Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа
вищої професійної освіти
"Тульський державні університет"
Кафедра економіки і права
ЕКОНОМІЧНА ГЕОГРАФІЯ І регіоналістики
КОНТРОЛЬНО-КУРСОВА РОБОТА
"Особливості розміщення та розвитку атомної енергетики РФ. Суперечності, перспективи "
Тула 2006
Зміст
Введення
Здійснювана Мінатомом державна політика Росії з ядерної енергетики визначена Програмою розвитку атомної енергетики РФ на 1998-2005 роки та на період до 2010 року [1]. У ній поставлені задачі забезпечення безпечного і рентабельного функціонування ядерно-енергетичного комплексу та створення удосконалених АЕС для будівництва в наступному десятилітті.
Необхідність вироблення довгострокової стратегії викликана тим, що завершальний період її першого етапу пов'язаний зі складними і суперечливими процесами: енергонасичені розвинені країни Америки та Європи в умовах стабілізації паливного ринку згортають свої ядерні програми, а найбільш зацікавлені у збільшенні виробництва енергії країни, що розвиваються, особливо Азії, починають з повторення не в усьому вдалого шляху, пройденого в XX столітті ядерними державами.
Зростання світових потреб у паливі та енергії при ресурсних та екологічних обмеженнях традиційної енергетики робить актуальною своєчасну підготовку нової енергетичної технології, здатної взяти на себе істотну частину приросту енергетичних потреб, стабілізуючи споживання органічного палива. Активні дослідження нових поновлюваних джерел енергії і керованого термоядерного синтезу поки не дозволяють розглядати їх як реалістичних конкурентоспроможних способів великомасштабного заміщення традиційного палива.
Півстолітнє розвиток атомної енергетики не призвело поки до ядерної технології, готової в масштабах світової енергетики конкурувати з традиційною енерготехнологій. Але виходячи з великого практичного досвіду її першого етапу ця задача може бути вирішена.
Атомна енергетика має важливими принциповими особливостями в порівнянні з іншими енерготехнологій:
· Ядерне паливо має в мільйони разів більшу концентрацію енергії та невичерпні ресурси;
· Відходи атомної енергетики мають відносно малі обсяги і можуть бути надійно локалізовані, а найбільш небезпечні з них можна "спалювати" в ядерних реакторах.
Це відкриває принципово нові можливості та перспективи:
· У реалізації такого паливного циклу, при якому з обмежених природних запасів паливної сировини протягом тисячоліть можна отримувати необхідну кількість енергії для задоволення енергопотреби людства при будь-якому прогнозованому сценарії розвитку цивілізації;
· У здійсненні такого замкнутого технологічного циклу, при якому вплив атомної енергетики на навколишнє середовище буде істотно менше, ніж вплив інших традиційних енерготехнологій;
· У розвитку енергетики для віддалених районів і для великих транспортних засобів;
· В заміщенні ядерним паливом органічного палива, яке на відміну від першого може бути ефективно використаний для інших цілей: хімічний синтез, транспорт і т.д.
Таким чином, атомна енергетика потенційно володіє всіма необхідними якостями для поступового заміщення значної частини-енергетики на викопному органічному паливі та становлення в якості домінуючої енерготехнологій.
Створення необхідних передумов та реалізація принципових особливостей атомної енергетики складають основний зміст стратегії її розвитку.
Затребуваність принципових особливостей атомної енергетики буде означати затребуваність великомасштабної атомної енергетики.
Значення розвитку ядерної технології та атомної енергетики для Росії визначається її національними інтересами:
· Ядерні технології у розглянутий період залишаються основою обороноздатності Росії;
· Атомна енергетика без обмежень з боку дешевого і загальнодоступного палива відкриває нові можливості в розвитку економіки Росії;
· Великомасштабна атомна енергетика переносить центр ваги в енергетичному виробництві з топліводобивающіх галузей і транспорту палива на сучасні наукомісткі ядерні та супутні неядерні технології, а в експорті - з паливної сировини на продукцію цих технологій, що дасть новий імпульс соціальному і культурному розвитку Росії;
· Розвивається атомна енергетика дозволить уникнути небезпек, пов'язаних з вичерпанням органічного палива та міжнародними конфліктами з-за його джерел, що буде сприяти стабілізації міжнародної обстановки;
· Залучення плутонію з скорочуваних ядерних боєголовок і ядерного палива (ЯП) в збалансований по ньому замкнутий паливний цикл швидких реакторів буде сприяти режиму нерозповсюдження; з перекладом ж надалі теплових реакторів на торій-урановий цикл, побудований таким чином, відпаде потреба в технологіях збагачення урану і виділення Рі або 233 U, що буде вважатися важливою технологічної передумовою до повної заборони ядерної зброї і значним фактором збільшення глобальної безпеки;
· Сприяючи безпечного економічного і соціального розвитку та збереження довкілля, атомна енергетика буде давати вагомий внесок у зростання тривалості та якості життя громадян Росії.
Ініціатива Росії по виробленню довготривалої ядерної стратегії цілком відповідає її традиції і статусу в цій області, її власним інтересам і глибоким інтересам світової спільноти. Розробка стратегії повинна бути націлена на вирішення довгострокових паливно-енергетичних проблем не тільки Росії, а миру і виходити з уявлень про ймовірне розвитку світової енергетики у розглянутий період і далі.
