на энергобалансе страны составляет 16%. В стадии строительства в России находятся 7 реакторов, что к 2020 году должно увеличить показатель электроэнергии, вырабатываемой на АЭС, до 20-30%.О намерении вступить в клуб мирного атома заявили Белоруссия, Вьетнам, Египет, Индонезия, Иран, Казахстан, Марокко, Польша, Турция и многие другие государства. Турция сегодня завершила согласование контракта с Россией на строительство четырех блоков АЭС мощностью по 1200 МВт, в нынешних ценах проект может стоить 18-20 млрд долларов. Правительство Швеции, в которой в течение почти трех последних десятилетий действовал запрет на развитие ядерной энергетики, недавно заявило о планах снятия санкций с атомной отрасли. Стоит отметить, что за годы запрета шведы закрыли всего 2 реактора. Десять других продолжали работать, производя до 50% всей энергии в стране. Если запрет все-таки снимут, то у атома есть возможность доминировать на шведском энергобалансе.Активно свою ядерную программу развивает Иран, чьи успехи в этом направлении стали головной болью мирового сообщества. Исламская республика утверждает, что ей нужен лишь мирный атом. Однако наличие в стране ядерной технологии означает гипотетическую возможность вхождение в число держав, обладающих ядерным оружием. Поэтому наличие в стране технологии даже мирного атома усиливает военную мощь государства.Однако те, кто выступает за развитие атомной энергетики, в качестве главного довода обычно приводят ее экологическую чистоту и экономичность производства в сравнении с ее нефтяными, газовыми и угольными аналогами. Так, Всемирная атомная ассоциация утверждает, что за последнее время значительно сократились расходы на сооружение АЭС. Произошло это за счет стандартизации строительства и введения новых технологий, уменьшающих сроки возведения станций и энергоблоков (например, использование композитных модулей, предварительно изготовленных, позволяет иногда на 50 процентов сократить время выполнения отдельных работ, - это, в частности, касается монтажа крупногабаритного оборудования и строительных конструкций). Противники использования атомной энергии ссылаются на проблему утилизации ядерных отходов, угрозу распространения атомного оружия и вопросы безопасности.Особенно быстрыми темпами развивается азиатская часть атомной карты мира. Сегодня в 8 государствах Азии работает 103 атомных энергоблока, а к 2020 году, по разным оценкам, планируется сооружение от 40 до 80 новых реактора. Тон в этом регионе задают Индия и Китай. Так, в Поднебесной сегодня работают 11 реакторов - по их количеству у Китая 4-й результат в мире. В стране также ведется строительство еще 11 энергоблоков.Именно с расширением присутствия на китайском и индийском рынках связывают свои надежды крупнейшие игроки на рынке строительства АЭС, в том числе и российский «Росатом». Сегодня его доля в мире равна примерно 20%. С учетом ядерного ренессанса потенциал для ее увеличения, безусловно, есть. Однако свою нишу России приходится завоевывать в жесткой конкурентной борьбе. Основные соперники «Росатома» - это такие гиганты, как 2 американо-японских консорциума - General Electric - Hitachi и Toshiba-Westinghouse, а также группа AREVA NP. Она появилась на рынке в результате объединения крупнейших компаний Франции и Германии - Framatome и Siemens. Однако в конце января этого года недовольные статусом младших партнеров немцы продали 34% своих акций AREVA NP и покинули группу. На прошлой неделе «Росатом» и Siemens подписали меморандум о сотрудничестве, с помощью которого компании надеются расширить свое международное присутствие. Сегодня «Росатом» строит АЭС в Болгарии («Белене»), Иране («Бушер») и Индии («Куданкулам»). Siemens поможет российской корпорации проникнуть в Западную Европу, а «Росатом», в свою очередь, «откроет» для Siemens азиатские и ближневосточные рынки.Работу на европейском направлении для России осложняет поддержка Евросоюзом проекта АЭС с реактором EPR (European Pressurized Reactor), продвигаемым теперь уже полностью французской AREVA. В 2005 году EPR начали строить в Финляндии, но французский гигант опаздывает с завершением проекта. Вместо 2009 года реактор планируют запустить на 3 года позже. Это не мешает лидеру европейского атомного рынка продвигать свою технологию в других странах. Так, AREVA планирует строительство EPR в Великобритании, Китае и Индии, с которой в прошлом году был снят запрет на доступ к рынку атомной энергии. Новые реакторы в Индии будет сооружать и «Росатом». В декабре прошлого года Индия и Россия подписали соглашение о строительстве 4 дополнительных энергоблоков. Однако Дели заключил договора и с другими лидерами отрасли - Францией и США, компании которых также начнут сооружение индийских АЭС. Индия стремится диверсифицировать своих поставщиков, т.е.