Мировые тенденции в сфере энергетике Нетрадиционные виды энергетики Солнечная коллектор Обзор зарубежного опыта строительства АЭС Реакторная установка БН-600 Экологические проблемы гидроэнергетики Атомная энергетика

Экологические проблемы энергетики

Мировая энергетика накопила опыт эксплуатации ядерных энергоустановок около ~13 500 реакторо-лет. По данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) и Всемирной ядерной ассоциации (WNA), в настоящее время в 30 странах мира эксплуатируется 436 ядерных реакторов суммарной установленной мощностью свыше 370 ГВт эл. («Новости мирового атомного рынка» 2009. № 5). В настоящее время ядерная энергетика обеспечивает около 16% объема производимой во всем мире электроэнергии.

Легководные реакторы (LWR), являются основным видом реакторов современного производства ядерной энергии. Их разработка начата в 50-х годах, и в настоящее время приобретен большой опыт в проектировании, строительстве и эксплуатации LWR. На сегодняшний день количество LWR достигает 359 (более 80 % действующих энергоблоков), включая реакторы с водой под давлением (PWR) и кипящие реакторы (BWR). АЭС с водоохлаждаемыми реакторами обеспечивают потребителя электроэнергией (КПД преобразования тепловой энергии в электрическую до ~33%) и низкоэнтальпийным теплом.

Прогнозируется, что к 2050 году доля атомной энергетики в мировом энергобалансе увеличится до 35%.

За прошедшие 50 лет с начала развития мировой атомной энергетики сменилось несколько поколений коммерческих реакторов. Каждое поколение реакторов является очередной ступенью в повышении безопасности, надёжности реакторов и снижении себестоимости вырабатываемой энергии. В настоящее время в мире эксплуатируются в основном коммерческие реакторы поколения II.

В период до 2030 г. будут строиться новые коммерческие реакторы. В основном это будут реакторы III и III+ поколения, последние из которых являются модификацией концепции реакторов на легкой воде третьего поколения. Реакторы III и III+ поколения справляются с последовательностью аварий с применением пассивных мер безопасности. Пассивные меры или средства безопасности исключают вмешательство человека в управлении аварийным процессом. Первые реакторы поколения III эксплуатируются сейчас в Японии (реакторы ABWR). Геотермальная энергия В Турции (г. Анталия) с 24 по 30 апреля 2005 г. с большим успехом прошел Всемирный геотермальный конгресс WOC-2005 под девизом «Геотермальная энергия: локальная, возобновляемая, экологически чистая». В этом форуме приняло участие более 1 400 специалистов из 81 страны шести континентов, было представлено более 700 научных докладов. Во время конгресса работала выставка последних достижений в области геотермии, где было представлено более 45 ведущих компаний мира.

Проекты реакторов IV поколения будут готовы для применения через 20-30 лет. Все реакторы IV Поколения будут иметь наибольшую безопасность, надёжность и экономичность, что позволит АЭС с такими реакторами быть конкурентоспособными с энергетическими установками с любыми источниками энергии.

Современные тенденции развития мировой ядерной энергетики включают в себя:

Совершенствование легководных реакторов (LWR) большой единичной электрической мощности (1000-1600 МВт) и их широкомасштабное внедрение в коммерческую эксплуатацию (внедрение реакторов поколения III).

Разработку проектов легководных усовершенствованных реакторов малой и средней мощности (до ~ 600 МВт) и их широкомасштабное внедрение в коммерческую эксплуатацию, в основном, в развивающихся странах, имеющих небольшие электрические сети или ограниченную инфраструктуру.

Интенсификацию исследований и разработок элементов замкнутого топливного цикла (из-за ограниченности ресурсов урана-235), включая технологии переработки и вторичного использования отработанного ядерного топлива. Переход к замкнутому ядерному топливному циклу, что позволит существенно уменьшить количество отходов и технологически обеспечить поддержание режима нераспространения ядерных материалов за счет использования ядерно-опасных материалов внутри топливного цикла.

Разработку на основе международного сотрудничества и внедрение в коммерческое использование реакторов поколения IV, в том числе:

реакторов на быстрых нейтронах, позволяющих решить проблему исчерпания топлива (урана-235) для легководных реакторов на тепловых нейтронах, а также проблему утилизации актиноидов и избыточного плутония, образующихся при эксплуатации LWR;

высокотемпературных газоохлаждаемых (гелиевых) реакторов (ВТГР), позволяющих поднять термический КПД АЭС в газотурбинном цикле до 50%, а также создавать широкомасштабные производства водорода.

и др.

Организацию широкомасштабных теоретических и экспериментальных НИОКР по созданию новых видов топлив и конструкционных материалов для реакторов поколения IV.

Перспективным является применение атомной энергии в промышленности, где требуется высокотемпературное технологическое тепло (с температурой до 1000 С), в связи с чем среди проектов реакторов поколения IV рассматриваются высокотемпературные газовые реакторы (ВТГР), которые смогут обеспечить высокоэнтальпийной тепловой энергией и электричеством различные отрасли промышленного производства (предприятия производящие железо и сталь, нефтепродукты, осуществляющих газификацию угля, производство водорода и т.д.).

В настоящее же время высокотемпературные технологии реализуются с использованием органических топлив, продукты сгорания которых, загрязняя атмосферу, создают тяжелую экологическую нагрузку на окружающую среду. ВТГР - технология является достойной альтернативой энергетическим технологиям, использующим органическое топливо, и находится в русле разработок наукоемких технологий, обеспечивающих переход к атомно-водородной энергетике, неизбежность перехода к которой осознана промышленно развитыми странами. По оценке специалистов ВТГР являются более безопасными и экономически эффективными, чем реакторы других типов.

Реакторы поколения IV работающие на быстрых нейтронах, будут готовы для полномасштабного коммерческого применения ближе к середине настоящего столетия. Строительство реакторов на быстрых нейтронах позволит уйти от критической недостаточности ресурсной базы – т.н. «природно-урановой зависимости» и использовать в качестве топлива плутоний (в том числе из оружейных запасов) и уран-238, которые могут делиться от быстрых нейтронов, а также гигантское количество уже накопленных в мире ядерных «отходов» (отработанное топливо тепловых реакторов).

Критический анализ состояния мировой ядерной энергетики показал, что дальнейшее ее развитие немыслимо без тесной связи двух ее важнейших для человечества аспектов: долговременного обеспечения энергией безопасным и экономически приемлемым способом и предотвращения ее использования для целей создания ядерного оружия. Использование ядерно-опасных материалов внутри топливного цикла реакторов на быстрых нейтронах будет способствовать поддержанию режима нераспространения ядерных материалов, а в силу замкнутости их топливного цикла, на таких реакторах можно в течение практически неограниченного времени получать необходимое количество энергии для удовлетворения энергетических потребностей человечества при любом прогнозируемом сценарии развития цивилизации.


Конструкция реакторной установки БРЕСТ-1200