Майбутнє атомної енергетики Росії залежить від рішення трьох головних завдань:
· Підтримання безпечного і ефективного функціонування діючих АЕС та їх паливної інфраструктури;
· Поступове заміщення діючих АЕС енергоблоками традиційних типів підвищеної безпеки (енергоблоки третього покоління) і здійснення на їх основі в наступні 20-30 років помірного зростання встановленої потужності атомних енергоблоків та збільшення експортного потенціалу;
· Розробка та оволодіння в промислових масштабах ядерних енерготехнологій, що відповідає вимогам великомасштабної енергетики з економіки, безпеки і паливного балансу.
Стратегія розвитку атомної енергетики Росії в першій половині XXI століття затверджена рішенням колегії Мінатому 21 грудня 1999
Сучасний стан атомної енергетики
У Росії сьогодні експлуатуються 29 ядерних енергоблоків загальною встановленою електричною потужністю 21,2 ГВт. У їх числі 13 енергоблоків з реакторами типу ВВЕР, 11 енергоблоків з реакторами типу РБМК, 4 енергоблоки типу ЕГП Білібінська АТЕЦ з канальними водографітовимі реакторами і один енергоблок на швидких нейтронах БН-6ОО. Росія має унікальний досвід експлуатації реакторів на швидких нейтронах - БН-350 і БН-600 (безаварійна робота протягом 20 років).
Триває експлуатація в режимі енергозабезпечення канальних уран-графітових промислових реакторів у м. Сіверську (Сибірська АЕС) та м. Железногорську.
Крім цього, на стадії високого ступеня добудови знаходяться 5 енергоблоків: ну Ростовської АЕС два блоки з ВВЕР-1000, на Калінінської АЕС ВВЕР-1000, на Балаковської АЕС ВВЕР-1000 і на Курській АЕС РБМК-1000.
У 1999 р. АЕС Росії тільки за рахунок збільшення КВВП виробили на ~ 1б% більше електроенергії, ніж у 1998 р. - 120 млрд. кВт · год
Незважаючи на значну роль, яку відіграє атомна енергетика, сьогодні можна говорити про певний її кризі. Про це свідчить намітилася перспектива падіння її частки у світовому енерговиробництві, згортання ядерних програм і розробок із швидких реакторів у розвинених країнах Заходу. Крім того, АЕ піддається критиці, аж до вимоги її повного закриття. І хоча в подібній критиці часто присутній суб'єктивізм, а то й повна необ'єктивність, слід визнати, що вагомі підстави для критики є. Атомна енергетика, як і будь-яка технологія, потребує вдосконалення. Більше того, є й особливі підстави для загостреної уваги до неї:
· Потенційна небезпека аварій з великим екологічним і економічним збитком (реальність цієї небезпеки підтверджена низкою аварій);
· Накопичення високоактивних і довгоіснуючих відходів;
· Зв'язок ядерної енергетики з небезпекою поширення ядерної зброї та ряд інших.
Сучасні ядерні реактори при існуючому масштабі атомної енергетики є достатньо безпечними установками. Незважаючи на траплялися і трапляються час від часу аварії та інциденти, не можна забувати про те, що атомна енергетика напрацювала вже близько 8000 реакторо-років, з них -5000 без великих аварій після квітня 1986 р. Це - серйозний успіх ядерної технології.
Безпека справжнього покоління реакторів забезпечується, головним чином, збільшенням числа різних систем безпеки та систем обмеження виходу активності, посиленням вимог до обладнання і персоналу. У результаті АЕС стають все більш і більш складними і, отже, - більш і більш дорогими. Можна сказати, що при пануючій в даний час філософії безпеки атомна енергетика близька до її економічно "граничного" рівня: подальше нарощування систем безпеки веде до неминучої втрати конкурентоспроможності атомної енергетики.
Аналіз сучасного стану атомної енергетики дозволяє зробити наступні висновки:
· Експлуатаційна безпека сучасної атомної енергетики є прийнятною для існуючих масштабів її використання за умови поступового заміщення діючих енергоблоків на реактори третього покоління.
· Ресурси природного рентабельно витягується з надр урану обмежені. При домінуючою сьогодні практиці "спалювання" урану у теплових реакторах ці ресурси будуть вичерпані вже в наступному столітті, як у Росії, так і в світі в цілому. Переробка відпрацьованого палива при рецикла Рu (МОХ-паливо) на теплових реакторах може лише ненабагато продовжити ці терміни, збільшуючи витрати і знижуючи можливість подальшого розвитку на швидких реакторах.
· Конкурентоспроможність атомної енергетики під тягарем зростаючих витрат на безпеку, забезпечуваний нарощуванням інженерних систем, має стійку тенденцію до зниження.
Особливості розміщення атомної енергетики
Особливостями розміщення підприємств атомної промисловості є те, що вони можуть знаходитися у віддалених районах і не залежать від місця розташування джерел палива, так як вони використовують уран, який має велике питомий вміст енергії. Але атомні реактори можна розташовувати поблизу густонаселених районів у зв'язку з небезпекою аварії. А також є недоліки, пов'язані зі складністю будівництва та експлуатації, а також з труднощами пов'язаними з переробкою та захороненням ядерних відходів, демонтажем ядерних установок АЕС (через 25-30 років їх роботи).
Довгострокові прогнози
Сьогодні ядерна енергетика зберігає свої позиції як один з основних світових джерел енергії.
На ядерну енергію доводиться - 6% світового паливно-енергетичного балансу і - 17% виробленої електроенергії.
Прогнозується зростання потужностей АЕС, перш за все в країнах Азії та Азіатсько-тихоокеанського регіону (Китай, Південна Корея, Індія, Японія), а також деяких країн Східної Європи (Чеська Республіка, Словацька Республіка) і ряду країн, що входять до Співдружності Незалежних Держав (Росія , Україна, Казахстан). У цілого ряду країн є намір вступити в "ядерний енергетичний клуб" (Туреччина, Іран, Індонезія, В'єтнам). Однак за сучасними прогнозами МАГАТЕ, навіть при здійсненні цих намірів загальносвітова частка ядерної електроенергії в електропроізводстве в найближчі 20-25 років знизиться до 12-15%.
Довгострокові прогнози світової атомної енергетики дуже суперечливі, що відображає і ставлення до неї суспільства, і несприятливу для неї кон'юнктуру, і настрої в самому ядерному співтоваристві після невдалої спроби вирішити всі її проблеми з ходу.
Можливі варіанти розвитку атомної енергетики Росії представлені на рис. 1.
Рис. 2. Відтворення та розвиток потужностей АЕС до 2030 р.
За результатами прогнозних оцінок Інституту систем енергетики ім. Л.А. Мелентьєва (ІСЕМ) СО РАН загальний внесок атомної енергетики в світовий енергетичний баланс може зрости до 2100 р. до 30%.
Міжнародне Енергетичне Агентство (IEA / OECD 1998) прогнозує до 2020 р. зниження частки атомної енергетики у виробництві електрики до -10% при збереженні загальної встановленої потужності атомних енергоблоків на сьогоднішньому рівні.
Міністерство енергетики США (EIA / DOE 1999) як найбільш імовірного сценарію розглядає зниження до 2020 р. встановленої потужності атомних енергоблоків на 10% у світі і на 25% у розвинених країнах.
Прогнози 1999 Інституту енергетичних досліджень РАН вказують на можливість зростання виробництва електроенергії АЕС Росії до 160 млрд. кВт · год у 2010 р. і до 330 млрд. кВт · год у 2020 р.
Очікуване до середини XXI століття майже подвоєння населення Землі, в основному за рахунок країн, що розвиваються, і долучення їх до індустріального розвитку може привести до подвоєння світових потреб в первинній і до потроєння (до 6000 ГВт) в електричній енергії. Атомна енергетика, що відповідає вимогам великомасштабної енергетики з безпеки та економіці, могла б взяти на себе істотну частину приросту світових потреб у паливі та енергії [~ 4000 ГВт (ел.)]. Розвиток до середини століття світової атомної енергетики такого масштабу стало б радикальним засобом стабілізації споживання звичайних палив і запобігання наступних кризових явищ:
Державна освітня установа
вищої професійної освіти
"Тульський державні університет"
Кафедра економіки і права
ЕКОНОМІЧНА ГЕОГРАФІЯ І регіоналістики
КОНТРОЛЬНО-КУРСОВА РОБОТА
"Особливості розміщення та розвитку атомної енергетики РФ. Суперечності, перспективи "
Тула 2006
Зміст
| Введення | 2 |
| Сучасний стан атомної енергетики | 6 |
| Двохетапне розвиток атомної енергетики | 8 |
| Довгострокові прогнози | 10 |
| Варіанти структури атомної енергетики | 14 |
| Висновок | 17 |
| Список використаної літератури | 18 |
Введення
Здійснювана Мінатомом державна політика Росії з ядерної енергетики визначена Програмою розвитку атомної енергетики РФ на 1998-2005 роки та на період до 2010 року [1]. У ній поставлені задачі забезпечення безпечного і рентабельного функціонування ядерно-енергетичного комплексу та створення удосконалених АЕС для будівництва в наступному десятилітті.
Необхідність вироблення довгострокової стратегії викликана тим, що завершальний період її першого етапу пов'язаний зі складними і суперечливими процесами: енергонасичені розвинені країни Америки та Європи в умовах стабілізації паливного ринку згортають свої ядерні програми, а найбільш зацікавлені у збільшенні виробництва енергії країни, що розвиваються, особливо Азії, починають з повторення не в усьому вдалого шляху, пройденого в XX столітті ядерними державами.
Зростання світових потреб у паливі та енергії при ресурсних та екологічних обмеженнях традиційної енергетики робить актуальною своєчасну підготовку нової енергетичної технології, здатної взяти на себе істотну частину приросту енергетичних потреб, стабілізуючи споживання органічного палива. Активні дослідження нових поновлюваних джерел енергії і керованого термоядерного синтезу поки не дозволяють розглядати їх як реалістичних конкурентоспроможних способів великомасштабного заміщення традиційного палива.
Півстолітнє розвиток атомної енергетики не призвело поки до ядерної технології, готової в масштабах світової енергетики конкурувати з традиційною енерготехнологій. Але виходячи з великого практичного досвіду її першого етапу ця задача може бути вирішена.
Атомна енергетика має важливими принциповими особливостями в порівнянні з іншими енерготехнологій:
· Ядерне паливо має в мільйони разів більшу концентрацію енергії та невичерпні ресурси;
· Відходи атомної енергетики мають відносно малі обсяги і можуть бути надійно локалізовані, а найбільш небезпечні з них можна "спалювати" в ядерних реакторах.
Це відкриває принципово нові можливості та перспективи:
· У реалізації такого паливного циклу, при якому з обмежених природних запасів паливної сировини протягом тисячоліть можна отримувати необхідну кількість енергії для задоволення енергопотреби людства при будь-якому прогнозованому сценарії розвитку цивілізації;
· У здійсненні такого замкнутого технологічного циклу, при якому вплив атомної енергетики на навколишнє середовище буде істотно менше, ніж вплив інших традиційних енерготехнологій;
· У розвитку енергетики для віддалених районів і для великих транспортних засобів;
· В заміщенні ядерним паливом органічного палива, яке на відміну від першого може бути ефективно використаний для інших цілей: хімічний синтез, транспорт і т.д.
Таким чином, атомна енергетика потенційно володіє всіма необхідними якостями для поступового заміщення значної частини-енергетики на викопному органічному паливі та становлення в якості домінуючої енерготехнологій.
Створення необхідних передумов та реалізація принципових особливостей атомної енергетики складають основний зміст стратегії її розвитку.
Затребуваність принципових особливостей атомної енергетики буде означати затребуваність великомасштабної атомної енергетики.
Значення розвитку ядерної технології та атомної енергетики для Росії визначається її національними інтересами:
· Ядерні технології у розглянутий період залишаються основою обороноздатності Росії;
· Атомна енергетика без обмежень з боку дешевого і загальнодоступного палива відкриває нові можливості в розвитку економіки Росії;
· Великомасштабна атомна енергетика переносить центр ваги в енергетичному виробництві з топліводобивающіх галузей і транспорту палива на сучасні наукомісткі ядерні та супутні неядерні технології, а в експорті - з паливної сировини на продукцію цих технологій, що дасть новий імпульс соціальному і культурному розвитку Росії;
· Розвивається атомна енергетика дозволить уникнути небезпек, пов'язаних з вичерпанням органічного палива та міжнародними конфліктами з-за його джерел, що буде сприяти стабілізації міжнародної обстановки;
· Залучення плутонію з скорочуваних ядерних боєголовок і ядерного палива (ЯП) в збалансований по ньому замкнутий паливний цикл швидких реакторів буде сприяти режиму нерозповсюдження; з перекладом ж надалі теплових реакторів на торій-урановий цикл, побудований таким чином, відпаде потреба в технологіях збагачення урану і виділення Рі або 233 U, що буде вважатися важливою технологічної передумовою до повної заборони ядерної зброї і значним фактором збільшення глобальної безпеки;
· Сприяючи безпечного економічного і соціального розвитку та збереження довкілля, атомна енергетика буде давати вагомий внесок у зростання тривалості та якості життя громадян Росії.
Ініціатива Росії по виробленню довготривалої ядерної стратегії цілком відповідає її традиції і статусу в цій області, її власним інтересам і глибоким інтересам світової спільноти. Розробка стратегії повинна бути націлена на вирішення довгострокових паливно-енергетичних проблем не тільки Росії, а миру і виходити з уявлень про ймовірне розвитку світової енергетики у розглянутий період і далі.
Майбутнє атомної енергетики Росії залежить від рішення трьох головних завдань:
· Підтримання безпечного і ефективного функціонування діючих АЕС та їх паливної інфраструктури;
· Поступове заміщення діючих АЕС енергоблоками традиційних типів підвищеної безпеки (енергоблоки третього покоління) і здійснення на їх основі в наступні 20-30 років помірного зростання встановленої потужності атомних енергоблоків та збільшення експортного потенціалу;
· Розробка та оволодіння в промислових масштабах ядерних енерготехнологій, що відповідає вимогам великомасштабної енергетики з економіки, безпеки і паливного балансу.
Стратегія розвитку атомної енергетики Росії в першій половині XXI століття затверджена рішенням колегії Мінатому 21 грудня 1999
Сучасний стан атомної енергетики
У Росії сьогодні експлуатуються 29 ядерних енергоблоків загальною встановленою електричною потужністю 21,2 ГВт. У їх числі 13 енергоблоків з реакторами типу ВВЕР, 11 енергоблоків з реакторами типу РБМК, 4 енергоблоки типу ЕГП Білібінська АТЕЦ з канальними водографітовимі реакторами і один енергоблок на швидких нейтронах БН-6ОО. Росія має унікальний досвід експлуатації реакторів на швидких нейтронах - БН-350 і БН-600 (безаварійна робота протягом 20 років).
Триває експлуатація в режимі енергозабезпечення канальних уран-графітових промислових реакторів у м. Сіверську (Сибірська АЕС) та м. Железногорську.
Крім цього, на стадії високого ступеня добудови знаходяться 5 енергоблоків: ну Ростовської АЕС два блоки з ВВЕР-1000, на Калінінської АЕС ВВЕР-1000, на Балаковської АЕС ВВЕР-1000 і на Курській АЕС РБМК-1000.
У 1999 р. АЕС Росії тільки за рахунок збільшення КВВП виробили на ~ 1б% більше електроенергії, ніж у 1998 р. - 120 млрд. кВт · год
Незважаючи на значну роль, яку відіграє атомна енергетика, сьогодні можна говорити про певний її кризі. Про це свідчить намітилася перспектива падіння її частки у світовому енерговиробництві, згортання ядерних програм і розробок із швидких реакторів у розвинених країнах Заходу. Крім того, АЕ піддається критиці, аж до вимоги її повного закриття. І хоча в подібній критиці часто присутній суб'єктивізм, а то й повна необ'єктивність, слід визнати, що вагомі підстави для критики є. Атомна енергетика, як і будь-яка технологія, потребує вдосконалення. Більше того, є й особливі підстави для загостреної уваги до неї:
· Потенційна небезпека аварій з великим екологічним і економічним збитком (реальність цієї небезпеки підтверджена низкою аварій);
· Накопичення високоактивних і довгоіснуючих відходів;
· Зв'язок ядерної енергетики з небезпекою поширення ядерної зброї та ряд інших.
Сучасні ядерні реактори при існуючому масштабі атомної енергетики є достатньо безпечними установками. Незважаючи на траплялися і трапляються час від часу аварії та інциденти, не можна забувати про те, що атомна енергетика напрацювала вже близько 8000 реакторо-років, з них -5000 без великих аварій після квітня 1986 р. Це - серйозний успіх ядерної технології.
Безпека справжнього покоління реакторів забезпечується, головним чином, збільшенням числа різних систем безпеки та систем обмеження виходу активності, посиленням вимог до обладнання і персоналу. У результаті АЕС стають все більш і більш складними і, отже, - більш і більш дорогими. Можна сказати, що при пануючій в даний час філософії безпеки атомна енергетика близька до її економічно "граничного" рівня: подальше нарощування систем безпеки веде до неминучої втрати конкурентоспроможності атомної енергетики.
Аналіз сучасного стану атомної енергетики дозволяє зробити наступні висновки:
· Експлуатаційна безпека сучасної атомної енергетики є прийнятною для існуючих масштабів її використання за умови поступового заміщення діючих енергоблоків на реактори третього покоління.
· Ресурси природного рентабельно витягується з надр урану обмежені. При домінуючою сьогодні практиці "спалювання" урану у теплових реакторах ці ресурси будуть вичерпані вже в наступному столітті, як у Росії, так і в світі в цілому. Переробка відпрацьованого палива при рецикла Рu (МОХ-паливо) на теплових реакторах може лише ненабагато продовжити ці терміни, збільшуючи витрати і знижуючи можливість подальшого розвитку на швидких реакторах.
· Конкурентоспроможність атомної енергетики під тягарем зростаючих витрат на безпеку, забезпечуваний нарощуванням інженерних систем, має стійку тенденцію до зниження.
| Місце АЕС в енерговиробництві |
| Частка у встановленій потужності - 11,5% |
| Частка у виробленні електроенергії - 15,6% |
| Частка вироблення в Європейській частині Росії - 29,3% |
| Річний обсяг заміщення газу = ~ 40 млрд. м 3 |
Особливості розміщення атомної енергетики
Особливостями розміщення підприємств атомної промисловості є те, що вони можуть знаходитися у віддалених районах і не залежать від місця розташування джерел палива, так як вони використовують уран, який має велике питомий вміст енергії. Але атомні реактори можна розташовувати поблизу густонаселених районів у зв'язку з небезпекою аварії. А також є недоліки, пов'язані зі складністю будівництва та експлуатації, а також з труднощами пов'язаними з переробкою та захороненням ядерних відходів, демонтажем ядерних установок АЕС (через 25-30 років їх роботи).
Довгострокові прогнози
Сьогодні ядерна енергетика зберігає свої позиції як один з основних світових джерел енергії.
На ядерну енергію доводиться - 6% світового паливно-енергетичного балансу і - 17% виробленої електроенергії.
Прогнозується зростання потужностей АЕС, перш за все в країнах Азії та Азіатсько-тихоокеанського регіону (Китай, Південна Корея, Індія, Японія), а також деяких країн Східної Європи (Чеська Республіка, Словацька Республіка) і ряду країн, що входять до Співдружності Незалежних Держав (Росія , Україна, Казахстан). У цілого ряду країн є намір вступити в "ядерний енергетичний клуб" (Туреччина, Іран, Індонезія, В'єтнам). Однак за сучасними прогнозами МАГАТЕ, навіть при здійсненні цих намірів загальносвітова частка ядерної електроенергії в електропроізводстве в найближчі 20-25 років знизиться до 12-15%.
Довгострокові прогнози світової атомної енергетики дуже суперечливі, що відображає і ставлення до неї суспільства, і несприятливу для неї кон'юнктуру, і настрої в самому ядерному співтоваристві після невдалої спроби вирішити всі її проблеми з ходу.
Можливі варіанти розвитку атомної енергетики Росії представлені на рис. 1.
Рис. 2. Відтворення та розвиток потужностей АЕС до 2030 р.
За результатами прогнозних оцінок Інституту систем енергетики ім. Л.А. Мелентьєва (ІСЕМ) СО РАН загальний внесок атомної енергетики в світовий енергетичний баланс може зрости до 2100 р. до 30%.
Міжнародне Енергетичне Агентство (IEA / OECD 1998) прогнозує до 2020 р. зниження частки атомної енергетики у виробництві електрики до -10% при збереженні загальної встановленої потужності атомних енергоблоків на сьогоднішньому рівні.
Міністерство енергетики США (EIA / DOE 1999) як найбільш імовірного сценарію розглядає зниження до 2020 р. встановленої потужності атомних енергоблоків на 10% у світі і на 25% у розвинених країнах.
Прогнози 1999 Інституту енергетичних досліджень РАН вказують на можливість зростання виробництва електроенергії АЕС Росії до 160 млрд. кВт · год у 2010 р. і до 330 млрд. кВт · год у 2020 р.
Очікуване до середини XXI століття майже подвоєння населення Землі, в основному за рахунок країн, що розвиваються, і долучення їх до індустріального розвитку може привести до подвоєння світових потреб в первинній і до потроєння (до 6000 ГВт) в електричній енергії. Атомна енергетика, що відповідає вимогам великомасштабної енергетики з безпеки та економіці, могла б взяти на себе істотну частину приросту світових потреб у паливі та енергії [~ 4000 ГВт (ел.)]. Розвиток до середини століття світової атомної енергетики такого масштабу стало б радикальним засобом стабілізації споживання звичайних палив і запобігання наступних кризових явищ:
· Виснаження дешевих ресурсів вуглеводневих палив і виникнення конфліктів навколо їх джерел, дестабілізації світового паливного циклу;
· Досягнення небезпечних меж викидів продуктів хімічного горіння.
Оцінка потенційних можливостей атомної енергетики
Світові ресурси урану в найбільш багатих родовищах з концентрацією металу в рудах> = 0,1% у цей час оцінюються наступним чином: розвідані - трохи більше 5 млн. т, потенційні - 10 млн. т.
За час життя (~ 50 років) теплової реактор (ЛВР) потужністю 1 ГВт (ел.) споживає ~ 10 квітня природного U, тому 10 7 т U дозволяють ввести 1000 блоків АЕС з такими реакторами, з яких ~ 350 ГВт (ел.) працюють зараз, а 650 ГВт (ел.) можуть бути введені в наступному столітті. У результаті в першій половині XXI століття потужності світової АЕ на теплових реакторах з урахуванням виведення з експлуатації відпрацьованих блоків можуть вирости вдвічі, але її внесок у виробництво енергії буде поступово падати, а у другій половині століття зійде нанівець.
Щорічна потреба сучасної атомної енергетики Росії в природному урані становить 2800-3300 т, а з урахуванням експортних поставок ядерного палива ~ 6000-7700 т. При наявних ресурсах урану (поклади в надрах, складські запаси на гірничодобувних підприємствах, запаси високозбагаченого урану) термін функціонування вітчизняної атомної енергетики на теплових реакторах, якщо залишатися на рівні потужності - 20 ГВт (ел.), складає ~ 80-90 років. Замикання паливного циклу теплових реакторів з залученням енергетичного плутонію і регенерованого урану продовжить цей термін на 10-20 років в залежності від способу виготовлення регенерованого палива.
Наявні світові та російські запаси природного урану не можуть забезпечити стійкого довгострокового розвитку атомної енергетики на теплових реакторах.
Варіанти структури атомної енергетики
Розвиток атомної енергетики в два етапи передбачає тривале співіснування теплових реакторів на 235 U, поки є дешевий уран, і швидких реакторів, які вводяться на плутонії із збройових запасів і з теплових реакторів і практично не мають обмежень за паливним ресурсів.
У двохкомпонентній структурі доцільний поступовий перехід теплових реакторів на вигідний для них Th-U цикл з виробництвом 233 U для початкового завантаження і підживлення з Th-бланкет швидких реакторів. Двокомпонентна структура атомної енергетики майбутнього має під собою вагомі підстави, але важливе для неї питання про пропорції між швидкими і тепловими реакторами вимагає адекватного рішення.
У майбутні півстоліття, поки є дешевий уран для теплових реакторів, це питання не має принципового значення. Плутоній, що отримується в теплових реакторах, доцільно використовувати для запуску швидких реакторів, не вимагаючи від них високих коефіцієнтів відтворення і коротких часів подвоєння плутонію. Проблема паливозабезпечення теплових реакторів та участі в ньому швидких реакторів може виникнути лише за межами розглянутого тут періоду, і при її вирішенні потрібно враховувати наступні обставини:
· Виробництво електроенергії зростає найбільш швидко і складе в XXI столітті біля або більше половини у світовому паливно-енергетичному балансі (табл.1) і тому залишається головною сферою застосування атомної енергетики, що знову висуває на перший план швидкі реактори.
· На відміну від органічної енергетики, де на паливо припадає ~ 60% витрат виробництва електроенергії, витрати на ядерне паливо відносно малі (~ 20%), а основна частина витрат у АЕ - спорудження та обслуговування - зменшується зі збільшенням потужності реакторів і АЕС, що робить виробництво електроенергії на великих АЕС домінуючим напрямком атомної енергетики.
· Проблема коротких часів подвоєння плутонію і пов'язані з нею міркування про небажаність участі швидких реакторів у регулюванні навантаження в енергосистемах сьогодні і в осяжному майбутньому не актуальні.
· Останні проекти АЕС з швидкими і тепловими реакторами вказують на значне зниження різниці в їх вартості навіть для швидких реакторів традиційного типу. Розробка швидких реакторів на основі принципу природної безпеки дозволяє розраховувати на те, що капітальні витрати в АЕС з швидкими реакторами нового покоління будуть нижче, ніж у сучасних АЕС з ЛВР.
· Вимоги високого коефіцієнта відтворення і коротких часів подвоєння плутонію перешкоджають реалізації потенціалу швидких реакторів по економічності та безпеки.
Таблиця 1 [3]
Загальне споживання первинних енергоносіїв, частка первинних енергоносіїв, що використовуються для виробництва електроенергії і частка АЕС у споживанні первинних енергоносіїв в регіонах світу в 1997 р. і 2000 р.
Висновок
Отже, при будь-якому варіанті розвитку у великомасштабній ядерній енергетиці майбутнього можуть знайти своє місце різні типи реакторів на теплових нейтронах при домінуючій ролі швидких реакторів. Двокомпонентну схему з покриттям дефіциту палива для теплових реакторів за рахунок надлишкового виробництва у швидких реакторах слід розглядати лише як віддалену перспективу. У розглянутий період теплові реактори будуть працювати на 235 U, але для наступних етапів слід почати підготовку їх до переведення в торій-урановий цикл з виробництвом відсутнього 233 U в торієвих бланкет швидких реакторів. При накопиченні в них 233 U з концентрацією в торії, необхідної для теплових реакторів виготовлення торій-уранового палива не зажадає вилучення чистого 233 U.
Структура атомної енергетики Росії в розглянутий період буде значною мірою визначатися масштабами її затребуваності. При помірному зростанні встановленої потужності АЕС атомна енергетика Росії залишиться протягом найближчих десятиліть практично однокомпонентної, з незначною часткою енергетичної швидких реакторів. У разі інтенсивного розвитку атомної енергетики вирішальну роль у ній стануть грати швидкі реактори, тому що паливна база теплових реакторів у Росії не може забезпечити стійкого зростання встановленої потужності (1-2 ГВт / рік) і при такому варіанті вона буде вичерпана вже в першій половині XXI століття.
У моїй роботі вказані актуальність використання атомної енергетики на сьогоднішній день, особливості розміщення даної галузі, оцінка її потенційних можливостей та можливі шляхи її розвитку.
Список використаної літератури
1. Програма розвитку атомної енергетики Російської Федерації на 1998-2005 роки та на період до 2010 року: Постанова Уряду Російської Федерації від 21 липня 1998 р. № 815.
2. Біла книга ядерної енергетики / За заг. ред. проф. Є.О. Адамова: Перше видання. М: ГУП НДІКІЕТ, 1998. "Енергетика: цифри і факти": За матеріалами МАГАТЕ "Energy, electricity and nuclear power ..." IAEA, Vienna, 1998 (M.: ЦНІІатом-інформ, 1999, № 1).
3. Nuclear Technology Review 2000: GOV/INF/2000/XXX / Vienna: IAEA, 2000.
4. Nucl. Europe World-scan. 1998. N 11-12. P. 57-58.
5. Енергетична стратегія Росії до 2020 р.: Проект. Мінпаливенерго Росії, 2000.
· Досягнення небезпечних меж викидів продуктів хімічного горіння.
Оцінка потенційних можливостей атомної енергетики
Світові ресурси урану в найбільш багатих родовищах з концентрацією металу в рудах> = 0,1% у цей час оцінюються наступним чином: розвідані - трохи більше 5 млн. т, потенційні - 10 млн. т.
За час життя (~ 50 років) теплової реактор (ЛВР) потужністю 1 ГВт (ел.) споживає ~ 10 квітня природного U, тому 10 7 т U дозволяють ввести 1000 блоків АЕС з такими реакторами, з яких ~ 350 ГВт (ел.) працюють зараз, а 650 ГВт (ел.) можуть бути введені в наступному столітті. У результаті в першій половині XXI століття потужності світової АЕ на теплових реакторах з урахуванням виведення з експлуатації відпрацьованих блоків можуть вирости вдвічі, але її внесок у виробництво енергії буде поступово падати, а у другій половині століття зійде нанівець.
Щорічна потреба сучасної атомної енергетики Росії в природному урані становить 2800-3300 т, а з урахуванням експортних поставок ядерного палива ~ 6000-7700 т. При наявних ресурсах урану (поклади в надрах, складські запаси на гірничодобувних підприємствах, запаси високозбагаченого урану) термін функціонування вітчизняної атомної енергетики на теплових реакторах, якщо залишатися на рівні потужності - 20 ГВт (ел.), складає ~ 80-90 років. Замикання паливного циклу теплових реакторів з залученням енергетичного плутонію і регенерованого урану продовжить цей термін на 10-20 років в залежності від способу виготовлення регенерованого палива.
Наявні світові та російські запаси природного урану не можуть забезпечити стійкого довгострокового розвитку атомної енергетики на теплових реакторах.
Варіанти структури атомної енергетики
Розвиток атомної енергетики в два етапи передбачає тривале співіснування теплових реакторів на 235 U, поки є дешевий уран, і швидких реакторів, які вводяться на плутонії із збройових запасів і з теплових реакторів і практично не мають обмежень за паливним ресурсів.
У двохкомпонентній структурі доцільний поступовий перехід теплових реакторів на вигідний для них Th-U цикл з виробництвом 233 U для початкового завантаження і підживлення з Th-бланкет швидких реакторів. Двокомпонентна структура атомної енергетики майбутнього має під собою вагомі підстави, але важливе для неї питання про пропорції між швидкими і тепловими реакторами вимагає адекватного рішення.
У майбутні півстоліття, поки є дешевий уран для теплових реакторів, це питання не має принципового значення. Плутоній, що отримується в теплових реакторах, доцільно використовувати для запуску швидких реакторів, не вимагаючи від них високих коефіцієнтів відтворення і коротких часів подвоєння плутонію. Проблема паливозабезпечення теплових реакторів та участі в ньому швидких реакторів може виникнути лише за межами розглянутого тут періоду, і при її вирішенні потрібно враховувати наступні обставини:
· Виробництво електроенергії зростає найбільш швидко і складе в XXI столітті біля або більше половини у світовому паливно-енергетичному балансі (табл.1) і тому залишається головною сферою застосування атомної енергетики, що знову висуває на перший план швидкі реактори.
· На відміну від органічної енергетики, де на паливо припадає ~ 60% витрат виробництва електроенергії, витрати на ядерне паливо відносно малі (~ 20%), а основна частина витрат у АЕ - спорудження та обслуговування - зменшується зі збільшенням потужності реакторів і АЕС, що робить виробництво електроенергії на великих АЕС домінуючим напрямком атомної енергетики.
· Проблема коротких часів подвоєння плутонію і пов'язані з нею міркування про небажаність участі швидких реакторів у регулюванні навантаження в енергосистемах сьогодні і в осяжному майбутньому не актуальні.
· Останні проекти АЕС з швидкими і тепловими реакторами вказують на значне зниження різниці в їх вартості навіть для швидких реакторів традиційного типу. Розробка швидких реакторів на основі принципу природної безпеки дозволяє розраховувати на те, що капітальні витрати в АЕС з швидкими реакторами нового покоління будуть нижче, ніж у сучасних АЕС з ЛВР.
· Вимоги високого коефіцієнта відтворення і коротких часів подвоєння плутонію перешкоджають реалізації потенціалу швидких реакторів по економічності та безпеки.
Таблиця 1 [3]
Загальне споживання первинних енергоносіїв, частка первинних енергоносіїв, що використовуються для виробництва електроенергії і частка АЕС у споживанні первинних енергоносіїв в регіонах світу в 1997 р. і 2000 р.
| Регіон | 1997р. | 2000р. | ||||
| Загальне споживання Едж | Для виробництва електроенергії,% | Частка АЕС,% | Загальне споживання, Едж | Для виробництва електроенергії,% | Частка АЕС,% | |
| Північна Америка | 108,7 | 35,9 | 6,3 | 113 117 | 36 36 | 5,8 5,7 |
| Латинська Америка | 28,7 | 29,6 | 0,7 | 31 32 | 30 31 | 0,6 0,6 |
| Західна Європа | 62,6 | 41,3 | 12,9 | 64 66 | 42 42 | 13 12 |
| Східна Європа та країни б | 54,1 | 30,7 | 4,5 | 54 55 | 31 31 | 5,1 5,2 |
| СРСР Росія | 31 | 31 | 4,1 | 30,4 30,4 | 32 32 | 4,6 4,6 |
| Африка | 17,2 | 21,5 | 0,7 | 19 19 | 22 22 | 0,7 0,7 |
| Середній Схід і Південна Азія | 35,6 | 25,7 | 0,2 | 40 42 | 26 26 | 0,2 0,3 |
| Південно-східна Азія і Океанія | 19,6 | 24,3 | - | 21 22 | 25 25 | - - |
| Далекий Схід | 80,5 | 33,3 | 5,2 | 88 91 | 34 34 | 4,9 4,8 |
| Всього в світі нижня оцінка | 406,9 | 33,0 | 5,4 | 430 445 | 33 33 | 5,1 5,0 |
Висновок
Отже, при будь-якому варіанті розвитку у великомасштабній ядерній енергетиці майбутнього можуть знайти своє місце різні типи реакторів на теплових нейтронах при домінуючій ролі швидких реакторів. Двокомпонентну схему з покриттям дефіциту палива для теплових реакторів за рахунок надлишкового виробництва у швидких реакторах слід розглядати лише як віддалену перспективу. У розглянутий період теплові реактори будуть працювати на 235 U, але для наступних етапів слід почати підготовку їх до переведення в торій-урановий цикл з виробництвом відсутнього 233 U в торієвих бланкет швидких реакторів. При накопиченні в них 233 U з концентрацією в торії, необхідної для теплових реакторів виготовлення торій-уранового палива не зажадає вилучення чистого 233 U.
Структура атомної енергетики Росії в розглянутий період буде значною мірою визначатися масштабами її затребуваності. При помірному зростанні встановленої потужності АЕС атомна енергетика Росії залишиться протягом найближчих десятиліть практично однокомпонентної, з незначною часткою енергетичної швидких реакторів. У разі інтенсивного розвитку атомної енергетики вирішальну роль у ній стануть грати швидкі реактори, тому що паливна база теплових реакторів у Росії не може забезпечити стійкого зростання встановленої потужності (1-2 ГВт / рік) і при такому варіанті вона буде вичерпана вже в першій половині XXI століття.
У моїй роботі вказані актуальність використання атомної енергетики на сьогоднішній день, особливості розміщення даної галузі, оцінка її потенційних можливостей та можливі шляхи її розвитку.
Список використаної літератури
1. Програма розвитку атомної енергетики Російської Федерації на 1998-2005 роки та на період до 2010 року: Постанова Уряду Російської Федерації від 21 липня 1998 р. № 815.
2. Біла книга ядерної енергетики / За заг. ред. проф. Є.О. Адамова: Перше видання. М: ГУП НДІКІЕТ, 1998. "Енергетика: цифри і факти": За матеріалами МАГАТЕ "Energy, electricity and nuclear power ..." IAEA, Vienna, 1998 (M.: ЦНІІатом-інформ, 1999, № 1).
3. Nuclear Technology Review 2000: GOV/INF/2000/XXX / Vienna: IAEA, 2000.
4. Nucl. Europe World-scan. 1998. N 11-12. P. 57-58.
5. Енергетична стратегія Росії до 2020 р.: Проект. Мінпаливенерго Росії, 2000.